[科学技术]嫦娥五号年内升空 我们为什么要去月亮上“挖土”？

为了纪念第一次成功登陆月球，每年的7月20日被指定为人类月亮日。半个世纪后，中国必须收集月球土壤

最近，随着火星探测窗口的临近，各国的探测项目也准备就绪。事实上，人类探索空深处的热情从未减弱，无论是对火星还是最近的天体——月球。

1969年7月20日20时17分43分，阿波罗11号宇宙飞船在月球静海地区着陆。美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面留下了深深的印记，这是人类首次成功登上月球。为了纪念这个激动人心的时刻，每年的7月20日被指定为人类月亮日。

然而，阿波罗计划在科学领域的最大贡献不是阿姆斯特朗的足迹，而是从月球带回了岩石。从1969年到1972年，美国完成了6次载人登月任务，带回了约382公斤月球样品，获得了大量科学成果。

半个世纪后，中国将最终收集月球土壤。根据计划，中国将于2020年10月底发射嫦娥五号探测器，收集月球样本，并通过铲钻将其带回地球。

为什么一定要千里迢迢去月球“挖”？这些样本能起到什么作用？今天，我们一起探索。

不仅带来了对月球的新认识

几十年前，随着美国和苏联相继从月球获取样本，人类只能仰视猜测几千年的月球在科学家的显微镜下被拉了出来，它神秘的面纱被一层一层揭开。

除了了解月球，对这些样本的研究也有助于科学家建立现代行星科学，为了解各种行星的地质演化过程提供参考。

美国史密森尼国家自然历史博物馆的地质学家埃里克·加文(Eric Gavin)曾写道，来自月球的岩石完全改变了我们对三个主要问题的理解:月球的表面性质、月球的起源和太阳系的演化。

例如，行星化学家分析了月球样品的同位素组成，发现这些岩石大多比地球岩石更古老，年龄从30亿年到45亿年不等。然后他们建立了一套模型，可以估计月球上任何位置的年龄。

中国科学院国家天文台研究员郑永春认为，月球土壤是从月球固体岩石圈到太阳系空的过渡带，其中包含了大量有关区域的信息。月球土壤的研究不仅涉及月球本身，还包含太阳系空.物质和能量的重要信息这些包括太阳系早期演化的历史记录，月球岩石和月球土壤的宇宙射线照射和照射历史，月球挥发物的脱气历史，太阳风的组成，太阳表面的组成特征，小天体和微陨石撞击月球的历史记录。

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(Ryan Ziegler)透露，在过去的几十年里，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已经发放了5万多个月球样本，供天文、生物、化学、工程、材料科学、医学、地质等领域的科学家研究。

1978年，时任美国国家安全顾问的布热津斯基访华时，向中国赠送了1克月球样品。这块石头只有用放大镜才能看清楚，它分为两部分，一部分收藏在北京天文馆，另一部分由中国探月工程首席科学家欧阳自远领导的团队研究。"我们已经弄清楚它是什么，它有多老，它包含了什么."欧阳自远说，研究人员不仅判断样本是在阿波罗17号任务期间采集的，还确认了采集地点，甚至分析了石头所在的区域是否有阳光。根据对这块石头的研究，他们已经发表了40篇文章。

除了科学成果，月球岩石的研究对月球资源的开发也具有重要意义。国家空勘测技术研究院首席科学通信专家庞志浩说，研究月球样品的重要成果之一是它含有氦-3，这让科学家们异常兴奋。

氦-3是世界公认的高效、清洁、安全的核聚变发电燃料。据计算，100吨氦-3产生的能量相当于全世界一年消耗的总能量。地球上氦-3的量很少，已知的只有500 kg左右，世界上使用方便，早期探测结果显示月球浅层氦-3的量高达百万吨，足以解决人类的能源担忧。事实上，随着人类对月球认识的加深，科学家们发现，月球上氦-3的总储存量很可能会更多。

中国月球采样不“烧钱”

虽然月球样本给人类带来了重要的科研成果，但阿波罗计划中获取样本的成本也非常惊人。根据一些计算，美国从月球上采集382公斤样本的成本相当于同等重量的DIA的30多倍。

这并不奇怪，因为阿波罗计划最初是一个非常昂贵的项目。当时，有一种说法是，每发射一枚用于登月的土星五号重型火箭就相当于燃烧一艘空号航母中国航天科工集团第二研究所研究员杨玉光说。

庞志浩介绍说，土星V重型火箭的造价高达5亿美元，阿波罗登月飞船的重量是黄金桂的十几倍。阿波罗计划持续了11年，耗资255亿美元。为实施这一计划，nasa的年度预算约占美国政府总预算的4.5%。

而且阿波罗计划的主要目的是把宇航员送上月球，采集样本只是宇航员的“工作”之一。庞志浩认为，宇航员进行采样任务灵活，可以有针对性。同时，宇航员可以进行移动探索，尤其是阿波罗15号任务携带的月球车，速度可以达到每小时10公里左右，可以大大增加宇航员的活动范围。然而，载人任务不仅成本高，而且技术复杂。虽然美国人在半个世纪前就能把宇航员送上月球，这是令人钦佩的，但杨宇光认为阿波罗的工程技术更具侵略性，一些设备冗余很少，从安全角度来看风险很大。

即将在中国进行的嫦娥五号任务是围绕月球采样返回这一主要目标进行的无人探测任务。庞志浩说，中国的探月工程是循序渐进的，从无人到载人的发展是科学的，成本也低很多。然而嫦娥五号探测器只能在着陆后原地运行。

据国家航天局月球探测与航天工程中心主任刘继忠介绍，嫦娥五号探测器的着陆点在月球西北部的鲁梅克山脉。欧阳自远曾经说过，中国选择的着陆点距离阿波罗着陆点几千公里，将迎来新的现象和新的发现。

这将是人类在泰空的“岗位”

自1959年苏联发射“月球一号”以来，人类已经发射了130多枚月球探测器，通过盘旋、着陆巡逻甚至撞击的方式探索月球。

70年代中期，美苏冷战局势逐渐缓和。苏联退出了载人登月的竞争，美国从狂热中冷却下来，停止了昂贵的登月活动。在过去的20年里，全世界都进入了冷静思考的阶段，深入研究月球探测的意义。

在此期间，各国普遍认识到月球探测活动具有政治、社会、技术、科学和经济意义。因此，从此人类探月活动的方向从不惜一切代价为政治目的服务，转变为科学探索与经济利益相结合，最终目的是合理开发月球资源。

1994年1月25日，美国发射了克莱曼婷探测器，获得了当时月球表面最详细的图像，发现月球南极可能存在大量水冰。这次任务也宣告了第二次全球探月热潮的到来。

未来，月球将成为人类在泰空.的“岗哨”庞志浩表示，登月后，“留在月球”将成为人类下一阶段的目标。从月球上开采的水资源可以用于宇航员的生活，也可以分解成氢气和氧气，制成航天器的氢氧燃料。在月球两极的永久照明区，可以建造太阳能发电站来提供资源。可以在月球背面建造一个科学研究站，以避免地球无线电的干扰，并观察空.星上面提到的氦-3可能在一段时间内很难方便廉价地运输回地球，但可以通过在月球上建造核聚变发电站，并将产生的电能通过无线传输送回地面来直接利用。

到那时，月球基地不仅将提供人力资源和获得科学成果，还将成为人类前往遥远深度的中转站。(傅亦菲)