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北京時間12月17日凌晨1時59分,探月工程“嫦娥”五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功著陸,標誌著我國首次地外天體取樣返回任務圓滿完成!

“嫦娥”5號攜帶了最先進的月球礦物光譜分析儀、月壤氣體分析儀、月壤結構探測儀、取樣剖面測溫儀、巖芯鑽探機和機械取樣器。把2千克的月壤物質成功帶回地球,並送到中國科研人員手中。我們將使用更加高精尖的儀器對月壤進行分析研究。接下來,中國還希望勘探月球的南極環境,測試永備基地建設技術等,當然,還有未來的航天員登月行動。

1 P24《探月迢迢路 嫦娥翩翩行》— 王亞男

2 P44《從嫦娥到玉兔,月球上到底有什麼?》— 徐峰

美 vs. 蘇“月壤之爭”

1969年7月20日,美國“阿波羅”11號的登陸艙終於成功降落月面。隨著第一枚 人類足跡由美國宇航員阿姆斯特朗印在月球表面,美蘇的登月技術競賽以美國獲勝而告終。面對美國人的成功,蘇聯決定使用無人月球探測器著陸月球並取樣返回,實現獲取月面土壤樣本用於研究的目的。

1970年發射升空的“月球”16號是蘇聯首次成功的無人探月取樣任務。“月球”16 號先進入地球軌道,然後調整軌道進入地月轉移軌道,經過一次中段修正,在9月17日進入111千米、傾角70度的環月軌道。此後,“月球”16號開始減速下降,在反衝制動發動機的幫助下實現軟著陸,然後利用機械臂和取樣探頭進行鑽探取樣,再把樣本轉移到“月球”16 號的上升段。任務完成後,上升段起飛,徑直奔向地球方向,最後把返回艙送入大氣層減速著陸。“月球”16號帶回地球的,不僅僅是101克的月球樣本,更是蘇聯月球探測領域的榮譽。

蘇聯科研人員正在對“月球”16 號進行最後的檢查,檢查的部分即“月球”16 號裝載月面樣本上升返航的上升段

蘇聯時代在無人探測器月球取樣返回任務方面成果頗豐。1970年的“月球”16 號、1972年的“月球”20號以及1976年的“月球”24號先後3次成功將月面樣本送回地球。但是這3次在總計7次取樣返回任務中,成功率尚不足50%。月球樣本中的一部分被分送給美國、法國和英國科學家。美國透過“阿波羅” 登月行動,不僅成功地將人類航天員送上了月球表面,還多次從月球表面採集到了重量不小的土壤和岩石樣本。蘇聯雖然由於火箭技術問題被迫放棄了載人登月計劃,但透過無人探測器成功著陸月球並返回,也帶回了月球土壤和岩石樣本。因為拿到了月球樣本,蘇聯在此後與美國進行的月球樣本交換中才多少有了些平等感。1976 年的“月球”24 號是蘇聯第三次也是最後一次成功的無人取樣返回月球探測器。本次任務採集了170克月球樣本,其中的一克被用來和美國NASA進行了交換。在“月球”24號之後,月球表面37年中再無探測器軟著陸,直到2013年12月14日,中國“嫦娥”3 號才再度叩響月面大門。

在“阿波羅”計劃中,採集月球岩石和標本的工具包括大家熟悉的錘、耙、鏟、鉗以及鑽探機械。這些標本被採集前大多數都有照片記錄其在月球上的原貌。標本採集後被放入有編號的標本袋中。帶回地球后,標本被儲存在特別環境標本容器(Special Environmental Sample Container)中,以確保月球標本不被地球環境汙染。

透過放射測年後,研究人員發現月表岩石標本與地球相比都很古老。月海中的玄武岩標本的年齡多在32億年左右,高地中的標本甚至達到46億年的年齡。由此可見,月球是在太陽系早期形成的。

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月球岩石與地球表面的岩石很類似,尤其是氧同位素的含量。但是月球岩石的含鐵量都較低,例如鉀和鈉等不穩定元素含量極低,且完全沒有水含量。

新發現的礦石包括阿姆阿爾柯爾礦石,以阿波羅11號的3位宇航員命名的:阿姆斯特朗(Armstrong)、奧爾德林(Aldrin)以及科林斯(Collins)。

月球岩石標本的主儲存地點在休斯敦林頓·約翰遜太空中心的月球物質回收和迴歸宇航員檢疫實驗所中。為了安全保護,也有一小部分被儲存在聖安東尼奧的布魯克斯空軍基地。多數標本被儲存在氮氣中,以確保與水分隔離。標本只能用特殊的工具被間接處理。

月球樣本值多少錢?

說了這麼多科學話題,我們再來聊聊很多網友關心的問題。那就是,從月球帶回來岩石,究竟值多少錢?理論上講,人類從月球帶回的岩石不應該,也很難用金錢衡量。不過,例外無處不在。1993年,3塊由蘇聯“月球”16號探測器帶回來的總質量為0.2克的月岩樣本,被拍賣了442500美元。9年後,美國一個存 放月球標本的保險箱被盜,NASA 估計這些總質量為285克標本,價值約為100萬美元。所幸,最後這些被盜的月球標本,全部都被找了回來。

“阿波羅”17號取樣帶回來的月球玄武岩,結構成泡狀,顆粒中等,含鈦元素。據測定其已有37億年的歷史。

目前,這些珍貴月球岩石標本,絕大多數都被用於科學研究。根據NASA 公佈的訊息,在美國從月球獲得的380多千克標本中,約290千克存放在約翰遜航天中心,保持著從月球帶回時的最初狀態。此外,還有一些月球岩石被送到多家博物館進行展示。在肯尼迪航天中心,“觸控一塊月球”是遊客必須“打卡”的專案之一。事實上,這個專案本身就是一塊金字招牌,吸引著世界各地的遊客絡繹不絕地來到這裡參觀。

人類如何認識月球?

從遠看時的想象,到近看時的探索,再到今時今日中國人即將可以對自己取樣回來的月球樣本進行細緻深入的研究。今天,我們用事實證明,中國人,“可上九天攬月,可下五洋捉鱉,談笑凱歌還。世上無難事,只要肯登攀。”

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