今天凌晨4时30分,我国在中国文昌航天发射场,用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,顺利将探测器送入预定轨道,开启我国首次地外天体采样返回之旅。

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图片来源:中国航天网

这次“嫦五”奔月,也是我国探月工程三期的收官战。

嫦娥一号实现了环绕月球探测,嫦娥二、三、四号实现了月面软着陆、月面就位探测和巡视探测,而这次的嫦娥五号,则要实现无人采样返回

说的简单点,就是去月球挖点土带回来。要是比作外卖,就好比是中国下了个单,内容就是月球上的土,然后嫦娥五号就像快递员,接了单去月球挖土再带回来。

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虽然说起来很简单,但是要真正实现,却是一个极其复杂的系统工程。

嫦五是我国研制的

最为复杂的航天器系统之一

为了完成“去月球挖土”的任务,嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器和上升器4器组成,分为15个分系统,是迄今为止我国研制的最为复杂的航天器系统之一。

嫦娥五号探测器示意图

首先,长征五号运载火箭将嫦娥五号探测器送入地月转移轨道。

探测器和火箭分离后,经过飞行、中途修正、近月制动减速后进入环月轨道。

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轨返组合体(轨道器和返回器的合体)继续换月飞行,着陆上升组合体(着陆器和上升器的合体)则降落至月面。

在月球表面,嫦娥五号进行科学探测和钻取、采样、样品转移和封装等工作。

然后上升器以着陆器为平台,携带月球样品起飞,与轨返组合体进行交汇对接,并把样品转移至返回器内部。

嫦娥五号开始返回地球,返回器与轨道器分离,进入地球大气层,并着陆于内蒙古四子王旗着陆场。

光看这个大致的过程,就知道整个工程有多么困难和复杂。而地月之间平均单程距离约为38万公里,走一个来回将近80万公里,月球样品中究竟有哪些奥秘值得我们如此费力去挖掘?

科学研究&月球资源开发

目前已经知道几乎整个月球表面都覆盖着一层细粉状的风化物质——月壤。月壤是人类用于研究月球的样本,实际上月壤指的不仅仅是月球上的土壤,还包括卧或埋于粉状风化物中的直径数米的岩石。由于长期的小天体撞击,大块的基岩仅出露于陡峭的山脉、撞击坑和火山通道的峭壁等处。

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在人类的探月历史上,有很多航天大国都曾去到月球采样。

苏联月球16号探测器从月球丰饶海取回了一块101克的小样本。月球20号探测器和月球24号探测器则分别从阿波罗尼厄斯高地和月球危海采集到了55克与170克样品

1969年7月至1972年12月,美国通过阿波罗11号到阿波罗17号载人飞船实施了7次载人登月任务,除了阿波罗13号因发生故障中途返回,其余6艘飞船皆完成登月,成功将12名航天员送上月球,共带回月壤和月岩样品约381.7千克

月壤是研究月球的样本,由月球岩石在遭受陨石撞击、太阳风轰击和宇宙射线辐射等空间风化作用后形成,其中有大量的月球岩石碎块、矿物及陨石等物质。科学家通过研究这些月壤物质,既可以了解月球的地质演化历史,也可以为了解太阳活动等提供必要的信息。

科研人员通过研究发现,月壤中含有大量微小的橘红色玻璃形式颗粒,这些颗粒一般富含铝、硫和锌,它们是在月幔部分融化过程中,于月球表面下约300千米深处形成,因火山活动而喷出到月球表面。通过对样品的分析与实验证实,月壤和月岩中氧化铁的含量很高,从中可以制取水和氧,未来可利用月面物质支持月球基地的运行,并为登月飞行器补充燃料。

更重要的是,科学家还在采集回来的样品中发现了核聚变的理想原料氦-3。按照目前地球的能源消耗规模,月球上的氦-3用于核聚变发电后能够满足人类约1万年的能源需求。

月球上的土到底有多贵?

由于从月球上挖下来的土,都归政府所有,一般来说是不会拿来卖的,不过却有一个例外。

2018年,纽约苏富比拍卖行拍卖了3粒小型月球岩石,这是1970年由苏联月球探测器从月球取回的,最终以85.5万美元成交。

据苏富比拍卖行介绍,这3粒月岩尺寸不大,在2 x 2毫米到1 x 1毫米之间,是人类得到的首批月球岩石标本,极为珍罕。据悉,这些月球样本是苏联“月球16号”无人月球探测器于1970年采集的,最初由苏联政府赠给其早期火箭和卫星项目负责人谢尔盖科罗廖夫(Sergei Pavlovich Korolev)的遗孀尼娜科罗廖娃(Nina Ivanovna Koroleva)。

由其遗孀在1993年12月首次经苏富比公开拍卖,因而合法流入收藏家市场。

这3粒岩石的总重量为0.2克,拍出了85.5万美元,以此计算,每克月球岩石的价格应该为427.5万美元。以今天的人民币对美元的汇率,兑换成人民币大概为2813.7万。

当然,对于月壤的研究是不能以值多少钱来衡量的,更重要的是,为后续月球及行星探测等任务奠定人才、技术、科学、工程基础。

图片来源: 中国航天网、央视新闻