眾所周知,嫦娥五號已經在12月17日凌晨回到地球,完成一系列回收工作之後,12月19日,中國國家航天局在北京舉行對月球樣本的交接儀式。
經過初步測量,嫦娥五號此次任務採集到的月球樣品為1731克,為我國首次地外天體樣品儲存、分析以及研究工作拉開了帷幕。
但是值得注意的一點是,原本嫦娥五號計劃是帶回2000克月壤的,而且嫦娥五號取樣容器已經被裝滿了,可是質量卻不足2000克,為什麼少了200多克呢?
嫦娥五號計劃採集2000克月球樣品。我國透過對嫦娥五號系列多次任務的技術積累,結合火箭的運載能力,認為嫦娥五號取樣2000克是一個比較合理的數字。
據國家航天局探月與航天工程中心透露,嫦娥五號探測器是以2000克作為輸入而設計的一個探測器,探測器本身質量已經達到了8.2噸,已經不能夠再增加質量了,一旦增加樣品質量,整個探測器的多個指標都會增加並超過火箭的運載能力,這就要求樣品質量必須保證在2000克以內。
另外,當嫦娥五號著陸器成功著陸在月球表面時,要在有限的時間內完成地形勘察、鑽取和表取等多項工作,雖然設定了2000克的取樣量,但這個數字並不能作為衡量任務成敗的一個標準。
為了提高取樣的可靠性和樣品的多樣性,嫦娥五號探測器計劃透過鑽取和表取兩種方式來採集樣品,其中表取指的是從月球表面透過機械臂和機械爪的配合來獲取土壤,而鑽取則是透過特殊的鑽頭,鑽到月表以下兩米左右的位置把月壤整體取出來,初步的計劃是鑽取500克、表取1500克。
但事實是,嫦娥五號採集回來的月球樣品只有1731克。
為什麼月壤會比預期少200多克呢?首先嫦娥五號預計的2kg是按照之前美國、蘇聯取回來的月球正面的土的密度計算得來的,但此次嫦娥五號的取樣地點與美國、蘇聯的取樣地點相比,明顯不一樣。
另外也有可能是月壤與地壤的性質差異不同,還有一點可能是美國的月壤資料有問題,畢竟此次我國嫦娥五號的容器設計是根據美國公開的月壤資料而設計的。
嫦娥五號的取樣地點與美蘇取樣地點不同不同區域、不同深度所採集的土壤會有區別,嫦娥五號此次著陸的風暴洋,是在月球表面最大的月海,南北約2500千米,面積大約為400萬平方千米,位於呂姆克山附近的一個1300米高的火山群上,著陸點緯度比較高,周圍還環繞著20多個圓形的熔岩穹丘,是一個相對比較年輕的地區,其形成年齡不到20億年。
反觀美蘇兩國,他們所採集的月壤都是來自於月球正面中低緯度的月海區域,其形成年齡集中在32-46億年前。
所以此次嫦娥五號採集到的月壤非常特殊,是美蘇都不曾踏足過的區域,這也是為什麼這麼多國家都想要嫦娥五號採集的月壤的原因。
嫦娥五號取樣地點的特殊性。美蘇採集的月球樣本大多都來自於月球正面中低緯度的月海區域,年齡在32-42億年之間,而這次嫦娥五號採取的風暴洋北部地區是屬於全新的一種樣本,和美蘇獲取的土壤樣本相比,會因為月球活動的差異、宇宙塵埃和隕石的撞擊差異以及年齡的不同,在物理性質上可能會有一些不同。
而中國是依據美蘇採集的月球樣本為嫦娥五號進行的設計容器,所以出現了偏差。
月壤和地球土壤有著明顯不同。月壤是月球表面覆蓋著的一層結構鬆散的混合物,主要是由岩石的碎屑、粉末以及太空外來物質撞擊月球而形成的熔融玻璃等物質構成的。
月壤是生活在1/6G的小重力真空環境下,沒有風沒有水等外應力,與充滿空氣流動的地球不同,月壤主要是依靠物理風化而形成的,所以月壤的形成條件和地球上的土壤相差很大。
其次月球沒有磁場和大氣的保護,所有高速運動的太陽風粒子可以長驅直入,對破碎的月球礦物顆粒表面進行離子注入、結構非晶化和物質濺射,繼而沉積在細碎顆粒的表面,所以月壤顆粒的結構和成分也比較特殊。因此對月壤質量的評估肯定和地球土壤是不一樣的。
結語。總之,嫦娥五號探測器對於我國航空領域而言,意義非凡,不僅是中國探月工程的一項壯舉,還是中國研究月球起因和演化歷史的重要步驟。