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摘下“月亮”给你——嫦娥5号月球样品返回任务蓄势待发

中国计划在今年晚些时候登月,启动嫦娥五号样本回归任务。

月球,1994年由美国克莱芒蒂娜航天器拍摄(图片来源:美国航天局)

观照中国处理月球样本的准备工作,我们可以了解到这些标本的储存,处理以及制备过程。

中国嫦娥五号机器人探月任务计划在今年正式启动。这次冒险标志着中国嫦娥探月进入第三阶段:回收月球样本。

据报道,嫦娥五号候选着陆区域是位于风暴洋(“海洋风暴”的意思)北边的吕姆克。该地区地质复杂,因其火山活动而闻名。

嫦娥五号探测器主要由四部分组成:轨道器、上升器、着陆器以及最多可载荷4.4磅(2千克)月表及地下样本的返回器。


中国计划于2020年下半年开启伟大的嫦娥五号月球样本返回任务。(图源:劳伦·罗伯兹/行星协会)

采样历史

前苏联成功执行了三次机器人探月任务。1970年9月,月神16号从月球的丰海带回了一个小样本(101克);月神20号从阿波罗尼厄斯高地带回了55克月壤;月神24号从月球的危海采集170.1克月球样本,于1976年8月带回地球。美国带回了更多的月球物质。从1969年到1972年,阿波罗登月任务六次共在月球不同着陆表面收集了842磅(382公斤)月球样本,其中包括岩石、岩心样本、月球土壤和尘埃。

中国月球岩石计划

受新型疫情影响,原定上月举行的月球与行星大会(LPSC)被取消,原本要在大会上发布一篇阐述中国探月工程中地球研究应用系统(GRAS)主要任务的论文,该论文由来自中国科学院国家天文台的G. L. 张主编。

这些任务包括:从航天器系统接收月球岩石样本;建立专门的设施和实验室,对样本实现本地永久储存并在其他地方进行备份储存;以及对月球岩石样本的准备和预处理。

任务要求,地球研究应用系统(GRAS)制备一套对于月球岩石样本研究、存储、预处理的完整方案。

该方案主要包括:航天器系统与地球研究应用系统GRAS进行样本对接和传送,打开样本包装,样本分离(钻样分离和铲样分离),样本储存(铲取和钻取样本)以及样本制备。

月球通道

月球与行星大会(LPSC)的会刊中有关于月球通道计划的详情。

首先,返回地球的月岩样本在进入实验室前被分成小的圆形样本和钻取样本,这些样本将被分为四类:永久贮藏样本、备用永久贮藏样本、科研样本和展出样本。月球与行星大会(LPSC)的会刊上注明:“为严格把控可能影响后续科学分析的各因素,所有接触月岩样本的工具都由不锈钢、聚四氟乙烯材料和石英玻璃或者已知的合成材料制成。为了使月岩样本免遭地球上的污染,水和氧气被储存在充满纯氮在手套箱中,并被严格监控。”

中美两方的分析方法

“他们似乎采用了跟我们相似的方法来处理(并继续处理)和整理阿波罗样本,以及一些我们收藏中的其他天体材料。”美国宇航局阿波罗样品策展人,天体材料采集与管理经理人Ryan Zeigler说。同时,Zeigler也是位于休斯顿的美国宇航局约翰逊太空中心的天体材料研究与探索科学处办公室的经理人。

Zeigler告诉天文在线说:“双方采用的方法有一些细微的差别,但这也可以理解,毕竟每个分析任务都有其独特性。”

很显然,中国正在认真地处理,储存和初步检查一组潜在的新月球样本。前美国宇航局天体材料策展人Carlton Allen指出,上述技术在很多方面都与美国宇航局月球样品实验室中使用的技术相似。(目前Allen已退休。)

Allen说:“美国宇航局对月球逾半个世纪的探索过程证明,利用氮气气氛来准备,细分和储存工作都是必要且充分的。”

手套箱图片显示,与实验室的大气相比,氮气保持在正压下对控制污染来说十分重要。我们还认识到,限制与样品接触的材料的重要性,这也是控制污染的另一个重要方面。

G.L.张及其同事所描述的技术“有可能让未来的这些月球样本直接与阿波罗和月球号的样本相媲美,这将显著增加每个样本集的价值”,艾伦说。


作者:Leonard David

FY:Astronomical volunteer team

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