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十六春秋繞落回。

我國嫦娥五號(hào)任務(wù)，

劍指月球采樣返回。

什么是月球采樣？簡單來說就是到月球上去“挖土”并帶回地球。通過地基天文望遠(yuǎn)鏡對(duì)月觀測、太空望遠(yuǎn)鏡和環(huán)月衛(wèi)星的遙感探測、以及無人駕駛月球車和阿波羅宇航員的月表巡視勘查，目前已經(jīng)知道幾乎整個(gè)月球表面都覆蓋著一層細(xì)粉狀的風(fēng)化物質(zhì)——月壤（Lunar Regolith）。

月壤是人類用于研究月球的樣本，實(shí)際上月壤指的不僅僅是月球上的土壤（Lunar Soil），還包括臥或埋于粉狀風(fēng)化物中的直徑數(shù)米的巖石。由于長期的小天體撞擊，大塊的基巖僅出露于陡峭的山脈、撞擊坑和火山通道的峭壁等處。

在人類的探月歷史上，有很多航天大國都曾去到月球采樣。1969年7月至1972年12月，美國通過阿波羅11號(hào)到阿波羅17號(hào)載人飛船實(shí)施了7次載人登月任務(wù)，共帶回月壤和月巖樣品約381.7千克。而現(xiàn)在科學(xué)家對(duì)采集的月球樣品進(jìn)行的分類，就是依據(jù)當(dāng)時(shí)處理阿波羅號(hào)帶回月球樣品所采用的分類方法。

月壤的種類是按照粒度大小進(jìn)行分級(jí)篩選的，共分成＞1 cm、1 cm~4 mm、4mm~2 mm、2 mm~1 mm和＜1 mm幾個(gè)部分。顆粒直徑≥1 cm的部分在研究工作中被當(dāng)作巖石樣品來進(jìn)行研究，稱為月巖（Lunar Rocks）；顆粒直徑＜1 cm的部分當(dāng)作土壤樣品對(duì)待，按習(xí)慣也稱為月壤，即狹義上的月壤（Lunar Soil）；其中顆粒直徑＜1 mm的部分是整個(gè)月壤樣品的主要組成部分，在大部分月壤樣品中占總重量的90%以上。實(shí)際上，不管是月巖還是月壤，都采自月球的風(fēng)化層。

那么科學(xué)家為什么要費(fèi)這么多功夫去研究月壤呢？月壤是從月球固體巖石圈到太陽系空間的過渡帶，包含著相關(guān)區(qū)域的大量信息。月壤的研究不僅涉及月球本身，而且還包含太陽系空間的物質(zhì)和能量的重要信息。對(duì)月壤層和月壤樣品的深入研究可提供豐富信息。

這些信息包括：太陽系早期演化的歷史記錄；月巖和月壤的宇宙線暴露與輻照歷史；月球中揮發(fā)分的脫氣歷史；太陽風(fēng)的組成和太陽表層的成分特征；小天體和微隕石撞擊月球的歷史記錄，進(jìn)而推斷地球遭受小天體撞擊的歷史；月殼巖石圈的組成和分布特征，這對(duì)研究月球乃至地月系的演化歷史具有重要意義。

除科學(xué)意義外，月壤還含有豐富的資源，包括：稀有氣體等氣體成分（特別是可用于可控核聚變的燃料氦-3）、鈦鐵礦、克里普巖（KREEP Rocks，富含K、REE和P）等礦物資源。

由于月壤處于月球的最表層，具有松散、非固結(jié)、細(xì)顆粒和易于開采的特點(diǎn)，是未來月球基地建設(shè)、采礦、修路、資源提取的首選目標(biāo)。在可預(yù)見的相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，月壤的經(jīng)濟(jì)價(jià)值遠(yuǎn)高于下伏的基巖。 因此，通過對(duì)月壤的精細(xì)研究，可提供月球資源開發(fā)利用前景的重要信息，并為月球基地的選址提供重要的科學(xué)依據(jù)。

需要說明的是，目前所謂的月球資源，是指對(duì)地球上的人類具有潛在的開發(fā)價(jià)值，還不具備商業(yè)開發(fā)的價(jià)值。但是，利用月壤在月球上就地生產(chǎn)一些建筑材料、結(jié)構(gòu)部件、鋪設(shè)路面、生產(chǎn)氧氣和水等，對(duì)于人類在月球上的長期居留是十分必要的。由于地球和月球之間運(yùn)輸費(fèi)用十分昂貴，月壤資源的就地開發(fā)利用，可以大大減少從地球上運(yùn)到月球的運(yùn)貨量，從而降低經(jīng)費(fèi)投入。

以下照片為作者攝于約翰遜航天中心：

月球上沒有氧氣、絕對(duì)干燥、沒有微生物，所以采回地球的月球樣品必須存放在充滿氮?dú)獾拿芊庀鋬?nèi)，研究人員通過密封箱的兩個(gè)塑膠手套，來進(jìn)行分樣、切割、稱量等操作。

這是平放的鉆孔樣品。鉆孔的層序反映了月球土壤層的層序，不能顛倒。

操作月球樣品的塑膠手套。

阿波羅11、12、14號(hào)人物的鉆孔直徑為1.97 cm，阿波羅15、16、17的鉆孔直徑為4.13 cm。

最長的鉆孔長度不到2.5米。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)所限，鉆孔完全依靠人力鉆取，而由于月球重力僅為地球的六分之一，達(dá)到這個(gè)長度已經(jīng)非常不易。

怎樣保證月球樣品免受地球環(huán)境的污染，避免月球樣品接觸到氧氣、水、生物，是月球樣品保存最重要的課題之一。

加工和存放月球樣品的器皿和工具也有嚴(yán)格要求，要避免對(duì)樣品的沾染。

阿波羅樣品的編號(hào)頭兩位，15表示是阿波羅15號(hào)任務(wù)采集的樣品。對(duì)巖石和土壤分開采用不同的編號(hào)方式。

阿波羅15的巖石樣品。

巖石類型：月壤角礫巖，采樣地點(diǎn)：Dune撞擊坑南部坑緣

這塊角礫巖是由玄武巖碎片和玻璃膠結(jié)在一起形成的。由于每一個(gè)碎片是撞擊濺射過來的，可能來自完全不同的地區(qū)，因此需要對(duì)每個(gè)碎片進(jìn)行精細(xì)的研究。

阿波羅16號(hào)采集的月球巖石樣品。

這是月球上的斜長巖，也就是我們從地球上看過來月球上顏色比較明亮地區(qū)的巖石。地球上也有很多類似的巖石，河北的張家口附近就有這種巖石。

采樣地點(diǎn)：阿波羅登月艙西北角30米處。

60016是阿波羅16號(hào)任務(wù)采集的，是一塊易碎的、灰色的、角礫巖。巖石孔隙度較大，有很多淺色和黑色的碎屑斑晶，代表不同的巖石和礦物。

采樣地點(diǎn)：登月艙西南14-15米處。

這是月球土壤。月球土壤非常不同于地球土壤，形成機(jī)制也與地球土壤迥異。月球土壤也有一些特殊的物理性質(zhì)，包括熱導(dǎo)率、磁性、電導(dǎo)率、顆粒粒度、粒形都很有特點(diǎn)，是我們研究的興趣所在。

博物館設(shè)計(jì)了一個(gè)觸摸月球的設(shè)施，中間有一小塊真正的月球巖石，每個(gè)人都可以觸摸它，我能虔誠地摸了摸，感覺涼涼地、滑滑地…………

讓公眾都有機(jī)會(huì)了解航天項(xiàng)目，發(fā)揮航天計(jì)劃對(duì)青少年和公眾的教育、啟迪的重要作用，科普教育是十分重要的一環(huán)。約翰遜航天中心準(zhǔn)備了很多月球樣品，并將其密封在有機(jī)玻璃里面，供博物展覽和青少年教育使用。

大塊的月球樣品要切割成薄片進(jìn)行研究。

月球樣品來自不易，不管是教育目的，還是研究目的，樣品使用要極為謹(jǐn)慎，不能浪費(fèi)分毫。

要實(shí)行一項(xiàng)航天計(jì)劃，所耗費(fèi)的經(jīng)費(fèi)是十分高昂的，而經(jīng)費(fèi)來源于國家的每一位納稅人，因此航天計(jì)劃也應(yīng)當(dāng)對(duì)全體納稅人負(fù)責(zé)。

要讓更多的人了解航天計(jì)劃，讓他們能夠有機(jī)會(huì)參與到航天計(jì)劃中來，通過展覽、征集名稱、參與訓(xùn)練、大學(xué)生實(shí)習(xí)等方式平等地傳授。在這條路上，我們?nèi)沃囟肋h(yuǎn)。