月球挖土奇遇記

近日，由中國國家航天局和中國科協聯合出品的《神奇的嫦娥五號》科普紀錄片在北京發布，再現了嫦娥五號探月之路。嫦娥五號實現月面“挖土”“起飛”背后有哪些“花絮”？嫦娥六號如何實現月球背面采樣？目前研制進展如何？對此，中國探月工程三期總設計師胡浩進行了專業解讀。

向地質學家取經

為實現月球采樣，胡浩帶領科研團隊走訪了許多地質學家和相關研究單位，學習在地球上“挖土”的經驗，包括挖土方法、設備等。在他看來，前往月球要靠航天技術，但更熟悉“挖土”的是地質研究者。

研制月球采樣設備需要攻關不少難題。比如，如何保持月壤樣品罐子的真空狀態、采樣設備如何適應月球表面的高溫工作環境等。胡浩指出，由于著月面積很小，嫦娥五號究竟會落在巖石上還是土坑中，很難預知。因此，月壤采集器需要適應更為寬泛的采樣環境，確保即使著陸在地質堅硬處，也能采集到樣品。

據悉，嫦娥五號任務采用了表取和鉆取兩種“挖土”模式。胡浩透露，在表取方面，科研團隊其實設計了“鏟”和“抓”兩種表取采樣方法。由于鏟取順利，團隊沒有再用抓取模式。鉆取主要針對較硬的地質，需要保證“鉆得進去，兜得上來”。

嫦娥五號軌道器和上升器組合體（效果圖）

從月球起飛有何難度

嫦娥五號任務是中國首次實現從地外天體返回。相比在地面發射火箭，從月球起飛有何難度？胡浩解釋，月球上沒有像地面一樣完整的航天發射保障系統，需要以月球著陸器為平臺發射上升器，后者相當于火箭，將月壤罐子送回地球。

“從火箭發射的角度看，上升器和發射平臺之間的距離越大越好，以避免發射時火焰反噴到箭體，但距離過大，又容易導致重心不穩。”胡浩說，“這些都是全新環節，需要充分驗證，這也是我們為什么要用10 年時間來研制攻關。”

探索月球之旅如此漫長艱辛，為何要一直堅持？胡浩表示，作為距離地球最近的地外天體，月球的特殊環境及資源可為人類所用。比如，月球其中一面始終面向地球，人類可以利用這一特點在月球上架設探測器等，實現長期穩定地觀測地球。特別是針對地球上的板塊運動、磁層變化等大尺度觀測，月球是非常好的觀測平臺，它就像地球的一面“鏡子”。

嫦娥六號“挖土”難在哪兒

據中國國家航天局此前公布的消息，探月工程四期今年正式啟動工程研制，其中包括嫦娥六號從月球背面采樣返回任務。

相比嫦娥五號在月球正面采樣，嫦娥六號任務面臨通信難題。胡浩指出，在月球背面無法實現電波傳輸，需要借助中繼衛星，這意味著信息傳輸要“拐個彎”才能到達地球，可能會導致一定誤差。

另外，在嫦娥五號約48 小時的“挖土”“打包”過程中，月地通信始終暢通，地面可以實時監測探測器的情況。胡浩稱，這在月球背面難以實現，中繼衛星不可能始終位于上方將信息傳回，地面科研人員將無法每時每刻掌握嫦娥六號的執行情況，這些都可能給任務帶來風險。

據悉，中國探月工程的國產化率如今已經十分可觀。胡浩曾進行過統計，嫦娥一號任務的國產化率超80%。但進口器件所占經費也超80%。然而，在嫦娥五號任務中，國產化率達95%以上，引進器件所占經費大幅下降，約20%。

胡浩指出，在十幾年的研制過程中，中國電子器件發展很快，對進口器件的替代效果明顯。從目前情況看，嫦娥六號的國產化率又有進一步提高。

所謂“中國很可能占領月球”是無稽之談

美國國家航空航天局局長尼爾森此前接受媒體采訪時稱，中國的太空計劃是一個軍事太空計劃，很可能占領月球。對此，胡浩表示，這是無稽之談。中國的月球探測計劃從最開始就是以科學問題為導引的航天系統工程，所有探索月球的設想都是基于預先設定的科學目標。

“從嫦娥一號到嫦娥五號，我們的科學目標、在月球上的工作、取得的成果一直在不斷向外發布，這完全是一個科學探索工程。”胡浩說，“美國國家航空航天局局長的表述是沒有依據的。”

胡浩表示，中國在月球探測方面依然會秉持公開開放的態度。目前，中國已向國外征集嫦娥六號任務載荷搭載。此外，已有外國科學家參與研究嫦娥五號帶回的月壤，中國獲取的月壤后續也會逐漸向國外開放。