11月17日，长征五号遥五运载火箭和嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试工作后，垂直转运至发射区，计划于11月下旬择机实施发射。 图据新华社
11月17日，长征五号遥五运载火箭和嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试工作后，垂直转运至发射区，计划于11月下旬择机实施发射。探月工程嫦娥五号任务是中国探月工程第六次任务，计划实现月面自动采样返回，助力深化月球成因和演化历史等科学研究，是我国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务之一。
嫦娥五号拉开“回”的序幕
从2007年发射了嫦娥一号开始，我们国家的嫦娥飞天之路已历经13年。之前，中国探月工程副总设计师于登云表示，中国将在今年完成嫦娥五号探测器的发射工作。
“作为21世纪国家最重要的航天与空间探测任务之一，中国探月工程主要包括绕、落、回三大目标。”南京天文爱好者协会理事张瀚表示，其中嫦娥一号和二号完成了“绕”，嫦娥三号和四号完成了“落”和“巡”，而即将发射的嫦娥五号将正式拉开“回”的序幕。
2020年中国航天大会现场展出的月球探测模型。图据新华社
中国探月工程官方发布的消息显示，这次嫦娥五号发射成功将有望实现中国航天史上的四个“首次”，首次自动在月球表面进行月球土壤的采集；首次在月球表面起飞；首次在距离地球38万公里的月球轨道上完成对接与采集物品转移；首次带着月球土壤用接近第二宇宙速度返回地球。
他表示，中国航天已将探月工程规划到了嫦娥六号、七号和八号。其中六号、七号主要任务是深入开展包括月球南极在内的不同月球地貌考察取样并可能涉及到中外航天合作，八号的任务甚至考虑到了未来在月球建立科研基地的可行性。再之后，中国航天会考虑逐步有序地开展载人登月任务——将中国的航天员送往月球并在月球建立科学实验基地。
此次嫦娥五号发射将有望实现中国航天史上的四个“首次”，张瀚表示，中国航天正迈入高速发展时代，我国已经掌握了较为成熟的包括返回和交会对接在内的载人航天技术，经反复验证后还拥有了技术可靠的长征五号系列大推力运载火箭；以探月工程和行星探测工程为代表的深空探测技术也发展顺利，中国航天人有信心完成这四个“首次”。
去月球挖土，可谓“寸土寸金”
1969年7月20日20时17分43秒，阿波罗11号飞船降落在月球静海地区。美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面踩下了深深的印记，这是人类首次成功登月。
不过，阿波罗计划在科学领域最大的贡献并非阿姆斯特朗的脚印，而是带回了来自月球的岩石。从1969年到1972年，美国共完成6次载人登月，共带回约382公斤月球样品，获取了大量科学成果。
美国史密森尼国家自然历史博物馆地质学家埃里克·贾文曾撰文表示，来自月球的岩石彻底改变了我们对月球表面性质、月球起源以及太阳系演化三大问题的认识。
中国科学院国家天文台研究员郑永春认为，月壤是从月球固体岩石圈到太阳系空间的过渡带，包含着相关区域的大量信息。对月壤的研究不仅涉及月球本身，而且还包含太阳系空间物质和能量的重要信息。其中包括太阳系早期演化的历史记录、月岩和月壤的宇宙线暴露与辐照历史、月球中挥发分的脱气历史、太阳风的组成、太阳表层的成分特征、小天体和微陨石撞击月球的历史记录等。
美国国家航空航天局（NASA）阿波罗计划的样品负责人瑞安·齐格勒曾透露，几十年间，NASA收到了3000多份研究特殊月球样品的申请，来自十多个国家的500多名科学家提出了申请。NASA共向外发放5万多份月球样品，供天文学、生物学、化学、工程学、材料科学、医学、地质学等不同领域的科学家进行研究。
1978年，时任美国国家安全事务顾问布热津斯基访华时，向中国赠送了1克月球样品。这块要用放大镜才能看清楚的石头被分成两半，一半收藏在北京天文馆，一半由中国月球探测工程首席科学家欧阳自远带领团队进行研究。“我们把它是什么，它的年龄是多少，它包含哪些东西，全弄清楚了。”欧阳自远说，科研人员不仅判断出该样本是在阿波罗17号任务中采集的，确认了采集地点，甚至还分析出石头所在地区是否有阳光照射。根据对这块石头的研究，他们共发表了40篇文章。
除了科学成果，研究月球岩石对开发月球资源同样意义重大。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩介绍，研究月球样品的重要成果之一，就是发现其中含有氦-3，这让科学家极为兴奋。
氦-3是世界公认高效、清洁、安全的核聚变发电燃料。据计算，100吨氦-3所能创造的能源，相当于全世界一年消耗的能源总量。氦-3在地球上的蕴藏量极少，全球已知且容易取用的只有500公斤左右，而早期探测结果表明，月球浅层的氦-3含量多达上百万吨，做为能源可维持地球能源消耗数千年之久。仅能源一项，月球开发的意义就不言而喻。
月球采样会不会太烧钱
虽然月球样品为人类带来了重要的科研成果，但在阿波罗计划中，获取样品所要付出的代价也十分惊人。有人计算，美国从月球拿回来的382公斤样品，花费的成本相当于同等重量钻石的30多倍。
“当时有一种说法：每发射一艘用于登月的土星五号重型火箭，相当于烧掉一艘航空母舰。”中国航天科工集团第二研究院研究员杨宇光说。
月球岩石
庞之浩介绍，一枚土星五号重型火箭造价高达5亿美元，一艘阿波罗登月飞船比等重黄金贵十多倍。阿波罗计划历时11年，耗资255亿美元，为实施该计划，NASA每年预算占到美国政府总预算的4.5%左右。
而且，阿波罗计划的主要目的是把宇航员送上月球，采集样品只是航天员的“作业”之一。庞之浩认为，由宇航员开展采样任务，具有较强的灵活性，可以有的放矢。同时宇航员可以进行移动式探测，尤其是从阿波罗15号任务开始搭载的月球车，其时速可达10公里左右，能使宇航员的活动范围大大增加。不过，载人任务不仅成本高，技术复杂程度也大幅增加。虽然美国人半个世纪前就能将宇航员送上月球，令人钦佩，但杨宇光认为阿波罗工程技术途径比较冒进，一些设备冗余做得很少，从安全性角度来看十分冒险。
我国即将实施的嫦娥五号任务，则是围绕月球采样返回的主要目标打造的无人探测任务。庞之浩表示，中国探月工程一直循序渐进，从无人到载人的发展比较科学，成本也低得多。不过嫦娥五号探测器着陆后只能在原地开展作业。
据国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠此前透露，嫦娥五号探测器的着陆地点为月球正面西北部的吕姆克山脉。欧阳自远曾介绍，我国选择的着陆点距离阿波罗计划着陆点有上千公里距离，将会迎来新的现象、新的发现。
跨越38万公里“挖土”，全程“全自动”
嫦娥五号的任务是收集月球正面一个先前未经探测区域的物质样本，并将它们送回地球。如果这次任务成功，它将取回自上世纪60年代和70年代美国和苏联的月球探测任务以来的第一批月球物质。
“嫦娥五号按设计能力将采样1至4公斤左右的月球土壤和岩石标本返回地球。”张瀚介绍说，嫦娥五号包括着陆器、上升器、轨道器和返回器。进入月球轨道后，着陆器和上升器与轨道器分离并下降到靠近“吕姆克山”的地方，从地球上看，这是一片广阔、黑暗的熔岩平原。“月球探测器的降落区域都会提前做好探测规划，需要为包括着陆安全在内的因素综合考虑降落区域的平整度和采样难度。这次嫦娥五号选择的落脚点，除考虑着陆器降落和上升器再次起飞的安全外，还要考虑落脚点的平稳，因此降落地位于月球风暴洋附近。”张瀚说，该区域土壤体质更为新鲜和年轻，各种包括放射性元素在内的拟分析元素含量可能更加丰富，有利于月球的科学研究。
据介绍，一旦探测器着陆，它将就地钻取月球物质，并将采集到的样本封装储存在上升器中。张瀚说，这项任务的第一处难点在于着陆器的安全着陆；第二处难点在于钻取和封装样本，这对我们尚属首次；第三处难点则是“回”的阶段，“上升器需要在月表克服月球引力再次返回绕月轨道与轨道器对接，最终采样标本被转移到返回器后由返回器平安带回地球。这些自动采样、对接和返回技术是以往‘绕’和‘落’阶段所没有的。”如果一切顺利，嫦娥五号将在采样成功后返回地球，携带采样标本的返回器将降落在中国北方内蒙古的四子王旗。
此次任务成功后，是否意味着中国人离登上月球更近了一步？张瀚认为，虽然我国已具备较为成熟的LEO近地轨道（距离地球表面几百公里）的返回技术，但月球距离地球有约38万公里之遥，对于我们，从月球安全返回地球还属探索尝试阶段，需要反复验证才能确保载人任务的安全性。载人登月除了各种复杂的交会对接和返回技术，还需要更大推力的运载火箭支持。按目前立项和发展进程推测，我预计在2030年至2035年期间中国可能会实现成功载人登月并安全返回。封面新闻 李春 综合新华社 科技日报
评论 1
fm605210 2020-11-19
[得意]