近日，隨著(zhù)火星探測窗口期臨近，各國探火項目都已蓄勢待發(fā)。事實(shí)上，人類(lèi)對于深空的探索熱情從沒(méi)有減弱過(guò)，無(wú)論是對火星，還是距離我們最近的天體——月球。

　　1969 年 7 月 20 日 20 時(shí) 17 分 43 秒，阿波羅 11 號飛船降落在月球靜海地區。美國宇航員阿姆斯特朗在月球表面踩下了深深的印記，這是人類(lèi)首次成功登月。為了紀念這個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻，每年 7 月 20 日被定為人類(lèi)月球日。

　　不過(guò)，阿波羅計劃在科學(xué)領(lǐng)域最大的貢獻并非阿姆斯特朗的腳印，而是帶回了來(lái)自月球的巖石。從 1969 年到 1972 年，美國共完成 6 次載人登月，共帶回約 382 公斤月球樣品，獲取了大量科學(xué)成果。

　　時(shí)隔半個(gè)世紀，中國終于也要采集月壤了。按照計劃，我國將于 2020 年 10 月底發(fā)射嫦娥五號探測器，通過(guò)鏟取、鉆取兩種方式，采集月球樣品并帶回地球。

　　我們?yōu)槭裁匆f(wàn)里迢迢去月亮上“挖土”?這些樣品能發(fā)揮什么作用?今天，我們一起去探尋。

　　不僅僅帶來(lái)月球新認識

　　幾十年前，隨著(zhù)美國、蘇聯(lián)相繼從月球獲取樣本，幾千年來(lái)人們只能仰望、猜測的月球，被拉到了科學(xué)家的顯微鏡下，其神秘面紗被層層揭開(kāi)。

　　除了認識月球，對這些樣品的研究，還幫助科學(xué)家確立了現代行星科學(xué)，為認識各類(lèi)行星的地質(zhì)演化過(guò)程提供了參考。

　　美國史密森尼國家自然歷史博物館地質(zhì)學(xué)家埃里克·賈文曾撰文表示，來(lái)自月球的巖石徹底改變了我們對月球表面性質(zhì)、月球起源以及太陽(yáng)系演化三大問(wèn)題的認識。

　　例如，行星化學(xué)家分析了月球樣本中的同位素組成，發(fā)現這些巖石大多比地球巖石更古老，年齡多在 30 億到 45 億年之間。隨后他們建立了一套模型，以此可以估算月球上任何位置的年齡。

　　中國科學(xué)院國家天文臺研究員鄭永春認為，月壤是從月球固體巖石圈到太陽(yáng)系空間的過(guò)渡帶，包含著(zhù)相關(guān)區域的大量信息。對月壤的研究不僅涉及月球本身，而且還包含太陽(yáng)系空間物質(zhì)和能量的重要信息。其中包括太陽(yáng)系早期演化的歷史記錄、月巖和月壤的宇宙線(xiàn)暴露與輻照歷史、月球中揮發(fā)分的脫氣歷史、太陽(yáng)風(fēng)的組成、太陽(yáng)表層的成分特征、小天體和微隕石撞擊月球的歷史記錄等。

　　美國國家航空航天局(NASA)阿波羅計劃的樣品負責人瑞安·齊格勒曾透露，幾十年間，NASA 收到了 3000 多份研究特殊月球樣品的申請，來(lái)自十多個(gè)國家的 500 多名科學(xué)家提出了申請。NASA 共向外發(fā)放 5 萬(wàn)多份月球樣品，供天文學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)、材料科學(xué)、醫學(xué)、地質(zhì)學(xué)等不同領(lǐng)域的科學(xué)家進(jìn)行研究。

　　1978 年，時(shí)任美國國家安全事務(wù)顧問(wèn)布熱津斯基訪(fǎng)華時(shí)，向中國贈送了 1 克月球樣品。這塊要用放大鏡才能看清楚的石頭被分成兩半，一半收藏在北京天文館，一半由中國月球探測工程首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠帶領(lǐng)團隊進(jìn)行研究。“我們把它是什么，它的年齡是多少，它包含哪些東西，全弄清楚了。”歐陽(yáng)自遠說(shuō)，科研人員不僅判斷出該樣本是在阿波羅 17 號任務(wù)中采集的，確認了采集地點(diǎn)，甚至還分析出石頭所在地區是否有陽(yáng)光照射。根據對這塊石頭的研究，他們共發(fā)表了 40 篇文章。

　　除了科學(xué)成果，研究月球巖石對開(kāi)發(fā)月球資源同樣意義重大。全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專(zhuān)家龐之浩介紹，研究月球樣品的重要成果之一，就是發(fā)現其中含有氦-3，這讓科學(xué)家極為興奮。

　　氦-3 是世界公認高效、清潔、安全的核聚變發(fā)電燃料。據計算，100 噸氦-3 所能創(chuàng )造的能源，相當于全世界一年消耗的能源總量。氦-3 在地球上的蘊藏量極少，全球已知且容易取用的只有 500 公斤左右，而早期探測結果表明，月球淺層的氦-3 含量多達上百萬(wàn)噸，足夠解決人類(lèi)的能源之憂(yōu)。實(shí)際上，隨著(zhù)人類(lèi)對月球認識的加深，科學(xué)家發(fā)現月球氦-3 的總儲量很可能更多。

　　中國月球采樣不“燒錢(qián)”

　　雖然月球樣品為人類(lèi)帶來(lái)了重要的科研成果，但在阿波羅計劃中，獲取樣品所要付出的代價(jià)也十分驚人。有人計算，美國從月球拿回來(lái)的 382 公斤樣品，花費的成本相當于同等重量鉆石的 30 多倍。

　　這并不奇怪，因為阿波羅計劃原本就是個(gè)很燒錢(qián)的項目。“當時(shí)有一種說(shuō)法：每發(fā)射一艘用于登月的土星五號重型火箭，相當于燒掉一艘航空母艦。”中國航天科工集團第二研究院研究員楊宇光說(shuō)。

　　龐之浩介紹，一枚土星五號重型火箭造價(jià)高達 5 億美元，一艘阿波羅登月飛船比等重黃金貴十多倍。阿波羅計劃歷時(shí) 11 年，耗資 255 億美元，為實(shí)施該計劃，NASA 每年預算占到美國政府總預算的 4.5% 左右。

　　而且，阿波羅計劃的主要目的是把宇航員送上月球，采集樣品只是航天員的“作業(yè)”之一。龐之浩認為，由宇航員開(kāi)展采樣任務(wù)，具有較強的靈活性，可以有的放矢。同時(shí)宇航員可以進(jìn)行移動(dòng)式探測，尤其是從阿波羅 15 號任務(wù)開(kāi)始搭載的月球車(chē)，其時(shí)速可達 10 公里左右，能使宇航員的活動(dòng)范圍大大增加。不過(guò)，載人任務(wù)不僅成本高，技術(shù)復雜程度也大幅增加。雖然美國人半個(gè)世紀前就能將宇航員送上月球，令人欽佩，但楊宇光認為阿波羅工程技術(shù)途徑比較冒進(jìn)，一些設備冗余做得很少，從安全性角度來(lái)看十分冒險。

　　我國即將實(shí)施的嫦娥五號任務(wù)，則是圍繞月球采樣返回的主要目標打造的無(wú)人探測任務(wù)。龐之浩表示，中國探月工程一直循序漸進(jìn)，從無(wú)人到載人的發(fā)展比較科學(xué)，成本也低得多。不過(guò)嫦娥五號探測器著(zhù)陸后只能在原地開(kāi)展作業(yè)。

　　據國家航天局探月與航天工程中心主任劉繼忠此前透露，嫦娥五號探測器的著(zhù)陸地點(diǎn)為月球正面西北部的呂姆克山脈。歐陽(yáng)自遠曾介紹，我國選擇的著(zhù)陸點(diǎn)距離阿波羅計劃著(zhù)陸點(diǎn)有上千公里距離，將會(huì )迎來(lái)新的現象、新的發(fā)現。

　　將是人類(lèi)在太空的“哨所”

　　自 1959 年蘇聯(lián)發(fā)射“月球一號”拉開(kāi)人類(lèi)探月序幕至今，人類(lèi)共發(fā)射 130 多個(gè)月球探測器，以環(huán)繞、著(zhù)陸巡視，甚至是撞擊等方式對月球進(jìn)行探測。

　　上世紀 70 年代中期，美蘇冷戰形勢逐漸緩和。蘇聯(lián)退出了載人登月競爭，美國也從狂熱中冷卻，停止了代價(jià)不菲的登月活動(dòng)。此后近 20 年間，全世界進(jìn)入了深入研究探月意義的冷靜思考階段。

　　這段時(shí)期，各國普遍認識到探月活動(dòng)具有政治、社會(huì )、技術(shù)、科學(xué)和經(jīng)濟等多方面意義。因而此后人類(lèi)的探月活動(dòng)方向，也由不惜代價(jià)服務(wù)于政治目的，轉變?yōu)閷⒖茖W(xué)探索和經(jīng)濟利益相結合，最終的目的是合理開(kāi)發(fā)月球資源。

　　1994 年 1 月 25 日，美國發(fā)射了克萊門(mén)汀探測器，獲得了當時(shí)最詳細的月球表面圖像，并發(fā)現月球南極可能存在大量水冰。這次任務(wù)也宣告了全球第二次探月熱潮到來(lái)。

　　未來(lái)，月球或將成為人類(lèi)在太空中的“哨所”。龐之浩說(shuō)，繼登月之后，“駐月”將成人類(lèi)下一階段的目標。從月球上開(kāi)采的水資源可用于宇航員生活，也可以分解成氫氧，制成航天器所需的氫氧燃料。在月球兩極的永久光照區，可以建設太陽(yáng)能電站提供資源。在月球背面可以建設科研站，避開(kāi)地球無(wú)線(xiàn)電干擾遙望星空。前文提及的氦-3，或許在一段時(shí)期內很難便捷、廉價(jià)地運回地球，但可以在月球建設核聚變電站直接利用，將產(chǎn)生的電能以無(wú)線(xiàn)傳輸方式發(fā)送回地面。

　　屆時(shí)，月球基地不僅能為人類(lèi)提供資源，獲取科學(xué)成果，也將成為人類(lèi)前往遙遠深空的中轉站。
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