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探月工程展感受_嫦娥五号登月感想


近期探月工程展感受,嫦娥5号带回来的月壤在国家博物馆开始展出探月工程展感受,吸引了很多人慕名前来观看。而未来月壤将在全国各地巡回展出探月工程展感受,这也将掀起一股国内民众对月球探索的热潮。同时,这也将标志着我国对月球的探索研究进入了一个新阶段。

探月工程展感受

存放在水晶樽中的月壤

我国对月壤的研究,最早可以追溯到80年代初。在1970年到1973年之间,美国以政府的名义向全世界135个国家和地区赠送了阿波罗登月计划中带回来的月球岩石标本。这些标本被切割成1克左右的大小,被密封在有机玻璃中,包括中国和苏联都接受到了赠送。

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北京天文馆阿波罗岩石标本

我们知道,苏联在70年代也先后发射过3艘无人采样飞船,总共带回300多克月壤的标本,因此苏联人可以很快确认美国标本的真假。但是这对于我们当时来说,还是有一定困难的。

不过,我们的科学家还是利用这1克标本中的一半做了很多研究,并确认了该岩石来自月球。而这些研究先后发表了十几篇论文,也造就了一批我国研究月球土壤的专家。

探月工程展感受

我国科学家利用阿波罗岩石标本的研究论文

由于月球表面环境特殊,因此与地球表层土壤有着明显的区别。月壤主要由岩粉及碎屑组成,不含有水及有机物,并吸收了来自太阳和宇宙的物质和能量,这主要是长期以来来自太空的陨石撞击和各种辐射造成的。

所以,有些人怀疑月壤造假,这实际上按照目前人类的能力是做不到的,因为你只要将样品放在显微镜下,就可以看到纳米级的金属铁和玻璃结构,这些都是微陨石轰击溅射而形成的结构,是不能伪造出来的。

探月工程展感受

电子显微镜下的月壤颗粒

有了最初的研究基础,我国科学家也可以走出国门,进行更深入的研究了。由于美国对阿波罗任务带回的岩石标本是开放式的,所以外国的科学家是可以申请进行研究。而我国的一些科学家也曾到美国月球岩石保管中心,对月岩进行过详细的研究工作。

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我国科学家研究美国月球标本的论文

这些研究为我国的探月活动打下了一定的基础。进入21世纪,我国实施了嫦娥探月计划,按照绕、落、回三步战略计划,我们今天已经实现了这三步。

2019年1月3日,嫦娥四号探测器在月球背面的冯·卡门撞击坑成功着陆。这个位置位于南极附近的艾特肯盆地,是整个太阳系中最古老的撞击坑,大约形成于36亿年前。

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嫦娥4号降落地点

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玉兔2号的天河基地

“玉兔二号”月球车利用搭载的全景相机、探月雷达、导航相机、避障相机和可见-近红外成像光谱仪对着陆区进行探测,获得了大量的月面信息。在任务的前12个月昼里,月球车在行驶路径上观测到45个以上随机分布的小坑,它们直径达几米,覆盖有大量碎块。

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玉兔2号观察的部分小坑

正常的陨石坑基本没有石块分布,但这些“碎块”坑与普通陨石坑明显不同,科学家指挥月球车对其中一个坑进行详细探测。通过对探测数据研究,中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室博士后林红磊和研究员林杨挺等,获得关于月球表面过程的重要信息,对月壤的形成过程有了新认识。

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红框为详细研究的地区

根据避障相机数据生成的高程数字模型,其中一个“碎块”坑的直径约为2m,深约30cm,坑底部有中央凹陷。探测数据表明,坑中的大部分碎块小于5cm,坑内碎块与坑外月壤的光谱特征接近,但与新鲜石块不同。根据阿波罗样品分析,只有当玻璃含量大于60%时,才能在玻璃/晶体混合物的光谱中观察到明显的玻璃特征。通过与阿波罗号样品比较,可认为“玉兔二号”观测到的高反照率碎片是相当纯净的玻璃。与不同铁钛含量的玻璃对比,发现含9.0% FeO和1.0% TiO2的玻璃与月球车观测到的玻璃光谱反射峰位置最为接近,这与着陆区的低铁钛特征一致(~12.6% FeO,~1.4% TiO2)。

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坑内物质的光谱特征及与实验室样品的对比

经过研究认为,“碎块”坑可能是被胶结的月壤团块砸出的小坑,而非陨石撞击坑。具体过程为探月工程展感受:小行星高速撞击在厚层月壤上,将月表的岩块砸碎同时也可将月壤压实,并通过部分熔融将其胶结起来,形成月壤层内小陨石坑的壁和底;小陨石坑的壁和底是玻璃胶结的月壤团块,随后团块被另一次小行星撞击并抛射出来,掉落到现在所处的位置,最后碎裂成“碎块”坑。这一过程,与阿波罗的月壤角砾岩、冲击熔融月壤角砾岩陨石的岩矿特征一致。月壤就是在这种反复撞击砸细又重新胶结成岩的过程中演化成熟。

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月壤演化图

此次嫦娥5号任务的着陆地点仍选择在月球正面,具体地点在“风暴洋”北部的吕姆克山脉,这是人类从未探索过的区域。科学家推断,这里土壤体质更年轻,土壤中铀、钍、钾等放射性元素含量更高,更有研究价值和意义。因此这次任务,对于研究月球的起源及演化历史,将有很高的价值。

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嫦娥5号降落地点

为了实现采集任务,我们设计了三个产品,有个四自由度采样机械臂,然后末端又带了两种采样器,一种是可以实现铲挖, 一种是可以实现浅钻,来实现不同类型月壤的一个采集。

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采样机械臂

另外,这次不只是采集了月球表面的月壤,还进行了钻探,采集了地表以下的土壤标本。

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钻探机构

表层的土壤几乎完全是由天体撞击作用形成的。体积较大的基岩在小天体的撞击作用下,不断打碎、混合和翻动,最终在月球表面形成了一层数米到十几米厚的沙土层。这些沙土颗粒的平均直径约为100微米(0.1毫米),不含任何有机成分,成分主要是橄榄石、辉石、钛铁矿、斜长石以及玻璃态物质。

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显微镜下的月壤颗粒

而月球虽然有着与地球相同的化学元素,但是元素间的比例是不同的,月球上含有更多的Ca、Al、Ti以及大量高熔点的稀有元素Hf、Zr等,而像Na、K这一类低熔点元素则很少。

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嫦娥5号探月轨道

这次嫦娥5号采集了1731克的样本,除了用于展出的100克标本,其余已经开始进入研究阶段。相信不久各种数据就会逐渐公布出来,这说明我们对月球的了解又深了一步。

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嫦娥5号轨道器1:1模型

在未来,计划2024年将发射嫦娥6号,进行第二次采集任务,或许这次我们将采集更多的月壤回来。其后还会有7号和8号将执行不同的探月任务,同时我们还会更广泛地开展国际合作。比如嫦娥4号搭载的13台仪器中就有4台是德国,瑞典,荷兰和沙特的,另外阿根廷,俄罗斯和美国也分别参与了部分合作。

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嫦娥5号降落器和返回器1:1模型

而嫦娥5号的发射和着陆过程中,欧洲空间局的多个观测站都协同进行了合作。计划中的嫦娥6号也会携带几台法国的仪器进行合作,未来我们将会与更多的国家进行合作。

探月工程展感受

未来的探月计划

在更远一些的2030年后,我国将实施载人登月的计划。最终,我们可能会建立一个长期驻月的有人基地,更多关于月球的秘密会逐渐展现在人类的眼前。

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