「嫦娥五號」—月球採樣返回倒計時

中國探月工程（China’s Lunar Exploration Program）亦稱嫦娥工程，是中國國家航天局啟動的第一個探月工程，於2004年1月23日正式啟動。嫦娥工程整體可分為「探」、「登」、「駐」三大步驟，分別指無人探月、載人登月、長久駐月。其中探月部分便是目前實施的「繞」、「落」、「回」三步走：

第一步——「繞」，發射了繞月探測飛船，在距月面 100-200 千米的圓軌道上繞月球兩極飛行（嫦娥一號、二號）；第二步——「落」，實現在月球上軟著陸及月球車探測月球（嫦娥三號/玉兔號、四號/玉兔二號）；第三步——「回」，發射能返回地球的落月探測器，將月球樣品帶回地球。我國計劃於今年擇機發射嫦娥工程第三階段——「採樣返回」的首顆探測器「嫦娥五號」。

月面探測器分布圖 圖源：Arctic Planetary Science Institute （APSI）

「繞」的美麗：嫦娥一號、嫦娥二號

嫦娥一號於2007年10月24日在西昌發射升空，11月7日正式進入距月200千米的工作軌道，26日公布了第一幅月面圖像，同時完成了三維影像的製作。嫦娥一號重 2350 千克，體積 200×172×220 釐米，總投資 14億人民幣。嫦娥一號的主要任務是獲得全月面的三維影像圖，分析鈾、釷、鉀、鈦、鉻、鐵、鋁、鎂等14種礦產資源的分布和含量，測量月壤厚度，估算氦3資源的儲量，考察距地面4萬~40萬千米的地月空間環境。嫦娥一號共傳回1.37TB的有效科學探測數據，獲取了全月球影像圖、月表部分化學元素分布等科學研究成果，圓滿實現工程目標和科學目標，為我國月球探測後續工程和深空探 測奠定了堅實的基礎。2009年3月1日，嫦娥一號衛星成功撞擊在月球的豐富海區域，圓滿結束了探測使命。

嫦娥一號

中國首次月球探測工程全月球影像圖

嫦娥二號（由嫦娥一號備份星進行技術改進）於2010年10月1日成功發射，運載火箭直接將衛星發射至地月轉移軌道，6日正式進入月面上空100千米工作軌道，28 日擇機變軌，離月面最近時僅15千米，對月面物體的影像解析度優於1.5米。嫦娥二號為嫦娥三號登陸月球選定的著陸點—雨海虹灣地區細緻拍照探測「引路」，獲取了虹灣局部區域1.3米的高解析度圖像，並拍攝發布了7米超高解析度月球表面三維影像數據。完成探月任務後，嫦娥二號繼續向更遠的太陽系深空前進，並順路近距離「拜訪」了小行星—戰神星（圖塔蒂斯）。

7米超高解析度全月球影像圖

嫦娥二號飛掠」圖塔蒂斯「小行星

「落」的精彩：嫦娥三號/玉兔號、嫦娥四號/玉兔二號

嫦娥三號於2013年12月2日發射，14日21：11在月面雨海地區成功軟著陸，成為繼1976年的月球24號後首個在月球表面軟著陸的探測器。嫦娥三號由月面著陸器和巡視探測器（月球車「玉兔號」）組成，總重量3780千克。其中太陽能月球車——玉兔號重量136千克，配備有全景相機、紅外成像光譜儀、測月雷達、粒子激發 X 射線譜儀等科學探測儀器，玉兔號於2016年7月31日晚超額完成任務並停止工作，其共在月球上生存工作了972天。嫦娥三號的月面著陸區被國際天文學聯合會命名為「廣寒宮」。此次探測完成了首幅月球地質剖面圖，展現了月表以下 330 米深度的地質構造特徵和演化過程；由山東大學、聖路易斯華盛頓大學、中科院國家天文臺等單位學者發現了一種與已有的阿波羅和「月球號」取樣以及月球隕石不同的新型月球玄武巖，此結果入選2015年十大天文科技進展；月基天文望遠鏡對月北極星空進行了紫外巡天觀測；獲得地球外空4萬千米範圍內的等離子體 1300 多幅圖像。

「玉兔號」月球車在「廣寒宮」巡視路線  和物質成分就位探測

嫦娥三號

玉兔號

嫦娥四號（嫦娥三號的備份星）於2018年12月8日發射，2019年1月3日成功著陸在月球背面預選著陸位置的馮·卡門撞擊坑，完成世界首次在月球背面軟著陸。玉兔二號月球車開展了人類對「神秘」的月背的首次實地勘察。為了解決月球背面無法與地球直接通信的難題，提前於2018年5月21日發射了地月中繼通信支持衛星「鵲橋」號。

2019年1月3日，著陸器獲取了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖並傳回地面。1月11日下午，嫦娥四號兩器互拍：巡視器全景相機對著陸器進行成像、著陸器地形地貌相機對巡視器成像。5月16日《自然》雜誌發表，中科院國家天文臺李春來研究員領導的研究團隊利用嫦娥四號探測數據，證明了其落月點（月背南極-艾特肯盆地）存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質，為解答長期困擾國內外學者的有關月幔物質組成的問題提供了直接證據。此外，嫦娥四號還進行了人類首次月面生物實驗。2020年2月27日《科學進展》發表了嫦娥四號任務最新研究成果，首次揭示了月球背面著陸區域地下40米深度內的地質分層結構，發現地下物質由低損耗的月壤物質和大小不同的大量石塊組成，並闡述了其作用與演化機制。

嫦娥四號著陸區地下分層結構示意圖

嫦娥四號

玉兔二號

「回」的夢想：嫦娥五號將首次實現！

中美於上世紀70年代建交時期，美國曾贈送給中國阿波羅太空人帶回的共只有1克的月球樣品。該樣本非常珍貴，因此被分為兩份，其中0.5克被用於月球科學研究，由現嫦娥工程首席科學家歐陽自遠院士等領銜的天文學家們利用其發表了幾十篇高水平論文；另外0.5克被永久珍藏展覽於北京天文館中，用於科普教育。

探月工程三期——月面取樣返回任務的首顆探測器—嫦娥五號，全重8.2噸，由軌道器、返回器、著陸器、上升器四個部分組成，計劃於2020年底由我國目前推力最大的長徵五號運載火箭（暱稱「胖五」）從海南文昌航天發射場發射。嫦娥五號預選著陸地區為月球正面風暴洋西北部呂姆克山脈附近的月海平原，是一個與以往阿波羅和「月球」號任務完全不同的新地點。

嫦娥五號落月後，計劃由返回器帶回地球約1~2千克的「精挑細選」的月球樣品，我國將徹底告別「1克樣本分兩份」的過去，迎來真正屬於自己的月球採樣返回的新時代！這「回」的夢想，將由嫦娥五號首次實現，值得我們所有華夏兒女關注與期待！同時，它也將為我國開展更深入的月球科學研究，並為在未來推進構建月球科研基地、開展載人登月和深空探測工程服務。

嫦娥五號

長徵五號

番外篇：月球—資源的寶庫！

科學家現已探明，在月球的土壤中存在著大量對於地球來說十分寶貴的豐富資源，如稀有金屬礦藏和氦3等。其中氦3被認為是進行可控輕核聚變反應產能的重要原料，月壤中80%以上的氦3富集在粒度小於50微米的顆粒表面，且隨深度的分布較穩定。據初步估算，月壤中氦3的資源總量可達100-500萬噸！ 而建設一個500MW的氘-氦3核聚變發電站，每年消耗的氦3僅需50公斤，而目前全球的年發電量僅須約100噸氦3 ，折合每噸氦3的價值可達40億美元！