如果“嫦娥五號”能成功完成任務,中國將成為繼美國、蘇聯(lián)之后,第三個從月球運送樣本返回地球的國家。

今天凌晨4時30分,海南文昌航天發(fā)射場,“長征五號”運載火箭搭載著探月工程“嫦娥五號”探測器奔向了月球。

這次“嫦娥五號”肩負著最重要的一項任務——從月球采集約2公斤的樣本帶回地球。

如果“嫦娥五號”能成功完成任務,中國將成為繼美國、蘇聯(lián)之后,第三個從月球運送樣本返回地球的國家。

月巖標本——認知月球的來源

1976年,當蘇聯(lián)的“月球24號”無人探測器帶著170．1克的月巖標本向月球揮手告別,此后44年間,人類再也未能獲得新的月巖樣本。

目前,人類已知的月巖標本的來源有三個:

1、外太空墜落到地表的隕石,這些隕石可能包含月球土壤及巖石;

2、蘇聯(lián)曾進行3次“月球號”無人探測任務,總計帶回326克的月巖標本。

3、美國曾進行6次"阿波羅"任務,在月球表面總共采集了2415塊標本,總計381．7千克。這些標本由多種不同的工具采集,包括錘、鏟、鉗以及鉆探等,這也是目前最具有研究價值的月巖標本。

通過月巖樣品,研究人員可以在實驗室里進行放射性定年分析,確定樣品所在位置的歷史年齡,繼而推算出月球的演化歷程,為未來月球基地的建設打下基礎。這些都是月球探測器上的儀器無法直接測量得到的。

研究表明,這些樣品大多來自月球正面中低緯度的月海區(qū)域,形成年齡集中在32-46億年前。在這個范圍之外的月球歷史事件所對應的時間,全部是以此為基礎,參考其他觀測結果(主要是撞擊坑統(tǒng)計)推演得來的。

這樣我們就建立起月球大約46億年的演化歷史,而地球以外的整個內(nèi)太陽系所有行星的地質(zhì)演化歷史,都可以通過月球樣本的基礎來建立。

但由于月巖標本的來源僅存在于有限的區(qū)域內(nèi),這些巖石能提供的信息非常有限。

想要獲取更多的信息,唯一方法就是重返月球,去采集更多來自不同地質(zhì)背景、形成于不同歷史時期的月球樣品。一旦對取回的樣本進行評估并確定了年代,我們就可以返回去校準其他天體的年齡,這可能會改變我們過去幾十年來對所有行星的看法。

這正是嫦娥五號的最重要的意義所在。

“嫦娥五號”——發(fā)現(xiàn)更多未知

這一次嫦娥五號的著陸地點被定為蒙斯·呂姆克山(Mons Rümker),這是一座孤立的火山,高出平原大約1300米,周圍環(huán)繞著20多個圓形的熔巖穹丘,位于月球正面的西北方,南部為風暴洋,是一個相對年輕的區(qū)域,至今不到20億年。從已有的資料可知,這一帶分布著月表最年輕的玄武巖。

在完成著陸后,嫦娥五號將研究并解決許多問題:

1、呂姆克山區(qū)域的真實巖石年齡?

雖然這里與“阿波羅號”以及“月球號”同屬月海區(qū)域內(nèi),但距離甚遠。《科學》雜志報道稱,此處可能在大約13億年前發(fā)生過火山噴發(fā),晚于絕大多數(shù)月海玄武巖的噴發(fā)。但這些信息都來自較大誤差撞的擊坑統(tǒng)計定年模型,以往采集到的月巖標本并不能提供準確的巖石年齡。這次采樣返回,將校正該區(qū)域巖石年齡誤差,并完善撞擊坑統(tǒng)計定年的模型。

2、風暴洋克里普巖的具體形成過程是怎樣的?

呂姆克山南部是風暴洋,這里富含克里普巖。克里普巖是月球表面一系列以富集鉀、稀土元素、磷為特征的巖石,但是過去美國和蘇聯(lián)帶回的月球巖石、月壤標本中并沒有直接發(fā)現(xiàn)完整的塊狀克里普巖。這一次采樣將有一定概率發(fā)現(xiàn)保存完好的克里普巖。

3、月巖、月壤中是否還存在未知的礦物組合?

人類對月球表面成分的認識,一直局限于已有的隕石和標本。此次采樣或許能發(fā)現(xiàn)過去未曾在月球巖石中發(fā)現(xiàn)的礦物。

而從以往的分析來看,月球上鈦鐵礦、氦-3、稀土資源極其豐富。如果這次采樣能進行有效分析,可能會為未來的月球科研基地建設提供技術方案。

4、月球正面真的存在水資源嗎?

在人類的認知里,月球表面十分干燥,水資源成了約束月球基地建設,是資源開發(fā)的一個瓶頸。以往研究認為月球上的水主要賦存于極區(qū)的永久陰影區(qū)。但是,近些年最新的研究發(fā)現(xiàn),月球非極區(qū)向陽面也存在微量的水分子。那么這些水分子是從何而來?哪里可能會存在水資源?這次采樣任務或許能有全新發(fā)現(xiàn)。

為載人登月鋪路

作為探月計劃的收官之旅,“嫦娥五號”探測器將走完探月工程“三步走”戰(zhàn)略的最后一步,這也是未來載人登月計劃的第一步。

除了完成科研任務以外,嫦娥五號將在技術上為載人登月計劃鋪墊道路。

第一是要解決月球軌道上的對接問題,這需要大量人造衛(wèi)星提供導航、測距和定位,難度可想而知;其次要解決返回地球的問題,不同于以往載人飛船計劃,由于地月距離遙遠,飛船必須加速到第二宇宙速度才能進入大氣層,如何解決因摩擦導致溫度過高的問題,也需要嫦娥五號進行測試驗證。

當然在未來,要實現(xiàn)載人登月,我們還需要突破兩個關鍵技術:具有超大運載能力的火箭以及強大變軌能力的登月飛船。

在“嫦娥五號”之后,我們還規(guī)劃了四期探月任務,每一步都是在為下一步做準備,每一步都十分謹慎。

進入了新世紀,我們再次將目光看向了浩瀚太空,現(xiàn)在已經(jīng)有實力去探索宇宙,而奔月這個自古以來的目標,也將在不久的將來實現(xiàn)了。

作者:家衡