「嫦五」月球採樣倒計時，中國為何要去月球「挖土」？

11月23日，搭載嫦娥五號的長徵五號運載火箭已經在海南文昌發射中心蓄勢待發。視覺中國 圖

隨著時間進入11月下旬，我國即將擇機發射本國首顆能返回地球的落月探測器——「嫦娥五號」。中國國家航天局指出，藉助「嫦娥五號」，我國即將實現嫦娥工程無人探月部分的最後一個階段——採樣返回。屆時，「嫦五」將自主完成月壤採集，將月球樣品帶回地球。

目前，「嫦娥五號」探測器已進入發射準備階段，該探測器全重8.2噸，由軌道器、返回器、著陸器、上升器四個部分組成，將由我國目前推力最大的「長徵五號」運載火箭從海南文昌航天發射場發射。

據悉，兩者已完成技術區總裝測試工作，並已於11月17日垂直轉運至發射區。後續，在完成火箭功能檢查和聯合測試等工作並確認最終狀態後，火箭將加注推進劑，按程序實施發射。

月壤資源豐富

回溯中國探月工程（亦稱嫦娥工程）的歷程，其整體可分為無人探月（「探」）、載人登月（「登」）、長久駐月（「駐」）三大步驟。其中，探月計劃又分為「繞」、「落」、「回」三個階段。

最後一步「回」便是即將開始的月球採樣返回，這便是此次「嫦五」的任務，其中光是如何在月球表面自動採樣一步便極具挑戰性。美國的阿波羅計劃是通過載人登月的方式，從月球表面人工採樣帶回地球，而此次中國則是要實現在月球表面由無人探測器通過鏟取、鑽取兩種方式，自主完成月壤採集。屆時，中國也將成為繼美國與俄羅斯之後，第三個實現月球採樣返回的國家。

人類對月球「挖土」的執著始於20世紀60年代末至70年代初。美國阿波羅計劃先後於月球表面採集了2315塊樣本，帶回了總計約380千克的月巖與月壤。蘇聯則通過月球計劃16、20和24號任務，總共攜返約324克的月巖與月壤。這些樣本對人類對月球地質演化的破譯起到了十分寶貴的作用，在此後產生了大量的科研成果。我國此次將從月球上採集重達2千克的月壤或月巖樣品。

英國廣播公司（BBC）此前報導稱，月壤中存在大量對於地球來說十分寶貴的礦產資源，如稀土以及氦-3，其中鋯等稀土則是作為高科技產品必不可少的材料，而氦-3是未來清潔、高效核能源的關鍵。航天技術著名學者黃志澄向澎湃新聞（www.thepaper.cn）指出，在核聚變反應中，氫的三種同位素與氦-3聚變釋放出的能量是所有核聚變反應中最大的，因此氦-3是核聚變最理想的燃料，「倘若我們此次成功完成採樣返回，我國就可對月壤內的氦-3含量有一個明確的概念，也可就此作出是否要進一步開發的決定。」

與此同時，對月壤的研究還可以為人類未來在其他太空領域的探索打下基礎。美國航天局甘迺迪航天中心曾於2019年8月表示，研究團隊計劃啟動研發一種可將月壤熔化並轉變為氧氣的設備，為未來的月球和火星探索提供可持續的資源支持。美國航天局局長吉姆·布裡登斯廷2020年9月10日在宣布將向私營公司收購來自月球的塵土、巖石等資源時便坦言道：「太空資源是安全和可持續月球探索的關鍵」。

據英國《衛報》此前消息，根據美國太空總署的收購價格，50克至500克月球採樣大約在1.5萬至2.5萬美元（約合人民幣9.85萬元至16.42萬元）。

「假使我國將來要在月球建立臨時科學站，或者是建立定居點，那麼屆時我們也需要對月球上的資源進行普查。若是現在就對其進行研究，未來或許便可在開發月球的過程中就地取材——直接在月球上開採資源並加以利用。」黃志澄說道。

「挖土」助力研究月球歷史

此外，由於月球沒有大氣和板塊運動，太陽粒子活動為便會在月壤中留下證據。通過對月壤組分的分析，科學家就可以了解各時期太陽活動的變化，如2019年6月，美國航天局的研究人員就曾通過對月壤與地球土壤的對比研究探索太陽歷史,並依此就地球生命的演化過程提出假說。

此次「嫦五」出徵的預選著陸地區也很有特色，具有較高的研究價值，其預計著陸地為月球正面風暴洋西北部呂姆克山脈附近的月海平原，是一個與以往美國阿波羅計劃和蘇聯「月球」號任務採集月壤時完全不同的新地點，此前從未有其他國家的探測器到訪過。風暴洋相對較年輕，富集鈾、釷、鉀等放射性元素，該地存在大約13億至20億年前的玄武巖，獲得這些年輕玄武巖的同位素年齡，將有助於推進對月球火山活動和演化歷史的認識。

世界權威學術期刊《自然》11月5日也曾刊文指出，「嫦娥五號」的此次採樣工作可以填補科學家對月球火山活動研究的一個重要空白。此前對美蘇獲取月壤樣品的研究表明，月球上的火山活動在35億年前達到頂峰，然後減弱並停止。

不過，對月球表面的觀測發現，某些區域可能含有最近10至20億年前才形成的火山熔巖，這與嫦娥五號此次著陸的風暴洋的年齡相仿。假使嫦娥五號採回的樣本可以證實這段時間月球仍在活動，那麼這將改寫月球的歷史。

多位航天專家指出，此次任務將有望實現中國航天史上的四個首次，即：首次在月球表面自動採樣，首次從月面起飛，首次在38萬公裡外的月球軌道進行無人交會對接，首次帶月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

「此次任務最大的難點就是採樣返回。」黃志澄告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn），「之前美國阿波羅計劃都是有人在月球表面開展採樣工作的，在有人現場操控的情況下搞採樣返回的困難相對無人要小。鑑於此次任務沒有載人，所以我們既要準確地定位，又要提前設置好無人交會對接等關鍵步驟的時間點，這要求我們每項技術都要完整過關。此外，由於太空飛行器將以第二宇宙速度返回地球，故在此過程中太空飛行器的防熱技術也將經受考驗。」

「正因如此，我們因對此次『嫦五』任務給予充分的期待，因其若獲得成功，那麼將成為中國走向航天強國的重要標誌。」黃志澄向澎湃新聞表示。

來源：澎湃新聞