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2020年7月21日 星期

我们为什么要去月亮上“挖土”
嫦娥五号年内升空

1969年7月20日,阿波罗11号飞船降落在月球,美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面踩下脚印,这是人类首次成功登月。每年7月20日被定为人类月球日。

阿波罗计划在科学领域最大的贡献并非阿姆斯特朗的脚印,而是带回了来自月球的岩石。从1969年到1972年,美国共完成6次载人登月,共带回约382公斤月球样品,获取了大量科学成果。

时隔半个世纪,中国终于也要采集月壤了。按照计划,我国将于2020年10月底发射嫦娥五号探测器,通过铲取、钻取两种方式,采集月球样品并带回地球。

我们为什么要万里迢迢去月亮上“挖土”?这些样品能发挥什么作用?

中国月球采样不“烧钱”

阿波罗计划是个很烧钱的项目。一艘阿波罗登月飞船比等重黄金贵十多倍。阿波罗计划历时11年,耗资255亿美元。有人计算,美国从月球拿回来的382公斤样品,花费的成本相当于同等重量钻石的30多倍。

而且,阿波罗计划的主要目的是把宇航员送上月球,采集样品只是航天员的“作业”之一。

我国即将实施的嫦娥五号任务,是围绕月球采样返回的主要目标打造的无人探测任务。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩表示,中国探月工程一直循序渐进,从无人到载人的发展比较科学,成本也低得多。不过嫦娥五号探测器着陆后只能在原地开展作业。据国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠此前透露,嫦娥五号探测器的着陆地点为月球正面西北部的吕姆克山脉。欧阳自远曾介绍,我国选择的着陆点距离阿波罗计划着陆点有上千公里距离,将会迎来新的现象、新的发现。

带来月球新认识

月壤是从月球固体岩石圈到太阳系空间的过渡带,对月壤的研究不仅涉及月球本身,还包含太阳系空间物质和能量的重要信息。其中包括太阳系早期演化的历史记录、月岩和月壤的宇宙线暴露与辐照历史、太阳风的组成、太阳表层的成分特征、小天体和微陨石撞击月球的历史记录等。

1978年,时任美国国家安全事务顾问布热津斯基访华时,向中国赠送了1克月球样品。样品被分成两半,一半收藏在北京天文馆,一半由中国月球探测工程首席科学家欧阳自远带领团队进行研究。科研人员不仅判断出该样本是在阿波罗17号任务中采集的,确认了采集地点,甚至还分析出石头所在地区是否有阳光照射。

研究月球样品的重要成果之一就是发现其中含有氦-3。氦-3是世界公认高效、清洁、安全的核聚变发电燃料,100吨氦-3所创造的能源,相当于全世界一年消耗的能源总量。氦-3在地球上蕴藏量极少,全球已知且容易取用的只有500公斤左右,而早期探测结果表明,月球浅层的氦-3含量多达上百万吨,足够解决人类的能源之忧。

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月球将是人类在太空的“哨所”

自1959年苏联发射“月球一号”拉开人类探月序幕至今,人类共发射130多个月球探测器,以环绕、着陆巡视,甚至是撞击等方式对月球进行探测。

20世纪70年代中期,苏联退出了载人登月竞争,美国也从狂热中冷却,停止了代价不菲的登月活动。此后近20年间,全世界进入了深入研究探月意义的冷静思考阶段。此后人类的探月活动方向,也由不惜代价服务于政治目的,转变为将科学探索和经济利益相结合,最终的目的是合理开发月球资源。

1994年1月25日,美国发射了克莱门汀探测器,获得了当时最详细的月球表面图像,并发现月球南极可能存在大量水冰。这次任务也宣告了全球第二次探月热潮到来。

未来,月球或将成为人类在太空中的“哨所”。庞之浩说,继登月之后,“驻月”将成人类下一阶段的目标。从月球上开采的水资源可用于宇航员生活,也可以分解成氢氧,制成航天器所需的氢氧燃料。在月球两极的永久光照区,可以建设太阳能电站,提供资源。在月球背面可以建设科研站,避开地球无线电干扰遥望星空。前文提及的氦-3,或许在一段时期内很难便捷、廉价地运回地球,但可以在月球建设核聚变电站直接利用,将产生的电能以无线传输方式发送回地面。

届时,月球基地不仅能为人类提供资源,获取科学成果,也将成为人类前往遥远深空的中转站。

据《科技日报》

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