月球咋“抓土“？嫦娥镶上金刚钻！
最近好消息再次轰动！
北京时间12月1日23时11分，嫦娥五号在经历了为期一周的地月转移、近月制动、环月飞行之旅后，探测器成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区，并传回着陆影像图。
12月2日4时53分，探月工程嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装。
去月球上“抓把土”有多难？
看似简简单单的采样挖土，却蕴含高科技！
月球表面自动采样封装，是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。在这个阶段，嫦娥五号将在月面选定区域着陆，并“使出浑身解数”采集月壤，实现我国首次月面自动采样。
当着陆上升组合体软着陆在月球表面，嫦娥“五姑娘”就开始了为期2天的月面工作。采用表钻结合，多点采样的方式，设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式。
嫦娥“五姑娘”随身携带的钻取采样装置、表取采样装置、表取初级封装装置和密封封装装置等“神器”，将采取深钻、浅钻，以及“铲土”“挖土”“夹土”等方式，采集约2公斤月壤，并进行密封封装。
“表取”，顾名思义就是从月球表面通过机械臂和机械爪的配合，抓取一部分月壤。而“钻取”则是要通过特殊的钻头，钻到月表以下两米左右的位置，把月壤整体取出来。这样能够更加原汁原味地保留月表以下两米的月壤构造情况，让科学家们能够更加清楚地了解到月壤的构造和分布以及每一层的特征。
这之后，“五姑娘”再经月面起飞、月球轨道交会对接、月地转移和再入回收等过程，将月球样品安全送至地球家园。
“嫦娥抓土”前准备什么？
任务1：模拟月壤
月面采样能否成功的关键因素之一，是要了解月壤的性质，研制出与实际月壤相似的模拟月壤。
中国地质大学（武汉）行星科学研究所肖龙教授是嫦娥五号钻取子系统飞控专家组成员，参与了嫦娥五号取土作业的两项关键任务——模拟月壤和采样点地质地貌地图绘制。
在肖龙教授的实验室兼办公室，桌面上放置最多的就是各种类型的模拟月壤，记录了这一团队10年的奋斗历程。“现在摆在这里的已经很少了，最多时房间里根本摆不下，都移放到车库里了，同样也是塞得满满的。”肖龙说，试验需要用到大量的岩石、土壤等原材料，实验室放不下，他把自家的车库改为了临时仓库。
任务2：为“嫦娥”指路
嫦娥五号降落月表需要一份地图，廓清着陆点的地质地貌，涵盖落点附近的地质构造。
如同打仗需要战场地形图一样，嫦娥五号降落月表同样需要一份地图。
12月1日23时11分，嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区，位于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区。
“着陆点的选址最主要考虑两点，一是工程的安全性，二是要有重要的科学价值。”肖龙透露，此处采样点其他国家的探测器从未到访过。
经过10年努力，肖龙教授带领团队顺利完成并提交了这份复杂的地图——《嫦娥五号预选着陆区1:25万地质图》。嫦娥五号预选着陆区地质填图成果可以为探月工程提供基础地质支撑。通过对月海玄武岩物质成分、玄武岩喷发历史和撞击坑等着陆区域专题研究，确定了地层切割关系、成分和矿物组成，厘清了该区域的地质演化历史。
“嫦娥”五号用什么工具挖土？
在月面上采集样品时，着陆器上的采样装置要在月球低重力环境下具备研磨、钻孔、抓取月壤和输送月壤、岩石的能力。在月面取样完成后要封装，要求不能有任何污染。尽管地球上的机械手，能在模拟月球重力环境的试验条件下做得很好，但真实的月球重力环境与模拟环境也存在误差。机械手在地球上做出的精确动作，在月球上能否重复完成，这是关键的挑战。
钻孔采岩芯
机械臂铲土
为“嫦娥”配上金刚钻
金刚石是自然界中硬度最大的物质。金刚石钻进是目前钻探工艺中比较先进的钻进方法。
金刚石是由原子组成分子再由分子组成的，而是由碳原子，整齐交错的用一种每一个碳原子都和周围其它四个碳原子直接结合组成的四面三角体的形式排列成紧密的立体结构，成为一个牢固的结晶体，这样一种致密的「三维」结构，所以金刚石坚硬无比，名副其实硬度之王！
在月球上，没有空气、没有水，取月壤的钻头要钻进月表2米深处，那么采用何种钻探方法？高速旋转下钻头该如何散热？
中国地质大学（武汉）段隆臣教授团队和李大佛教授团队参加了部分钻探方案设计和钻探模拟试验等工作。
段隆臣教授透露，在钻头的选取上，李大佛教授团队进行了很多有益尝试，但李教授没有等到嫦娥五号升空的这一天就去世了。
“钻头钻进后，月壤的一部分会由钻头的螺旋叶片带出月表，另一部分月壤通过空芯钻杆带回地球。”段隆臣团队成员高辉副教授介绍，嫦娥的取土作业采用表取和钻取两种方式进行。
按照计划，表取1.5千克，钻取0.5千克。表取由机械臂采用挖、夹、铲等动作完成。表取的机械臂相当于机械手，异常灵活，配合计算机视觉系统，可以实现自由抓取。若遇到大型岩石或者硬度较高的月表，力量超过机器人设计限度，钻取无法进行，这时候将更多依赖于表取。
超硬材料助力圆中国梦！
抬头望月，确有“嫦娥玉兔”。嫦娥五号翩然落月，是中华民族的又一次“圆梦之旅”。“天高地迥，觉宇宙之无穷”，千百年来，从嫦娥奔月到万户飞天，探索浩瀚宇宙、发展航天事业，已成为亿万中华儿女不懈追求的伟大梦想。落月牵动着国人的心，“嫦娥”落月 梦想更近，震撼科技的进步，感谢各位专家前辈们的辛苦钻研与付出！
欲善其事，先利其器。缔造历史的背后，是科研设备的强大支撑。可以预见，超硬材料未来将继续发力航天事业，助力中国航天开创大国新高度。苍茫太空，将见证中国航天的壮丽“新长征”！