嫦娥五號挖回兩公斤土有啥用?

2021-03-04 科普成華

1978年,美國總統卡特的安全事務顧問布熱津斯基訪問中國時,摳摳搜搜給了我們一點月巖石,樣品鑄在一個類似於凸透鏡的有機玻璃盒內,看著很大,但其實只有1克。

就這1克月巖,最後還分出0.5克保存在博物館,加個放大鏡才勉強能看到,另外的半克交中國探月工程首席科學家、地球化學專家歐陽自遠院士研究。

今天早上,嫦娥五號探測器成功著陸在月球正面預選著陸區,這次等我們自己挖的2KG月壤帶回來,可以把那個小芝麻粒換掉了。

◆ 此次嫦娥五號的月球著陸區域名叫「風暴洋」,周圍有1300米高的火山群,環境之險峻名副其實

◆ 過去,這裡還從未有過任何人類探測器到訪過的足跡

◆為何選擇在這裡?雖然這裡和嫦娥三號在月球虹灣著陸點的緯度基本相當,但根據目前研究成果,這塊區域形成的地質年代較短,約37億年

◆中科院國家天文臺專家表示,此次嫦娥五號有望獲取最年輕的月球返回樣品,在月球火山活動和演化歷史研究等方面取得原創性的科學成果

經過約38萬公裡、一周左右的地月轉移、近月制動、環月飛行之旅,12月1日晚間,嫦娥五號探測器穩穩降落在月球正面風暴洋北部呂姆克山、夏普月溪附近。

這是中國探測器第三次在月球表面成功軟著陸,也是人類探測器首次踏足月球上的這一區域。無論是嫦娥五號成功落月,還是即將開展的科學探測及自主採樣返回等任務,都看點多多、令人期待。

在距月面1.5公裡時,嫦娥五號利用光學成像敏感器進行粗避障,剔除大型障礙物;距月面僅百米時,嫦娥五號上的備用雷射三維成像敏感器進行精確避障,精準識別選好落點。一邊下降一邊避障,待嫦娥五號飛到選定著陸點後,一個側身開始垂直下降,並在距離月面較近時關閉發動機、自由落體……

↑12月2日,在北京航天飛行控制中心拍攝的落月後的嫦娥五號探測器。新華社記者 金立旺 攝主動減速、快速調整、迅速接近、精準選點、穩步著陸……整個落月過程,一系列複雜精細的動作都由嫦娥五號自主完成,猶如一位在月球凌空漫步的嫋嫋仙子,婀娜多姿。「嫦娥五號任務的落月和近月制動一樣,都是只有一次機會,必須一次成功。可以說,落月的過程就是邊飛行邊找尋落點,在15分鐘內,完成約600公裡外的全程自主跳傘。」中國航天科技集團五院嫦娥五號探測器系統副總設計師彭兢說。著陸後,在地面測控方和空間應用科學任務支持下,嫦娥五號依次完成狀態檢查、預備工作狀態設置、著陸區成像等任務……為了實現「選址正確,落得準確」,嫦娥五號採用了中國航天科技集團五院502所已經在嫦娥三號和四號上應用的「粗精接力避障」的方式,即在502所研製的制導導航與控制(GNC)系統的指揮下,將「粗避障」與「精避障」相結合,讓嫦娥五號穩穩地降落。落月的關鍵在於「平穩」二字。嫦娥五號落月時,撞擊月面會形成較大的衝擊,必須設計相應的著陸緩衝系統,吸收著陸的衝擊,保證探測器不翻倒、不陷落,這是落月的技術難題之一。而著陸緩衝機構,通俗地說就是嫦娥五號的「腿」。這四條緩衝、支撐一體化的「腿」可不一般,它們是嫦娥五號機構分系統團隊精心設計、巧手研製,更擁有嫦娥三號、嫦娥四號的完美基因。

↑12月1日,在北京航天飛行控制中心拍攝的嫦娥五號探測器落月瞬間。新華社記者 金立旺 攝據介紹,著陸緩衝機構具有完全自主智慧財產權的「偏置收攏、自我壓緊」式方案,保證了收攏簡單、展開可靠,解決了著陸緩衝、著陸穩定性等多方面的問題。與嫦娥三號的著陸緩衝設計方案相比,由於任務難度增加,嫦娥五號任務的著陸緩衝能力要求提高了30%,但機構重量指標卻減少了5%,這為研製團隊帶來了不小的難題。面臨減重的難關,研製團隊反覆迭代,每次修改完設計,討論時一旦發現新的減重突破口,又毫不猶豫地再次推翻設計、繼續修改,最終達到了設計指標,確保了嫦娥五號穩定可靠地完成與月球的親密「擁抱」。此次嫦娥五號的月球著陸區域名叫「風暴洋」,周圍有1300米高的火山群,環境之險峻名副其實,讓嫦娥五號此行更加充滿探險的意味。隨著嫦娥五號的造訪,月球風暴洋舉世聞名。科學家們認為,著陸在此是十分明智的選擇。從地球上看起來,這裡更像是廣闊、黑暗的熔巖平原。為何選擇在這裡?雖然這裡和嫦娥三號在月球虹灣著陸點的緯度基本相當,但根據目前研究成果,這塊區域形成的地質年代較短,約37億年。中科院國家天文臺專家表示,此次嫦娥五號有望獲取最年輕的月球返回樣品,在月球火山活動和演化歷史研究等方面取得原創性的科學成果。

↑12月1日,在北京航天飛行控制中心,航天科技人員在監測嫦娥五號探測器工作狀態。新華社記者 金立旺 攝

我們挖回兩公斤的月壤,主要是科研目的。

為什麼要研究月壤?難道不能用地球的土壤來比較嗎?答案是不能。

首先,我們目前並不清楚月球是怎麼來的,雖然有很多猜測比如主流認為月球是從地球分出去的,但是這些都是有待更多的證據確認。

其次,月球和地球是兩種差異非常大的星球。月球表面沒有氧氣,沒有風,沒有生命活動,也沒有水(這個目前有爭議,雖然有衛星數據表明可能有水,但是並沒有真實採集到月球表面的水。)。

這種情況下,隕石的撞擊,宇宙射線還有太陽風轟擊,再加上晝夜溫差巨大,可以說,月壤本身的結構形態可能和地球差異巨大,無論是從顆粒形態、粒度分布還是顆粒比重、孔隙比以及電磁性能、物理性能等方面均差異巨大,所以我們必須採集月球土壤進行研究。

雖然美國曾經贈送了中國1克月壤,但是這對於我國的月壤研究可以說是杯水車薪,而且由於之後全世界都沒有採集到月壤,因此月壤在地球就成了一種不可再生資源,所以這也是我們這次採集月壤的重要原因。

當然,科研並不是單純的為了科研,它的目的最終還是要服務人類的。

相關焦點

  • 身輕如燕,腹有乾坤——記嫦娥五號探測器用貯箱氣瓶研發團隊
    楔子:12月17日,嫦娥五號探測器的軌道器、著陸器和上升器的任務已圓滿完成,「嫦娥奔月,月地往返」終究在無數航天人的努力下成了現實。這一刻,國人等了足足有千年之久。隨著嫦娥五號的成功返回,中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平第一時間發來賀電:致探月工程任務指揮部並參加嫦娥五號任務的全體同志:  欣聞探月工程嫦娥五號任務取得圓滿成功,我代表黨中央、國務院和中央軍委,向你們致以熱烈的祝賀和誠摯的問候!
  • 嫦娥五號返回器著陸四子王旗目擊記:「嫦娥」翩然落雪原
    嫦娥五號返回器安全著陸。賈天格攝繁星滿天,雪原寂靜。地面搜索回收分隊出發了。從車窗遠眺,綿延的車隊在阿木古郎草原雪野上前行。夜空中,直升機上閃亮的紅色「星星」不斷前移,為雪原上的車隊指引著前行方向。天上、地上,我們追尋著同一個目標——嫦娥五號返回器。
  • 嫦娥「五姑娘」完美落月,開始「挖土」!
    嫦娥五號落月視頻。視頻來源:央視新聞作為中國探月工程「繞、落、回」三步走的收官之戰,嫦娥五號任務將從月球採集約2千克月球樣品返回地球。嫦娥五號探測器軟著陸於月球哪個區域?探測器如何穩穩地降落?降落後又將如何開展「挖土」作業呢?落在哪?
  • 嫦娥五號登月與阿波羅登月計劃有何區別?
    而在嫦娥五號登月之後,也引起了人們對於之前美國阿波羅登月計劃的熱切討論。在上世紀冷戰年代,蘇聯和美國開展了一系列的科技競爭,其中在航空領域最重要的成果就是人類歷史上的第一次登月計劃。上圖——嫦娥五號模型圖不過由於在這次登月之後,美國就再也沒有組織過類似的科研項目了。
  • 嫦娥五號返回器火速轉運北京開艙,美國阿波羅登月計劃即將被驗證
    經過23天的漫長等待,北京時間12月17日1時59分,我們的嫦娥五號終於得勝回朝,完成中國歷史上第一次地外天體採樣返回任務。隨後,嫦娥五號返回器將以最快的速度,陸空聯動轉運到北京,從38萬公裡之外挖來的2公斤月壤即將在這裡開艙。到這為止,嫦娥五號圓滿收官!
  • 嫦娥五號的月壤成分研究,能證明阿波羅計劃是真的成功了嗎?
    美國,俄羅斯,中國採集月壤情況2020年,我國發射了嫦娥五號,作為整個探月計劃的收官之作,成功從月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區(月球正面西經51.837度、北緯43.099度)著陸,使用表面採集和是鑽探的方式採集了1731
  • 嫦娥五號月球探測器發射在線電視直播
    屆時,將有10位快手達人前往海南文昌發射場,為廣大網友帶來發射現場的直播,平臺也將邀請國防軍事資深評論員杜文龍大校,及央視軍事頻道主持人俞潔在北京現場直播解說本次發射,多角度、全方位地為網友此次「嫦娥奔月」的盛況。
  • 全球首套嫦娥五號1:1模型在莞交接
    在舉世矚目的「嫦娥五號」圓滿完成首次在月球上作自動採樣,並順利返回地球近一個月之際,中國航天與美昌集團聯合研製的嫦娥五號1:1仿真模型如期製作完成。1月15日,雙方在位於東莞市鳳崗鎮的美昌集團舉行首套嫦娥五號1:1模型的交接儀式。
  • 創造五項中國首次,世界矚目嫦娥五號凱旋
    嫦娥五號任務作為我國複雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程,首次實現了我國地外天體採樣返回,標誌著中國航天向前邁出的一大步。嫦娥五號任務標誌我國具備地月往返能力嫦娥五號任務創造了五項中國首次:一是在地外天體的採樣與封裝;二是地外天體上的點火起飛、精準入軌;三是月球軌道無人交會對接和樣品轉移;四是攜帶月球樣品以近第二宇宙速度再入返回;
  • 中國嫦娥五號成功著陸月球!完成了月球鑽取採樣及封裝
    中國航天科技集團五院嫦娥五號探測器鑽取子系統技術負責人王國欣說。紅色表示嫦娥五號的採樣任務地點。黃色代表阿波羅號任務曾經的採樣地點2020年11月24日凌晨4點半,中國在海南文昌航天發射場用長徵五號遙五大型運載火箭,成功將重量達8.2噸的嫦娥五號探測器直接送入地月轉移軌道。
  • 專家詳解嫦娥五號軌道器
    來源:新華每日電訊(ID:xhmrdxwx)記者:新華每日電訊張建松、胡喆2020年11月24日4時30分,我國在文昌發射場用長徵五號運載火箭,成功將嫦娥五號探測器送入預定軌道,發射任務取得圓滿成功嫦娥五號是我國探月工程「繞落回」三期任務的收官之戰,將實現我國首次月球無人採樣返回。嫦娥五號由軌道器、著陸器、上升器、返回器組成。
  • 嫦娥五號完成月球採樣!——送她登月的「動力心臟」來自閔行!
    這場跨越了38萬公裡的落月之旅則有賴於嫦娥五號探測器推進分系統精準暖心的一路護航。嫦娥五號探測器在跨越38萬公裡後,實現了嫦娥妹妹與月亮姐姐的第三次相見。遙遠的廣寒宮裡,嫦娥四號探測器「玉兔二號」也迎來了新夥伴。熟悉的身姿,不一樣的身段,這次嫦娥與月亮的相見,比前兩次更親切更自然。月球上第三次留下了中國太空飛行器的足跡。
  • 鈷酸鋰電池挑戰奔月之旅,嫦娥五號的電源如何保證?
    嫦娥五號任務包括運載發射、地月轉移、近月制動、環月運行、月面下降、月面工作、月面上升、交會對接、環月等待、月地轉移和再入回收11個階段,著陸器、上升器、軌道器、返回器在飛行狀態中有多種組合和分離方式,電源如何以最佳的狀態適應多器多飛行階段的多個狀態,研製人員開展了變革。
  • 嫦娥五號回程牽動幾個兵種?探月歸來發揮巨大作用,全軍矚目
    嫦娥五號返回艙著陸現場那麼嫦娥五號這次萬眾矚目的"歸家之旅",除了帶回珍貴的月壤樣品之外,還有什麼其他作用呢?當然有!而且作用非凡。首先我們要明確,嫦娥五號這次回程是按照彈道形式進入的大氣層,然後採用了二次彈道的模式,在進入大氣層後通過"打水飄"的模式減速。本質上,這次嫦娥五號的回程也是我國太空飛行器變軌能力的一次有力印證。
  • 嫦娥五號「打水漂」返回地球,驗證載人登月,阿波羅大多不敢玩
    萬眾矚目「打水漂」嫦娥五號在億萬人的矚目中返回地球,在落地之前,它會在大氣層打個「水漂」。許多人產生疑問,為什麼太空飛行器不直接降落到地面,而偏要在大氣層上面跳幾下,如果不是「多此一舉」,難道這背後有什麼深意嗎?
  • 西電圖像所為嫦娥五號影像傳輸貢獻核心壓縮引擎
    11月24日04時30分,「嫦娥五號」探測器在海南文昌航天發射場,由長徵五號遙五運載火箭發射升空,開啟探月旅程。
  • 嫦娥五號兩次「剎車」進入月球軌道!俄羅斯人:我很傷心,不驚訝
    全球矚目的嫦娥五號這幾天消息不斷,11月28日,嫦娥五號第一次「剎車」,順利進入橢圓環月軌道。11月29日晚,嫦娥五號再次「剎車」,從橢圓環月軌道變成近圓環月軌道。11月30日凌晨,嫦娥五號著陸器和上升器組合體與軌道器和返回器組合體分離。現在,嫦娥五號的著陸器和上升器組合體在近圓環月軌道上飛行,擇機實施月面軟著陸。
  • 重量比能量高至195Wh/kg 鈷酸鋰電池為嫦娥五號護航
    關鍵詞:變革  適應多器多飛行階段的多個狀態  嫦娥五號任務包括運載發射、地月轉移、近月制動、環月運行、月面下降、月面工作、月面上升、交會對接、環月等待、月地轉移和再入回收11個階段,著陸器、上升器、軌道器、返回器在飛行狀態中有多種組合和分離方式,電源如何以最佳的狀態適應多器多飛行階段的多個狀態
  • 嫦娥五號能夠平安歸來,多虧了三艘測量船護航,為何美國不需要?
    2020年11月24日,嫦娥五號探測器由長徵五號火箭搭載升空,奔赴月球。這是我國「探月工程」的第六次任務,將實現我國首次月球無人採樣返回。經常關注新聞的朋友一定有注意到,在嫦娥五號發射前,我國已經派出了3艘大型航天測量船遠赴太平洋,為此次探月工程提供遙測與通信支持。