嫦娥五號探測器成功著陸月球後將正式開始持續約2天的月面工作，中國航天科技集團有限公司五院510所自主設計研製的月球樣品採樣封裝系統也開始工作。如何將38萬公裡之外的月球土壤和巖石樣品在無人條件下進行打包，並保證樣品在返回地球的過程中不能有任何汙染，這就要求一個專門的裝置——月球樣品採樣封裝系統裝置，它能夠自動承接、封裝月球樣品並具有密封功能。
照片由510所提供
與月面極高真空的環境相比較，地球表面包裹著大氣層，大氣環境中不僅有氣體成分，還漂浮著各種固體顆粒，如果月球樣品接觸到大氣中的這些物質，就會造成汙染，導致月球樣品科研價值大打折扣。
510所研製的月球樣品採樣封裝系統裝置安裝在嫦娥五號探測器的最頂端，需要經歷運載發射、地月轉移、近月制動、環月飛行、著陸下降、月面工作、月面上升、交回對接、環月等待、月地轉移、再入回收全任務流程，最終將採集到的月球樣品送到科研人員手中。
它主要由主體框架、密封容器組件、蓋體組件和開合機構組件組成，鏤空的主體框架上分布著用於轉移的棘齒和導向條，裝置採用了鈦合金和鋁合金來保證結構強度和剛度，同時最大限度地減輕了重量。
在月面工作段，月球樣品封裝裝置運行預先設定好的指令，內置電機驅動組件工作，首先解除蓋體的鎖定，之後蓋體豎直抬升，緊接著蓋體轉動一定角度，將裝置的容器口完全敞開，方便鑽取及表取的月球樣品的承接，待所有樣品裝入容器後，蓋體原路返回，下降至蓋體解鎖狀態下的高度，最後，蓋體上的火工鎖緊組件工作，將蓋體鎖緊的同時進行高真空密封。
月球樣品採樣封裝系統裝置返回地面後，怎麼將密封得如此嚴實的月球樣品從裝置中取出？510所研製的月球樣品解封系統裝置可以勝任此項工作，在高純氮氣環境下對月球樣品進行收集、登記、描述等處理，最大限度保證月球樣品儘可能少受地球外部環境的影響，避免月球樣品氧化和汙染，滿足深空探測任務中地外天體樣品密封容器解封、處理和保存等需求。
揭開月球的「神秘面紗」
嫦娥五號還有510所研製的另一個核心載荷——月塵帶電測量儀，將揭開月塵飛揚的秘密。這是自美國阿波羅計劃以來，人類第一次對月球表面的帶電塵埃進行直接測量。
和地球上的勃勃生機不同，除了偶爾造訪的人類、不期而遇的微流星撞擊以外，月球的表面看上去一片死寂——沒有大氣、沒有雨雪風霜、更沒有生命活動。
一直以來，人們認為月球的夜空除了不眨眼的星星，將是漆黑一片。直到上世紀六七十年代的阿波羅時期，人造飛行器環繞月球，人類踏足月球才發現，月球的地平線上，「漂浮」著一層「薄霧」，在陽光的照射下，發出白色的「輝光」。 半個多世紀以來，關於「地平線輝光」，科學家們普遍認為，是月球表面的極細的粉塵顆粒(月塵)在某些作用下，揚起和漂浮到空中後散射太陽光形成的。
月塵來源於月壤中粒徑小於20μm的顆粒，大部分屬於PM2.5。這些月塵月表環境中易發生遷移運動，主要因素有流星體濺射、人類活動、靜電懸浮等。一些科學家認為自然環境下，月塵懸浮遷移的主要原因是月塵帶電和近月表靜電場的存在——在太陽光照射、太陽風和宇宙線等複雜的作用下，帶上了電荷，並在電場的作用下四散飛揚。然而，這些作用具體是怎樣發揮作用的，一直眾說紛紜，吸引著人類不懈的探索。
這一次，嫦娥五號帶上510所研製的月塵帶電測量儀奔向月球，將揭開月塵飛揚的秘密。月塵帶電測量儀由兩套相同的測量探頭組成，每套探頭又分別由一組阻滯柵網(阻滯勢分析儀)和一臺微質量天平(粘性石英晶體微量天平)組成。
阻滯柵網像扇門，在一定時候，只有滿足一定條件的「月塵」才可以通過。這個條件就和月塵的帶電量有關。 阻滯柵網由兩片帶孔的金屬片組成，上下片可以分別設置不同的電壓，這樣它們之間就可以產生均勻的電場。
一旦帶電顆粒進入柵網內部，它就能受到電場力的作用，如果電場力與重力方向相反，顆粒就可能被排斥出去，因而不能穿過柵網。
柵網的下方是一個由粘性薄膜和石英晶片組成的微質量天平，它相當於月塵顆粒的「體重秤」。它利用石英晶體的「逆壓電效應」進行測量。當晶體電極表面附著一定質量後， 其振動頻率會發生改變，通過測量頻率的改變量就可以知道表面的質量了。這是目前最靈敏的「秤」，甚至可以測到納克級的質量。當通過柵網的月塵顆粒被粘性膜「粘住」後，這些顆粒的質量就被稱量出來了。於是，通過設置不同的「門檻」， 不同帶電量的月塵就被測量出來了。
文丨掌上蘭州·蘭州晨報首席記者 武永明