《环球》杂志记者/胡喆

杨璐

　　由中国地质调查局中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心刘敦一研究员和该所海外高级访问学者、澳大利亚科廷大学亚历山大·涅姆钦教授领衔的国际研究团队，在嫦娥五号月球样品研究方面近日取得进展，团队对嫦娥五号带回的月球玄武岩开展了年代学、元素、同位素分析，证明月球在19.6亿年前仍存在岩浆活动，这为完善月球演化历史提供了关键科学证据。

　　相关研究论文《嫦娥五号年轻玄武岩的年代与成分》，于10月8日发表在国际学术期刊《科学》的网站上。这是以嫦娥五号月球样品为研究对象发表的首篇学术成果。

　　目前，人类主要通过三种途径研究太阳系物质，第一种是在地球上采集的样品物质，第二种是坠落到地球上的流星体，第三种是从采样返回任务获取的地外天体物质。20世纪，苏联依靠无人飞行器分三次带回月球样本300多克；美国“阿波罗计划”共带回约381.7千克月球土壤样品。21世纪前10年，彗星、小行星无人采样返回任务为人类带回了星际尘埃、彗发物质、小行星表面颗粒等，拓展了人类进一步认识宇宙的途径。

　　人类在太空探索之旅中频频“挖土”。那么，世界各国的太空“挖土”行动进展如何？都有哪些看点呢？

中国：嫦娥五号只是起点

　　去年，嫦娥五号取回了1731克月壤，弥足珍贵。经月球样品专家委员会评审，探月与航天工程中心审核，并报国家航天局同意，今年7月12日，第一批月球科研样品共计31份向13家科研机构发放，样品发放总量共17.4764克。

　　前仆后继，吾道不孤。在2021年中国航天大会上，中国探月工程三期总设计师胡浩说：“嫦娥六号任务拟瞄准2024年前后实施，目前正论证以月球背面南极－艾特肯盆地为着陆点开展采样返回和探测。嫦娥七号、八号任务也正在研究中。”

　　据中国探月工程总设计师吴伟仁披露，中国探月工程四期将构建月球科研站基本型，这一基本型由运行在月球轨道和月面的多个探测器组成。基本型将具备月球科学技术研究、资源开发利用技术验证的能力，并与国际同行合作，建设国际月球科研站。嫦娥七号将对月球南极地形地貌、物质成分、空间环境等进行综合探测。嫦娥八号除继续开展科学探测试验外，还将进行关键技术的验证。

　　中国国家航天局和俄罗斯国家航天集团此前就合作建设国际月球科研站发布联合声明。根据声明，中俄两国将在国际月球科研站的规划、论证、设计、研制、实施、运营等方面开展合作，后续还将发布《国际月球科研站实施路线图》，以及明确其他有兴趣国家或国际组织的加入程序。

　　火星探测将是中国行星探测的第一步，是深空探测领域从月球到行星的发展历程中承前启后的关键环节，也是未来迈向更远深空的必由之路。目前，中国承担首次火星探测任务的天问一号探测器已登陆火星，成功通过一次任务验证了火星制动捕获、进入/下降/着陆、长期自主管理、远距离测控通信、火星表面巡视等关键技术，为建立独立自主的深空探测基础工程体系夯实基础，推动中国深空探测活动可持续发展。

　　国家航天局新闻发言人许洪亮在6月12日召开的新闻发布会上表示，“在大家最关心的行星探测方面，2025年前后，将实施近地小行星取样返回和主带彗星环绕探测任务，实现近地小行星绕飞探测、附着和取样返回；2030年前后，实施火星取样返回任务；还将实施木星系环绕探测和行星穿越探测任务。”

日本：创造纪录

　　经过约6年的太空飞行，隼鸟2号探测器于2020年12月5日与回收舱分离。回收舱次日降落在澳大利亚南部沙漠地带，日本宇宙航空研究开发机构在当地进行回收并将其运回国。隼鸟2号探测器与回收舱分离后继续其太空之旅，预计将在2031年左右抵达编号为1998KY26的小行星进行不采样探测。

　　隼鸟2号于2014年12月从日本鹿儿岛县种子岛宇宙中心发射升空，2018年6月飞抵距离地球约3亿千米的目标小行星“龙宫”附近，并对“龙宫”进行了全面的信息采集。“龙宫”直径约1千米，被认为含水和有机物，与约46亿年前地球诞生时的状态相近。

　　隼鸟2号两次短暂着陆在“龙宫”表面，并首次在小行星上制造了人造撞击坑，执行了采集小行星地表和地下岩石样本任务，带回了两个样本，其中包括迄今采集到的首个小行星地下样本。科学家期待通过研究这些物质样本，比较小行星地表和地下的物质构成，研究小行星的形成历史和太阳系的演化等问题。

　　尽管据信“龙宫”自最初太阳系形成以来变化极小，但科学家说，该小行星的地下物质不会如地表物质那样经受侵蚀以及遭到陨石撞击导致的潜在污染。

　　人类历史上第一个小行星采样探测器是日本宇宙航空研究开发机构研制的隼鸟号，它于2010年成功将小行星“丝川”上的物质微粒送回地球。这是人类第一次获得小行星物质。隼鸟2号是隼鸟号的后继探测器。

　　隼鸟号也是首次实施小行星软着陆与起飞任务的探测器，其“一触即走”的着陆、采样、起飞模式具有开创意义。2003年5月9日，隼鸟号通过M-V火箭发射升空，2005年9月12日到达目标小行星25143，并对其外形、重力场、表面条件进行观测与测量，2005年11月20日、26日进行了两次样品采集，2010年6月13日返回地球。

　　2010年11月，日本研究人员确认，在密封舱的回收容器中发现的1500个物质微粒大部分是来自“丝川”的岩石。微粒中存在橄榄石、斜长石等岩石的大型结晶，这些岩石可能曾经历高温；微粒与地球上发现的一种陨石特征一致，而且微粒受热后产生的气体不具备地球物质特征；在对岩石的检测中未检出有机物、碳元素等与生命有关的物质。

美国：在路上

　　美国奥西里斯-REx探测器2020年10月20日在小行星“贝努”表面“一触即走”采集样本，2021年5月10日启程返回地球，其样本舱预计在两年后落到地球上。这是美国第一个小行星采样探测任务。

　　奥西里斯-REx探测器全名为“起源、光谱释义、资源识别与安全－风化层探测器”，它的首要任务就是去“贝努”小行星采集样本，寻找太阳系形成乃至生命起源的线索。它配有一个机械臂，上面的探头专门用来收集小行星表面物质样本。该探测器于2016年9月8日发射升空，2018年12月3日抵达“贝努”附近。

　　在对“贝努”表面采样区域进行探测研究、综合分析后，任务团队最终选定采样点“夜莺”，因为该区域被认为拥有数量最多的细颗粒物质，同时地理状况最有利于保证探测器安全。

　　整个采样过程持续约4.5小时，任务团队远程操作，探测器自动完成。探测器首先点燃推进器，脱离绕“贝努”运行轨道，缓缓靠近“贝努”表面。下降过程中，其太阳能电池板在探测器上方以Y字形翼状展开，以避免接触到“贝努”表面。随后，探测器采取“一触即走”式采样：探测器喷出加压氮气吹起“贝努”表面的尘土和小卵石，帮助探测器机械臂上的采样探头收集样本。采样探头是探测器唯一与“贝努”进行“亲密接触”的部分，整个接触时间仅数秒。

　　在完成采样任务后，探测器点燃助推器飞离小行星至安全距离。据介绍，奥西里斯-REx探测器此次会收集最少60克、最多2千克的样本带回地球。

　　按计划，奥西里斯-REx将于2023年9月从地球近旁飞过时把样本舱弹出送回地球。美国国家航空航天局局长吉姆·布里登斯廷在社交媒体上表示，如果一切顺利，这些样本将供数代科学家持续研究。

　　小行星“贝努”目前距离地球约3.2亿千米，有45亿年历史，蕴含源自太阳系早期的物质。据美国国家航空航天局介绍，“贝努”有可能在下世纪末撞击地球，撞击概率为1/2700。科学家认为，类似“贝努”的小行星可能曾为地球提供水和有机化合物，可能富含有价值的资源和贵金属。研究“贝努”将增加人类对行星形成及地球生命起源的了解，为将来进一步探索太阳系打下基础。同时，科学家希望通过研究“贝努”找到更多对地球具有潜在威胁的小行星，了解它们的轨道和物理特征，在此基础上研究如何保护地球免受撞击危险。

　　此外，美国“星尘”号是首次成功完成彗星采样返回任务的探测器。“星尘”号飞船1999年2月发射升空，2004年1月近距离飞过“维尔特二号”彗星时，用一个形似大型网球拍的气凝胶尘粒收集器成功捕获到彗星尘埃样本。2006年，“星尘”号探测器返回舱顺利降落在美国犹他州的沙漠中，带回了人类历史上第一份彗星物质样本。

　　（杨璐系国家航天局新闻宣传中心主管）

来源：2021年10月20日出版的《环球》杂志 第21期

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