40年前美送中国1克月球土壤 如今我们亲自去挖2千克

今天凌晨,2020年11月24日4时30分,长征五号运载火箭在海南文昌航天发射场点火升空,飞行约2200秒后,将嫦娥五号月球探测器成功送入近地点约200公里、远地点约40万公里的地月转移轨道。

消息传来,举国欢腾!军武262也前往海南,亲眼见证了这壮观的一幕。

中国发射火箭的次数实在太多,大家可能都记不清上次发射火箭是什么时候,干什么用的了,这一次为什么会如此引人关注呢?

因为这次真的不一样——嫦娥五号是去月球“挖土”,然后再带着土回来!

这件事,至今只有美国和苏联办到过。月球土壤十分珍贵,并且研究价值巨大!

▲美国曾直接送人上月球挖土

1969年7月至1972年12月,美国实施了7次载人登月任务,6次成功,12名航天员登上月球,带回珍贵的月壤和月岩样品约381.7千克。

1970年代,苏联通过“月球16号、20号、24号”三个无人探测器取回共330克珍贵的月壤。

1978年中美即将建交后,美国国家安全事务顾问布热津斯基访华时为了示好,向中国赠送了1克月岩——仅仅1克,要用放大镜才能看清楚。

▲0.5克,真的要用放大镜看

就是这么一小点,还要分成两半,一半收藏在北京天文馆,一半用来研究。就凭这0.5克月球土壤,中国学者发表了14篇论文。如果有更多月岩月壤,就能完成更多更有意义的月球研究。

没办法,我们没有能力到月球上取,只能靠别人赠送。而且月壤对任何国家来说都是极为珍贵的东西,不可能随随便便送你的。

因为自从1976年苏联“月球20”号探测器最后一次采样后,至今人类已经44年没有重新获得月球样品了。

究其原因,只因美苏竞相“逐月”,本质上是冷战军备竞赛的一部分,所以才可以在那个计算机还大如房子的年代不惜成本的投入,展开一次又一次的追逐。

▲这个庞然大物只是土星五号的第一级

比赛到了一定时候,钱也烧不起了,自然也就没有劲头去搞太空“面子工程”了——把“阿波罗”送上月球的土星五号重型火箭,造价高达5亿美元,一艘阿波罗登月飞船比等重黄金贵十多倍,每发射一次,就相当于烧掉一艘航母。

这样劳民伤财的竞赛游戏,谁长期玩得起?随着苏联退出登月竞争,美国也从狂热中冷却。此后,探月活动由单纯服务于政治军事目的,逐渐转变为科学探索 + 经济利益的模式。

探索和利用太空和天体,必定是未来人类的发展方向之一,被视为宇宙版的大航海时代,这就是那句“我们的征途,是星辰大海”的含意。要向太空进军的壮举,月球这个离我们最近的天体,既是用来练手的最佳目标,也是很好的前哨站和资源获取地。

现在,中国人来了!

▲嫦娥四号的“玉兔”实现了在月球上巡游

按照中国探月工程“绕、落、回”三步走的规划,绕和落已经实现,就差一个“回”了。

2013年12月,嫦娥三号在月球上软着陆, 2019年1月,嫦娥四号成为世界上首次在月球背面软着陆的探测器。现在的嫦娥五号,将担负起返回的重任。

▲嫦娥五号长这样,比姐姐们大得多

嫦娥五号重8.2吨,是我国迄今为止最重,也是最复杂的航天探测器,有4大部分,15个分系统,是嫦娥四号的两倍。

重且复杂,是因为它要干的活非常多——火箭从地球发射-绕着月球轨道转-在月面着陆-在月面挖土-从月面再次发射-在月球轨道对接-将样品移到返回器-返回地球。

相比之下,嫦娥一号、二号只是单独的卫星,嫦娥三、四号再加一个着陆器和月球车。

▲因为长征五号体态圆粗,被昵称为“胖五”

要把这样大的“嫦娥”送上天,就得使出中国最大的火箭——长征五号运载火箭。

这是中国航空科技集团研制的新一代5米直径低温液体捆绑式重型运载火箭,自重867吨,到达近地轨道最大载荷33吨,到达同步转移轨道最大载荷为14.4吨,是中国现役起飞质量最大、芯级直径最粗、运载能力最强的火箭,世界现役火箭中排名第三(前两名为马斯克的私人SpaceX“猎鹰”火箭)。

▲嫦娥五号大致分为四个部分

嫦娥五号在月面着陆后,将开始为期2天的月面工作,它携带的钻取采样装置、表取采样装置、表取初级封装装置和密封封装装置等“神器”,深浅钻、铲挖夹,最深可以采集到月球表面2米深度范围内的样本。

然后,嫦娥五号完成采样封装,把大约2千克的月岩、月壤带回地球。回想之前咱们的科学家只能靠半克样本小心翼翼搞研究的窘迫,这一下子就带回来两公斤,可以算是“暴富”了。

但这不是一件容易的事,因为这是我国航天史上首次在月面起飞。

在地球上发射火箭,阵地都是固定设好的,时间和轨道都精确测算过,经验很丰富。但在月球上起飞,没有现成的阵地,环境恶劣,白天温度180度,夜间零下150摄氏度,温差约330度,上升器发动机点火瞬间达到上千度,又不能烧坏上升器和着陆器,对材料的要求很高。而且地形也很难预料,很可能连基本的平整都未必能保证……

探测器飞离月球后,也不是直接回地球,而是要和环月轨道上的轨道器和返回器交付对接,把样本转移到返回器后再回到地球。这将是世界上首次实现月球轨道的无人交会对接,是中国航天的一次创举。

为什么不直接飞回地球,非得中转一下呢?

这是为了能带回更多的样本,可以对比一下苏联探测器的采集量,只有几百克的量级。因为苏联当时的交会对接技术不行,只能直接起飞,必须要牺牲携带量来保证有足够的燃料,而嫦娥五号就只需要有能起飞到月球轨道的少量燃料就行,代价就是复杂度上升了。

复杂也不怕,因为在这方面,我国航天科技的积累已经足以应对。

据航天八院嫦娥五号副总设计师查学雷透露,研制团队已经突破了高可靠连接分离技术等4项关键环节。承担月球样本“接收”和“装箱”任务的轨道器,制作的非常轻巧,但承载能力强大,46公斤重的承力球冠就能承载3吨的贮箱,极限承载能力30吨,实现了“鸡蛋壳上挂秤砣”。

42年前,中国第一次得到了1克月球物质,但这是别人给的,而再过二十多天,中国将得到2000克,这次是自己去挖的!这是中国航天事业的重大进步,的确值得我们为之欢欣鼓舞。

同时也要看到,我们距离世界航天的顶尖水平,尚有差距。

登月取壤,美苏在50年前就已经能办到了,我们只是追到了这个水平。在此同时,美苏(俄)欧早已对太阳系内各大行星、小行星、彗星进行过多次掠过、环绕和着陆探索,最远的探测器已经飞出了太阳系。

▲隼鸟2号实现小行星采样,难度同样不小

就连一向被看不起的印度,火星探测居然抢在了中国前面。日本的“隼鸟2号”在小行星上发射金属弹,轰出了一个直径10米的人造陨石坑,然后释放了两个微型机器人,成为世界上首次在小行星表面登陆的探测器,并将在今年年底返回。

中国在奔跑,但别人也没有躺下来睡大觉。

所以,我们还得奋起直追——曾有人埋怨中国祖先没能赶上大航海时代,这次,我们中国不能再错过星辰大海时代!

“嫦娥五号”奔向月球的同时,目标火星的“天问一号”正在路上,载人登月已经为时不远,再以月球为基地,向火星乃至更远的星辰大海进发!

水调歌头·重上井冈山

作者:毛泽东

久有凌云志,重上井冈山。

千里来寻故地,旧貌变新颜。

到处莺歌燕舞,更有潺潺流水,高路入云端。

过了黄洋界,险处不须看。

风雷动,旌旗奋,是人寰。

三十八年过去,弹指一挥间。

可上九天揽月,可下五洋捉鳖,谈笑凯歌还。

世上无难事,只要肯登攀。

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