月球「挖土」簡史
■耿國虎 王鈺凱
嫦娥五號探測器成功著陸月球後，即將進行月壤取樣。不久之後，嫦娥五號將帶著約2公斤的月球「土特產」返回地球。
那麼，這些從月球挖來的土，到底有什麼用？
據悉，月球土壤是月球巖石經過數十億年的空間風化後形成的，包含不同種類的碎屑、火山玻璃、角礫巖，以及太陽風注入的不同粒子等。
科學家可以通過研究月球土壤的組成部分，來獲得原始月球的物質組成、外來物質、形成時間等重要信息。此外，月球土壤還可以幫助了解早期太陽活動情況，從而為了解地球早期經歷的地質過程提供參考。
想要取得這些寶貴的土壤並不容易。即使在今天，月球採樣的方式也大多為「載人登月採樣」和「無人採樣」兩種方式。
在載人登月採樣方面，目前全世界僅有美國成功實現。1969年7月至1972年12月，美國通過阿波羅11號到阿波羅17號載人飛船實施了7次載人登月任務。除阿波羅13號因發生故障中途返回，其餘6艘飛船一共將12名航天員送上月球，總共採集2415塊月球標本，總計381.7千克。
在無人月球採樣返回探測上，蘇聯是開路先鋒。1970年9月至1976年8月，蘇聯先後發射月球16號、月球20號和月球24號無人月球探測器，開展3次月球採樣返回任務，一共帶回月球土壤樣品326克。
這些月球樣本的形成時間幾乎都早於30億年前。如果用它們重建月球的地質演化史，自然有些片面；並且，這些樣本的取樣地點類型也較為單一，我們需要來自不同地域、類型的樣本來獲取更多關於月球的信息。
美國《科學新聞》一篇文章指出：「從月球另一區域獲取樣本，將徹底改變我們對月球和太陽系的理解，就像當年『阿波羅計劃』採集的樣本一樣。」
嫦娥五號著陸地點在月球風暴洋東北部呂姆克山脈以北地區。該區域的巖石和土壤的歷史「更年輕」。
月球土壤從表面到深部，其物質組成、粒度等性質有很大差異，不同深度的月球土壤記錄的信息也有差異。為此，嫦娥五號採用了鑽探採樣的方式，並配備了地外天體樣本抓取機構。
嫦娥五號探測器的鑽取採樣系統由巖心鑽探機和機械取樣器組成，動力由太陽翼發電產生。
巖心鑽探機可以鑽取月面下2米深度的月巖樣本。
機械取樣器則由四自由度機械臂與末端採樣器組成，可實現大範圍多樣化採樣。機械臂末端位置安裝有近距攝像頭，稍遠處還有一部遠距廣角攝像頭。末端採樣器中，鏟挖式採樣器與淺鑽式採樣器相互配合，能執行鏟、挖、淺鑽、拾取等多種形式的樣本採集。
如果一切順利，這將是44年之後，人類再一次將月球樣本帶回地球。中國將創造月球「挖土」新歷史。