四五十年前,我們人類已經展開了月球取樣的項目,其中一個就是阿波羅載人登月計劃帶回的月球樣本,另一個則是蘇聯「月球計劃」中無人探測器帶回的月球樣本,最後一次從月球帶回月球樣本的無人飛船是1976年8月9日發射升空的月球24號探測器。至今已經過去44年了,在這44年時間內,我們人類雖然還發射了不少探測器對月球進行探索,但是並沒有從月球取回樣本。但是這一個情況將會很快被改變,因為我們國家即將發射嫦娥五號探測器去月球取樣了,這將是時隔44年後,人類再次從月球取回樣本的項目,也是21世紀第一個從月球取樣的項目。
按照計劃,嫦娥五號探測器預計在今年年底由長徵五號運載火箭發射升空,有望實現4個「首次」,即第一次在月球表面自動採樣、第一次從月球表面起飛、第一次在距離地球38萬公裡外的月球軌道上進行無人交會對接、第一次帶著月球樣本以接近第二宇宙速度返回地球。整個過程有點眼熟?其實當年阿波羅載人登月計劃中,登月飛船也是這樣將太空人帶回地球的,或許在不久的將來,我們國家也會展開載人登月計劃。
說起我們的探月工程,大家都知道嫦娥系列探測器,而嫦娥五號探測器是「繞、落、回」中的第三步。嫦娥五號探測器重達8.2噸,由軌道器、返回器、著陸器、上升器四個部分組成,從組成部分來看,和載人登月飛船也是相似的。當探測器到達月球以後,會釋放著陸器將上升器上升月球表面,而軌道器、返回器留在軌道上。探測器到達月球後,在月球表面挖起約2公斤的表面樣本,並將這些樣本交給上升器,上升器點火發射升空進入月球軌道與規道器進行對接,最後返回地球。嫦娥五號探測器整個任務預計會持續23天左右。
可能有一些朋友表示,直接讓探測器在月球表面展開研究不是更好嗎?要多少樣本有多少樣本,也省去了探測器帶樣本帶回地球的環節,技術難度也更低。看起來確實是有點道理,但是由於探測器搭載的科學儀器終究是有限的,能夠在月球表面展開的科學研究相對有限。而地球實驗室內可以展開一系列探測器沒法進行的實驗,將月球樣本帶回地球,能夠更好地對月球進行研究。
現在我們不僅僅在探索月球,越來越多國家也開始研究火星,因為火星與我們地球存在很多相似之處,有很多科學家認為火星有成為我們人類第二家園的潛力,在未來我們計劃打造火星城市,甚至改造整個火星。既然帶回月球樣本有助於我們研究月球,這一點同樣適用於研究火星,即將火星樣本帶回地球能夠更好地研究火星,那為什麼我們不能帶回火星樣本呢?
可能有一些朋友認為,我們人類敢從月球帶回樣本,是因為知道月球不存在生命,所以不怕。之所以不敢從火星帶回樣本,是因為我們還沒完全確認火星是否存在微生物,如果貿然帶回火星樣本,可能會給地球生態系統帶來嚴重的威脅。看起來似乎是有這樣的原因,但是不需要擔心。因為當這些樣本在採集以後,第一步會用儀器將樣本直接封存起來。當探測器帶著樣本回到地球以後也會被隔離起來,甚至會經過高溫滅菌、消毒等步驟,並不是直接讓這些火星樣本暴露在環境中。所以不需要擔心火星樣本會不會威脅到我們。
之所以至今我們人類還沒從火星取樣,最主要的原因並不是害怕潛在的微生物,而是科技水平還達不到從火星帶著樣本返回地球。月球離我們地球平均距離大約為38萬公裡,而火星就非常遙遠,離地球最近也超過5500萬公裡,最遠更是達到4億公裡。從地球出發到月球,再從月球返回地球,最快只需數天時間,而從地球出發到火星,一般至少需要飛行大半年時間,從火星返回地球也一樣需要相當長的飛行時間。從火星取樣對航天技術的要求實在是太高了。相信科學家現在已經迫不及待希望能夠早日拿到火星樣本,但是科技實力暫時不允許。