来源:赛先生
![“嫦娥五号”顺利在内蒙古四子王旗着陆](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/143/w550h393/20201217/7724-kffctcc9001761.png)
嫦娥五号月球表面采样与样本返回
12月17日凌晨1点,
在与轨道器脱离后,
载有嫦娥五号月球车的返回器
以第二宇宙速度(11km/s)奔向地球,
在进入大气层时,
科研人员让它通过
“打水漂”的方式进行降速,
最终返回器于1点59分在内蒙古四子王旗成功着陆。
11月24日凌晨4点30分,
当天在众人的瞩目和欢呼中,
长征五号利用1000多吨的推力
将长达57米、运载“嫦娥5号”的火箭送上太空。
不到一分钟后,
火箭就消失在我们眼前,
只留下巨大的轰隆声响。
23天后,嫦娥5号顺利完成此次神奇之旅,
并带回来2千克多的月球土壤。
(注:“嫦娥五号”实际带回多少月壤目前并不清楚,本文以此前计划采样的重量来表述)
![嫦娥五号月球车在月球表面登陆。很多人可能好奇月球车上面的金色薄膜,实际上它是一种特殊材料,为的是让月球车表面受热均匀,因为月球上有阳光的一面和被遮挡的一面,将近有300摄氏度的温差,因此很容易造成设备损坏,因此通过表层的薄膜使其受热均匀。](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/44/w550h294/20201217/115a-kffctcc9001814.png)
![](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/30/w550h280/20201217/ea11-kffctcc9001848.png)
此次嫦娥五号共完成了
“陆器落月、月表采样,月球起飞,
轨道对接,样品转移,返回器返回等
11个阶段”的任务,
创造了许多第一,也创造了历史。
嫦娥五号的月球登陆点是精挑细选的
此次嫦娥5号在月球的登陆点,
是经过专家专门精挑细选,
其着陆点为月球西北部的风暴洋。
风暴洋是月球最大的月海,
此前人类探测器从未到达这里。
![](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/226/w550h476/20201217/18f1-kffctcc9001924.png)
据国家天文台研究员郑永春介绍,
嫦娥五号的落月地点
尽量不要同美国当年阿波罗号
登月点重合,
而且离得越远越好。
这主要是考虑到
探测器在不同地点采样,
这样能够更加全面
了解月球表面的地质特征。
嫦娥五号带回2公斤多的月壤到底多不多?
![美国赠送的一克月壤,其中0.5克已被用来做实验](http://n.sinaimg.cn/tech/transform/248/w630h418/20201217/c497-kffctcc8993298.png)
在回答这个问题之前,
让我们先讲一个历史故事。
1978年,中美建交初期,
为了向中国表示礼节性的友好,
美方赠送中国一克月球土壤。
据专家回忆,当时这个月壤
镶嵌在一个放大镜上,
看起来比较大,
但实际上它只有一克重。
而当年美国通过7次载人登月活动,
从月球上带回
总质量达381.7公斤的月壤。
在这里也不能说美国人小气,
从1970年至1973年,美国为
全球135个国家赠送了月壤
估计他们担心赠送这么多,怕余粮不够。
尽管只有1克,但非常珍贵,
我国科学家也是穷其能力,
拿走了半克来做研究,
总共发表40篇论文,
其中,欧阳自远院士一个团队就发了14篇论文,
另外一半保留在北京天文馆进行展示。
![我国科研人员利用极其珍贵的0.5克土壤发表的论文](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/575/w550h825/20201217/5b9f-kffctcc9001961.png)
除了美国,1970年代,
苏联通过“月球16号、20号、24号”
三个无人探测器取回
共330克珍贵的月壤。
而美国则通过
1969年7月至1972年12月,
实施的7次载人登月任务,
带回了约381.7千克的月壤和月岩。
这次我们也获得了2000多克的月球土壤:
除了对月球表面的月壤进行收集,
同时利用钻土工具,
获得了月球表面较深处的月岩。
因此,现在的2公斤月壤,
我们对月壤的了解,
肯定会比这0.5g更深入。
不知道这2公斤多的月壤
未来能产生出多少新的科学问题和论文。
当然,我们更应该向那些
在0.5克月壤上做学问的天文学家致敬。
1969年7月24日,
美国一次性就从月球上
带回20多公斤月壤返回地球。
这主要是是他们通过人工去挖,
比机器开采要方便许多。
月球的土壤成分主要是什么?
月球的表面月壤
由一层细粉状的风化物质
以及埋在这些物质中的
直径数米的岩石组成。
根据郑永春在此前
接受新华社采访时介绍,
现在科学家对采集的月球样品进行的分类,
就是依据当时处理“阿波罗”号
带回月球样品所采用的分类方法。
其中直径大于1厘米的颗粒,
被当作岩石样品来进行研究,称为月岩;
直径小于1厘米的颗粒,
被当作土壤样品对待,
按习惯也称为月壤。
其中,颗粒直径小于1毫米的部分,
是月壤中的主要组成部分,
在大部分月壤样品中占总重量的90%以上。
![](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/196/w550h446/20201217/2940-kffctcc9002024.png)
月壤主要元素组成比例
月壤有哪些元素呢?
其主要元素为氧、硅、铁、钙、铝。
上面只是简要概述月球上土壤的成分,
如果你有兴趣,
可以登陆https://www.lpi.usra.edu/,
上面分析了成百上千的月壤分析报告。
![左图是月球典型的土壤,由阿波罗11号带回来的月球土壤,样品代号为10084。 (a) ,右图是放大10倍后的电镜下的图片,月球土壤颗粒表面,好像是被一层玻璃覆盖。](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/137/w692h245/20201217/df5d-kffctcc9002692.png)
令人难以相信的是,
月球表面的土壤竟然
20%左右是由玻璃微珠组成的。
![](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/83/w525h358/20201217/5ea3-kffctcc9002746.png)
上图是由阿波罗17号带回的
月壤“样品74220”,
土壤样品大小为2毫米左右,
在镜头下熠熠生光,
如同细小的玻璃。
“嫦娥五号”是如何在月球上“挖土”的?
![](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/300/w550h550/20201217/268a-kffctcc9002814.png)
![](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/307/w550h557/20201217/8a13-kffctcc9002874.png)
美国宇航员在月球开采月壤,设备先进,而且比机器开采更加灵活
上世纪六七十年代,
美国主要是通过人为挖土的,
带回来的土壤数量大,
第一次上月球,
就带回来20多公斤的土壤,
而且他们还使用了多种工具进行开采。
![](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/59/w550h309/20201217/8f4b-kffctcc9002928.png)
而此次嫦娥五号月球车为无人登月,
主要是通过机器臂收集表层月壤,
以及利用钻具钻取浅层月表岩石。
其中钻取0.5公斤,表取1.5公斤。
取完样品之后,嫦娥五号要将样品
即:岩芯和月壤存放在一个密封的包裹里。
一是不会在半路上泄漏,
二是在进入地球环境中,
不会被地球的环境污染。
事实上,此次嫦娥5号的任务
并不仅仅只有挖土,
它还对它的着陆区附近的
环境和地质进行勘查,
获取与月球样品相关的现场分析数据,
建立现场探测数据
与实验室分析数据之间的联系等。
另外,无人车上有配有摄像机、
光谱仪、雷达等精密设备,
携带有2公斤的月壤实属不易。
下一步中国探月工程的目标更大
此次嫦娥五号成功从月球采样归来,
并不意味着中国探月行动的终结,
而是一个全新的开始。
“嫦娥五号”的顺利返航也意味着
中国这一阶段的探月工程目标
全面达成,
下一步就是载人登月,
以及更为长远的计划:
在月球建设月球基地。
![中国探月工程也叫“嫦娥工程”,于2004年立项。2006年2月,国务院颁布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020)》,明确将载人航天与探月工程,列入国家十六个重大科技专项。中国探月工程规划为绕、落、回三期。](http://n.sinaimg.cn/tech/crawl/360/w550h610/20201217/2ae1-kffctcc9003060.png)
除了此次“嫦娥五号”
吸引了全球的关注,
2019年的“嫦娥四号”着陆器
在月球背面软着陆,
为我们发送来世界上第一张月背照片,
也引起世界瞩目。
期待不久的将来
中国载人飞船登陆月球
以及在月球建设基地的那一天,
届时月球上也能看到中国人的脚印。
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