【摘 要】
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近几年,世界各航天大国为了解太阳系的演化过程和行星的进化,纷纷掀起了一股对行星的探测热潮。 2016年9月9日,美国国家航空航天局的冥王号探测器搭載联合发射联盟的阿特拉斯5型火箭升空,奔赴亿万米外的贝努小行星,开始了“猎星之旅”抓土取样活动。至2020年10月21日,已经在太空飞行四年之久的冥王号探测器,成功地从目前距地球3.34亿千米的贝努小行星上,抓取了大约60克富含碳的样本正在返回地球。
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近几年,世界各航天大国为了解太阳系的演化过程和行星的进化,纷纷掀起了一股对行星的探测热潮。
2016年9月9日,美国国家航空航天局的冥王号探测器搭載联合发射联盟的阿特拉斯5型火箭升空,奔赴亿万米外的贝努小行星,开始了“猎星之旅”抓土取样活动。至2020年10月21日,已经在太空飞行四年之久的冥王号探测器,成功地从目前距地球3.34亿千米的贝努小行星上,抓取了大约60克富含碳的样本正在返回地球。
美国国家航空航天局耗费巨资,去贝努小行星上取回“一把土”,不但希望通过对贝努小行星取土样本的分析,揭示太阳系的形成、演化,甚至地球生命形成的奥秘,而且随着航天技术的发展,产生了对小行星资源开发利用的想法。1999年,一颗编号为1999 RQ36,名为贝努的近地小行星被发现,并成为冥王号探测器的探测目标。
贝努是一颗富碳小行星,直径将近500米,距离地球最近时约有750万千米。贝努的年龄超过45亿岁,未经过剧烈变化,这意味着它表面和内部的物质都是太阳系诞生时产生的,其组成成分很可能包含生命最初在地球上形成时的物质。研究这样的小行星,有助于科学家认识早期的太阳系,包括地球的形成方式,以及生命起源。
美国国家航空航天局的冥王号探测器,不是人类第一个在小行星采样的探测器。2003年5月,日本发射隼鸟号探测器,几经波折,从糸川小行星上采集到约100毫克尘埃,于2010年6月返回地球。2014年12月,日本又发射隼鸟2号探测器,于2019年2月在龙宫小行星着陆采集表面样本,并发现了水合矿物质。同年4月,隼鸟2号向龙宫小行星发射了一枚金属弹,随后收集了被激起的物质。目前,隼鸟2号正在将小行星样品送回地球的途中。
随着科学技术的迅猛发展,我国航天技术进入了新阶段,探月工程也取得了巨大成功。2020年11月24日凌晨4时30分,我国长征五号运载火箭托举着8.2吨重的嫦娥五号成功飞向了月球。11月30日凌晨,嫦娥五号探测器组合体成功分离,择机着陆月球。嫦娥五号任务飞行控制团队按计划实施嫦娥五号探测器、着陆器和上升器组合体与轨道器、返回器组合体分离,轨道器、返回器组合体继续在平均高度200千米的环月轨道上飞行。此次,我国嫦娥五号任务着陆点选择了位于月球西北部的风暴洋,这是一个更为年轻的区域,年龄约32亿至40亿年。
风暴洋是月球最大的月海,南北约2500千米,面积约400平方千米,在此之前没有其他探测器达到过这里。因此,这对于想要了解月球的人类而言,是一个全新的未知领域。科学家推断这里的土壤体质更年轻,土壤中铀、钍、钾等放射性元素含量更高,更有研究价值和意义。如果嫦娥五号能够成功采样返回地球,对于研究月球的起源及演化历史,将有很高的研究价值。
2020年12月1日23点,嫦娥五号探测器成功在月球正面预报选区着陆,它将在月面采集约2千克的样品带回地球。为了提高此次采样的可靠性和样品的丰富性,研究团队设计了钻取和表取两种方式共同完成采样任务。所谓表取,就是在月球表面采集样品,但与其他国家的月球样品采集方式不同的是,我国的嫦娥五号任务将以无人自主的方式进行样品采集,这也是全球首次月面无人自主采样。同时,在表取工作之前,先进行钻取来获得月面以下的样品。两种方式互为备份,不仅可以提高采样的成功率和可靠性,还能获得更丰富的样品种类,为后续的研究提供更多可靠的原始资料。
我国为何不像其他国家那样,去贝努小行星上挖土取样,而是不辞辛苦地跑去月球挖土呢?其实,主要原因还是月球矿产丰富,比如钛铁矿和稀土资源。据统计,仅在月球的玄武岩中,就有1000万至2000万亿吨钛铁矿。另外,月球上还有储存量巨大的氦-3,这是氦气的一种同位素,是一种非常理想的核燃料。它可以实现可控核聚变,产生的核废料少,放射性危害也小,更加清洁和安全。地球上能够被人类使用的氦-3储量只有半吨左右,而月球上可以被开采的氦-3足足有七十多万吨。
月球是地球最近的邻居,它是一个还没有被开发的星球,需要我们深入地了解和开发。嫦娥五号如愿以偿取到样品,将对人类发展有着非常重要的意义。
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