航天大国为啥都要千里迢迢去月球“挖土”

12-10 06:51

说到月球采样，就不得不提到上个世纪六七十年代美苏之间的“月球挖土竞赛”了，当时到底发生了什么？为何登月之后没有下一步动作？让我们一起来看一下，那些年月球采样背后的故事。

激烈的头名之争

“二战”过后，美、苏两国各自从德国获得了一批火箭专家，并从此开启了本国的航天事业。

当时，苏联急欲在科技方面压倒如日中天的美国，因此对航天技术的重视远高于美国。当美国时任总统艾森豪威尔还在纠结如何从国防开支中省下航天技术经费时，苏联早已大刀阔斧地向太空进军了。因此，苏联不出意外地赢得了人类航天的好几个“第一”。

这一系列“第一”严重影响了当时舆论，《纽约时报》更是悲观地说，“我们的盟国会离我们越来越远，因为旁观者确信苏联就是未来霸主。这使得新任总统肯尼迪倍感压力，只能选择——向月球进军。

于是，在加加林进入太空后的第三天，肯尼迪召开会议，讨论载人登月的可行性，并随后在国情咨文中首次提出“阿波罗计划”，计划于1967年实现月球往返，得到国会批准。

而此时的苏联也早有登陆月球的意愿，更何况1967年是苏联建国50周年，苏联怎么会坐视美国人在这样大喜的日子里抢走如此重要的一个“第一”呢？

于是苏联月球挖土行动紧随其后，并于1964年出台了《关于月球和宇宙空间考察工作的决定》。

至此，“月球挖土竞赛”正式进入白热化。

为了率先完成这一成就，美苏都采用了“适度冒险”的策略，压缩地面试验数量与周期，而这不可避免地降低了飞行器的可靠性。

美国方面，阿波罗计划出师不利。1967年1月，“阿波罗1号”意外起火，3名航天员遇难。

1967年3月，负责苏联航天员工作的卡曼宁说：“苏联将保证航天员的绝对安全。”然而，苏联的形势更为严峻。

为了在阿波罗成功登月之前完成月球取样并返回，苏联在1969年4月15日之后的一年中，连续开展了6次发射任务，却均以失败告终，错失了拿到月球首个样本的机会。

好在苏联有个比较好的习惯，就是只有航天发射成功后，航天器才会有一个正式的命名。因此，即便连续失败，大家如果只根据有名字的航天器来看苏联航天的话，成功率还是很高的。

1969年7月20日，美国的“阿波罗11号”登月，月球挖土头名的殊荣花落美利坚。

阿波罗11号飞船登月舱与太阳能电池板小车

虽然头名已失，但苏联仍不愿就此放弃，终于在1970年9月20日，月球16号探测器完成了月球表面的首次无人取样，带土回家。

不同的采样方式

苏联的月球无人采样思路和我国本次“嫦娥五号”基本一致，都是进入月轨后，向月球表面释放由下降级和上升级组成的探测器，下降级位于探测器下部，负责制动、降落、采样等。而且采样不只是在表面抓一把土那么简单，为了尽量获得更多数据，需要采集不同深度的样品，为此，当时苏联采用了自动钻孔机，通过在月球打洞的方式提取月壤样品，但由于探测器本身不能机动，所以当像“月球20号”那样不幸落在玄武岩上，就很难取到足够的样本了。取样后，上升级负责将样本送回月球轨道并返回。

但由于当时苏联还不具备在月球轨道中途进行对接的能力，因此不能像“嫦娥五号”一样接力反回，只能靠上升级直接加速返航，这种方式无疑会携带大量燃料，这也是为什么尽管苏联每个月球探测器吨位都不小，但采样能力却不大的原因。

相比之下，美国有人取样的方式就灵活许多。美国的载人登月一方面返程的有效载荷可以更多，“阿波罗11号”就采回了22公斤月球样本，是苏联整个登月计划取样的近70倍。

阿波罗16号飞船取回的月球岩石样本

另一方面，载人登月采样的方式和采样地点也更为灵活。航天员在月球上活动时，可以使用铲子和带爪的探杆进行岩石标本收集，同时也会用钻杆打洞的方式获得内层岩芯。当然采样地点也非常灵活，由于航天员可以在飞船附近自由活动，尤其“阿波罗15号”带上月球车之后，甚至可以开车出去捡石头，往返30公里不是梦，大幅扩大了采样半径。

因此，单从采样效果上来讲，当时美国的有人采样相对苏联的无人采样有着绝对的优势。

经过激烈的对决，美国虽然在月球挖土竞赛取得了绝对成功，但也付出了很多。

美国的载人登月计划包括三个阶段，第一阶段是“水星计划”，目的是解决人类在外太空长期停留，以及从月球安全返航的问题，耗资约4亿美元；第二阶段是“双子座计划”，目的是解决航天器对接、航天员太空行走等问题，耗资约12.8亿美元；第三阶段的“阿波罗计划”才是研究载人登月问题，耗资约240亿美元。总计260美元，按照美国6次成功登月算下来，平均每次登月的背后，都有接近40亿美元在燃烧。

苏联方面登月的具体经费计划目前尚未解密。但根据有限的公开资料，苏联在1966~1970年花在登月计划的钱约为48亿美元。相比之下，美国仅1966年一年，就为登月花了45亿美元。

苏联采取无人采样的方式造访月球，尽管从挖土的重量上无法与美国的阿波罗载人登月计划相比，但从解决“有”和“无”的角度看，无人月球采样的方式更安全也更经济，同时也为人类深入开展月球科学研究提供了新的方案。

不过，不论是更经济抑或是烧钱，在当时，其成本都远超国家经济的常规负荷。因此，在两国拼出胜负后不久，便不约而同地叫停了后续的月球探测计划。

百搭的稀世珍宝

自古以来都是“物以稀为贵”，费了这么大劲儿才采回来的月球样本，从其落到地球的那一刻起，就变成了地球上“最昂贵”物件的象征。

而贵重的物品，用来送礼再合适不过了。1978年，中美建交前夕，美国总统特使布热津斯基访问中国时，带来的礼物就是一块嵌在有机玻璃中的月球岩石，只不过重量才约1克。

除此之外，美国还先后向135个国家赠送过月球样本，质量也都很小。国际社会对月球样本的认可程度可见一斑。

从月球表面起飞的“月球16号”上升级，顶部的球体就是样品返回舱

当然，除了馈赠，还可以拿来拍卖或者收藏。1993年，苏富比拍卖行以44.25万美元拍卖成交3块由苏联“月球16号”于1970年采集的月球样本，总重约0.2克，这意味着其均价达到了200万美元1克。然而，这并不是其价值的巅峰。当这几块“天外之石”在2018年再次出现在苏富比拍卖行时，其成交价增长至85.5万美元，涨了接近1倍。

虽然月球样本已经贵得离谱，但它们的价值仍然不是可以用钱来衡量的，更重要的是科研价值。同时其研究的过程也需要十分谨慎，除为了避免样本受到污染外，还有一个原因就是研究人员害怕月球样本中存在类似“异形”的有害物种。

研究人员可以通过研究月壤中不同的成分，来获得原始月球的物质组成、外来物质、形成时间等重要信息。截至目前的研究显示，月球表面岩石中富含铁、钛、氧等元素，且初步分析其蕴藏着丰富的稀有金属。更重要的是，科学家还在采集回来的样本中发现了含量十分可观的核聚变的理想原料氦-3，它很可能成为未来月球基地的重要能量来源。

随着采样与研究的不断深入，相信一定会有更多的惊喜等着我们。让我们拭目以待吧。

来源：中国航天报

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来源：国家空间科学中心