嫦娥五号发射成功:开启首次地外天体采样返回之旅

作者: haibaraemily

来源: 中国科普博览

发布日期: 2020-11-24 08:16:28

嫦娥五号探测器成功发射,标志着我国首次地外天体采样返回任务的开启。此次任务的目标是采集约2公斤月球样品并送回地球,这不仅对我国“嫦娥”工程的“绕、落、回”三部曲的完成具有重大意义,也标志着人类时隔44年再次从月球带回岩石和土壤样品。文章详细介绍了嫦娥五号任务的背景、意义、工程挑战以及任务步骤,展示了我国在航天领域的技术进步和未来目标。

今日凌晨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,我国开启首次地外天体采样返回之旅。此行,它的目标是采集约2公斤月球样品并送回地球。

这是中国的第六个月球探测任务,它不仅标志着我国“嫦娥”工程将完成“绕、落、回”三部曲的第三阶段目标,也意味着人类时隔44年将再次从月球带回岩石和土壤样品——上一次月球采样返回任务,还是1976年苏联的月球24号。

我们为什么还要去月球挖土?有些小伙伴可能会感到疑惑,别说44年前的月球24号无人月球任务了,五十多年前NASA的阿波罗载人登月任务不是从月球上带回过好多次样品了么?

大老远地再折腾一番跑去月球挖土,还要辛辛苦苦带回来的意义在哪里?是的,从1969年到1976年,6次阿波罗任务和3次月球号任务带回了月球表面9个区域共计382公斤的月球岩石和土壤样品。从量上来说,并不少。正是这些珍贵的月球样品,让我们能够真正接触到有明确产地的月球物质,能真正在实验室里全方位分析研究这些月球物质——这是月球探测器遥感探测和在地球上分析月球陨石所做不到的。

对这些月球样品的放射性定年,也让我们真正确定了月球上一部分区域的绝对年龄,并以此建立起了月球45亿年的演化历史。甚至,地球之外的整个内太阳系所有行星的地质演化历史,都是在参考月球样品绝对年龄的基础上建立起来的。

但仅仅是量大,还不够。这些样品对我们认识月球,依然太局限了。这些样品大多来自月球正面中低纬度的月海区域,形成年龄集中在42-32亿年前(也有部分可能形成于不到10亿年前的哥白尼纪)。

而在这个范围之外的月球历史事件所对应的时间,全部是以此为锚点,参考其他观测结果(主要是撞击坑统计)外推来的。相当于之前我们只在月球很有限的一部分区域内,找到了形成于一小段时间里的“化石记录”,却要用来定标整个月球45亿年历史,甚至还用来外推到其他类地行星。这显然意味着,我们对月球的认识不管在空间上还是时间上,都是极其不全面的。

而唯一的解决方法,就是重返月球,采集到更多来自不同地质背景,形成于不同历史时期的月球样品。唯有这样,我们才能完整还原月球的历史,才能真正全面认识月球,认识地月系统,甚至认识整个太阳系的过去。这正是嫦娥五号的意义所在。

嫦娥五号计划登陆的是月球正面风暴洋北部的吕姆克山(Mons Rümker)一带,并在这里采集样品。

虽然同在月海区域内,但这是一片远离阿波罗和月球号采样区的地方,有着丰富的火山活动遗迹和可能与之前的样品不同的岩石类型。吕姆克山周围有着非常年轻的月海玄武岩覆盖区域,因此嫦娥五号可能采集到形成于10-20亿年前的年轻样品——这将填补月球地质定年和年代划分上最大的一块空白。

另一方面,嫦娥五号的工程意义也是里程碑式的:采样返回相比于之前的环绕(嫦娥一号二号)和着陆(嫦娥三号四号)任务,难度系数可以说是上了几个台阶——嫦娥五号的发射,意味着我国有望成为继美国、苏联之后,第三个实现月球采样返回的国家。

嫦娥五号如何采回月球样品?很多小伙伴还会很疑惑,这嫦娥五号的任务过程怎么这么复杂啊?

还有啊,这嫦娥一号二号是一件套,三号是两件套,四号是三件套(鹊桥中继星和主任务分两次发射)…嫦娥五号怎么东西这么多啊,居然有…四件套?哎,这个感觉就是特别准确,嫦娥五号相比于之前的几个嫦娥任务确实特别复杂,因为采样返回任务要做的事儿真的特别多。

从字面上也可以看出来,月球采样返回任务需要到飞到月球、采样、然后返回,把这个过程进一步拆解一下,就是这个探测器需要完成这么几个主要步骤:1)发射火箭,从地球起飞2)从地球上空飞到月球上空3)着陆在月球表面4)在月球表面采样5)从月球表面起飞6)从月球上空飞回地球上空7)把样品扔回地球。光看这个“任务清单”是不是头都秃了?看看嫦娥五号打算如何一步步完成吧。

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