“嫦六”月背返回，普通人的登月夢更近一步

“月背快遞”送達！北京時間2024年6月25日14時07分，嫦娥六號返回器攜帶約2000克月壤，著陸于內蒙古四子王旗預定區域，工作正常，人類歷史上首次月球背面采樣返回順利完成。

中國探月的這次任務，突破了月球逆行軌道設計與控制、月背智能采樣和月背起飛上升等關鍵技術，實現了人類歷史上首次月球背面自動采樣返回。嫦娥六號為中國載人登月、月球科研站的建設打下了堅實的基礎。

月背為何值得去

嫦娥六號這次采樣的地點是月球背面、月球南極附近的艾特肯盆地，這個區域為什么值得我們去探索？

由于被地球潮汐鎖定，月球永遠只有一面朝向地球，這天然地讓人們產生了探索另一面的好奇心。20世紀50年代末，當時的蘇聯就發射探測器拍攝了月球背面的照片，看到它的真實面貌后，人們心中的問號更多了：顯而易見，月球正面與背面的地形差異非常大。

月球正面的地勢總體比較平緩，環形山較少；很多區域呈現凹陷的狀態，從地球上看去，這些區域的反射光線亮度比其它區域要弱，表現出陰暗的狀態，科學家稱之為“月?！?。

相比之下，月球背面的“月?！本蜕倭撕芏啵《氖敲苊苈槁榈淖矒艨?、環形山，有的環形山中還套疊著小環形山，地勢高低起伏劇烈，高山、高原和溝壑隨處可見。嫦娥六號這次降落的艾特肯盆地，最深處達13公里，比地球上的馬里亞納海溝還要深。

另一方面，對月殼的厚度分析顯示，月殼正面的平均厚度約為50公里，而背面的這個數值約為75公里，月背的月殼平均厚度要比正面足足多出一半。

月球正面與背面的上述差異是如何形成的？目前在科學界比較受認可的假說是，這緣于月球的形成與地球同源。

該假說認為，距今45億至46億年，地球處于形成的初期，還是一個炙熱的星體，表面巖漿密布。當時在地球的公轉軌道之內還有另外一顆大行星，這顆行星與地球發生了碰撞，主體部分與地球結合在一起，撞擊導致地球的一部分與那顆行星的一部分物質拋灑出來，在新形成的地球的引力作用下，于繞地運行的軌道上慢慢地聚合在一起，形成了月球。

在這種假說條件下，月球剛形成時的表面基本上是處于完全熔融的高溫狀態。當月球被地球潮汐鎖定之后，面向地球的一面會持續受到地球的高溫輻射影響，長期處于熔融狀態，直至地球冷卻；而背向地球的一面，巖漿物質的凝結速度要比正面快得多。

在月球正面，早期未冷卻時，隕石直接砸向巖漿中；表面冷卻之后，形成的固態月殼較薄，隕石極易穿透月殼進入內部，巖漿透過撞擊坑流出，在地勢平坦和低洼處均勻流動，逐漸形成了如今的多個月海地形。而在月球背面，由于冷卻速度較快，一方面巖漿在來不及均勻流動時就逐步凝結，形成了高山和溝壑；另一方面因為月殼較厚，隕石擊穿不了已經固化的月殼，撞擊坑的數量就要明顯多于正面。

這樣的假說，既能解釋為何地球和月球的巖層成分有極大相似性，又能解釋月壤中鉀、磷和鎢-182等稀土元素含量遠高于地球的原因，即這部分物質來源于那顆撞擊地球的行星。

假說需要科學研究來驗證。中國于2018年底發射的嫦娥四號探測器實現了人類首次在月球背面的軟著陸，隨后玉兔2號月球車在月球背面持續開展監測研究，為人類深入了解月球背面地表形態和月球發展演化提供了豐富的第一手資料。目前，直接在月球表面的研究畢竟條件有限，要更深入地探究月背之謎，就要把那里的月壤帶回地球。這正是嫦娥六號的使命。

月背的艾特肯盆地，被認為是月球上最古老的撞擊坑，那里的幾十億年前的月壤，將為人類驗證上述假說提供最直接的物證，深化人類對月球成因和太陽系演化歷史的認知。

同時，選擇月球南極附近這個地點，無疑是為接下來的月球科研站的建設打前站；因為根據之前的探測，月球南極附近有含量較多的水冰，這可能成為將來人類長期駐留月球所需的生命維系和能量供給的重要來源。

嫦娥六號“月背挖土”，將為解開地月的一系列奧秘強勢助力。

月壤到底多有用

“月球土特產”到底能為人們帶來什么，不妨先看看“前輩”嫦娥五號帶來的成果。

2020年12月17日，嫦娥五號從月球正面帶回1731克月壤樣品，這是人類首次獲得的月表年輕火山巖區樣品，也是中國科學家第一次擁有屬于自己的地外天體返回樣品。

3年多以來，中國國家航天局向國內131個研究團隊發放7批次共85.48克科研樣品，目前共產出105篇科技論文，其中有不少關鍵發現。

近10年來，諸多探測器和觀測結果都表明月表普遍存在水，兩極含量高、赤道含量低，極區有水冰且隨日照時間發生動態變化。科學家認為，太陽風、火山噴發、小行星和彗星都有可能是月表上水的重要來源。但是，由于缺乏直接的樣品分析證據，月表水的成因和分布一直存在爭議。

中國科學家對嫦娥五號月壤樣品的最新研究證明：這些月壤顆粒最表層的水都是由太陽風高速注入月球表面的?？蒲腥藛T分析發現，從太陽發射出的氫離子平均速度達到每秒450公里，它們像子彈一樣打入月壤顆粒的表層。

中國科學院地球化學研究所科研團隊發現，嫦娥五號月球礦物表層中存在大量的太陽風成因水。根據估算，太陽風質子注入為嫦娥五號月壤貢獻的水含量至少為179ppm（濃度單位），相當于每噸月壤中至少含有170克的水。

研究團隊對不同溫度下月壤顆粒中氫的保存開展了數值模擬，結果顯示太陽風成因水可在月表中、高緯度地區得到較好保存。該研究證實了月表礦物是水的重要儲庫，為月表中緯度地區水的分布提供了關鍵參考。

中國計劃在月球南極建設科研站，而上述研究表明月球南極區域的水含量可能比人們以往認為的還要多，而且這些月壤中的水通過粒度分選和加熱，比較容易開采利用。這無疑為探索月球的決策提供了重要依據。

潛在的“超級能源”氦-3在地球上儲量極低，而月球上儲量極為豐富。通過對嫦娥五號月壤樣品進行階段升溫提取氦-3的方式，科研人員確立了月壤氦-3的最佳萃取溫度參數。這些關鍵科學數據為中國今后對月球氦-3資源的總量估算以及氦-3資源的勘探開發提供了基礎支撐。

從嫦娥五號月壤中，中核集團核工業北京地質研究院科研人員還發現了新礦物“嫦娥石”。它是一種磷酸鹽礦物，呈柱狀晶體，存在于月球玄武巖顆粒中。

研究團隊通過X射線衍射等一系列技術手段，在14萬個月球樣品顆粒中，分離出一顆粒徑約10微米大小的單晶顆粒，并成功解譯其晶體結構。經國際礦物學會（IMA）新礦物命名及分類委員會投票通過，確證為一種新礦物，并命名為“嫦娥石”。這是人類在月球上發現的第六種新礦物，中國也成為世界上第三個在月球發現新礦物的國家。

除此之外，中國科研人員通過月壤樣品的地質定年將月球火山活動結束時間推遲了約8億年；在國家元首會見時，中國向俄羅斯、法國各贈送1.5克月壤科研樣品；嫦娥五號月壤在國家博物館、黨史展覽館等場館長期展出，赴港澳等地公開巡展，充分發揮了科普價值。

重量大概僅占采回樣品5%左右的月壤，就在科研科普等領域產生了如此之多的價值。那么，采樣量更多、歷史更為古老的嫦娥六號月壤，就更加令人期待。

眾所周知，這次嫦娥六號的月背之旅，也是中國航天的又一次國際合作之旅。嫦娥六號上搭載了來自歐洲空間局、法國、意大利、巴基斯坦的國際載荷，各方一同參與中方的月球科研。目前，嫦娥五號月壤研究的第一批國際申請已完成專家評審；嫦娥六號帶回的月背月壤，也將成為全人類探月的共同財富。

私人登月還遠嗎

人類歷史上探月的第一個熱潮出現在上世紀六七十年代，美蘇兩國在太空競賽中完成了數十次月球軟著陸探測。2014年初，中國的嫦娥三號探測器成功著陸月球雨海北部，月球軟著陸探測的第二輪熱潮拉開序幕。

尤其是2023年下半年以來，印度、俄羅斯、日本、美國的多個探測器紛紛嘗試著陸月球，引人關注。但是，在嫦娥六號之前，人類第二輪月球軟著陸的成功率僅僅略超50%，只有中國的嫦娥三號、四號、五號和印度的月船三號任務取得了完全意義上的成功。

2023年7月14日，經歷兩次推遲后，印度月船三號探測器（Chandrayaan-3）發射，于8月23日成功著陸在月球表面。這標志著印度成為世界上第四個成功著陸月球的國家。

2023年8月11日，俄羅斯的月球-25號（Luna 25）探測器發射升空，計劃在月球南極著陸，后墜毀于月面。調查顯示，近月制動時的發動機點火應運行84秒，實際卻運行了127秒，加速度計未能在探測器達到預定速度時發出信號及時關閉推進系統，導致失敗。

2023年9月7日，日本的月球探測器SLIM發射升空。在月面降落過程中，探測器的一臺發動機失去推力，導致它以發動機朝上的“倒栽蔥”姿態著陸，任務失敗。

2024年1月8日，美國“航天機器人技術公司”開發的“游隼”月球著陸器發射升空后，因推進系統故障、推進劑泄漏，最終重返地球大氣層燒毀。

2024年2月15日，美國“直覺機器公司”的奧德修斯號月球著陸器發射，進入環月軌道后發現激光測距系統無法正常工作，于是調用激光測距實驗載荷用于著陸數據支持，2月22日著陸月球表面時發生了側翻。

以上事實證明，盡管載人登月已實現了半個多世紀，但時至今日，月球軟著陸仍然是高風險環節?！霸旅孳浿懨媾R兩個最大技術挑戰，分別是反推發動機技術和著陸導航技術。”資深航天專家、上海航天技術研究院研究員陶建中告訴《新民周刊》記者。

目前，只有中國和美國商業航天企業“直覺機器公司”研制出了推力可大范圍調節的變推力發動機，依靠發動機推力的受控變化來平衡不斷變動的探測器重力。而其他探測器大多采用多臺固定推力或可小范圍調節推力的發動機組合，這種反推力的突變容易對探測器姿態造成干擾。

從著陸導航技術來看，印度月船三號與日本SLIM著陸器都應用了基于圖像匹配技術的地形相對導航技術，實現了較高精度著陸。中國的嫦娥系列探測器采用微波/激光測距測速和機器視覺避障技術，具有很高的可靠性，后續嫦娥七號和八號探測器根據任務需求將實現更高精度的著陸。

以上的探月嘗試中，特別值得一提的是美國“直覺機器公司”的奧德修斯號，它是首個登陸月球的私人探測器。盡管這次登月任務背后也有NASA的部分資金支持，但這仍是民營企業乃至個人參與探月的重要標桿。

奧德修斯號與之前的另一家美國商業航天公司“航天機器人技術公司”的游隼號，都是NASA“商業月球有效載荷服務”（CLPS）計劃的嘗試。后者當初計劃的有效載荷高達265千克，而奧德修斯號的有效載荷為100千克，裝載了6個NASA最新的探測儀器。

中國的商業航天也在快速發展。2015年，中國政府明確鼓勵民營企業發展商業航天，開啟了中國航天向“政府主導與市場推動相結合”的轉變進程。2023年12月，國家發改委發布的《產業結構調整指導目錄（2024年本）》，將“航天強國”列入“推進新型工業化，加快建設”的產業名單。

統計數據顯示，2023年，中國商業航天領域新增企業數量為113272家，同比2022年的87844家，增長28.95%；其中，43%為火箭制造企業，35%為衛星制造企業。2024年中國的航天發射次數可能超過100次，民營火箭發射將占25%至30%。在一系列政策支持下，預計中國商業航天產業規模，將在2024年突破2.3萬億元。

在這樣的形勢下，中國自主的商業登月、私人月球之旅，已經離我們越來越近。