北京日报客户端|“嫦娥5号”要上月球采样了！说说地外星球采样返回那些事今天

今天， “长征五号遥五”运载火箭和“嫦娥5号”探测器在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试工作后，垂直转运至发射区，计划于11月下旬择机实施发射，把2千克月球样品运回地球，此举世人瞩目。
2020年，全球不仅发射了3个火星探测器，掀起了火星探测的热潮，还开展了多项地外星球采样返回活动。例如，日本“隼鸟2号”小行星采样返回探测器在完成了对龙宫小行星采样返回任务后，将于2020年年底返回地球；美国首个小行星采样返回探测器“奥西里斯-雷克斯” ，也在2020年10月对贝努小行星进行了采样。
我们特邀全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩和大家聊聊有关地外星球采样返回的那些事。
【北京日报客户端|“嫦娥5号”要上月球采样了！说说地外星球采样返回那些事】

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2017年5月20日，北京民族文化宫“2017年全国科技活动周暨北京科技周主场活动”现场展出的“嫦娥五号” 。
问：地外星球采样返回一般采用哪些方式？
答：目前，探测地外星球有三种常用方法：一是环绕探测，主要用于对地外星球进行综合性普查；二是着陆和巡视探测，主要用于对地外星球进行区域性详查；三是采样返回探测，主要用于对地外星球进行区域性精查，即把采集到的地外星球样品运回地球后，供科学家在实验室里进行精细研究。
这三种空间探测方式有明显的递进关系，每一步都是对前一步的深化，并为下一步奠定基础，最终达到全面、深入了解地外星球的目的。当然，对于一些小天体的探测，也可以通过一次发射先后完成环绕探测和采样返回探测两项任务。
顾名思义，采样返回就是用具有采样返回功能的空间探测器在地外星球采集样品，然后把样品带回地球。采样的方式目前五花八门，这是因为各个地外星球差异很大，所以需要采用不同的采样返回方式。采样并带回地球的样品也是多种多样，可以是尘埃、颗粒、土壤和岩石等。
目前，国外已对月球、彗星和小行星甚至太阳等进行了多次无人采样返回探测，还利用“阿波罗”载人飞船对月球进行了有人采样返回探测。比如，苏联通过发射月球16号、20号和24号，对月球进行了采样返回探测。美国用“起源号”、“星尘号”和“奥西里斯-雷克斯”分别对太阳、彗星和小行星进行了无人采样返回。日本的“隼鸟”“隼鸟2号”在小行星采样返回方面做出了成就。
问：能说说其他国家在地外星球采样返回方面都做了什么吗？比如苏联？
答：在无人月球采样返回探测方面，苏联可以说是开路先锋，这也许与苏联载人登月半途而废有关，所以转向用无人空间探测器采集月球样品。
1970年9月至1976年8月，苏联先后发射月球16号、20号和24号，开展了3次月球采样返回任务，总共带回326克月球样品。
1970年9月12日，苏联发射了世界第一个无人月球采样返回探测器——“月球16号” 。它高约4米，底部直径约4米，重5.8吨，由下降级（又叫着陆器）和上升级（又叫上升器）组成。
位于探测器下部的下降级，装有无线电高度表、修正轨道的游标发动机、减速和着陆的制动发动机、推进剂箱、月球样品采集装置、电源系统、热控系统、通信系统、导航与控制系统、可伸缩的缓冲着陆架等，并且是上升级的发射平台。
用于把装有月球样品的返回舱送回地球的上升级由球形返回舱、柱形仪器舱（包括导航设备和化学电池）和液体推进舱三部分组成。顶部为降落伞和下降天线，返回舱的下部是电池和信号发射装置，中部是装有钻管和月壤的样品舱。
“月球16号”在月面软着陆后，用自动钻孔机采集月球样品，然后把样品封装于返回舱内，接着上升级从月面起飞返回地球，最终返回舱于1970年9月24日在苏联境内着陆。它从月球丰饶海取回了一块101克的小样本。