嫦娥五號到月球挖土究竟有多難 挖土有什麼意義?

2020-12-09 東方財富網

原標題:嫦娥五號到月球挖土究竟有多難 挖土有什麼意義?

  如果「嫦娥五號」能成功完成任務,中國將成為繼美國、蘇聯之後,第三個從月球運送樣本返回地球的國家。

  今天凌晨4時30分,海南文昌航天發射場,「長徵五號」運載火箭搭載著探月工程「嫦娥五號」探測器奔向了月球。

  這次「嫦娥五號」肩負著最重要的一項任務——從月球採集約2公斤的樣本帶回地球。

  如果「嫦娥五號」能成功完成任務,中國將成為繼美國、蘇聯之後,第三個從月球運送樣本返回地球的國家。

  月巖標本——認知月球的來源

  1976年,當蘇聯的「月球24號」無人探測器帶著170.1克的月巖標本向月球揮手告別,此後44年間,人類再也未能獲得新的月巖樣本。

  目前,人類已知的月巖標本的來源有三個:

  1、外太空墜落到地表的隕石,這些隕石可能包含月球土壤及巖石;

  2、蘇聯曾進行3次「月球號」無人探測任務,總計帶回326克的月巖標本。

  3、美國曾進行6次「阿波羅」任務,在月球表面總共採集了2415塊標本,總計381.7千克。這些標本由多種不同的工具採集,包括錘、鏟、鉗以及鑽探等,這也是目前最具有研究價值的月巖標本。

  通過月巖樣品,研究人員可以在實驗室裡進行放射性定年分析,確定樣品所在位置的歷史年齡,繼而推算出月球的演化歷程,為未來月球基地的建設打下基礎。這些都是月球探測器上的儀器無法直接測量得到的。

  研究表明,這些樣品大多來自月球正面中低緯度的月海區域,形成年齡集中在32-46億年前。在這個範圍之外的月球歷史事件所對應的時間,全部是以此為基礎,參考其他觀測結果(主要是撞擊坑統計)推演得來的。

  這樣我們就建立起月球大約46億年的演化歷史,而地球以外的整個內太陽系所有行星的地質演化歷史,都可以通過月球樣本的基礎來建立。

  但由於月巖標本的來源僅存在於有限的區域內,這些巖石能提供的信息非常有限。

  想要獲取更多的信息,唯一方法就是重返月球,去採集更多來自不同地質背景、形成於不同歷史時期的月球樣品。一旦對取回的樣本進行評估並確定了年代,我們就可以返回去校準其他天體的年齡,這可能會改變我們過去幾十年來對所有行星的看法。

  這正是嫦娥五號的最重要的意義所在。

  「嫦娥五號」——發現更多未知

  這一次嫦娥五號的著陸地點被定為蒙斯·呂姆克山(Mons Rümker),這是一座孤立的火山,高出平原大約1300米,周圍環繞著20多個圓形的熔巖穹丘,位於月球正面的西北方,南部為風暴洋,是一個相對年輕的區域,至今不到20億年。從已有的資料可知,這一帶分布著月表最年輕的玄武巖。

  在完成著陸後,嫦娥五號將研究並解決許多問題:

  1、呂姆克山區域的真實巖石年齡?

  雖然這裡與「阿波羅號」以及「月球號」同屬月海區域內,但距離甚遠。《科學》雜誌報導稱,此處可能在大約13億年前發生過火山噴發,晚於絕大多數月海玄武巖的噴發。但這些信息都來自較大誤差撞的擊坑統計定年模型,以往採集到的月巖標本並不能提供準確的巖石年齡。這次採樣返回,將校正該區域巖石年齡誤差,並完善撞擊坑統計定年的模型。

  2、風暴洋克裡普巖的具體形成過程是怎樣的?

  呂姆克山南部是風暴洋,這裡富含克裡普巖。克裡普巖是月球表面一系列以富集鉀、稀土元素、磷為特徵的巖石,但是過去美國和蘇聯帶回的月球巖石、月壤標本中並沒有直接發現完整的塊狀克裡普巖。這一次採樣將有一定概率發現保存完好的克裡普巖。

  3、月巖、月壤中是否還存在未知的礦物組合?

  人類對月球表面成分的認識,一直局限於已有的隕石和標本。此次採樣或許能發現過去未曾在月球巖石中發現的礦物。

  而從以往的分析來看,月球上鈦鐵礦、氦-3、稀土資源極其豐富。如果這次採樣能進行有效分析,可能會為未來的月球科研基地建設提供技術方案。

  4、月球正面真的存在水資源嗎?

  在人類的認知裡,月球表面十分乾燥,水資源成了約束月球基地建設,是資源開發的一個瓶頸。以往研究認為月球上的水主要賦存於極區的永久陰影區。但是,近些年最新的研究發現,月球非極區向陽面也存在微量的水分子。那麼這些水分子是從何而來?哪裡可能會存在水資源?這次採樣任務或許能有全新發現。

  為載人登月鋪路

  作為探月計劃的收官之旅,「嫦娥五號」探測器將走完探月工程「三步走」戰略的最後一步,這也是未來載人登月計劃的第一步。

  除了完成科研任務以外,嫦娥五號將在技術上為載人登月計劃鋪墊道路。

  第一是要解決月球軌道上的對接問題,這需要大量人造衛星提供導航、測距和定位,難度可想而知;其次要解決返回地球的問題,不同於以往載人飛船計劃,由於地月距離遙遠,飛船必須加速到第二宇宙速度才能進入大氣層,如何解決因摩擦導致溫度過高的問題,也需要嫦娥五號進行測試驗證。

  當然在未來,要實現載人登月,我們還需要突破兩個關鍵技術:具有超大運載能力的火箭以及強大變軌能力的登月飛船。

  在「嫦娥五號」之後,我們還規劃了四期探月任務,每一步都是在為下一步做準備,每一步都十分謹慎。

  進入了新世紀,我們再次將目光看向了浩瀚太空,現在已經有實力去探索宇宙,而奔月這個自古以來的目標,也將在不久的將來實現了。

  作者:家衡

(文章來源:OFweek)

(責任編輯:DF118)

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