赴月挖土有多难

朱秋雨

2020年12月17日1时59分，随着嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆，月球“土”特产已送达，中国成为第三个將月球样品带回地球的国家。

曾有科学家评价，这项任务很多事情都可能出错：着陆器可能会坠地或翻倒，途中样本可能会从存储器中逃逸。

从具体步骤来看， “ 嫦娥五号”先后要完成的是：发射火箭—从地球上空飞到月球上空—着陆在月球表面—在月球表面挖土采样—从月球表面起飞—从月球飞回地球上空—把样品扔回地球。

其中最难的步骤是，上升器在月球表面挖土采样结束后，需要离开月球表面，重返轨道，与在此等候的返回器和轨道器实现对接。接着，上升器将采到的样品通过轨道器转移到返回器，再由后者带样品回地球。

中国虽然掌握空间交会对接技术，但以往神舟飞船与“空间一号”交会对接是在距地球400公里左右。“嫦娥五号”要实现的，是在距地球38万公里的月球轨道上完成对接，因而无法借助卫星导航的帮助。

待返回器“吞入”样品、关上盖子，上升器的任务也已完成，并迅速分离出来。轨道器和返回器组合体，则在预定时机加速进入月地转移轨道，重返地球怀抱。

人类最早上月球挖土的， 即为1 9 6 9年声名远扬的“阿波罗1 1号”。当时，宇航员阿姆斯特朗在月球上留下脚印的那一趟月球之旅，也为美国带回了21.6千克的月球样本。

苏联也不甘落后，虽然为登月项目配套的N-1巨型火箭在20世纪6 0年代末相继发射失败，但其在1 9 70年使用无人航天器“月球16号”，带回了101克的月球样品。

美、苏两国采回的月球样品，使人类第一次真正接触到有明确产地的月球物质，最终确定了月球一部分区域的绝对年龄，以此建立起了对月球45亿年演化历史的认知。但在这其中，亦有大量空白和盲区。因为两国采回来的样品，大多来自月球正面中低纬度的月海区域，形成年龄集中在32亿至42亿年前。而这次，“嫦娥五号”计划登陆的是月球正面风暴洋北部的吕姆克山，它被非常年轻的月海玄武岩包围。相对来说，其表面没有陨石坑，因此，“嫦娥五号”很可能采集到形成于10亿～20亿年前的年轻样品，从而填补目前月球样本的空白时间段，帮助构建更加全面的月球演化史。

月球样本如此珍贵，当人们千辛万苦带回地球以后，各国又是如何处置的呢？20世纪70年代，美国宇航员运回的近382千克样品，全归美国所有。382千克的样品中，很少量的月球碎片，被作为礼物送给世界上135个国家的领导人和美国50个州的掌权人。中国恰好是其中获赠的一方。1978年中美即将正式建交之际，美国总统国家安全事务助理布热津斯基访华，向中国赠送了1克月岩。这1克月岩后来被分为两半，一半收藏在北京天文馆，一半被用来做科学研究。

有趣的是，月球样本还会流进市场，进行公开拍卖。2018年，苏联的“月球16号”在1970年带回的第一批样本——一块月球玄武岩和两块月球土壤，就以85.5万美元的价格被成功拍卖。

//摘自《看世界》2020年第25期，本刊有删节，我们的太空微信公众号/图