11月23日，搭載嫦娥五號的長征五號運載火箭已經(jīng)在海南文昌發(fā)射中心蓄勢待發(fā)。視覺中國 圖

隨著時間進入11月下旬，我國即將擇機發(fā)射本國首顆能返回地球的落月探測器——“嫦娥五號”。中國國家航天局指出，借助“嫦娥五號”，我國即將實現(xiàn)嫦娥工程無人探月部分的最后一個階段——采樣返回。屆時，“嫦五”將自主完成月壤采集，將月球樣品帶回地球。

目前，“嫦娥五號”探測器已進入發(fā)射準(zhǔn)備階段，該探測器全重8.2噸，由軌道器、返回器、著陸器、上升器四個部分組成，將由我國目前推力最大的“長征五號”運載火箭從海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射。

據(jù)悉，兩者已完成技術(shù)區(qū)總裝測試工作，并已于11月17日垂直轉(zhuǎn)運至發(fā)射區(qū)。后續(xù)，在完成火箭功能檢查和聯(lián)合測試等工作并確認(rèn)最終狀態(tài)后，火箭將加注推進劑，按程序?qū)嵤┌l(fā)射。

月壤資源豐富

回溯中國探月工程（亦稱嫦娥工程）的歷程，其整體可分為無人探月（“探”）、載人登月（“登”）、長久駐月（“駐”）三大步驟。其中，探月計劃又分為“繞”、“落”、“回”三個階段。

最后一步“回”便是即將開始的月球采樣返回，這便是此次“嫦五”的任務(wù)，其中光是如何在月球表面自動采樣一步便極具挑戰(zhàn)性。美國的阿波羅計劃是通過載人登月的方式，從月球表面人工采樣帶回地球，而此次中國則是要實現(xiàn)在月球表面由無人探測器通過鏟取、鉆取兩種方式，自主完成月壤采集。屆時，中國也將成為繼美國與俄羅斯之后，第三個實現(xiàn)月球采樣返回的國家。

人類對月球“挖土”的執(zhí)著始于20世紀(jì)60年代末至70年代初。美國阿波羅計劃先后于月球表面采集了2315塊樣本，帶回了總計約380千克的月巖與月壤。蘇聯(lián)則通過月球計劃16、20和24號任務(wù)，總共攜返約324克的月巖與月壤。這些樣本對人類對月球地質(zhì)演化的破譯起到了十分寶貴的作用，在此后產(chǎn)生了大量的科研成果。我國此次將從月球上采集重達2千克的月壤或月巖樣品。

英國廣播公司（BBC）此前報道稱，月壤中存在大量對于地球來說十分寶貴的礦產(chǎn)資源，如稀土以及氦-3，其中鋯等稀土則是作為高科技產(chǎn)品必不可少的材料，而氦-3是未來清潔、高效核能源的關(guān)鍵。航天技術(shù)著名學(xué)者黃志澄向澎湃新聞（www.nxos.com.cn）指出，在核聚變反應(yīng)中，氫的三種同位素與氦-3聚變釋放出的能量是所有核聚變反應(yīng)中最大的，因此氦-3是核聚變最理想的燃料，“倘若我們此次成功完成采樣返回，我國就可對月壤內(nèi)的氦-3含量有一個明確的概念，也可就此作出是否要進一步開發(fā)的決定?！?/p>

與此同時，對月壤的研究還可以為人類未來在其他太空領(lǐng)域的探索打下基礎(chǔ)。美國航天局肯尼迪航天中心曾于2019年8月表示，研究團隊計劃啟動研發(fā)一種可將月壤熔化并轉(zhuǎn)變?yōu)檠鯕獾脑O(shè)備，為未來的月球和火星探索提供可持續(xù)的資源支持。美國航天局局長吉姆·布里登斯廷2020年9月10日在宣布將向私營公司收購來自月球的塵土、巖石等資源時便坦言道：“太空資源是安全和可持續(xù)月球探索的關(guān)鍵”。 

據(jù)英國《衛(wèi)報》此前消息，根據(jù)美國太空總署的收購價格，50克至500克月球采樣大約在1.5萬至2.5萬美元（約合人民幣9.85萬元至16.42萬元）。

“假使我國將來要在月球建立臨時科學(xué)站，或者是建立定居點，那么屆時我們也需要對月球上的資源進行普查。若是現(xiàn)在就對其進行研究，未來或許便可在開發(fā)月球的過程中就地取材——直接在月球上開采資源并加以利用?！秉S志澄說道。

“挖土”助力研究月球歷史

此外，由于月球沒有大氣和板塊運動，太陽粒子活動便會在月壤中留下證據(jù)。通過對月壤成分的分析，科學(xué)家就可以了解各時期太陽活動的變化，如2019年6月，美國航天局的研究人員就曾通過對月壤與地球土壤的對比研究探索太陽歷史,并依此就地球生命的演化過程提出假說。

此次“嫦五”出征的預(yù)選著陸地區(qū)也很有特色，具有較高的研究價值，其預(yù)計著陸地為月球正面風(fēng)暴洋西北部呂姆克山脈附近的月海平原，是一個與以往美國阿波羅計劃和蘇聯(lián)“月球”號任務(wù)采集月壤時完全不同的新地點，此前從未有其他國家的探測器到訪過。風(fēng)暴洋相對較年輕，富集鈾、釷、鉀等放射性元素，該地存在大約13億至20億年前的玄武巖，獲得這些年輕玄武巖的同位素年齡，將有助于推進對月球火山活動和演化歷史的認(rèn)識。

世界權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》11月5日也曾刊文指出，“嫦娥五號”的此次采樣工作可以填補科學(xué)家對月球火山活動研究的一個重要空白。此前對美蘇獲取月壤樣品的研究表明，月球上的火山活動在35億年前達到頂峰，然后減弱并停止。

不過，對月球表面的觀測發(fā)現(xiàn)，某些區(qū)域可能含有最近10至20億年前才形成的火山熔巖，這與嫦娥五號此次著陸的風(fēng)暴洋的年齡相仿。假使嫦娥五號采回的樣本可以證實這段時間月球仍在活動，那么這將改寫月球的歷史。

多位航天專家指出，此次任務(wù)將有望實現(xiàn)中國航天史上的四個首次，即：首次在月球表面自動采樣，首次從月面起飛，首次在38萬公里外的月球軌道進行無人交會對接，首次帶月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

“此次任務(wù)最大的難點就是采樣返回。”黃志澄告訴澎湃新聞（www.nxos.com.cn），“之前美國阿波羅計劃都是有人在月球表面開展采樣工作的，在有人現(xiàn)場操控的情況下搞采樣返回的困難相對無人要小。鑒于此次任務(wù)沒有載人，所以我們既要準(zhǔn)確地定位，又要提前設(shè)置好無人交會對接等關(guān)鍵步驟的時間點，這要求我們每項技術(shù)都要完整過關(guān)。此外，由于航天器將以第二宇宙速度返回地球，故在此過程中航天器的防熱技術(shù)也將經(jīng)受考驗。”

“正因如此，我們因?qū)Υ舜巍衔濉蝿?wù)給予充分的期待，因其若獲得成功，那么將成為中國走向航天強國的重要標(biāo)志?！秉S志澄向澎湃新聞表示。

（實習(xí)生金世元對本文亦有貢獻）