嫦娥五號今晨奔赴月球,國際同行是如何評價的?| 第一現(xiàn)場
2020年11月24日凌晨4點(diǎn)半,嫦娥五號在海南文昌發(fā)射升空,火箭飛行約2200秒后,順利將探測器送入預(yù)定軌道,開啟中國首次地外天體采樣返回之旅。國際同行認(rèn)為,中國在航空航天領(lǐng)域技術(shù)細(xì)節(jié)上處理到位,并認(rèn)為嫦娥五號將為未來無人探月任務(wù)創(chuàng)立新的標(biāo)準(zhǔn)。小賽今天凌晨也在海南文昌發(fā)射現(xiàn)場,現(xiàn)場的情況是“人從眾”模式。
責(zé)編 | 葉水送
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北京時間今天凌晨4點(diǎn)30分,起飛質(zhì)量達(dá)8.2噸的嫦娥五號月球探測器在長征5號火箭的護(hù)送下,從海南文昌航天發(fā)射場一飛沖天,奔向月球。
此次任務(wù)的目標(biāo)是從月球正面西北部獲取2千克左右的月球巖石樣品,并于12月中旬返回地球。
“這是近45年來首次月球采樣返回任務(wù),采樣點(diǎn)也與之前美蘇的不同,全世界將給予密切關(guān)注,” 美國喬治華盛頓大學(xué)空間政策研究所創(chuàng)始所長約翰·羅格斯頓(John Logsdon)告訴《賽先生》。
來自美國的一克贈品
上世紀(jì)六七十年代美蘇太空爭霸中,美國NASA通過六次阿波羅載人登月共獲得了382千克月球土壤,蘇聯(lián)月球號三次無人采樣共得到0.326千克的樣品。然而自1976年月球-24號最后一次采樣返回后,各國對探月的熱情急劇消退,近年來美國大眾和政客一提到月球,態(tài)度基本可以概括為“去過了,做過了,不稀罕了” (been there, done that)。
1978年,美國前總統(tǒng)卡特的安全事務(wù)顧問布熱津斯基訪問北京,向當(dāng)時的國家主席華國鋒贈送了一顆黃豆大小的月巖樣品。樣品嵌在有凸透鏡效果的玻璃盒里,看著不小,其實重量只有1克。中國的天體化學(xué)家們?nèi)绔@至寶,小心翼翼地取出0.5克來做各種研究,發(fā)表了十幾篇學(xué)術(shù)論文,并推斷出這是阿波羅17號帶回的樣品。
其后的四十多年,中國終于一步一個腳印,逐漸發(fā)展壯大了自己的探月項目。中國科學(xué)家終于可以期盼在不久的將來研究自己的月球巖石樣本了。這些全新的月球樣品必將對人類現(xiàn)有的月球知識和太陽系演化歷史做出重大補(bǔ)充,甚至提出挑戰(zhàn)。
著落點(diǎn)選擇呂姆克山有何意義
呂姆克山(Mons Rümker)位于月球正面西北部,是一個直徑為70公里的火山堆。它屬于最大月海風(fēng)暴洋的一部分,而風(fēng)暴洋向東則是多年前阿波羅和月球號取樣返回的區(qū)域。
盡管中國航天局并未公布嫦娥五號在呂姆克山的具體著陸位置,全球科學(xué)家們對這一地區(qū)充滿期待。美國圣母大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家克萊夫·尼爾(Clive Neal)認(rèn)為,與阿波羅樣品30-40億年的年齡相比,呂姆克山部分區(qū)域的地質(zhì)年齡可能相當(dāng)年輕,僅有14-15億年。目前我們對月球歷史的基本認(rèn)識是,月球上的地質(zhì)活動(如火山噴發(fā))于35億年前達(dá)到頂峰,然后逐漸減弱并停止。“月球?qū)儆谛√祗w,內(nèi)部熱動力有限,在20億年前應(yīng)該早已冷卻了,不會再有火山噴發(fā)?!?/p>
如果嫦娥五號樣品返回地球后,我們用最先進(jìn)的實驗定年技術(shù)確定其年齡確實在20億年以下,那么人類對月球的基本認(rèn)識將被改寫。
嫦娥五號樣品的定年還有助于我們更準(zhǔn)確地預(yù)測太陽系固體行星的表面年齡。長期以來,科學(xué)家們用“數(shù)撞擊坑”的方法來估計水星、金星、火星、小行星等的年齡:某一區(qū)域撞擊坑越多,撞擊坑密度越大,就越古老。這條撞擊坑曲線(crater counting curve)的形狀完全建立在阿波羅樣品的基礎(chǔ)上,因此具有局限性。由于嫦娥五號的取樣點(diǎn)與阿波羅有較大差別,其樣品將對行星年齡估算模型做出重要補(bǔ)充。
驚心動魄的一個月晝
尼爾為嫦娥五號出征感到異常興奮。“畢竟天體取樣返回不是每天都發(fā)生的事,”他在堆滿書籍的圣母大學(xué)辦公室接受《賽先生》視頻采訪時說。他對去年嫦娥四號成功著陸在月球背面印象深刻,認(rèn)為中國在技術(shù)細(xì)節(jié)上處理到位,因而對嫦五的成功也相當(dāng)樂觀。

嫦娥五號探月主要任務(wù)
工程方面,嫦娥五號是中國探月史上最復(fù)雜的一次任務(wù)。整個探測器由四大部分串聯(lián)組成,從下到上依次為軌道器、返回器、著陸器和上升器。在不同階段,四大部分以不同的方式分離、對接,以達(dá)到獲取樣品并護(hù)送其回到地球的目標(biāo)。
當(dāng)探測器到達(dá)月球后,軌道器-返回器組合將與著陸器-上升器組合分離,前者留在月球軌道上繼續(xù)飛行,后者在11月27日月晝開始后擇機(jī)著陸。著陸后,位于著陸器上的電鏟將鏟取月球表面風(fēng)化層的土壤,同時自動打鉆器將垂直鉆取巖芯,兩者采集到的樣品放入并密封在上升器內(nèi)的返回艙中。取樣過程需在該月晝期間(約14個地球日)完成,避免月夜低溫對取樣設(shè)備的損壞。
取樣完成后,著陸器將留在月球表面,而上升器從著陸器上起飛,進(jìn)入月球軌道,并與在軌飛行的軌道器-返回器組合對接。裝有樣品的返回艙從上升器轉(zhuǎn)移到返回器中,上升器隨后脫離。軌道器-返回器踏上歸途,隨后軌道器在距離地球一定高度處脫離,僅剩含有樣品的返回器利用跳躍再入的方式穿過地球大氣層,落入位于內(nèi)蒙古四子王旗的預(yù)定著陸區(qū)內(nèi)。
國內(nèi)媒體報道稱嫦娥五號的整個飛行過程為23天,即月壤樣品將于12月17日左右抵達(dá)地球。
珍貴的兩千克
中國航天局至今尚未公布有關(guān)嫦娥五號樣品的使用細(xì)則。據(jù)《自然》雜志本月初的報道,部分樣品將存放于位于北京市朝陽區(qū)大屯路的中國科學(xué)院國家天文臺。在經(jīng)過鏟取樣品和鉆取樣品的分揀后,兩類樣品將分別用于四大類用途:科研類、展示類、永久保存類和永久保存?zhèn)浞蓊悺?/p>
尼爾透露,美國政府實際上封存了大量的阿波羅樣品,將留存給以后的科學(xué)家慢慢研究。去年,為了紀(jì)念阿波羅登月50周年,他的實驗室拆封了兩件真空保存的、來自阿波羅十七號的樣品?!半S著實驗分析技術(shù)的日新月異,我們對樣品的理解也將越來越深入?!?/p>
盡管外國科學(xué)家可以通過與中方合作的方式研究嫦娥五號采集回來的樣品,尼爾將受到美國政府的特殊限制,難以參與到這千載難逢的機(jī)遇中來 — 除非他找到獨(dú)立經(jīng)費(fèi)來源,或者得到中國政府的資助。他八十年代就從歐洲來到美國從事月球研究,與阿波羅樣品打交道已經(jīng)有三十多年了。“嫦娥五號是中國的項目,應(yīng)該由中國科學(xué)家主導(dǎo)樣品分析?!?但他也十分盼望能貢獻(xiàn)自己的經(jīng)驗,將嫦娥五號的科學(xué)成果最大化。
中美太空之爭,一個避不開的話題
“隨著探月熱潮在全球重新興起和取樣分析技術(shù)的極大提高,嫦娥五號將為未來無人探月任務(wù)創(chuàng)立新的標(biāo)準(zhǔn),”羅格斯頓說。
他同時指出,盡管嫦娥五號的采樣點(diǎn)與月球資源沒有關(guān)系,整個任務(wù)在美國國內(nèi)仍可能被政治化解讀。雖然羅格斯頓本人始終主張將嫦娥工程的本質(zhì)視為科學(xué)探索,但被問及美中是否是競爭對手時,他承認(rèn)從中美目前并非合作關(guān)系的角度來看,確實屬于競爭關(guān)系。
然而是否合作的現(xiàn)實并不取決于中方?,F(xiàn)行的美國眾議院沃爾夫條款(The Wolf Act)禁止美中之間任何與NASA有關(guān)或由白宮科技政策辦公室協(xié)調(diào)的聯(lián)合科研活動。誰拿聯(lián)邦政府的錢進(jìn)行雙邊合作誰就是違法,將面臨嚴(yán)厲的法律后果。
未來美國政府的更替是否有望被打破這一僵局?羅格斯頓認(rèn)為,雖然拜登政府的空間政策還有待細(xì)化,但是目前所有的跡象都指向一種延續(xù)性而非變革。
要想中美合作,美國政府必須廢除沃爾夫條款,并明確表示愿意把中國納入到全球探月計劃中來 — 一個美國占據(jù)絕對領(lǐng)導(dǎo)地位的計劃。