中国月壤亮相 专家揭秘月球钻探取样背后故事

无星无杠

中国月壤亮相专家揭秘月球钻探取样背后故事

   

2月22日，嫦娥五号带回的月壤样品首次公开亮相，并且即将在国家博物馆面向公众展出。嫦娥五号从月球上带回的这一珍贵“土特产”有何特别？月球钻探取样遇到哪些难题？日前，深度参与嫦娥五号采样地点研究及钻探取样工作的中国地质大学（武汉）行星科学研究所教授肖龙接受南方日报记者采访，详解月壤与土壤的异同，并透露了月球无人钻探作业背后的故事。

    月球“种菜”并非不可实现

    去年12月17日，从月球上挖出“土特产”的嫦娥五号顺利回家，首次实现我国地外天体采样返回。今年1月18日，由国家航天局制定的《月球样品管理办法》对外发布，指出月球样品原则上分为永久存储、备份永久存储、研究和公益4种基础用途。

    在嫦娥五号任务中，肖龙深度参与研制了数十种模拟月壤，用于地面钻探取样试验。月壤与土壤究竟有何不同？月球的土壤能不能种菜？肖龙解释道，地球上的土壤由固、液、气组成，包括矿物、有机物、微生物、水、氧气与氮气等，月壤中则没有水，只有岩石和矿物的碎片。

    “土壤供植物生长，最主要的并不是矿物岩石，而是其中的腐殖质、有机质、微生物、水和空气等植物生长所需的要素。”肖龙说，月球土壤带回地球并且在添加水和所需元素后，是可以种菜的。

    “但在月球表面种菜几乎是不可能的，这是因为月球表面没有水，又缺少大气层，同时成壤过程主要是由空间风化，缺少生物作用。”但肖龙同时提出了实现月球“种菜梦”的解决办法：“可以建立类似温室大棚的舱室，从地球上带去水，或从极区取水（冰），同时还要考虑到昼夜温差的环境因素。”

    月壤大颗粒带来钻探难题

    月球无人钻探作业的难度较大，在嫦娥五号任务中，钻探专家较为全面地作出了考量和预案。肖龙介绍，由于月面没有水，无法对钻头进行冷却，要考虑到干钻时由于速度快、温度高而极可能出现“烧钻”现象，这种情况将导致钻探失败。此外，还需考虑到土壤密度等多方面因素。

    肖龙举例说，在美国“阿波罗载人登月计划”中，飞船着陆点的月壤形成时间远远早于嫦娥五号采样点，月壤的粒度更细、较均匀。“而嫦娥五号采样点的月壤形成时间可能不到阿波罗飞船采样点的一半，月壤中含有很多大颗粒（直径大于1厘米），这些岩石颗粒极容易导致‘卡钻’，无法钻进，同时还会影响取芯软袋的提拉。”

    肖龙透露，嫦娥五号任务在工程设计时希望达到的最大钻进取样深度约2米，取样质量约500克。由于月壤剖面情况复杂，实际钻进深度不到1米。“正如前面分析过的，这次钻进的对象是以往没有遇到过的，很多未知因素会影响到钻进取样深度。因此，专家会做出综合考虑。”肖龙说。

    从实验教学到真正参与嫦娥工程，肖龙感叹道：“工程中的每一步都环环相扣，要预判在实际钻探中可能遇到的所有难题，并提前做出多份处理方案。而随着这些未知难题一个个被破解，工程也在不断向前推进。”

    月球的科学研究离不开样本。1978年，美国赠给我国1克月壤，这是中国科学家第一次接触月球样品。“如今，嫦娥五号从月球带回约1731克月球样品，将为科学研究带来进一步发展，也有望解开月球的多个谜团。”肖龙展望道。

    南方日报见习记者 刘佳荣

    记者 卞德龙

    策划：张志超