撰文 | 张志会（中国科学院天然科学史所讨论员）东京热快播
5月3日，嫦娥六号搭乘长征五号遥八运输火箭在海南文昌辐射场辐射升空，并进入地月升沉轨谈，辐射任务圆满成功。[1]由此开启了瞻望为期53天的公共初次月球后头取样复返之旅。这标识着由嫦娥六号、七号和八号构成的中国探月工程四期正在稳步鼓吹。值得一提的是，这次辐射比之前官方预期还要提前一年。
嫦娥六号辐射短暂 | 来源：央视新闻
史上初次，从月球后头“挖土”归来
2020年底，嫦娥五号从月球正面采回1731克月壤。手脚嫦娥五号的备份，嫦娥六号被赋予了新的行状：除开展月表勘测外，还要前去月球后头南极—艾特肯盆地的阿波罗环形平地区进行样品采集，争取完毕2公斤的方针。
迄今为止，东谈主类已进行10次月球采样复返，但这些采样均位于月球正面。1970年９月12日至24日，苏联的月球16号探伤器成功完成了东谈主类初次月面自动采样，佩戴101克月球样品安全复返地球。至1976年8月，苏联共辐射了５个自动采样探伤器，其中，月球16号、20号和24号共取回了321克。1969年7月16日至24日，好意思国完成了东谈主类初次登月任务，２名航天员采集了21.7千克月球样品后复返月球。好意思国整个6次载东谈主登月从月球取回381千克月壤和月岩样品。[2]
此前10次月球采样的地舆位置漫衍图 | 来源：Nature
那么，嫦娥六号为什么非要去月球后头呢？嫦娥六号副总遐想师王琼指出，比起月球正面，后头基本是陈腐的月壳和高地，坑洞更多，可能覆盖着月球酿成和演化的奥秘，因此更具科研价值。谋略着陆的南极-艾特肯盆地是月球后头一处直径约2400公里的撞击坑，是月球上最陈腐、最大的撞击坑，亦然太阳系中已知的最大撞击坑之一。嫦娥六号将进行描绘探伤和地质布景勘测等行状，在该坑内获取月球南极不同庚岁、不同地域的样品。科学家们将通过讨论月背样品来了解和分析月表浅层结构、矿物组分、月面描绘等，有望在太阳系早期撞击历史、火山步履和月球地质演化等重要科学议题上取得冲破，进一步拓展东谈主类对月球乃至太阳系的领悟。
值得一提的是，嫦娥六号采集的样品地质年岁预期将达到40亿年。此前，好意思国和苏联样品年岁约为30亿年，而嫦娥五号样品年岁约为20亿年。
南极-艾特肯盆地 | 来源：探月与航天工程中心
嫦娥六号将怎样从月球后头“挖土”呢？这次会沿用嫦娥五号的“钻取”和“表取”两种方式，获取不同深度的样品。“表取”是通过机械臂和机械爪的配合，从月球名义持取一部分月壤；“钻取”是通过极度的钻头钻到月表以下两米傍边的位置，把月壤举座取出来，然后将其密封封装，经月面腾飞、月球轨谈交会对接、月地升沉和再入回收等经过将样品送回地球。
嫦娥六号探伤器结构暗意图 | 来源：探月和航天工程中心
这次任务波及多项时期挑战，是我国航天鸿沟迄今为止复杂进度最高、时期跨度最大的航天系统工程。讨论团队完毕了一系列重要时期冲破，包括月球逆行轨谈遐想与限度、着陆器的精确软着陆、月球样本采集、月背上空精确悬停降落、月背智能采样和月背腾飞飞腾，以及复返舱的辐射与复返等等。探伤器在月球后头无法和大地测控站径直进行通讯，需要中继星提供中继通讯解救。2024年3月20日，我国辐射鹊桥二号中继星惩办了这一问题。
鹊桥二号，图像左侧为天都教诲星｜来源：深空探伤实验室
嫦娥六号的地月轨谈升沉也更复杂。工程团队概述研究地月位置联系等成分，应用“窄窗口多轨谈”辐射时期，在邻接两天、每天50分钟的窗口内，遐想了10条奔月轨谈。此外，我国还将基于嫦娥六号，赓续深入扣问和构建环月球通讯导航卫星星座。这些任务将会为载东谈主登月和月球科研站等更多复杂任务奠定基础。
除了月背挖土，外洋互助亦然嫦娥六号的一大亮点，彰显中国手脚航天大国的自信和绽放包容的心态。2019年中国国度航天局发布了外洋互助机遇公告，谋略拿出20千克用于搭载外洋科学载荷。最终细则了来自巴基斯坦的ICUBE-Q立方星、法国的氡气探伤仪、欧空局/瑞典的负离子分析仪和意大利的激光角反射器。其中，巴基斯坦立方星搭载在嫦娥六号轨谈器上，其余载荷均搭载在着陆器上。[3]
从错失波浪到公共领跑
迄今为止，东谈主类一共进行了一百屡次月球探伤。1959年1月2日，苏联辐射了月球１号探伤器，好意思苏两个超等大国之间的竞争激发第一轮探月激越。从1959年至1976年，苏联共开展了40次探月辐射任务，其中有18次取得成功。好意思国于20世纪六七十年代实施的“阿波罗工程”，大幅种植了其科技实力和概述国力。列国启动意志到月球探伤的计谋意旨，纷纷提议月球探伤谋略，公共进入以发现月球水分子为热门的第二轮探月激越。
中国天然错失了公共第一次探月波浪，但通过东谈主造卫星、载东谈主航天工程实践，成功赶上了第二次探月激越。
早在20世纪80年代末，中国就启动论证探月工程。那时咱们谋略将宇航员送入天际，这兹事体大，需要屡次教诲考证。鉴于好意思苏都曾经辐射了月球探伤器，于是探月问题被提上议程。探月率先要面对40万公里之遥的测控通讯问题，这需要多数插足，然而那时国度财力有限。中国工程院院士、中国探月工程总遐想师吴伟仁曾说：“主如果经济问题，不是时期问题，是以那时这一论证就早夭了。”到了90年代末，又论证过一次，主要问题依然是缺钱，因为要成就公共布局的深空测控网，需要几十个亿插足，国度在经济上不可解救。是以这两次论证临了都不赫然之。
2004年，中国航天东谈主等来了契机，探月一期工程——绕月探伤工程讲求立项。自此，中国探月工程（又称“嫦娥工程”）讲求启动，分为“无东谈主月球探伤”“载东谈主登月”和“建立月球基地”三个阶段。2006年，《国度中持久科学时期发展规划摘记（2006－2020）》将探月工程列为国度中持久科技发展的重要专项。20年来，中国探月东谈主赤手起家、攻坚克难，我国探月工程八战八捷，为东谈主类对月球和太阳系的相识提供了报复的数据和解救。[4]
表 探月工程“八战八捷”
东京热快播
其中，嫦娥四号是一个里程碑式的节点——这是东谈主类航天器初次在月球后头软着陆，确实完毕了全国领跑。
东谈主类取得月球后头的图片和数据资料，还要倒推到20世纪五六十年代。1959年10月４日，苏联月球３号探伤器从月球后头的上空飞过，拍摄并向地球发还了约70％月后头积的图片，使东谈主类第一次看到月球后头的征象。1964年7月，好意思国盘桓者７号月球探伤器在硬着陆之前，成功拍摄了4308张月面相片，使东谈主类获取第一批近距离月面图像。
嫦娥四号拍摄的首张月球后头图片 | 来源：中国探月与航天工程中心
不外，在嫦娥四号之前，东谈主类探伤器从来莫得确实降落在月球后头，主要贫寒在于月球后头和地球之间的通讯问题。而地月间通讯中继卫星“鹊桥一号”率先惩办了这一难题，让嫦娥四号在月球后头留住了萍踪。吴伟仁在采访中透露，“中国的探月工程起步晚，开端高……”“之前咱们一直在跟跑、并跑，直到嫦娥四号咱们才完毕了领跑，咱们领跑得太少了，还得赓续极力。”
嫦娥五号带回的粉末、岩屑和光片 | 探月与航天工程中心
继嫦娥四号之后，嫦娥五号于2020年11月24日辐射，之后着陆在月球正面的北半球。历时23天，于2020年12月17日佩戴月球样品复返地球，标识着中国探月工程“绕、落、回”三步走计谋完好收官。嫦娥五号采集了重约1731克的样本，天然比起阿波罗谋略的上百公斤样本要少好多，却是我国完毕“月壤自主”的报复一步，就连好意思国航空航天局都公开条目中国分享数据。2021年7月12日，月球样品科学讨论行状讲求启动，首批披发的月球科研样品共17.4764克，被披发给13所科研机构。
NASA官方但愿中国将探月数据拿出来分享 | 来源：NASA
外洋互助谈阻且长
回想昔时，中国在航天鸿沟的外洋互助并不自在。20世纪90年代，好意思国启动酝酿成就外洋空间站（ISS）表情。在1986年哥伦比亚号航天飞机辐射事故发生后，好意思国不得不借助苏联的火箭将宇航员送入空间站。为彰显外洋互助意旨，ISS除了与日本、英国、俄罗斯等国开展重要时期互助外，还邀请了南非、巴西、马来西亚等发展中国度参与，成为19个国度和机构共同互助的外洋天际表情。令东谈主缺憾的是，中国在ISS表情之初和2003年神舟五号成功辐射后，曾屡次安分请求加入该表情。好意思国却一直立场自大。1999年好意思国公布《考克斯法案》，扭曲中国窃取好意思国卫星制造时期，尔后中好意思航天生意辐射互助全面中止。
不仅如斯，自2011年以来，好意思国国会颁布了《沃尔夫法案》，掩饰NASA或白宫科技政策办公室使用联邦资金“开发、遐想、规划、颁布、实施或施行任何模式的双边政策、谋略、敕令或合同，以任何方式与中国或任何中资公司进行双边参与、互助或和洽”，主义是杜完全华时期升沉的可能性。禁令实施以来，不仅中国官员与科学家无法与好意思国开展相似互助，致使在好意思国机构行状的中国籍讨论东谈主员、在好意思国粹校学习的中国籍学生都受到殃及。
中国的外洋互助还遭到了好意思国的各式掩饰。举例，阿联酋的拉希德二号月球车原谋略搭乘我国嫦娥七号任务的“顺风车”，对月球岩相地质学、月面等离子体、风化层和月尘等开展讨论。好意思国却根据其科技规定的时期转让为止，令谋略搁浅。比拟之下，欧洲国度航天科技实力较强，受好意思国影响较小。但欧洲航天局也在2023年4月晓谕，由于预算病笃，暂时不会研究送航天员登陆中国空间站。
拳交porn嫦娥五号月球取样复返后，好意思国曾经条目中国分享数据，不外立场还有点“横”。NASA曾发布音讯说，但愿中国与公共科学共同体分享数据，来增强咱们对月球的交融，正如好意思国阿波罗谋略所作念的那样和好意思国阿尔忒弥斯谋略将作念的那样。NASA局长比尔·尼尔森（Bill Nelson）也颇具“鹰派”格调，2021年6月他曾透露解救《沃尔夫法案》永恒化，径直掩饰中好意思之间的航天互助。马斯克对此反驳说：“健康的竞争莫得问题，但（解救沃尔夫法案永恒化）有点过分了！”2022年5月3日，尼尔森又反过来说，他与中国进行了交谈，建议中国与外洋社会分享嫦娥五号登月任务的样本；自那以后，“他们莫得透露任何成见”。
比尔·尼尔森 | 来源：NASA
马斯克复兴尼尔森不雅点
戏剧性的是，当地时刻4月17日，在好意思国国会众议院针对NASA的新财年预算请求听证会上，当尼尔森被问及“中国东谈主在月球后头作念什么”时，竟滑稽地回复：“月球后头永恒都是昏黑的，好意思国东谈主不野心去何处，不知谈中国东谈主为什么要去。”
天然贫寒重重，中国航天界却能深化意志到外洋互助对探索天际的报复性。我国通过分享资源、时期和数据，匡助列国更高效地开展月球探索步履。嫦娥四号任务中的“玉兔二号”月球车曾与德国的“月球-17”探伤器互助进行过科学实验。嫦娥六号搭载了法国的氡气探伤仪、欧空局的负离子探伤仪、意大利的激光角反射镜、巴基斯坦的立方星4个国度和组织的载荷和卫星表情。早在“鹊桥”号辐射之前，好意思国就曾提议互助请求，中国也透露宽容。
其实，好意思国科学家在探月工程方面曾经屡次向咱们提议互助请求。吴伟仁提到，好意思国科学家在鹊桥一号辐射之前就屡次请求互助。他们但愿能将鹊桥一号的遐想寿命从3年延迟到5年，还但愿嫦娥四号登陆月球后头时，简略搭载一架好意思国信标机获取具体位置等信息。[4]
下一步：载东谈主登月和月球科研站
深空探伤愈来愈成为大国空间计谋博弈的主战场，围绕深空科技制高点的竞争空前强烈。异日月球探伤波及基地成就、科学讨论和资源开发等多个方面，同期也将会愈加外欧化和生意化。我国制定了到2030年让中国宇航员登陆月球，并于2035年在月球南极建成月球科研站基本型的方针。
我国载东谈主登月初步决策为：收受两枚运输火箭分辩将月面着陆器和载东谈主飞船送至地月升沉轨谈，飞船和着陆器在环月轨谈交会对接，航天员从飞船进入月面着陆器。自后，月面着陆器将下落着陆于月面预定区域，航天员登上月球开展科学查考与样品采集。[6]
外洋月球科研站还是列入外洋大科学工程的国度计谋规划。吴伟仁院士透露，中国将实施“五五五工程”，邀请不同国度和地区共同成就和实施、共同照看这一巨型科研站行动，分享科研效用。刻下已有独特10个国度与中国签署了互助协议。
我国主理的外洋月球科研站将在2045年之前建成功能完善、相当范围、踏实运行的开刊行动，开展月基概述性科学讨论和深度资源开发讹诈，为载东谈主登陆火星和东谈主类奔向更远的深空作念好时期考证和科学实验讨论[7]。
嫦娥七号的主要主义是在月球南极找到水冰。早在30年前好意思国就曾作念过相应极力。1994年1月21日，好意思国辐射了克莱门汀号探伤器对月球南极进行探伤，并初次发现月球南极可能存在水的径直左证。1998年1月7日，好意思国月球勘探者环月探伤器的探伤数据标明，月球南北南北极可能存在凝结的水冰，不外该探伤器最终莫得不雅测到期待的水汽云。
嫦娥八号也将飞到月球南极，和嫦娥七号一王人构成月球科研站在南极的基本型，两个探伤器不错集中或单独行状。刻下已有独特10个国度与中国签署了互助协议，合力建好并充分讹诈月球科研站。下一步将以月球轨谈站为要道，在2045年之前建成功能完善、相当范围、踏实运行的开刊行动，打造一个在多点月球科考、资源开发讹诈和外洋互助的大平台，为以后东谈主类奔向更远深空，作念好时期、物质和才能上的储备。
在月球探索和科学讨论经过中，许多新的科常识题将箝制涌现。中国科学院院士、中国科学院国度空间科学中心主任王赤曾在《月球科研站的重要科常识题》一文中指出，“月球科研站的成就,不仅大大种植我国月球科学的探伤才能，也为持久、不竭的月球探伤提供最报复的工程支撑和平台支撑,从而完毕我国在月球科学上的冲破。”[8]
外洋月球科研站手脚一个绽放的科学平台，将眩惑公共科研机构和科学家的参与，并产生巨额的科学数据和讨论效用。不竭产出科学效用需要踏实插足。在我国航空航天总体经费插足中，“空间科学”关联实验经费占比还不到10%，好意思国的数据则是30%。王赤院士曾透露，但愿我国“空间科学”水平到2035年不错接近欧洲水平，到2049年不错接近好意思国水平；也期盼2035年国度在“空间科学”的插足比例可达到15%，2049年比例可达20%。[9]
外洋月球科研站照旧一个完毕变革性时期和颠覆性翻新的报复基地。可预期的是，外洋月球科研站不错助长出包括月球资源的可不竭开发和讹诈在内的盛大新时期和产业，为经济社会的可不竭发展提供新的能源和支撑。昔时探月是政府主导，当今启动转向政府来牵引生意航天。异日可能会出现更多私营企业参与表情，推动月球探索步履向生意化和可不竭地点发展。
除了月球在深空探伤、科学讨论和资源讹诈上的价值，载东谈主登月和月球基地成就的军事与国防价值也了然于目。月球上的步履持久以来受到集中国签署并于1967年10月10日收效的《外空契约》的敛迹。该契约指出，“月球和天体上的通盘驻地、行动、开发和寰宇飞行器，应以互惠基础对其他缔约国代表绽放。”不外试验上外洋航天步履又同期袭取着“先到先得”的原则，并在施行中受到地缘政事的强烈影响。
放眼外洋，新一轮载东谈主登月任务正在拉开大幕。好意思国主导的“阿尔忒弥斯谋略”还是在紧锣密饱读鼓吹中，俄罗斯、欧空局、日本、印度也都提议了载东谈主登月谋略。吴伟仁院士在2024年4月24日举办的中国航天大会主论坛上露出，中国不仅将在2030年之前完毕载东谈主登月，还将在行星探伤、小行星翔实和太阳系边缘探伤上有大动作，2030年前后将辐射天问三号探伤器。“纵不雅全国列国刻下证据，我国有望成为第一个火星采样复返的国度。”[10]
致谢：感谢中国空间科学学会科普行状委员会、空间科学传播民众行状室的解救。中国科学院国度空间科学中心刘勇、周炳红和孙志斌讨论员，中国科学院国度天文台郑永春讨论员提供了部分修改建议。本文只代表个东谈主不雅点。
参考文件
[1]蔡金曼 李仪.嫦娥六号探伤器辐射升空.中国国度航天局.2024年05月03日
.https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758838/c10522280/content.html
[2]王蓉，胡文江,解码智能时期 2021 前沿趋势10东谈主谈=Decrypting the Intelligent Era 2021 Interviews with 10 People on Future Technology Trends,重庆大学出书社,2021.08,第170页
[3]谢瑞强. 嫦娥揽月｜当天辐射，嫦娥六号探伤任务有这些看点.滂湃新闻
.2024-05-03.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1798001883812273174&wfr=spider&for=pc
[4]中国探月工程总遐想师吴伟仁：探月工程20年来完毕了从无到有、八战八捷
.https://new.qq.com/rain/a/20240425V08SHX00 (2024年4月25日)
[5]刘兆军.热烈庆祝“嫦娥五号”飞行教诲器飞行任务取得圆满成功[J].航天复返与遥感,2014,35(06):1.
[6]中国航天科技集团.这是载东谈主登月的中国决策.2023年07月20日
.https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758838/c10078852/content.html
[7]胡喆、侯文坤.四年三“嫦娥” 外洋月球科研站基本型瞻望2035年前建成.新华社.2024-04-25
.https://baijiahao.baidu.com/s?id=1797275784990193165&wfr=spider&for=pc
[8]王赤,林杨挺,裴照宇,等.月球科研站的重要科常识题[J].中国科学基金,2022,36(06):830-840
[9]祝传海 范佳乐.专访王赤院士：中国“空间科学”，第一步，每一步.科学中国东谈主.2022-01-05
[10]吴伟仁院士在2024年4月24日中国航天日主论坛上的论说《我国深空探伤发展与外洋月球科研站》
本文受科普中国·星空谋略表情补助
出品：中国科协科普部
监制：中国科学时期出书社有限公司、北京中科银河文化传媒有限公司东京热快播