中国挖掘月球材料：对月球演化和太阳系历史的见解及未来样本返回的蓝图

工程7（2021）544新闻亮点中国米奇·莱斯利高级技术作家在2020年12月对月球进行快速访问后，中国从一个以前没有取样的火山位置挖掘出来的材料可能会提供对月球演化和太阳系历史的见解美国罗德岛州普罗维登斯市布朗大学地质科学教授吉姆·海德说，这次任务还展示了中国太空计划技术复杂程度的新水平，并为未来从太阳系其他天体返回样本的探险提供了蓝图在20世纪60年代和70年代的多次任务中，美国阿波罗宇航员将382公斤的月球岩石和土壤带回地球[2]的文件。在1970年到1976年之间，三架苏联机器人月球号航天飞机带着大约0.3公斤的重量回家.从那以后的几年里，科学家们一直在研究这种材料，以调查诸如月球如何形成，其表面如何对来自太空的辐射做出反应，甚至月球土壤是否含有致命的微生物（显然不含）等问题。美国国家航空航天局（NASA）有超过300公斤的收藏品可供科学家申请研究，2019年，该机构开放了自20世纪70年代初以来一直被密封的岩石储藏。尽管如此，额外的中国样本可以提供丰富的新数据，并使研究月球的不同区域成为可能。阿波罗任务在六个地点采集了标本[7]，苏联探测器访问了另外三个[8]。“我们已经探索了月球的一小部分，我们的印象是高度偏见的少数样本，”理查德卡尔森说，地球化学家和地球与行星实验室主任卡内基科学研究所在华盛顿特区，美国。此外，分析技术的快速发展，例如用于探测化学成分的更强大的同步加速器光束[9]，允许从更少量的月球物质中提取更多的信息，只有几微克，Darby Dyar说，美国南哈德利的Mount Holyoke学院的天文学教授。研究人员现在可以进行测量中国已经向月球发射了四次任务，最近的是但更精确的控制。飞船的四个组成部分（图1）于2020年11月23日发射升空，并于2020年11月28日进入月球在与飞船的其他两个部分分离后，然后，上升飞行器带着样本起飞，并将它们传递到返回舱，返回舱于2020年12月16日离开月球‘‘Chang’e苏联飞船直接炸回地球，所以他们被限制在月球近侧的地点相比之下‘‘That’s a big deal,” HeadChang’e 5’s orbital handoff also offers lessons for upcomingattemptsFig. 1. 这张艺术家 图片来源：中国新闻社（CC BY 3.0）。https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.03.0072095-8099/©2021 THE CONDITOR.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可从ScienceDirect获取目录列表工程杂志首页：www.elsevier.com/locate/engM. 莱斯利工程7（2021）544545图二. 在艺术家的演绎中，嫦娥5号的着陆器和上升器位于月球表面靠近Mons Rümker的着陆点。上升飞行器将1.7公斤的月球材料送入轨道，并将其转移到图片来源：中国新闻社（CC BY 3.0）。图三. 这张由嫦娥五号着陆器拍摄的照片1300米高的吕姆克山几乎看不见，就像图像右上角的凸起一样图片来源：中国国家航天局（公共领域）。系统。在过去的二十年里，少数机器人任务已经从彗星和小行星上收集了样本。例如，美国宇航局样品返回任务的下一个目的地是火星。美国宇航局“坚持不懈”号将在月球表面储存样本，美国宇航局和欧洲航天局未来的航天器将再次通过轨道转移将样本带回地球。Chang’e 5 ‘‘is adress rehearsal for the international Mars return mission,” said中国计划保留大部分月球样本，但会与国外的科学家分享一些[17]。虽然部分材料将用于宣传和教育，包括将在中国北京的中国国家博物馆展出的一部分[18]，但留给科学分析的数量“是一个金矿”，Dyar说。例如，新的样本可以帮助研究人员完善他们对月球历史的理解。科学家们可以根据月球上某个地点的年龄陨石坑越多，它就越古老，阿波罗和月球任务的材料有助于校准它们的年代。Change5苏联的任务[20]。‘‘It gives us another time point toChange5的标本还可以揭示有关月球火山活动的新信息。研究人员认为，大多数火山爆发在大约30亿年前就停止了，但飞船着陆的火山平原形成的时间要晚得多[21]。 Head说，这些样本可能表明高水平的放射性或其他因素是否允许火山活动在该地区继续下去。卡尔森说，宇宙飞船的货物也可以帮助测试有关早期太阳系的假设。由于许多阿波罗岩石的年龄大致相同，一些科学家提出，太阳系内部在大约39亿年前被太空碎石撞击，这一事件被称为晚期重轰炸[22]。但最近的一些研究对这一观点提出了挑战，嫦娥五号的嫦娥五号任务继续进行，飞船的第四个组成部分，在样品收集期间继续环绕月球的轨道器，移动到太空中的一个位置，海德说，除了潜在的科学回报外，操纵飞船到这一点并保持它在那里给了飞船的操作员更多的指挥、控制和遥测经验。‘‘China is在不久的将来，额外的计划任务将使科学家能够获得更多的月球岩石。嫦娥六号，预定将于2023年或2024年升空，将从月球南极带回样本NASA已经与四家私人公司签订了在月球上收集样本的合同[26]，尽管这些材料如何返回地球仍不清楚[27]。美国宇航局计划在2024年登陆月球的宇航员也将带来为科学研究提供更多的材料[28]。与此同时 ， 研 究 人 员将 忙 于 分 析 嫦 娥 五 号 提 供 的新 样 本 。 ‘‘I’m lookingforward to seeing what they brought back,” said引用[1] 中国在内蒙古着陆月球岩石[互联网]。华盛顿特区：科学; 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