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月壤如何来又将去何处?
在第十三届中国航展上,月球样品与观众见面,成为被追捧的对象。历时17年的中国探月工程,不仅让中国人“上九天揽月”的梦想成为了现实,还让月球“特产”近距离展现在公众面前。
但公众对月球的“好奇”远不止看看月壤的样子。月壤第一次有效钻进0.9米时为何停止,中国探月还有哪些计划?这些同样是公众关心的话题。在第十三届中国航展期间,中国月球探测的科研成果陆续发布。专家认为,我们对月球的探索,未来还有很长的路要走。
2004年,中国正式开展月球探测工程,命名为“嫦娥工程”,开启了中国的“逐月之旅”。2020年11月24日,嫦娥五号发射升空,开启我国首次地外天体采样返回之旅,而后带着1731克月球样品平安“返乡”,完成了中国探月工程“绕、落、回”三步走目标。
中国航展历来是公众了解探月工程的平台。在第八届中国航展举办期间,长征五号火箭模型展出,这是我国登月火箭模型首次公开亮相;在第十一届中国航展举办期间,嫦娥五号探测器以模型方式首次对公众亮相;在第十二届中国航展举办期间,嫦娥四号中继星“鹊桥”的模型与大家见面……今年,嫦娥五号任务月面展示国旗、返回舱、降落伞,以及月球样品展出。
这些月球样品的取得,并不是那么容易。“嫦娥五号任务是探月工程分三步走的最后一步,也是迄今为止我国难度最高、技术跨度最大的一个航天系统工程。”探月与航天工程中心研究员王琼介绍,2020年12月1日,嫦娥五号着陆器与上升器组合体着陆在月球正面风暴洋东北部天船基地,这是美国Apollo和苏联Lunar系列任务均未到达的采样点,纬度最高。
2020年12月2日1时47分至4时54分,历时约3.12小时,嫦娥五号完成了月面钻取采样与密封,获得样品约250克,月壤有效钻进行程约为0.9米。为什么是0.9米?王琼解释说:“在0.9米附近,发现大量疑似的石块。这就是我们相关探测的一个特点,面临的环境有着极大不确定性。”
12月2日6时33分至22时22分,历时约15.82小时,机械臂在4个采样位置进行了12次表面采样,获得样品约1480克。2020年12月17日1时59分,嫦娥五号返回器成功着陆在内蒙古四王子旗。12月19日,国家航天局将月球样品封装装置移交给中国科学院,标志着嫦娥五号工程圆满结束和科学研究阶段的开启。
取回这1731克月球“特产”后,又将如何处理?王琼介绍,月球样品采集后,进行了样品解封分样、样品储存、样品制备、样品基础分析、样品描述和建库、根据授权发布等处理流程。
目前地面应用系统已经分析了嫦娥五号月球样品的基本特征,部分得到样品的科研机构开展了同位素定年、CT扫描、电子探针分析、能谱分析、离子探针分析等工作。在物理性质、年代学、地球化学等方面获得了一些初步成果。
“从目前的研究情况来看,科学家们认为,嫦娥五号月球样品填补了Apollo和Luna月球样品的‘空白’,具有极高的科学研究价值。”王琼认为,月球样品的研究是一项长期的工作,相信随着学科的发展、队伍的壮大、研究工作的深入,会涌现出越来越多原创性结果。
令人关注的还有嫦娥四号的科研进展。目前,嫦娥四号在月面已连续工作34月昼,玉兔二号月球车已经行走839.37米。中国科学院国家天文台研究员严俊介绍,嫦娥四号的科学目标是对月球外部的空间环境、月表的地形地貌、物质成分、月球内部的浅层结构进行研究。
羊城晚报全媒体记者了解到,嫦娥四号也已经取得了系列科研成果。在地形地貌方面,提示冯﹒卡门撞击坑的地貌演化;在物质组成方面,确定了巡视区月壤和岩石的来源。“着陆巡视区发现的斜长岩、苏长岩等多种岩石类型,揭示了古老深部月亮的成分特征。”此外,嫦娥四号还发现了撞击残留物。
在浅层结构方面,首次揭示月球背面着陆区40米深度的地质分层结构,通过撞击坑统计年法,确定了芬森撞击坑的绝对模式年龄为35亿年,表明其形成于雨海纪;在近月空间环境方面,人类首次在月表开展能量中继原子的就位探测,嫦娥四号首次在月面观测到微磁层,首次获得月表高能粒子辐射环境。此外,还首次获得月球背面浅层月壤昼夜温度,实测到最低温为-196℃,改变了人类以往的认知。
目前,月球样品在人民大会堂、中国共产党历史展览馆、国家博物馆、香港特别行政区等地进行了展览。我国也印发了《月球样品管理办法》,成立了月球样品专家委员会,建立了样品发布系统。
王琼介绍,今年7月12日,第一批月球科研样品发放,向13家科研机构发放了31份样品,共17.4764克。第二批月球科研样品的申请量远超第一批的申请量,有36家机构、82位学者提出了242个申请,而且横跨了很多的研究领域。
中国探月工程历经17年,实现了“绕、落、回”三步走的战略目标。后续,还有“勘、研、建”。在本届航展上,面向我国未来载人月球探测任务需求研制的新一代载人飞船试验船返回舱已经实力出境。
王琼表示,序幕已经拉开,好戏还在后头。“我们还会继续实施嫦娥六号任务,在月球南极或背面进行采样,获得更加丰富的样品。为人类知识的相应拓展,继续贡献中国力量和中国智慧。”
值得一提是,中国探月工程注重国际合作,彰显了大国风范。国家航天局副局长吴艳华介绍,该局在探月工程中大力推行国际合作。比如在嫦娥四号、嫦娥五号中,中国与俄罗斯、法国、德国、荷兰、瑞典等国家有广泛的合作,取得了丰硕的工程成果和科学成果。嫦娥五号月球样品,后续也会按照相关的国际规则,逐步向国际同行科学家开放,共同研究。
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