赴月挖土有多難

朱秋雨

2020年12月17日1時59分，隨著嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域安全著陸，月球“土”特產已送達，中國成為第三個將月球樣品帶回地球的國家。

曾有科學家評價，這項任務很多事情都可能出錯：著陸器可能會墜地或翻倒，途中樣本可能會從存儲器中逃逸。

從具體步驟來看， “ 嫦娥五號”先后要完成的是：發射火箭—從地球上空飛到月球上空—著陸在月球表面—在月球表面挖土采樣—從月球表面起飛—從月球飛回地球上空—把樣品扔回地球。

其中最難的步驟是，上升器在月球表面挖土采樣結束后，需要離開月球表面，重返軌道，與在此等候的返回器和軌道器實現對接。接著，上升器將采到的樣品通過軌道器轉移到返回器，再由后者帶樣品回地球。

中國雖然掌握空間交會對接技術，但以往神舟飛船與“空間一號”交會對接是在距地球400公里左右。“嫦娥五號”要實現的，是在距地球38萬公里的月球軌道上完成對接，因而無法借助衛星導航的幫助。

待返回器“吞入”樣品、關上蓋子，上升器的任務也已完成，并迅速分離出來。軌道器和返回器組合體，則在預定時機加速進入月地轉移軌道，重返地球懷抱。

人類最早上月球挖土的， 即為1 9 6 9年聲名遠揚的“阿波羅1 1號”。當時，宇航員阿姆斯特朗在月球上留下腳印的那一趟月球之旅，也為美國帶回了21.6千克的月球樣本。

蘇聯也不甘落后，雖然為登月項目配套的N-1巨型火箭在20世紀6 0年代末相繼發射失敗，但其在1 9 70年使用無人航天器“月球16號”，帶回了101克的月球樣品。

美、蘇兩國采回的月球樣品，使人類第一次真正接觸到有明確產地的月球物質，最終確定了月球一部分區域的絕對年齡，以此建立起了對月球45億年演化歷史的認知。但在這其中，亦有大量空白和盲區。因為兩國采回來的樣品，大多來自月球正面中低緯度的月海區域，形成年齡集中在32億至42億年前。而這次，“嫦娥五號”計劃登陸的是月球正面風暴洋北部的呂姆克山，它被非常年輕的月海玄武巖包圍。相對來說，其表面沒有隕石坑，因此，“嫦娥五號”很可能采集到形成于10億～20億年前的年輕樣品，從而填補目前月球樣本的空白時間段，幫助構建更加全面的月球演化史。

月球樣本如此珍貴，當人們千辛萬苦帶回地球以后，各國又是如何處置的呢？20世紀70年代，美國宇航員運回的近382千克樣品，全歸美國所有。382千克的樣品中，很少量的月球碎片，被作為禮物送給世界上135個國家的領導人和美國50個州的掌權人。中國恰好是其中獲贈的一方。1978年中美即將正式建交之際，美國總統國家安全事務助理布熱津斯基訪華，向中國贈送了1克月巖。這1克月巖后來被分為兩半，一半收藏在北京天文館，一半被用來做科學研究。

有趣的是，月球樣本還會流進市場，進行公開拍賣。2018年，蘇聯的“月球16號”在1970年帶回的第一批樣本——一塊月球玄武巖和兩塊月球土壤，就以85.5萬美元的價格被成功拍賣。

//摘自《看世界》2020年第25期，本刊有刪節，我們的太空微信公眾號/圖