2020嫦娥5奔月.採樣返回.準備發射

2020-11-20 火山木木梧州

嫦娥奔月：中國上古時代神話傳說故事，講述了嫦娥被逄蒙所逼，無奈之下，吃下了西王母賜給丈夫后羿的一粒不死之藥後，飛到了月宮的事情.現代2020年11月17日，被稱為「胖五」的長徵五號遙五運載火箭和嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場完成技術區總裝測試工作後，垂直轉運至發射區，計劃於11月24日左右擇機實施發射。

嫦娥五號月球探測器計劃首次實現從月球的採樣返回，把月壤或月巖等寶貴樣品帶回地球，將有望為我國探月工程重大科技專項「繞、落、回」三步走發展戰略一次畫上一個圓滿的句號。地月之間平均單程距離約為38萬公裡，走一個來回將近80萬公裡，月球樣品中究竟有哪些奧秘值得我們如此費力去挖掘？回望歷史，人類在去月球「挖土」這件事上取得過哪些成就？本次我國嫦娥五號任務從取樣地點到採樣重量上會有哪些特別之處呢？月壤雖是土，價值抵萬金，「月壤即月球的土壤，雖然在月球上唾手可得，但是對地球人來說卻蘊藏著巨大的科學價值。」中國地質大學（武漢）行星科學研究所教授肖龍說，月壤是研究月球的樣本，由月球巖石在遭受隕石撞擊、太陽風轟擊和宇宙射線輻射等空間風化作用後形成，其中有大量的月球巖石碎塊、礦物及隕石等物質。科學家通過研究這些月壤物質，既可以了解月球的地質演化歷史，也可以為了解太陽活動等提供必要的信息。這就是月壤抵萬金的價值所在。「探測月球有3種常用方法。」全國空間探測首席科學傳播專家龐之浩告訴科技日報記者，一是環繞探測，主要用於對月球進行綜合性普查；二是著陸和巡視探測，主要用於對月球進行區域性詳查；三是採樣返回探測，主要用於對月球進行區域性精查。相比前兩種方法，採樣返回探測，可以將月球的月壤等關鍵性樣品運回地面實驗室供科學家進行精準分析研究，有利於進一步了解月球的狀態、溫度、物質含量等重要信息，深化對月壤、月殼和月球形成演化的認識。


　　從技術層面看，3種空間探測方式有明顯的遞進關係，每一步都是對前一步的深化，並同時為下一步奠定基礎，最終達到全面、深入了解月球的目的。完成月球取樣返回任務，需要經歷一個全面、精細、深入的科學探測過程，可以突破一系列關鍵技術，並為今後載人登月和月球基地選址等提供有關數據、奠定技術基礎。「挖土取回」有魅力也有動力，世界各國都很拼，「冷戰期間，當時的航天超級大國美國和蘇聯都很熱衷於去月球挖土採樣返回。」蘇聯月球16號探測器從月球豐饒海取回了101克月壤的小樣本。月球20號探測器和月球24號探測器則分別從阿波羅尼厄斯高地和月球危海採集到了55克與170克月壤。
美國的「載人飛船從月球採樣返回，不僅採集量大、選擇性更強，而且採集範圍可以很廣，因為航天員穿上航空服就可以到艙外活動想挖那些就取那些，還能乘月球車漫遊到比較遠的地方去採集月球樣品。例如美國阿波羅系列任務採樣位置的地理分布、地質特徵就非常豐富」。
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，除了阿波羅13號因發生故障中途返回，其餘6艘飛船皆完成登月，成功將12名航天員送上月球，共帶回月壤和月巖樣品約381.7千克。阿波羅11號著陸在月球赤道附近的寧靜之海，選擇這個地點的原因是這裡比較平坦，便於飛船降落和太空人艙外活動。阿波羅12號與阿波羅14號均著陸在月球赤道平原上，前者著陸於風暴海，後者降落在位於距離阿波羅12號著陸地右側177公裡的哥白尼隕石坑。阿波羅15號著陸在月球北半球中部阿基米德隕石坑東南的亞平寧山脈腳下，而阿波羅16號則是人類第一次在月球赤道以南的中部高地西奧菲勒斯隕石坑附近著陸。阿波羅17號則在月球北半球的陶勒斯-利特羅山谷著陸，該地既可以從谷底採集較為年輕的巖石樣本，也可以從月球高地採集較老的巖石樣本。「通過對月球樣品的分析，科學家們取得了豐碩的成果。」科研人員通過研究發現，月壤中含有大量微小的橘紅色玻璃形式顆粒，這些顆粒一般富含鋁、硫和鋅，它們是在月幔部分融化過程中，於月球表面下約300千米深處形成，因火山活動而噴出到月球表面。通過對樣品的分析與實驗證實，月壤和月巖中氧化鐵的含量很高，從中可以製取水和氧，未來可利用月面物質支持月球基地的運行，並為登月飛行器補充燃料。更重要的是，科學家還在採集回來的樣品中發現了核聚變的理想原料氦-3。按照目前地球的能源消耗規模，月球上的氦-3用於核聚變發電後能夠滿足人類約1萬年的能源需求。


嫦娥有特色，選址位置比較新「我國嫦娥五號對月壤的採樣能力更強。」蘇聯月球16號、月球20號和月球24號3個無人月球探測器進行了3次月球採樣返回任務，帶回的月球土壤樣品僅約330克，而我國僅嫦娥五號1個探測器就計劃帶回2千克月球樣品。為什麼同樣是無人採樣返回，採樣重量會出現這麼大的差別，是因為當時的蘇聯尚未掌握月球軌道無人交會對接技術，所以其3次無人月球採樣任務，返回時都是月面起飛後沒有交接與丟棄上升器，直接返回地球方案，這樣其上升器需要克服返回與自身的體重，所以為了保證返回艙能順利回地球，節約燃料能少帶就少帶月壤了。我們現在的嫦5採用是上升器與軌道器在月球軌道器對接時把月壤交給軌道器後自已飛到別的地方去不回地球的，只是軌道器帶著月壤返回地球，這樣的方式所以會能帶多一些樣本回來，因此採樣重量呈幾何級提高。這也是我國用這種方式的難度，在38萬公裡以外的地方遙控對接不能有毫釐之差，否則都是以失敗告終。
相關報導稱，嫦娥五號的取樣地址也很有特色，具有很高的研究價值。嫦娥五號將在月球正面最大的月海風暴洋北部呂姆克山脈附近著陸，此地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。


2020年11月5日國際頂尖科學期刊《自然》刊文所言，嫦娥五號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。但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，這與嫦娥五號著陸地區的年齡相仿。如果嫦娥五號採回的樣本能夠證實這段時間月球仍在活動，這也是全世界科學家對中國嫦5的厚望，到時我國的嫦5將改寫月球的歷史

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  • 「嫦娥五號」年底前發射計劃在月球區域軟著陸及採樣返回
    中國探月工程副總設計師於登雲在福州舉行的2020年中國航天大會上說，我國探月工程穩步推進，預計今年底之前發射「嫦娥五號」，實現月球區域軟著陸及採樣返回。於登雲說，目前我國月球探測任務實現了「五戰五捷」，分別是嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號、嫦娥五號高速再入返回試驗、嫦娥四號，已完成探月工程「繞、落、回」三步走戰略中的前兩步。於登雲說，嫦娥五號有望實現我國航天史上的四個「首次」：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上進行無人交會對接，首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球。
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    現在長徵五號遙五(CZ-5 Y5)火箭正在進行發射前的測試準備工作。這枚火箭將託舉我國的嫦娥五號月球探測器飛越卡門線。嫦娥五號嫦娥五號是我國首個天體採樣返回器，它也是我國探月三期工程的收官之作。最多可攜帶4公斤樣品返回地球，這次任務嫦娥5號計劃帶回2公斤樣品。嫦娥五號的採樣器是複合式的，它有深孔採樣器和鏟式採樣器，探測器通過「一鏟一鑽」來採集月球物質。長徵五號遙五火箭（CZ-5 Y5）這是長徵五號系列火箭的六次飛行任務。由於長徵五號前兩次飛行任務的不順利，我國許多重大的發射任務都推遲了，嫦娥五號也受到了影響。
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  • 中國預計今年底之前發射「嫦娥五號」 實現月球區域軟著陸及採樣返回
    中國預計今年底之前發射「嫦娥五號」 實現月球區域軟著陸及採樣返回（© CC BY-SA 4.0 / Qiuqiuziziz/ Long march 3B lifting off with chang~e 4）（神秘的地球uux.cn報導）據俄羅斯衛星網：新華社報導，中國探月工程副總設計師於登雲在此間舉行的2020年中國航天大會上說，中國探月工程穩步推進，預計今年底之前發射「嫦娥五號」，實現月球區域軟著陸及採樣返回。