“嫦娥五號”順利在內蒙古四子王旗著陸

撰文 | 葉水送

新聞事件：嫦娥五號月球表面取樣與樣本返回

12月17日凌晨1點，

在與軌道器脫離後，

載有嫦娥五號月球車的返回器

以第二宇宙速度（11km/s）奔向地球，

在進入大氣層時，

科研人員讓它透過

“打水漂”的方式進行降速，

最終返回器於1點59分在內蒙古四子王旗成功著陸。

讓我們再將視線拉到

11月24日凌晨4點30分，

當天在眾人的矚目和歡呼中，

長征五號利用1000多噸的推力

將長達57米、運載“嫦娥5號”的火箭送上太空。

不到一分鐘後，

火箭就消失在我們眼前，

只留下巨大的轟隆聲響。

23天后，嫦娥5號順利完成此次神奇之旅，

並帶回來2千克多的月球土壤。

（注：“嫦娥五號”實際帶回多少月壤目前並不清楚，本文以此前計劃取樣的重量來表述）

嫦娥五號月球車在月球表面登陸。很多人可能好奇月球車上面的金色薄膜，實際上它是一種特殊材料，為的是讓月球車表面受熱均勻，因為月球上有陽光的一面和被遮擋的一面，將近有300攝氏度的溫差，因此很容易造成裝置損壞，因此透過表層的薄膜使其受熱均勻。

此次嫦娥五號共完成了

“陸器落月、月表取樣，月球起飛，

軌道對接，樣品轉移，返回器返回等

11個階段”的任務，

創造了許多第一，也創造了歷史。

嫦娥五號的月球登陸點是精挑細選的

此次嫦娥5號在月球的登陸點，

是經過專家專門精挑細選，

其著陸點為月球西北部的風暴洋。

風暴洋是月球最大的月海，

此前人類探測器從未到達這裡。

據國家天文臺研究員鄭永春介紹，

嫦娥五號的落月地點

儘量不要同美國當年阿波羅號

登月點重合，

而且離得越遠越好。

這主要是考慮到

探測器在不同地點取樣，

這樣能夠更加全面

瞭解月球表面的地質特徵。

嫦娥五號帶回2公斤多的月壤到底多不多？

美國贈送的一克月壤，其中0.5克已被用來做實驗

在回答這個問題之前，

讓我們先講一個歷史故事。

1978年，中美建交初期，

為了向中國表示禮節性的友好，

美方贈送中國一克月球土壤。

據專家回憶，當時這個月壤

鑲嵌在一個放大鏡上，

看起來比較大，

但實際上它只有一克重。

而當年美國透過7次載人登月活動，

從月球上帶回

總質量達381.7公斤的月壤。

在這裡也不能說美國人小氣，

從1970年至1973年，美國為

全球135個國家贈送了月壤

估計他們擔心贈送這麼多，怕餘糧不夠。

儘管只有1克，但非常珍貴，

我國科學家也是窮其能力，

拿走了半克來做研究，

總共發表40篇論文，

其中，歐陽自遠院士一個團隊就發了14篇論文，

另外一半保留在北京天文館進行展示。

我國科研人員利用極其珍貴的0.5克土壤發表的論文

除了美國，1970年代，

蘇聯透過“月球16號、20號、24號”

三個無人探測器取回

共330克珍貴的月壤。

而美國則透過

1969年7月至1972年12月，

實施的7次載人登月任務，

帶回了約381.7千克的月壤和月岩。

這次我們也獲得了2000多克的月球土壤：

除了對月球表面的月壤進行收集，

同時利用鑽土工具，

獲得了月球表面較深處的月岩。

因此，現在的2公斤月壤，

我們對月壤的瞭解，

肯定會比這0.5g更深入。

不知道這2公斤多的月壤

未來能產生出多少新的科學問題和論文。

當然，我們更應該向那些

在0.5克月壤上做學問的天文學家致敬。

1969年7月24日，

美國一次性就從月球上

帶回20多公斤月壤返回地球。

這主要是是他們透過人工去挖，

比機器開採要方便許多。

月球的土壤成分主要是什麼？

月球的表面月壤

由一層細粉狀的風化物質

以及埋在這些物質中的

直徑數米的岩石組成。

根據鄭永春在此前

接受新華社採訪時介紹，

現在科學家對採集的月球樣品進行的分類，

就是依據當時處理“阿波羅”號

帶回月球樣品所採用的分類方法。

其中直徑大於1釐米的顆粒，

被當作岩石樣品來進行研究，稱為月岩；

直徑小於1釐米的顆粒，

被當作土壤樣品對待，

按習慣也稱為月壤。

其中，顆粒直徑小於1毫米的部分，

是月壤中的主要組成部分，

在大部分月壤樣品中佔總重量的90%以上。

月壤主要元素組成比例

月壤有哪些元素呢？

其主要元素為氧、矽、鐵、鈣、鋁。

上面只是簡要概述月球上土壤的成分，

如果你有興趣，

可以登陸https://www.lpi.usra.edu/，

上面分析了成百上千的月壤分析報告。

左圖是月球典型的土壤，由阿波羅11號帶回來的月球土壤，樣品代號為10084. (a) ，右圖是放大10倍後的電鏡下的圖片，月球土壤顆粒表面，好像是被一層玻璃覆蓋。

令人難以相信的是，

月球表面的土壤竟然

20%左右是由玻璃微珠組成的。

上圖是由阿波羅17號帶回的

月壤“樣品74220”，

土壤樣品大小為2毫米左右，

在鏡頭下熠熠生光，

如同細小的玻璃。

“嫦娥五號”是如何在月球上“挖土”的？

美國宇航員在月球開採月壤，裝置先進，而且比機器開採更加靈活

上世紀六七十年代，

美國主要是透過人為挖土的，

帶回來的土壤數量大，

第一次上月球，

就帶回來20多公斤的土壤，

而且他們還使用了多種工具進行開採。

而此次嫦娥五號月球車為無人登月，

主要是透過機器臂收集表層月壤，

以及利用鑽具鑽取淺層月表岩石。

其中鑽取0.5公斤，表取1.5公斤。

取完樣品之後，嫦娥五號要將樣品

即：巖芯和月壤存放在一個密封的包裹裡。

一是不會在半路上洩漏，

二是在進入地球環境中，

不會被地球的環境汙染。

事實上，此次嫦娥5號的任務

並不僅僅只有挖土，

它還對它的著陸區附近的

環境和地質進行勘查，

獲取與月球樣品相關的現場分析資料，

建立現場探測資料

與實驗室分析資料之間的聯絡等。

另外，無人車上有配有攝像機、

光譜儀、雷達等精密裝置，

下一步中國探月工程的目標更大

此次嫦娥五號成功從月球取樣歸來，

並不意味著中國探月行動的終結，

而是一個全新的開始。

“嫦娥五號”的順利返航也意味著

中國這一階段的探月工程目標

全面達成，

下一步就是載人登月，

以及更為長遠的計劃：

在月球建設月球基地。

中國探月工程也叫“嫦娥工程”，於2004年立項。2006年2月，國務院頒佈《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006～2020）》，明確將載人航天與探月工程，列入國家十六個重大科技專項。中國探月工程規劃為繞、落、回三期。

除了此次“嫦娥五號”

吸引了全球的關注，

2019年的“嫦娥四號”著陸器

在月球背面軟著陸，

為我們傳送來世界上第一張月背照片，

也引起世界矚目。

期待不久的將來

中國載人飛船登陸月球

以及在月球建設基地的那一天，

屆時月球上也能看到中國人的腳印。

參考資料

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1685104877158352850&wfr=spider&for=pc

2. https://eos.org/features/apollos-legacy-50-years-of-lunar-geology

3. https://www.lpi.usra.edu/lunar/samples/