月球,离我们地球的平均距离大约为38万公里,自古以来都受到我们人类的关注,在古时候就有很多赞颂月球的诗词美句。进入20世纪以后,科技飞速发展,在航天技术的帮助下,我们人类先后发射探测器环绕月球、登陆月球,最后还将宇航员送上了月球表面,拉开了我们人类登陆外星球的序幕。在这个过程中,我们人类也从月球带回了一些样本进行研究。
我们国家在探索月球方面虽然起步相对较晚,但是起点高,目前已经完成登陆月球,接下来计划从月球返回,并从月球带回样本。从环绕月球,到登陆月球,再到从月球取样返回,我们用了十来年。我们首次探索月球是在2007年10月24日,嫦娥一号探测器发射升空,拉开了我们探索月球的序幕,成为世界上第五个能够发射月球探测器的国家。在2010年10月1日嫦娥二号探测器发射升空,在2013年12月2日嫦娥三号发射升空,与当月14日成功在月球雨海西北部实现软着陆,成为世界上第三个在月球登陆的国家。
在2018年12月8日,嫦娥四号探测器发射升空,在2019年1月13日成功登陆到月球表面,至今已经在月球上正常运行了一年多时间。现在进入2020年,我们也将会迎来新的探月历程,即发射嫦娥五号探测器登陆月球,并从月球表面采集样本后返回地球,这将是我们首次从月球表面取样。
回顾我们人类探索宇宙的历程,会发现在过去几十年内,已经多次从月球取样返回地球,虽然我们也已经对火星进行很长时间的探索,也有发射火星轨道飞行器环绕火星,也有火星着陆器登陆到火星表面,从这一点来看,和我们探索月球是相似的。为什么我们从月球取样返回,却没有从火星取样返回呢?背后是什么原因呢?
或许有一些朋友可能会认为,从目前的探索情况来看,月球基本上不存在生命的可能性,所以从月球取样返回地球,只是带了一把月球“尘埃”回到地球。相比之下,火星的情况相对复杂,因为火星和地球存在很多相似之处,可能会存在生命。因此有一些人可能认为,我们现在不从火星取样返回,可能是担心样本中藏有火星微生物,一旦这些微生物暴露在地球环境中,可能会带来很大的影响。
从这一点来看,确实是有道理,在没有确保安全的情况下,贸然取样确实是可能会存在风险。但这或许不是我们不从火星取样的主要原因。相信大家也知道,从一个外星球取样返回的前提是先具备登陆到这个星球的能力,还需要具备从这个星球返回的能力。由于万有引力的原因,我们离开地球,需要借助强大推力的运载火箭才能达到地球逃逸速度,同样的道理,从外星球返回地球,也会面临这样的技术难题。从这一点来看,我们现在之所以没有从火星取样,主要的原因是我们暂时还不具备从火星取样返回的能力。
我们之所以能够从月球取样返回地球,主要是因为月球的引力相对较小,所以月球的逃逸速度也相对较低,大约为2.4公里每秒,相比之下,地球的逃逸速度达到11.2公里每秒。由于月球逃逸速度较低,所以在没有大型运载火箭的情况下,飞行器稍微加大推力就可以达到这个逃逸速度,进入太空,然后返回地球。
一般情况下,登陆月球—返回月球的飞行器会携带1个轨道飞行器、着陆器、升空飞行器、地球再入舱模块。当探测器到达月球轨道以后,会释放着陆器登陆到月球表面,完成采集任务以后,月球升空飞行器稍微加大推力就可以进入月球轨道与轨道飞行器对接,然后返回地球。在进入地球轨道后,释放地球再入舱返回地球表面。同样的道理,这一个方案也适用于火星,只是往返地球与火星之间耗时非常长,火星逃逸速度也相对较大,所以从火星表面返回地球的难度也会更高。
随着技术的进步,这些问题最后还是可以得到解决的。我们并不是不敢从火星表面取样返回,而是暂时还不具备这样的条件。按照目前的计划,NASA即将在2020年夏季发射“毅力”号火星探测器,然后在火星表面采集样本,为接下来的取样返回地球做好准备。没意外的情况下,预计在2030年前后,我们将会得到火星的样本。
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