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俠客島:年底,中國將再次進軍太空

1978年5月20日中午,美國副總統專機平穩降落在北京機場,機上走出的人是布熱津斯基,時任美國總統卡特的國家安全事務助理。

此行他的目的只有一個:重啟尼克松下台後停滯不前的中美關係,盡快推動中美建交。為表誠意,布熱津斯基隨身帶了一份特殊的禮物:1克重的月球岩石標本。

布熱津斯基此行非常成功,中美1979年1月正式建交;同月,鄧小平出訪美國。而那1克月岩標本,並未因布熱津斯基“主線任務”結束而束之高閣。相反,它悄然走進了一個更加宏大的“支線劇情”——中國探月工程

42年

因為這粒黃豆大小的月岩,時年43歲的天體化學家歐陽自遠被急調入京,主持月岩研究工作。

1克重的月岩一分為二,0.5克送去北京天文館對公眾展覽,剩下0.5克交給全國十幾家研究院所進行分析。

“我們花4個月全面解剖,搞清楚了它的化學成分、礦物組成、演化歷史等,為此發表了14篇論文。”歐陽自遠回憶道,“美國人都說,中國科學家,了不起!”

然而,這位日後的“嫦娥之父”、中國月球探測工程首任首席科學家知道,成分分析得再好,石頭終歸是人家的。中國科學家用起來,還得省之又省、小心呵護。什麽時候中國人也能登上月球,采集自己的月岩樣本?

如今,問題有了明確答案。

在近期舉辦的2020年中國航天大會上,中國探月工程副總設計師於登雲表示,預計今年底之前發射嫦娥五號,實現月球區域軟著陸及采樣返回。據報導,此次月壤采樣將達到1000克以上。

從1克到1000克,從首次接觸月岩到自主采集月壤,一晃42年。

三步走

中國重大科研工程往往採用“三步走”戰略。了解中國探月工程,也有個好記的“六字訣”:探、登、駐”,“繞、落、回”

“探、登、駐”,是實現月球探測最宏觀層面的“三步走”,即無人探測、載人登月、短期駐扎(建立月球基地)。按照這個進度表,美國已走完前兩步,蘇聯/俄羅斯已走完第一步,中國和其他有探月實力的國家正在走第一步。

“探”又可分出三小步:繞、落、回。具體含義是,實現環繞月球探測,這個由嫦娥一號搞定了;實現月面軟著陸和自動巡視勘察,這個由嫦娥二號、三號、四號完成了;實現無人采樣返回,這個交由嫦娥五號、六號實現。

嫦娥五號的發射,標誌著中國探月工程“繞、落、回”三小步的最後一步即將完成,“探、登、駐”三大步的第一階段開始收官。

即將運載嫦娥五號的“胖五”火箭,已運抵海南文昌清瀾港,預計11月24日執行發射任務。

四個“首次”

承上啟下之際,嫦娥五號任務重、難點多。

於登雲說,包括軌道器、返回器、上升器、著陸器四部分的嫦娥五號,將實現中國航天史上的四個“首次”:

首次在月球表面自動采樣——月球引力只有地球的1/6,在這種環境下著陸器如何鑽孔、鏟挖,能不能順利把樣品封裝進上升器,以前沒做過,難!

首次從月面起飛——以往都是地面固定發射,這次要在月面以著陸器為平台發射上升器,怎麽導流、怎麽散熱、如何控制,都是新問題。

首次在38萬公里外的月球軌道進行無人交會對接——上升器發射到月球軌道,要與軌道器、返回器組成的組合體交會對接,把采集樣品轉移到返回器後分離,看過《星際穿越》的人會知道,這種太空對接差之毫厘、謬以千里。

首次帶月壤以接近第二宇宙速度返回地球——軌道器、返回器組合體帶著樣品飛向地球,在距地面幾千公里時分離,最後返回器回到地球,以往的返回艙都是以第一宇宙速度(7.9公里/秒)返回,這次是以第二宇宙速度(11.2公里/秒)返回,速度更高、摩擦更大,返回器的氣動外形、防熱材料、姿態控制都是新挑戰。

所以,嫦娥五號,關鍵在“回”。只有解決好安全返回的問題,才能放心地讓宇航員坐上載人登月飛船。

中國的科學家們對此早有準備,2014年10月發射的“嫦娥五號飛行試驗器”,就為嫦娥五號的再入返回積累了充足經驗。

走出“搖籃”

近年,全球迎來新一輪探月熱潮:

2019年7月,美國航天局公布“阿爾忒彌斯計劃”,提出2024年以前再度實現載人登月並最終在月球表面建立長期生存基地;2020年7月,俄羅斯航天局提出2021年開啟探月計劃,2027-2028年向月球發射載人航天飛船;歐洲空間局也頒布了“月球采礦”計劃……

為何各國加緊對月探測?原因很簡單——月球是富饒“礦場”,也是理想的“太空補給站”。

前期嫦娥工程探明,月壤中的氦-3儲量達120多萬噸。氦-3是可控核聚變發電的理想“燃料”,在解決地球能源危機與環境問題上,可控核聚變一直被寄予厚望。據歐陽自遠估算,全中國只需8噸氦-3,全世界只需100噸氦-3,就可滿足人們一整年的能源需求。

更重要的是,如果月球上真的存在足量“水冰”(水或融水在低溫下固結的冰),那就意味著,火箭燃料的來源、氧氣和飲用水的製備、建立長期基地等,都可能在月球上變成現實。月球將成為人類邁向星辰大海征途上的巨型“太空補給站”。

這正是中國探月工程要做的事。於登雲透露,嫦娥六號計劃在月球南極進行采樣返回;嫦娥七號計劃開展月球南極資源勘查;嫦娥八號要開展關鍵技術月面實驗……

雖然探測、開發月球能給今天的我們帶來多少具體好處,誰也說不準,但探月工程,更具有功成不必在我的意味。

正如“宇航先驅”、蘇聯科學家齊奧爾科夫斯基所說:“地球是人類的搖籃,但人類不可能永遠待在搖籃裡。”走出搖籃、探索未知、認識世界,是人類的內在本能;閉目塞聽、妄自尊大,終將停滯落後。

600年前,中國人曾錯過了海洋;今天,我們不會再錯過太空了。

文/螺螄道長

編輯/雲歌

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