《環球》雜誌記者/胡喆

楊璐

　　由中國地質調查局中國地質科學院地質研究所北京離子探針中心劉敦一研究員和該所海外高級訪問學者、澳大利亞科廷大學亞歷山大·涅姆欽教授領銜的國際研究團隊，在嫦娥五號月球樣品研究方面近日取得進展，團隊對嫦娥五號帶回的月球玄武岩開展了年代學、元素、同位素分析，證明月球在19.6億年前仍存在岩漿活動，這為完善月球演化歷史提供了關鍵科學證據。

　　相關研究論文《嫦娥五號年輕玄武岩的年代與成分》，於10月8日發表在國際學術期刊《科學》的網站上。這是以嫦娥五號月球樣品為研究對象發表的首篇學術成果。

　　目前，人類主要通過三種途徑研究太陽系物質，第一種是在地球上採集的樣品物質，第二種是墜落到地球上的流星體，第三種是從採樣返回任務獲取的地外天體物質。20世紀，蘇聯依靠無人飛行器分三次帶回月球樣本300多克；美國“阿波羅計劃”共帶回約381.7千克月球土壤樣品。21世紀前10年，彗星、小行星無人採樣返回任務為人類帶回了星際塵埃、彗發物質、小行星表面顆粒等，拓展了人類進一步認識宇宙的途徑。

　　人類在太空探索之旅中頻頻“挖土”。那麼，世界各國的太空“挖土”行動進展如何？都有哪些看點呢？

中國：嫦娥五號只是起點

　　去年，嫦娥五號取回了1731克月壤，彌足珍貴。經月球樣品專家委員會評審，探月與航天工程中心審核，並報國家航天局同意，今年7月12日，第一批月球科研樣品共計31份向13家科研機構發放，樣品發放總量共17.4764克。

　　前仆後繼，吾道不孤。在2021年中國航天大會上，中國探月工程三期總設計師胡浩説：“嫦娥六號任務擬瞄準2024年前後實施，目前正論證以月球背面南極－艾特肯盆地為着陸點開展採樣返回和探測。嫦娥七號、八號任務也正在研究中。”

　　據中國探月工程總設計師吳偉仁披露，中國探月工程四期將構建月球科研站基本型，這一基本型由運行在月球軌道和月面的多個探測器組成。基本型將具備月球科學技術研究、資源開發利用技術驗證的能力，並與國際同行合作，建設國際月球科研站。嫦娥七號將對月球南極地形地貌、物質成分、空間環境等進行綜合探測。嫦娥八號除繼續開展科學探測試驗外，還將進行關鍵技術的驗證。

　　中國國家航天局和俄羅斯國家航天集團此前就合作建設國際月球科研站發布聯合聲明。根據聲明，中俄兩國將在國際月球科研站的規劃、論證、設計、研製、實施、運營等方面開展合作，後續還將發布《國際月球科研站實施路線圖》，以及明確其他有興趣國家或國際組織的加入程序。

　　火星探測將是中國行星探測的第一步，是深空探測領域從月球到行星的發展歷程中承前啟後的關鍵環節，也是未來邁向更遠深空的必由之路。目前，中國承擔首次火星探測任務的天問一號探測器已登陸火星，成功通過一次任務驗證了火星制動捕獲、進入/下降/着陸、長期自主管理、遠距離測控通信、火星表面巡視等關鍵技術，為建立獨立自主的深空探測基礎工程體系夯實基礎，推動中國深空探測活動可持續發展。

　　國家航天局新聞發言人許洪亮在6月12日召開的新聞發布會上&&，“在大家最關心的行星探測方面，2025年前後，將實施近地小行星取樣返回和主帶彗星環繞探測任務，實現近地小行星繞飛探測、附着和取樣返回；2030年前後，實施火星取樣返回任務；還將實施木星系環繞探測和行星穿越探測任務。”

日本：創造紀錄

　　經過約6年的太空飛行，隼鳥2號探測器於2020年12月5日與回收艙分離。回收艙次日降落在澳大利亞南部沙漠地帶，日本宇宙航空研究開發機構在當地進行回收並將其運回國。隼鳥2號探測器與回收艙分離後繼續其太空之旅，預計將在2031年左右抵達編號為1998KY26的小行星進行不採樣探測。

　　隼鳥2號於2014年12月從日本鹿兒島縣種子島宇宙中心發射升空，2018年6月飛抵距離地球約3億千米的目標小行星“龍宮”附近，並對“龍宮”進行了全面的信息採集。“龍宮”直徑約1千米，被認為含水和有機物，與約46億年前地球誕生時的狀態相近。

　　隼鳥2號兩次短暫着陸在“龍宮”表面，並首次在小行星上製造了人造撞擊坑，執行了採集小行星地表和地下岩石樣本任務，帶回了兩個樣本，其中包括迄今採集到的首個小行星地下樣本。科學家期待通過研究這些物質樣本，比較小行星地表和地下的物質構成，研究小行星的形成歷史和太陽系的演化等問題。

　　儘管據信“龍宮”自最初太陽系形成以來變化極小，但科學家説，該小行星的地下物質不會如地表物質那樣經受侵蝕以及遭到隕石撞擊導致的潛在污染。

　　人類歷史上第一個小行星採樣探測器是日本宇宙航空研究開發機構研製的隼鳥號，它於2010年成功將小行星“絲川”上的物質微粒送回地球。這是人類第一次獲得小行星物質。隼鳥2號是隼鳥號的後繼探測器。

　　隼鳥號也是首次實施小行星軟着陸與起飛任務的探測器，其“一觸即走”的着陸、採樣、起飛模式具有開創意義。2003年5月9日，隼鳥號通過M-V火箭發射升空，2005年9月12日到達目標小行星25143，並對其外形、重力場、表麵條件進行觀測與測量，2005年11月20日、26日進行了兩次樣品採集，2010年6月13日返回地球。

　　2010年11月，日本研究人員確認，在密封艙的回收容器中發現的1500個物質微粒大部分是來自“絲川”的岩石。微粒中存在橄欖石、斜長石等岩石的大型結晶，這些岩石可能曾經歷高溫；微粒與地球上發現的一種隕石特徵一致，而且微粒受熱後産生的氣體不具備地球物質特徵；在對岩石的檢測中未檢出有機物、碳元素等與生命有關的物質。

美國：在路上

　　美國奧西裏斯-REx探測器2020年10月20日在小行星“貝努”表面“一觸即走”採集樣本，2021年5月10日啟程返回地球，其樣本艙預計在兩年後落到地球上。這是美國第一個小行星採樣探測任務。

　　奧西裏斯-REx探測器全名為“起源、光譜釋義、資源識別與安全－風化層探測器”，它的首要任務就是去“貝努”小行星採集樣本，尋找太陽系形成乃至生命起源的線索。它配有一個機械臂，上面的探頭專門用來收集小行星表面物質樣本。該探測器於2016年9月8日發射升空，2018年12月3日抵達“貝努”附近。

　　在對“貝努”表面採樣區域進行探測研究、綜合分析後，任務團隊最終選定採樣點“夜鶯”，因為該區域被認為擁有數量最多的細顆粒物質，同時地理狀況最有利於保證探測器安全。

　　整個採樣過程持續約4.5小時，任務團隊遠程操作，探測器自動完成。探測器首先點燃推進器，脫離繞“貝努”運行軌道，緩緩靠近“貝努”表面。下降過程中，其太陽能電池板在探測器上方以Y字形翼狀展開，以避免接觸到“貝努”表面。隨後，探測器採取“一觸即走”式採樣：探測器噴出加壓氮氣吹起“貝努”表面的塵土和小卵石，幫助探測器機械臂上的採樣探頭收集樣本。採樣探頭是探測器唯一與“貝努”進行“親密接觸”的部分，整個接觸時間僅數秒。

　　在完成採樣任務後，探測器點燃助推器飛離小行星至安全距離。據介紹，奧西裏斯-REx探測器此次會收集最少60克、最多2千克的樣本帶回地球。

　　按計劃，奧西裏斯-REx將於2023年9月從地球近旁飛過時把樣本艙彈出送回地球。美國國家航空航天局局長吉姆·布裏登斯廷在社交媒體上&&，如果一切順利，這些樣本將供數代科學家持續研究。

　　小行星“貝努”目前距離地球約3.2億千米，有45億年歷史，蘊含源自太陽系早期的物質。據美國國家航空航天局介紹，“貝努”有可能在下世紀末撞擊地球，撞擊概率為1/2700。科學家認為，類似“貝努”的小行星可能曾為地球提供水和有機化合物，可能富含有價值的資源和貴金屬。研究“貝努”將增加人類對行星形成及地球生命起源的了解，為將來進一步探索太陽系打下基礎。同時，科學家希望通過研究“貝努”找到更多對地球具有潛在威脅的小行星，了解它們的軌道和物理特徵，在此基礎上研究如何保護地球免受撞擊危險。

　　此外，美國“星塵”號是首次成功完成彗星採樣返回任務的探測器。“星塵”號飛船1999年2月發射升空，2004年1月近距離飛過“維爾特二號”彗星時，用一個形似大型網球拍的氣凝膠塵粒收集器成功捕獲到彗星塵埃樣本。2006年，“星塵”號探測器返回艙順利降落在美國猶他州的沙漠中，帶回了人類歷史上第一份彗星物質樣本。

　　（楊璐係國家航天局新聞宣傳中心主管）

來源：2021年10月20日出版的《環球》雜誌 第21期

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