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导读

嫦娥五号为未来从太阳系其他天体返回样本的探索流动提供了蓝图。

本文选自中国工程院院刊《Engineering》2021年『nian』第5期

作者:Mitch Leslie

泉源:China's Latest Moon Mission Returns New Lunar Rocks[J].Engineering,2021,7(5):544-546.

编者按

2020年12月,我国的‘de’嫦娥五号探测器在对月球开展快速探测之后,乐成携带新鲜月球岩石和月球土壤样本返回地球,这是继1976年以来人类首次乐成完成“采样返回”义务。本次采集‘ji’的样原本自之前尚未取样过的火山位置,对辅助人类领会月球演变以及太阳系历史具有主要意义。

中国工程院院刊《Engineering》2021年第5期报道{dao}了《嫦娥五号探测器乐成带回月球岩石》,先容了嫦娥五号本次探测义务取得的突破及对往后太空探索流动的影响。文章指出,嫦娥五号探测义务注释我国太空设计的手艺成熟度到达了一个新的高度,并为未来从太阳系其他天体返回样本〖ben〗的探索流动提供了蓝图。

在2020年12月对月球开展快速探测之后,中国的嫦娥『e』五号义务乐成携带新鲜月球岩石(简称月岩)和月球土壤(简称月壤)样本返回地球,这是继1976年以来首次乐成的“采样返回”义务。本次采集的样原本自之前尚未取样过的火山位置,可能会辅助人类领会月球演变以及太阳系历

  • 史。位于美国罗得岛州普罗维登斯市的布朗大学的地质科学教授Jim Head示意,本次义务还注释中国太空设计的手艺成熟度到达了一个新的高度,并为未来从太阳系其他天体返回样本的探索流动提供了蓝图。

    在20世纪60年月和20世纪70年月的多次义务中,美国阿波罗设计的宇航员将382 kg月岩和月壤带回地球。在1970―1976年,三架苏联无人宇宙飞船将约0.3 kg的样本带回地球。多年来,科【ke】学家一直在研究此类物质,以探讨诸如月球若何形成,月球外面若何因抵御太空辐射而泛起风化,甚至月壤是否含有致命微生物之类的问题(显然并未含有此类微生物)。美国国家航空航天局(NASA)剩余的300 kg样本可供科学家申请研究,而且2019年,该机构开放了自20世纪70 年月初以来一直未果然的岩石藏品的使用权。

    不外,分外的中国样本可能会提供大量新数据,辅助研究月球的差异区域。阿波罗义务在6个地址采集了样本,而苏联探索义务又探测了另外三个地址。美国华盛顿特区卡内基科学研究所(Carnegie Institution for Science)的地球和行星实验室主任、地球化学家 Richard Carlson示意:“我们探索了月球的一小部门,以至于我们的印象因拥有少量样本而存在很大误差。”此外,美国马萨诸塞州南哈德利霍利奥克山学院(Mount Holyoke College)的天文学教授Darby Dyar示意,剖析手《shou》艺的飞速生长,如探测化学身分所用的更壮大的同步加速器光束,允许从更少量(几微克)的月球物质中提取更多信息。她示意,研究职员现在可以举行丈量, “而在20年前,我们只能做梦”。

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    中国已发射了四次月球探测义务,最近一次是嫦娥四号着陆器及其携带的月球车,它们仍在探索之前未知的月球后头。但嫦娥〖e〗五号比它的“先辈”执行了更庞大的【de】天真操作,需要更正确的控制。飞『fei』船 chuan[的四个组件(图1)于2020年11月23日升空,并于2020年11月28日进入「ru」月球轨道。在与飞船的其他两个部门星散后,嫦娥五号的上升器和着陆器(图2)于2020年12月1日下降在月球外面(图3),并在接下来的两天里挖掘和钻取了1.7 kg的岩石和月壤。然后,上升器携带样本升空, 并将它们通报至返回舱,该返回舱脱离月球轨道并于 2020年12月16日通过下降伞返回地球。

    图1 嫦娥五号(右)的四个组件与搭载嫦娥五号组件进入太空的长征五号运载火箭星散的场景。嫦娥五号飞往月球,并于2020年12月1日着落月球

    注:图片泉源:China News Service (CC BY 3.0)

    图2 嫦娥五号着陆器和上升器耸立在吕姆克山(Mons Rmker)四周着陆点的月球外面。上升器将1.7 kg月球物质送入轨道,然后将其 转移至嫦娥五号的返回舱,以便返回地球

    注:图片泉源:China News Agency (CC BY 3.0)

    图3 月球外面近景。险些看不到1300 m高的吕姆克山(其位于图片右上角的隆起处)

    注:图片泉源:China National Space Administration (public domain)

    Head示〖shi〗意:“嫦娥五号上岸月球并返回样本的能力与昔时苏联有很大差异。”苏联飞船直接升空返回地球, 因此它们仅限于在月球正面位置举行探测。相比之下,嫦娥五号上升器在轨道上与返回舱齐集。这意味着使用这种计谋的未来网络义务可在月球的任何位置着陆,包罗从未举行过采样的月球后头。Head示意:“这可是件大事。”

    嫦娥五号的轨道传送也为即将从太阳系其他地方返回样本的实验提供履历。在已往20年里,一小部门机械人义务从彗星和小行星网络了样本。例如,2020年美国国家航空航天局的“奥西里斯-雷克斯”(OSIRIS-REx)航天器从小行星贝努(Bennu)上抓取了物质,并将于2023年返回地球。样本返回义务的下一个目的地为火星。2021年2月,美国国家航空航天局“毅力号”火星车下降在火星上,与自2018年以来一直在火星上开展事情的“洞察号”着陆器汇合。“毅力号”探测器会在美国国家航空航天局未来发射的航天器上保留火星外面样本,而且欧洲航天局(European Space Agency)会获得样本并再次通过轨道转移手艺将样本送回地球。Head示意,嫦娥五号“是对国际火星返回义务举行的彩排”。

    中国设计保留大部门月球样本,但会与外洋科学家分享一些样本。Dyar示意,只管其中一部门物质将被用于宣传教育,如提供应中国国家博物馆举行展出的一部门物质,但用于科学剖析的样本数目“简直就是一座金矿”。例如,新鲜样本可辅助研究职员完善对月球历史的领会。科学家可从月球所包罗的陨石坑的数〖shu〗目来估算月球某个位置的岁数,陨石坑越多,其岁数就越大,而且阿波罗义务和登月义务获得的物质有助于校准其年月测定。嫦娥五号采样地址位于名为吕姆克山的山脉四周,可能只有10亿年的历史,比阿波罗义务和苏联义务探索的地址年轻20亿年。Dyar示意:“这给我们提供了另一个检查陨石坑年月(yue)的时间点。”

    嫦娥五号的样本也可能展现有关月球火山流动的新信息。研究职员以为,大多数火山喷发流动在30亿年前住手,然则飞船着陆处的火山平真相成时间比这个时间要晚得多。Head示意,样本可注释高水平放射性或其他因素是否使得这一区域的火山流动得以继续。Carlson示意,航天器搭载的装备还可辅助磨练有关早期太阳系的假设。由于阿波罗义务获得的许多岩石岁数都差不多,一些科学家提出,约莫39亿年前太阳系内部被太空碎石撞击过(这一事宜被称为“wei”晚期重度轰击事宜)。但最近的一些研究已对这一想法提出质疑,而且嫦娥五号的样本可提供这方面的相关数据。

    随着航行器的第四部门(即样本网络历程中继续绕月球航行的轨道器)移动至太空中可考察太阳或开展其他研究的位置,嫦娥五号的义务会继续举行下去。Head示意,除潜在的科学回报外,将航天器天真至此位点并保持在那里可让航天器操作员在指挥、控制和遥测方面获得更多履历。他示意:“中国正充离开展这次义务。”

    其他未实行的义务将使科学家在不久的未来获得更多月岩。设计于2023年或2024年发射的嫦娥六〖liu〗号将从月球南极带回样本,这异常有趣,由于这里的样本含有大量水。只管此类物质若何返回地球尚不明晰, 但美国国家航空航天局已与四家私人公司签约,以便在月球上网络样本。美国国家航空航天局的宇航员设计在2024年上岸月球并带回更多科研质料。同时, 研究职员将忙于剖析嫦娥五号提供的新鲜样品。Carlson 示意“yi”:“我很期待看到他们带回来什么。”

    注:本文内容出现略有调整,若需可查看原文。

    改编原文:

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