2021年01月08日 星期五
月壤研究:为登月和驻留做准备
□ 郑永春
2020年12月19日,探月工程嫦娥五号任务月球样品移交至任务地面应用系统。
新华社记者 岳月伟 摄

    大家说科普

    2020年12月19日,中国国家航天局向中国科学院移交了“嫦娥五号”从月球上采集回来的1731克月壤和岩石样品,国家天文台建设了月球样品的实验室来保存分配这些月壤和岩石,并组织科学家开展科学研究。

    月壤再临地球

    上一次的月球采样,已经是半个世纪以前了。上世纪六七十年代,“阿波罗号”采回了月壤,美国送给中国科学家1克月壤。这1克月壤,在以欧阳自远院士为代表的中国科学家进行了集中研究,发表了很多学术论文,得到了很多关于月球的认识,也奠定了中国探月工程的基础。所以科技的大厦不是一天建成的,而是要长期地积累。

    中国的探月工程在上世纪的六七十年代开始起步,然后逐渐积累。2004年中国探月工程立项,2007年发射了“嫦娥一号”卫星,2010年发射了“嫦娥二号”卫星,2013年中国的“嫦娥三号”和“玉兔号”月球车着陆月球正面,2019年的1月,我国的“玉兔二号”月球车和“嫦娥四号”着陆器,代表人类第一次登陆到月球背面。而随着“嫦娥五号”带着月壤返回地球,我国用16年时间完成了探月工程“绕、落、回”三个阶段。

    有人说,1731克月壤是不是少了一点?美国已经采了两三百千克的月壤。但是,对于月球样品来讲,重量不是问题,因为现在的高精尖分析仪器,不用说1731克,170克样品就已经可以满足所有的分析需求了。我们更希望从月球上的不同地区,采集多样化的月壤,因为那里面有更丰富的信息。

    为何要模拟月壤

    现在有很多人都觉得,研究月球是多么高大上、多么光荣的一件事情,但在20年前,也就是我刚刚读研究生时,我国研究月球的人屈指可数,而且在做研究时第一没有样品,第二没有数据,第三也没有观测的仪器设备,所有的研究工作只能先站在前人的肩膀上。

    在经过大量的调研之后,我们发现月壤是可以模拟的。

    阿波罗登月和苏联无人采样采回来的月壤,其数据、成分都已公布。我们通过调研了中国东、南、西、北、中,各个地区的岩石矿物和土壤,发现在吉林省长白山地区有一种火山渣,成分跟月球上“阿波罗十四”登月点采来的一种月壤成分相近。以这个物质作为初始物质,经过加工,然后经过广泛的测试对比,我们研制成了中国的第一个模拟月壤。

    模拟月壤不是只要颜色像、看起来好就可以了,而是要真的跟月球土壤颗粒的形状、大小、分类、成分等相似。当然,这种模拟仍然是有限的,因为它毕竟是在地球上形成的。

    真实月壤是无价之宝,可能只有极少部分的月壤会被拿来进行科学研究。在用真实月壤之前,可以用模拟月壤先进行一些测试,如果模拟月壤测试成功了,我们才能用到真正的月壤上去。此外,我们要利用月壤进行原位资源的利用,3D打印提取和生产氧气和水等,这样的一些资源利用实验要消耗大量样品,最好也用模拟月壤来代替。

    (下转第2版)   

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