“嫦娥”五号：到月球去“挖土”(1)
自古以来，人类一直对浩瀚的太空充满了好奇和热情，月球就是人类第一个关注和不断观察的对象，因此留下许多美好的夙愿和科学假说。随着我国航天事业的发展，探月计划也已提上日程。中国探月工程分“绕、落、回”三步走，绕月和落月任务已经圆满完成，现在是完成第三步的时候了。“嫦娥”五号计划将完成探月工程三期中的月面取样返回任务。现在，“嫦娥”五号一切准备就绪，整装待发。
“嫦娥”五号探测器，是由中国空间技术研究院(中国航天科技集团五院)研制的中国首个实施无人月面取样返回的航天器。科研人员计划利用“嫦娥”五号在探月工程三期中实现月面取样返回任务，完成中国探月工程的收官之战。
▲ “嫦娥”五号结构
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“嫦娥”五号要飞到月球上，采集样本后，还要飞回来，研制难度非常大。“嫦娥”五号也被称为我国最复杂的航天探测器。“嫦娥”五号探测器全重8.2吨，由轨道器、返回器、着陆器、上升器4个部分组成，4个部分串联在一起，像一串糖葫芦。这4部分可以再分为上下两部分，上部分(着陆器和上升器)将在月球上着陆，其中上升器要带着采集的样品返回轨道。下部分(轨道器和返回器)留在月球轨道上，轨道器承担着支撑和服务任务，返回器的任务是带着月球样本返回地面。
根据设计方案，“嫦娥”五号经“长征”五号发射升空后，大约4天后即可抵达月球，减速入轨，然后绕行探测月球，待选定地点后，“嫦娥”五号的上部与下部分离。其中着陆器、上升器将进行月面软着陆，自动进行月面采样、样品封装等操作，并将样品由上升器携带升空进入月球轨道，与环月轨道上的轨道器对接，将样品转移到返回器内部，最后轨道器携带返回器点火启动，从环月轨道直接返回地球。返回器将在再入大气层前与轨道器分离，最后降落在我国北方的内蒙古草原上，而轨道器就变为太空垃圾，整个过程约需要13天。
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从这个轨道器、着陆器以及环月轨道对接的复杂设计方案看，“嫦娥”五号完全就是无人版的阿波罗登月。当前使用类似设计的深空探测器，是美国尚未立项的火星取样返回探测器(MSR)，不过MSR最早也要2024年以后发射，而我国的“嫦娥”五号预计在今年10月左右就要使用“长征”五号火箭发射，“嫦娥”五号取样返回的复杂性和先进性在已有和正在研制中的深空探测器里是空前的。
“嫦娥”五号主要有两个科学目标。第一个科学目标是开展着陆点区的形貌探测和地质背景勘察，获取与月球样品相关的现场分析数据，建立现场探测数据与实验室分析数据之间的联系。第二个科学目标是对返回地面的月球样品进行系统、长期的实验室研究，深化月球成因和演化历史的研究。“嫦娥”五号可以携带约2千克样本返回地球，这是使用复杂的月球轨道对接设计的结果。
1969年7月20日，“阿波罗”11号飞船降落在月球静海地区。美国航天员阿姆斯特朗在月球表面踩下了深深的印记，这是人类首次成功登月。为了纪念这个激动人心的时刻，每年7月20日被定为“人类月球日”。
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不过，阿波罗计划在科学领域最大的贡献并非阿姆斯特朗的腳印，而是带回了来自月球的土壤和岩石。从1969年到1972年，美国共完成6次载人登月，共带回约382千克月球样品，获取了大量科学成果。尽管苏联的“月球”15号取样器失败了，但后续的“月球”16号、20号和24号取得了成功，3台取样器共取回了326克月壤和岩心样本。“嫦娥”五号的主要任务是采集月球样品并带回地球。那么，月球到底有什么神秘的东西，值得人们千里迢迢去上面“挖土”？ 这些样品能发挥什么作用？今天，我们一起去探寻其理由吧!
揭开月球的神秘面纱
几千年来，我们对于月球只能仰望、猜测，而随着登月成功，月球上的物质被带回地球，它的神秘面纱也被层层揭开。
美国史密森尼国家自然历史博物馆地质学家埃里克·贾文曾撰文表示，来自月球的岩石彻底改变了我们对月球表面性质、月球起源以及太阳系演化三大问题的认识。例如，行星化学家分析了月球样本中的同位素组成，发现这些岩石大多比地球岩石更古老，年龄多在30亿到45亿年之间。随后他们建立了一套模型，以此可以估算月球上任何位置的年龄。
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▲ 研究人员在分析月壤
从月球带回的标本来看，月岩组成比较简单。在月海中主要为溢流玄武岩，玄武岩颜色较深，反照率很低，从地球上看月球，表现为月球表面的暗斑。一般来说，月球上的玄武岩和地球上的火山岩类似，但是，月岩的基本特征和地球上类似的岩石还是有很大区别的。根据月岩年龄测定结果，月球上最激烈的火山喷发发生在距今38亿—31亿年前。月陆高地主要由富含斜长石的火成岩组成，它们代表月球上最早形成的产物，年龄大约在46亿年前。
月球的表面并非没有土壤覆盖的不毛之地，实际上，到处都覆盖着厚层的岩屑和玻璃质物质，被称为月壤。月球上的月壤和地球上风化剥蚀作用形成的土壤是不同的，月壤是由细至尘埃、大到砂，甚至大砾石的物质组成的。在月海中，月壤的厚度一般为2～10米，月陆中月壤的厚度可以达到20米。月壤中的岩屑主要由各种不同形状和结构的玄武岩和斜长岩组成。
1970年，苏联用“月球”16号取回的 3克样品与“阿波罗”11号、“阿波罗”12号带回的各3克样品进行了交换。同位素分析结果显示，阿波罗计划带回的最古老的月岩形成于45亿年前，比最古老的地球岩石还要早2亿年，并且成分与苏联探测器带回的样品非常接近。这些发现使我们对月球有了初步的了解。, 百拇医药(沈羡云)
我国最复杂的航天探测器
“嫦娥”五号探测器，是由中国空间技术研究院(中国航天科技集团五院)研制的中国首个实施无人月面取样返回的航天器。科研人员计划利用“嫦娥”五号在探月工程三期中实现月面取样返回任务，完成中国探月工程的收官之战。
▲ “嫦娥”五号结构
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“嫦娥”五号要飞到月球上，采集样本后，还要飞回来，研制难度非常大。“嫦娥”五号也被称为我国最复杂的航天探测器。“嫦娥”五号探测器全重8.2吨，由轨道器、返回器、着陆器、上升器4个部分组成，4个部分串联在一起，像一串糖葫芦。这4部分可以再分为上下两部分，上部分(着陆器和上升器)将在月球上着陆，其中上升器要带着采集的样品返回轨道。下部分(轨道器和返回器)留在月球轨道上，轨道器承担着支撑和服务任务，返回器的任务是带着月球样本返回地面。
根据设计方案，“嫦娥”五号经“长征”五号发射升空后，大约4天后即可抵达月球，减速入轨，然后绕行探测月球，待选定地点后，“嫦娥”五号的上部与下部分离。其中着陆器、上升器将进行月面软着陆，自动进行月面采样、样品封装等操作，并将样品由上升器携带升空进入月球轨道，与环月轨道上的轨道器对接，将样品转移到返回器内部，最后轨道器携带返回器点火启动，从环月轨道直接返回地球。返回器将在再入大气层前与轨道器分离，最后降落在我国北方的内蒙古草原上，而轨道器就变为太空垃圾，整个过程约需要13天。
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从这个轨道器、着陆器以及环月轨道对接的复杂设计方案看，“嫦娥”五号完全就是无人版的阿波罗登月。当前使用类似设计的深空探测器，是美国尚未立项的火星取样返回探测器(MSR)，不过MSR最早也要2024年以后发射，而我国的“嫦娥”五号预计在今年10月左右就要使用“长征”五号火箭发射，“嫦娥”五号取样返回的复杂性和先进性在已有和正在研制中的深空探测器里是空前的。
“嫦娥”五号主要有两个科学目标。第一个科学目标是开展着陆点区的形貌探测和地质背景勘察，获取与月球样品相关的现场分析数据，建立现场探测数据与实验室分析数据之间的联系。第二个科学目标是对返回地面的月球样品进行系统、长期的实验室研究，深化月球成因和演化历史的研究。“嫦娥”五号可以携带约2千克样本返回地球，这是使用复杂的月球轨道对接设计的结果。
为什么要到月球上“挖土”
1969年7月20日，“阿波罗”11号飞船降落在月球静海地区。美国航天员阿姆斯特朗在月球表面踩下了深深的印记，这是人类首次成功登月。为了纪念这个激动人心的时刻，每年7月20日被定为“人类月球日”。
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不过，阿波罗计划在科学领域最大的贡献并非阿姆斯特朗的腳印，而是带回了来自月球的土壤和岩石。从1969年到1972年，美国共完成6次载人登月，共带回约382千克月球样品，获取了大量科学成果。尽管苏联的“月球”15号取样器失败了，但后续的“月球”16号、20号和24号取得了成功，3台取样器共取回了326克月壤和岩心样本。“嫦娥”五号的主要任务是采集月球样品并带回地球。那么，月球到底有什么神秘的东西，值得人们千里迢迢去上面“挖土”？ 这些样品能发挥什么作用？今天，我们一起去探寻其理由吧!
揭开月球的神秘面纱
几千年来，我们对于月球只能仰望、猜测，而随着登月成功，月球上的物质被带回地球，它的神秘面纱也被层层揭开。
美国史密森尼国家自然历史博物馆地质学家埃里克·贾文曾撰文表示，来自月球的岩石彻底改变了我们对月球表面性质、月球起源以及太阳系演化三大问题的认识。例如，行星化学家分析了月球样本中的同位素组成，发现这些岩石大多比地球岩石更古老，年龄多在30亿到45亿年之间。随后他们建立了一套模型，以此可以估算月球上任何位置的年龄。
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▲ 研究人员在分析月壤
从月球带回的标本来看，月岩组成比较简单。在月海中主要为溢流玄武岩，玄武岩颜色较深，反照率很低，从地球上看月球，表现为月球表面的暗斑。一般来说，月球上的玄武岩和地球上的火山岩类似，但是，月岩的基本特征和地球上类似的岩石还是有很大区别的。根据月岩年龄测定结果，月球上最激烈的火山喷发发生在距今38亿—31亿年前。月陆高地主要由富含斜长石的火成岩组成，它们代表月球上最早形成的产物，年龄大约在46亿年前。
月球的表面并非没有土壤覆盖的不毛之地，实际上，到处都覆盖着厚层的岩屑和玻璃质物质，被称为月壤。月球上的月壤和地球上风化剥蚀作用形成的土壤是不同的，月壤是由细至尘埃、大到砂，甚至大砾石的物质组成的。在月海中，月壤的厚度一般为2～10米，月陆中月壤的厚度可以达到20米。月壤中的岩屑主要由各种不同形状和结构的玄武岩和斜长岩组成。
1970年，苏联用“月球”16号取回的 3克样品与“阿波罗”11号、“阿波罗”12号带回的各3克样品进行了交换。同位素分析结果显示，阿波罗计划带回的最古老的月岩形成于45亿年前，比最古老的地球岩石还要早2亿年，并且成分与苏联探测器带回的样品非常接近。这些发现使我们对月球有了初步的了解。, 百拇医药(沈羡云)