原標題：「嫦娥」為何只帶2公斤「土特產」回
12月1日23時11分，嫦娥五號探測器成功著陸在月球正面西經51.8度、北緯43.1度附近的預選著陸區，並傳回著陸影像圖。
「嫦娥五號」之所以選擇在月球上最大的月海——風暴洋北部的呂姆克山脈附近降落並實施採樣，是因為科學家認為，這一區域比起之前美國和前蘇聯落月採樣的區域，從地質上來說，可能存在比較年輕的玄武巖，如果能獲得這裡新的樣本，將有助於推進對月球火山活動和演化歷史的認識。
嫦娥五號首次月球採樣
擬獲2公斤樣品
根據任務計劃，「嫦娥五號」計劃在月球獲取2公斤左右的樣品並帶回地球。那麼這2公斤的重量是如何確定的呢？
我國通過嫦娥一號到嫦娥四號多次任務的技術積累，希望在嫦娥五號月球採樣任務中能夠達到公斤級的目標。而為了保證任務的成功，並結合火箭運載能力，採樣2公斤是一個較為合理的結果。
國家航天局探月與航天工程中心副主任、探月工程三期副總設計師裴照宇說：我們以兩公斤作為輸入去設計探測器，這個探測器就達到了8.2噸。如果我們要增加樣品的量，整個探測器很多指標都會增長，就會超過火箭的運載能力。
為了提高採樣的可靠性，增加樣品的多樣性，嫦娥五號任務將通過鑽取和表取兩種方式採集樣品。
裴照宇說：「比如說鑽取，初步考慮是0.5公斤，表取是1.5公斤，這是我們的設計安排。」
裴照宇表示，嫦娥五號任務的主要目標是完成月球採樣並返回。當著陸器成功著陸月球表面後，要在有限時間裡完成地形勘察、鑽取和表取等多項工作。儘管設定了2公斤的採樣量，但這並不能作為最終衡量任務成敗的標準。
裴照宇說：「我們的目標是採樣返回，要採到樣品返回地球，這是我們的考核指標。這兩公斤是一個設計值，我們並不能把這兩公斤或多或少作為評判任務成功的一個硬指標。」
兩種方式共同完成取樣任務
2公斤的樣品又該在著陸後用什麼方式採集呢？探月工程三期副總設計師裴照宇在介紹他們設計安排的數據時提到了兩個採集名詞，他說：「鑽取」初步考慮0.5公斤，「表取」1.5公斤，用這兩種方式共同來完成採樣任務。而這種設計是研製團隊為了提高這一次採樣的可靠性以及樣品的豐富性而設計的。那麼什麼是鑽取和表取？
表取：在月球的表面無人自主採集樣品
首先來介紹一下表取，顧名思義，就是在月球的表面採集樣品。但與其他國家的月球樣品採集方式不同的是，我國的嫦娥五號任務將以無人自主的方式進行樣品採集。
嫦娥五號探測器主任設計師姜水清說：「從全球來講，這次表取也是全球首次月面無人自主採樣。為了實現這個任務，我們實際上是設計了三個產品，有個四自由度採樣機械臂，然後末端又帶了兩種採樣器，一種是可以實現鏟挖，一種是可以實現淺鑽，來實現不同類型月壤的一個採集。」
按照規劃，採樣機械臂將在著陸點周邊區域進行多次採樣工作。
姜水清介紹，它在整個著陸器的可達範圍內，它都可以採樣。假設咱們的著陸點不是那麼理想，如果是有一個大石頭，我採不動，我可以給它稍微換一個地方，稍微軟一點，我肯定能保證採到一定的樣品。
鑽取：獲得月面以下的樣品與表取互為備份
據了解，在表取工作之前，會先進行鑽取，來獲得月面以下的樣品。兩種方式互為備份，不僅可以提高採樣的成功率和可靠性，同時也能夠獲得更為豐富的樣品種類，為後續科學家研究提供更多可靠的原始資料。
嫦娥五號探測器主任設計師王國欣表示：「我們又有鑽取又有表取，哪樣都能拿回來，就能夠互相來互補一下，我們目前具備的能力是作用到月面以下兩米，然後獲得這個月壤的樣品，它的特點是能夠鑽進去，然後月壤在裡邊它有一個層區分布，這個是不破壞它的層區分布的。」
欒恩傑：月面樣品採集完後還要「裝香腸」
用兩種採樣方式互相備份，來確保嫦娥五號能夠採集到科學家所需要的月球表面樣品。但僅僅採集到還不夠，就像我們長途快遞物品一樣，物品在交寄給快遞員之前，需要您先把它包裹好包裝好，以免途中破損遺漏。而「嫦娥五號」也有一個類似的過程，而且完全是由它獨立完成的，難度可想而知。探月工程首任總指揮欒恩傑在接受記者採訪時就表示，當嫦娥五號著陸器安全降落、開始樣品採集之後，對中國航天來說又有一次全新的嘗試，他的比喻是「裝香腸」。
欒恩傑說：著陸以後我就開始取樣了，我們有個手去鏟，在外星球用機器手，我們中國頭一次做，我們月球的鑽取機構，這是我們國家頭一次設計，我形容成哈爾濱香腸。就在鑽的時候，它要把鑽取的芯、巖芯的部分要裝到一個包裹，這個包裹是一個長的，所以像個香腸一樣，要把它緊密地包裹好，封裝好。這些土壤不能在轉移到地球的時候被地球汙染了，因為地球環境和月球環境是不一樣的，有些物質一定要在非常潔淨的環境下，保持住我們取得的樣品。
自動「挖土」和人工「挖土」
哪家強？
在人類五花八門的外星「挖土」活動中，有的採用了人工採集，比如，半個世紀前，美國通過阿波羅計劃，通過太空人採集，從月球帶回了共計約380千克的月巖樣品。
有的則採用了無人採集。比如，2004年1月2日，美國星塵號彗星探測器與懷爾德2號彗星交會，其間，星塵號伸出一個「氣凝膠塵埃收集器」，收集彗星的塵埃微粒。又比如，2014年12月日本發射隼鳥2號探測器，對龍宮小行星先後實施了3次採樣，共採到20克以上樣品，預計在2020年底將樣品送回地球；今年10月20日，美國冥王號探測器使用採樣機械臂末端的採樣器，從貝努小行星表面採集了60克以上的風化層樣品，計劃在2023年9月將採樣返回艙送回地球。
那麼，有人採集和無人採集兩種方式孰優孰劣？人與機器相比，「挖土」哪家強？
航天專家龐之浩表示，從採樣數量上看，有人採集無疑佔優。阿波羅計劃共帶回約380千克樣品，相比同時期蘇聯實施的無人採集任務，樣品重量超出上千倍。這些樣品至今都沒有研究完，大部分還封存在實驗室裡。
中國航天科工集團二院研究員楊宇光認為，有人採集更大的優點，是可以在任務中隨機應變，處置不同的情況。例如阿波羅17號任務中，施密特撿到了一塊橙色月球巖石，極為特別。這樣的稀有樣品，只有靠太空人仔細尋找才能得到。
然而，太空人的參與，使得航天任務的難度和成本大大增加。楊宇光說，一艘阿波羅飛船重約45噸，而蘇聯的「月球」系列無人採樣探測器重量不足6噸，我國嫦娥五號探測器重8噸多。同時，載人飛行任務對安全性、可靠性，以及生命保障系統等要求很高，這都直接影響著工程規模及成本。
而無人採集不僅工程規模較小、成本較低，而且無需考慮生保、補給等問題，任務周期可達數年之久，探測距離也達到數億公裡。楊宇光認為，至少在未來十幾年裡，無人採集方式都將是外星「挖土」的主流。
（文章來源：武漢晚報）
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