嫦娥五號:從月球挖2公斤土回來!

2020-11-26 騰訊網

如果「嫦娥五號」能成功完成任務，中國將成為繼美國、蘇聯之後，第三個從月球運送樣本返回地球的國家。

策劃&撰寫：家衡

今天凌晨4時30分，海南文昌航天發射場，「長徵五號」運載火箭搭載著探月工程「嫦娥五號」探測器，奔向了月球。

這次「嫦娥五號」肩負著最重要的一項任務——從月球採集約2公斤的樣本帶回地球。

如果「嫦娥五號」能成功完成任務，中國將成為繼美國、蘇聯之後，第三個從月球運送樣本返回地球的國家。

月巖標本——認知月球的來源

1976年，當蘇聯的「月球24號」無人探測器帶著170.1克的月巖標本向月球揮手告別，此後44年間，人類再也未能獲得新的月巖樣本。

目前，人類已知的月巖標本的來源有三個：

1、外太空墜落到地表的隕石，這些隕石可能包含月球土壤及巖石；

2、蘇聯曾進行3次「月球號」無人探測任務，總計帶回326克的月巖標本。

3、美國曾進行6次"阿波羅"任務，在月球表面總共採集了2415塊標本，總計381.7千克。這些標本由多種不同的工具採集，包括錘、鏟、鉗以及鑽探等，這也是目前最具有研究價值的月巖標本。

通過月巖樣品，研究人員可以在實驗室裡進行放射性定年分析，確定樣品所在位置的歷史年齡，繼而推算出月球的演化歷程，為未來月球基地的建設打下基礎。這些都是月球探測器上的儀器無法直接測量得到的。

研究表明，這些樣品大多來自月球正面中低緯度的月海區域，形成年齡集中在32-46億年前。在這個範圍之外的月球歷史事件所對應的時間，全部是以此為基礎，參考其他觀測結果（主要是撞擊坑統計）推演得來的。

這樣我們就建立起月球大約46億年的演化歷史，而地球以外的整個內太陽系所有行星的地質演化歷史，都可以通過月球樣本的基礎來建立。

但由於月巖標本的來源僅存在於有限的區域內，這些巖石能提供的信息非常有限。

想要獲取更多的信息，唯一方法就是重返月球，去採集更多來自不同地質背景、形成於不同歷史時期的月球樣品。一旦對取回的樣本進行評估並確定了年代，我們就可以返回去校準其他天體的年齡，這可能會改變我們過去幾十年來對所有行星的看法。

這正是嫦娥五號的最重要的意義所在。

「嫦娥五號」——發現更多未知

這一次嫦娥五號的著陸地點被定為蒙斯·呂姆克山（Mons Rümker），這是一座孤立的火山，高出平原大約1300米，周圍環繞著20多個圓形的熔巖穹丘，位於月球正面的西北方，南部為風暴洋，是一個相對年輕的區域，至今不到20億年。從已有的資料可知，這一帶分布著月表最年輕的玄武巖。

在完成著陸後，嫦娥五號將研究並解決許多問題：

1、呂姆克山區域的真實巖石年齡？

雖然這裡與「阿波羅號」以及「月球號」同屬月海區域內，但距離甚遠。《科學》雜誌報導稱，此處可能在大約13億年前發生過火山噴發，晚於絕大多數月海玄武巖的噴發。但這些信息都來自較大誤差撞的擊坑統計定年模型，以往採集到的月巖標本並不能提供準確的巖石年齡。這次採樣返回，將校正該區域巖石年齡誤差，並完善撞擊坑統計定年的模型。

2、風暴洋克裡普巖的具體形成過程是怎樣的？

呂姆克山南部是風暴洋，這裡富含克裡普巖。克裡普巖是月球表面一系列以富集鉀、稀土元素、磷為特徵的巖石，但是過去美國和蘇聯帶回的月球巖石、月壤標本中並沒有直接發現完整的塊狀克裡普巖。這一次採樣將有一定概率發現保存完好的克裡普巖。

3、月巖、月壤中是否還存在未知的礦物組合？

人類對月球表面成分的認識，一直局限於已有的隕石和標本。此次採樣或許能發現過去未曾在月球巖石中發現的礦物。

而從以往的分析來看，月球上鈦鐵礦、氦-3、稀土資源極其豐富。如果這次採樣能進行有效分析，可能會為未來的月球科研基地建設提供技術方案。

4、月球正面真的存在水資源嗎？

在人類的認知裡，月球表面十分乾燥，水資源成了約束月球基地建設，是資源開發的一個瓶頸。以往研究認為月球上的水主要賦存於極區的永久陰影區。但是，近些年最新的研究發現，月球非極區向陽面也存在微量的水分子。那麼這些水分子是從何而來？哪裡可能會存在水資源？這次採樣任務或許能有全新發現。

為載人登月鋪路

作為探月計劃的收官之旅，「嫦娥五號」探測器將走完探月工程「三步走」戰略的最後一步，這也是未來載人登月計劃的第一步。

除了完成科研任務以外，嫦娥五號將在技術上為載人登月計劃鋪墊道路。

第一是要解決月球軌道上的對接問題，這需要大量人造衛星提供導航、測距和定位，難度可想而知；其次要解決返回地球的問題，不同於以往載人飛船計劃，由於地月距離遙遠，飛船必須加速到第二宇宙速度才能進入大氣層，如何解決因摩擦導致溫度過高的問題，也需要嫦娥五號進行測試驗證。

當然在未來，要實現載人登月，我們還需要突破兩個關鍵技術：具有超大運載能力的火箭以及強大變軌能力的登月飛船。

在「嫦娥五號」之後，我們還規劃了四期探月任務，每一步都是在為下一步做準備，每一步都十分謹慎。

進入了新世紀，我們再次將目光看向了浩瀚太空，現在已經有實力去探索宇宙，而奔月這個自古以來的目標，也將在不久的將來實現了。

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