說到月球采樣，就不得不提到上個世紀(jì)六七十年代美蘇之間的“月球挖土競賽”了，當(dāng)時到底發(fā)生了什么？為何登月之后沒有下一步動作？讓我們一起來看一下，那些年月球采樣背后的故事。
激烈的頭名之爭
“二戰(zhàn)”過后，美、蘇兩國各自從德國獲得了一批火箭專家，并從此開啟了本國的航天事業(yè)。
當(dāng)時，蘇聯(lián)急欲在科技方面壓倒如日中天的美國，因此對航天技術(shù)的重視遠高于美國。當(dāng)美國時任總統(tǒng)艾森豪威爾還在糾結(jié)如何從國防開支中省下航天技術(shù)經(jīng)費時，蘇聯(lián)早已大刀闊斧地向太空進軍了。因此，蘇聯(lián)不出意外地贏得了人類航天的好幾個“第一”。
這一系列“第一”嚴重影響了當(dāng)時輿論，《紐約時報》更是悲觀地說，“我們的盟國會離我們越來越遠，因為旁觀者確信蘇聯(lián)就是未來霸主。這使得新任總統(tǒng)肯尼迪倍感壓力，只能選擇——向月球進軍。
于是，在加加林進入太空后的第三天，肯尼迪召開會議，討論載人登月的可行性，并隨后在國情咨文中首次提出“阿波羅計劃”，計劃于1967年實現(xiàn)月球往返，得到國會批準(zhǔn)。
而此時的蘇聯(lián)也早有登陸月球的意愿，更何況1967年是蘇聯(lián)建國50周年，蘇聯(lián)怎么會坐視美國人在這樣大喜的日子里搶走如此重要的一個“第一”呢？
于是蘇聯(lián)月球挖土行動緊隨其后，并于1964年出臺了《關(guān)于月球和宇宙空間考察工作的決定》。
至此，“月球挖土競賽”正式進入白熱化。
為了率先完成這一成就，美蘇都采用了“適度冒險”的策略，壓縮地面試驗數(shù)量與周期，而這不可避免地降低了飛行器的可靠性。
美國方面，阿波羅計劃出師不利。1967年1月，“阿波羅1號”意外起火，3名航天員遇難。
1967年3月，負責(zé)蘇聯(lián)航天員工作的卡曼寧說：“蘇聯(lián)將保證航天員的絕對安全。”然而，蘇聯(lián)的形勢更為嚴峻。
為了在阿波羅成功登月之前完成月球取樣并返回，蘇聯(lián)在1969年4月15日之后的一年中，連續(xù)開展了6次發(fā)射任務(wù)，卻均以失敗告終，錯失了拿到月球首個樣本的機會。
好在蘇聯(lián)有個比較好的習(xí)慣，就是只有航天發(fā)射成功后，航天器才會有一個正式的命名。因此，即便連續(xù)失敗，大家如果只根據(jù)有名字的航天器來看蘇聯(lián)航天的話，成功率還是很高的。
1969年7月20日，美國的“阿波羅11號”登月，月球挖土頭名的殊榮花落美利堅。
阿波羅11號飛船登月艙與太陽能電池板小車
雖然頭名已失，但蘇聯(lián)仍不愿就此放棄，終于在1970年9月20日，月球16號探測器完成了月球表面的首次無人取樣，帶土回家。
不同的采樣方式
蘇聯(lián)的月球無人采樣思路和我國本次“嫦娥五號”基本一致，都是進入月軌后，向月球表面釋放由下降級和上升級組成的探測器，下降級位于探測器下部，負責(zé)制動、降落、采樣等。而且采樣不只是在表面抓一把土那么簡單，為了盡量獲得更多數(shù)據(jù)，需要采集不同深度的樣品，為此，當(dāng)時蘇聯(lián)采用了自動鉆孔機，通過在月球打洞的方式提取月壤樣品，但由于探測器本身不能機動，所以當(dāng)像“月球20號”那樣不幸落在玄武巖上，就很難取到足夠的樣本了。取樣后，上升級負責(zé)將樣本送回月球軌道并返回。
但由于當(dāng)時蘇聯(lián)還不具備在月球軌道中途進行對接的能力，因此不能像“嫦娥五號”一樣接力反回，只能靠上升級直接加速返航，這種方式無疑會攜帶大量燃料，這也是為什么盡管蘇聯(lián)每個月球探測器噸位都不小，但采樣能力卻不大的原因。
相比之下，美國有人取樣的方式就靈活許多。美國的載人登月一方面返程的有效載荷可以更多，“阿波羅11號”就采回了22公斤月球樣本，是蘇聯(lián)整個登月計劃取樣的近70倍。
阿波羅16號飛船取回的月球巖石樣本
另一方面，載人登月采樣的方式和采樣地點也更為靈活。航天員在月球上活動時，可以使用鏟子和帶爪的探桿進行巖石標(biāo)本收集，同時也會用鉆桿打洞的方式獲得內(nèi)層巖芯。當(dāng)然采樣地點也非常靈活，由于航天員可以在飛船附近自由活動，尤其“阿波羅15號”帶上月球車之后，甚至可以開車出去撿石頭，往返30公里不是夢，大幅擴大了采樣半徑。
因此，單從采樣效果上來講，當(dāng)時美國的有人采樣相對蘇聯(lián)的無人采樣有著絕對的優(yōu)勢。
經(jīng)過激烈的對決，美國雖然在月球挖土競賽取得了絕對成功，但也付出了很多。
美國的載人登月計劃包括三個階段，第一階段是“水星計劃”，目的是解決人類在外太空長期停留，以及從月球安全返航的問題，耗資約4億美元；第二階段是“雙子座計劃”，目的是解決航天器對接、航天員太空行走等問題，耗資約12.8億美元；第三階段的“阿波羅計劃”才是研究載人登月問題，耗資約240億美元。總計260美元，按照美國6次成功登月算下來，平均每次登月的背后，都有接近40億美元在燃燒。
蘇聯(lián)方面登月的具體經(jīng)費計劃目前尚未解密。但根據(jù)有限的公開資料，蘇聯(lián)在1966~1970年花在登月計劃的錢約為48億美元。相比之下，美國僅1966年一年，就為登月花了45億美元。
蘇聯(lián)采取無人采樣的方式造訪月球，盡管從挖土的重量上無法與美國的阿波羅載人登月計劃相比，但從解決“有”和“無”的角度看，無人月球采樣的方式更安全也更經(jīng)濟，同時也為人類深入開展月球科學(xué)研究提供了新的方案。
不過，不論是更經(jīng)濟抑或是燒錢，在當(dāng)時，其成本都遠超國家經(jīng)濟的常規(guī)負荷。因此，在兩國拼出勝負后不久，便不約而同地叫停了后續(xù)的月球探測計劃。
百搭的稀世珍寶
自古以來都是“物以稀為貴”，費了這么大勁兒才采回來的月球樣本，從其落到地球的那一刻起，就變成了地球上“最昂貴”物件的象征。
而貴重的物品，用來送禮再合適不過了。1978年，中美建交前夕，美國總統(tǒng)特使布熱津斯基訪問中國時，帶來的禮物就是一塊嵌在有機玻璃中的月球巖石，只不過重量才約1克。
除此之外，美國還先后向135個國家贈送過月球樣本，質(zhì)量也都很小。國際社會對月球樣本的認可程度可見一斑。
從月球表面起飛的“月球16號”上升級，頂部的球體就是樣品返回艙
當(dāng)然，除了饋贈，還可以拿來拍賣或者收藏。1993年，蘇富比拍賣行以44.25萬美元拍賣成交3塊由蘇聯(lián)“月球16號”于1970年采集的月球樣本，總重約0.2克，這意味著其均價達到了200萬美元1克。然而，這并不是其價值的巔峰。當(dāng)這幾塊“天外之石”在2018年再次出現(xiàn)在蘇富比拍賣行時，其成交價增長至85.5萬美元，漲了接近1倍。
雖然月球樣本已經(jīng)貴得離譜，但它們的價值仍然不是可以用錢來衡量的，更重要的是科研價值。同時其研究的過程也需要十分謹慎，除為了避免樣本受到污染外，還有一個原因就是研究人員害怕月球樣本中存在類似“異形”的有害物種。
研究人員可以通過研究月壤中不同的成分，來獲得原始月球的物質(zhì)組成、外來物質(zhì)、形成時間等重要信息。截至目前的研究顯示，月球表面巖石中富含鐵、鈦、氧等元素，且初步分析其蘊藏著豐富的稀有金屬。更重要的是，科學(xué)家還在采集回來的樣本中發(fā)現(xiàn)了含量十分可觀的核聚變的理想原料氦-3，它很可能成為未來月球基地的重要能量來源。
隨著采樣與研究的不斷深入，相信一定會有更多的驚喜等著我們。讓我們拭目以待吧。
來源：中國航天報
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