現在全國乃至全球的觀眾都翹首期待著小五從月球返回順利，帶回珍貴的月壤。現在，我們不妨回顧一下，曆史上哪些國家曾經去月球挖土，又是怎麽挖的呢？


“阿波羅”航天員帶回地球的月球岩石樣本
　　國外月球采樣返回可分無人月球采樣返回和有人月球采樣返回兩種方式，蘇聯曾進行過3次無人月球采樣返回，美國曾進行過6次有人月球采樣返回。

　　蘇聯無人月球采樣返回

　　在無人月球采樣返回探測方麵，蘇聯可以說是開路先鋒。1970年9月至1976年8月，蘇聯先後發射了月球16號、20號和24號，進行了3次無人月球采樣返回任務，總共帶回326克月球樣品。


蘇聯月球16號月球采樣返回探測器
　　1970年9月12日，蘇聯發射了世界第一個無人月球采樣返回探測器——月球16號。它重5.8噸，由下降級（又叫著陸器）和上升級（又叫上升器）組成。

　　位於下部的下降級，裝有高度表、修正軌道的發動機、減速和著陸的製動發動機、圓柱形推進劑箱、月球樣品采集裝置、電源係統、熱控係統、通信係統、導航與控製係統、可伸縮的緩衝著陸架等，並且是上升級的發射平台。

　　用於把裝有月球樣品的返回艙送回地球的上升級由球形返回艙、柱形儀器艙和液體推進艙三部分組成。其中返回艙是重36千克、直徑50厘米、外表麵有熱防護層的金屬球，頂部為降落傘和下降天線，返回艙的下部是電池和信號發射裝置，中部是裝有鑽管和月壤的樣品艙。


月球16號上升器從月麵起飛示意圖
　　月球16號在月麵軟著陸後，用自動鑽孔機采集月球樣品，然後把樣品封裝於返回艙內，接著上升級從月麵起飛返回地球，最終返回艙於1970年9月24日在蘇聯境內著陸。它從月球的豐饒海地區取回了一塊101克的小樣本。

　　1972年2月14日發射的月球20號與月球16號基本相同，但由於遇上了玄武岩，它隻從月球的阿波羅尼厄斯高地采回了55克月球樣品。

　　月球24號於1976年8月18日在月球的危海東南部軟著陸。其結構與月球16號、20號一樣，但它從2米深處挖取了月球岩，並總共從月球的危海地區獲得了170克樣品。

　　綜上可見，蘇聯在20世紀70年代進行了3次無人月球采樣返回，但總共隻帶回了326克月球樣品。這是由於蘇聯當時沒有掌握在月球軌道的無人交會對接技術，所以采用上升器從月麵起飛直接返回地球的方案，為此，其上升器需要攜帶大量燃料，從而攜帶月球樣品的能力就極為有限了。

　　美國有人月球采樣返回

　　美國曾用 “阿波羅”載人登月飛船完成了迄今為止世界首批對月球，也是地外星球的有人采樣返回活動。1969年7月至1972年12月，美國通過發射阿波羅11號-17號載人飛船，實施了7次載人登月任務，除了阿波羅13號因發生故障中途返回，其餘6艘飛船均完成了載人登月，成功將12名航天員送上了月球，共帶回月岩樣品380千克左右，為月球研究提供了直接依據。


 阿波羅11號任務帶回來的古老的月球玄武岩，年齡約為36億年
　　例如，通過對月麵土壤樣品的分析，科研人員確定，月麵上土壤由微小的桔紅色玻璃形式顆粒構成，這些顆粒一般富含鋁、硫和鋅，在月殼部分融化過程中，在月麵下約300千米深處形成，後因火山活動而噴出到月麵，並且通過對樣品的分析與實驗證實。

　　從月麵土壤和岩石中可以製取水和氧，因為月麵土壤和岩石中氧化鐵的含量很高。這樣就有可能在未來利用月麵物質維持月球基地內工作人員的生命，並為登月飛行器補充燃料。

　　尤其是航天員在月球上鑽取了3米深的月球岩芯，發現土壤多達57層，每層代表一次隕石衝擊，還測量了月球內部發出的熱流，從而結束了100多年來關於月球是冷還是熱的爭論……

　　另外，1985年科學家們通過對“阿波羅”帶回的月球岩土樣品分析，證實了月球上存在一種非常有用的核聚變原料氦3，這一發現給後來月球的研究和探測工作注入了巨大動力。


“阿波羅”航天員準備收集樣品
　　值得一提的是，阿波羅17號的登月艙是在月球北半球的陶勒斯-利特羅山穀著陸，在這個地點，既可以從穀底采集年輕岩石樣本，也能從月球高地采集較老的岩石樣本。它帶回了741個樣本，總重達111千克，也是曆次采樣中總重最大的一次。樣本中還包括一個深鑽到土下3米的岩芯。

　　哪種采樣返回方式更好

　　不可否認，有人月球采樣返回的優點確實很多。例如，它不僅采集量大，能充分發揮航天員的主觀能動性，從而選擇性強，靈活機動，而且采集範圍可以很廣，因為航天員可以到艙外活動，並能乘月球車漫遊到比較遠的地方去采集月球樣品。美國12名登月航天員在月麵活動的足跡達100千米。


“阿波羅”航天員駕駛月球車采集月球樣品
　　但是，載人登月技術極為複雜，而且耗資十分巨大。計算表明，每艘“阿波羅”載人登月飛船的成本比同等質量的金子還要貴15倍！6艘“阿波羅”飛船總共帶回了約380千克月球樣品，但這些月球樣品的成本比同等質量的鑽石還要貴35倍！而無人月球采樣返回的優缺點與之正好相反，即成本低許多，技術也沒那麽複雜，更容易實現一些，並具有較重要的科學和技術意義。


航天員在月麵工作

　　可見，有人月球采樣返回和無人月球采樣返回各具千秋，因此各國要根據自己的經濟、技術和科學實力、需求來決定采用哪種方式進行月球采樣返回。

　　作者丨龐之浩


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