科学,探月|侠客岛：年底，中国将再次进军太空科学|探月

在近期举办的2020年中国航天大会上，中国探月工程副总设计师于登云表示，预计今年底之前发射嫦娥五号，实现月球区域软着陆及采样返回。据报道，此次月壤采样将达到1000克以上。
1978年5月20日中午，美国副总统专机平稳降落在北京机场，机上走出的人是布热津斯基，时任美国总统卡特的国家安全事务助理。
此行他的目的只有一个：重启尼克松下台后停滞不前的中美关系，尽快推动中美建交。为表诚意，布热津斯基随身带了一份特殊的礼物：1克重的月球岩石标本。
布热津斯基此行非常成功，中美1979年1月正式建交；同月，邓小平出访美国。而那1克月岩标本，并未因布热津斯基“主线任务”结束而束之高阁。相反，它悄然走进了一个更加宏大的“支线剧情”——中国探月工程。

文章图片
文章图片
月球（图源：新华社）
42年
因为这粒黄豆大小的月岩，时年43岁的天体化学家欧阳自远被急调入京，主持月岩研究工作。
1克重的月岩一分为二， 0.5克送去北京天文馆对公众展览，剩下0.5克交给全国十几家研究院所进行分析。
“我们花4个月全面解剖，搞清楚了它的化学成分、矿物组成、演化历史等，为此发表了14篇论文。”欧阳自远回忆道， “美国人都说，中国科学家，了不起！”
然而，这位日后的“嫦娥之父”、中国月球探测工程首任首席科学家知道，成分分析得再好，石头终归是人家的。中国科学家用起来，还得省之又省、小心呵护。什么时候中国人也能登上月球，采集自己的月岩样本？
如今，问题有了明确答案。
在近期举办的2020年中国航天大会上，中国探月工程副总设计师于登云表示，预计今年底之前发射嫦娥五号，实现月球区域软着陆及采样返回。据报道，此次月壤采样将达到1000克以上。
从1克到1000克，从首次接触月岩到自主采集月壤，一晃42年。

文章图片
文章图片
欧阳自远处理月岩（图源：网络）
三步走
中国重大科研工程往往采用“三步走”战略。了解中国探月工程，也有个好记的“六字诀”：“探、登、驻” ， “绕、落、回” 。
“探、登、驻” ，是实现月球探测最宏观层面的“三步走” ，即无人探测、载人登月、短期驻扎（建立月球基地）。按照这个进度表，美国已走完前两步，苏联/俄罗斯已走完第一步，中国和其他有探月实力的国家正在走第一步。
【科学,探月|侠客岛：年底，中国将再次进军太空】“探”又可分出三小步：绕、落、回。具体含义是，实现环绕月球探测，这个由嫦娥一号搞定了；实现月面软着陆和自动巡视勘察，这个由嫦娥二号、三号、四号完成了；实现无人采样返回，这个交由嫦娥五号、六号实现。
嫦娥五号的发射，标志着中国探月工程“绕、落、回”三小步的最后一步即将完成， “探、登、驻”三大步的第一阶段开始收官。
即将运载嫦娥五号的“胖五”火箭，已运抵海南文昌清澜港，预计11月24日执行发射任务。

文章图片
文章图片
“胖五”火箭（图源：新华社）
四个“首次”
承上启下之际，嫦娥五号任务重、难点多。
于登云说，包括轨道器、返回器、上升器、着陆器四部分的嫦娥五号，将实现中国航天史上的四个“首次”：分页标题
首次在月球表面自动采样——月球引力只有地球的1/6 ，在这种环境下着陆器如何钻孔、铲挖，能不能顺利把样品封装进上升器，以前没做过，难！
首次从月面起飞——以往都是地面固定发射，这次要在月面以着陆器为平台发射上升器，怎么导流、怎么散热、如何控制，都是新问题。
首次在38万公里外的月球轨道进行无人交会对接——上升器发射到月球轨道，要与轨道器、返回器组成的组合体交会对接，把采集样品转移到返回器后分离，看过《星际穿越》的人会知道，这种太空对接差之毫厘、谬以千里。
首次带月壤以接近第二宇宙速度返回地球——轨道器、返回器组合体带着样品飞向地球，在距地面几千公里时分离，最后返回器回到地球，以往的返回舱都是以第一宇宙速度（7.9公里/秒）返回，这次是以第二宇宙速度（11.2公里/秒）返回，速度更高、摩擦更大，返回器的气动外形、防热材料、姿态控制都是新挑战。
所以，嫦娥五号，关键在“回” 。只有解决好安全返回的问题，才能放心地让宇航员坐上载人登月飞船。
中国的科学家们对此早有准备， 2014年10月发射的“嫦娥五号飞行试验器” ，就为嫦娥五号的再入返回积累了充足经验。

文章图片
文章图片
图源：人民日报微博
走出“摇篮”
近年，全球迎来新一轮探月热潮：
2019年7月，美国航天局公布“阿尔忒弥斯计划” ，提出2024年以前再度实现载人登月并最终在月球表面建立长期生存基地；2020年7月，俄罗斯航天局提出2021年开启探月计划， 2027-2028年向月球发射载人航天飞船；欧洲空间局也出台了“月球采矿”计划……
为何各国加紧对月探测？原因很简单——月球是富饶“矿场” ，也是理想的“太空补给站” 。
前期嫦娥工程探明，月壤中的氦-3储量达120多万吨。氦-3是可控核聚变发电的理想“燃料” ，在解决地球能源危机与环境问题上，可控核聚变一直被寄予厚望。据欧阳自远估算，全中国只需8吨氦-3 ，全世界只需100吨氦-3 ，就可满足人们一整年的能源需求。
更重要的是，如果月球上真的存在足量“水冰”（水或融水在低温下固结的冰），那就意味着，火箭燃料的来源、氧气和饮用水的制备、建立长期基地等，都可能在月球上变成现实。月球将成为人类迈向星辰大海征途上的巨型“太空补给站” 。
这正是中国探月工程要做的事。于登云透露，嫦娥六号计划在月球南极进行采样返回；嫦娥七号计划开展月球南极资源勘查；嫦娥八号要开展关键技术月面实验……
虽然探测、开发月球能给今天的我们带来多少具体好处，谁也说不准，但探月工程，更具有功成不必在我的意味。
正如“宇航先驱”、苏联科学家齐奥尔科夫斯基所说：“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远待在摇篮里。”走出摇篮、探索未知、认识世界，是人类的内在本能；闭目塞听、妄自尊大，终将停滞落后。
600年前，中国人曾错过了海洋；今天，我们不会再错过太空了。
文/螺蛳道