嫦娥五號在月球上挖土采樣有多難？

本月的某一天，我們就將收到嫦娥五號從月球帶回來的“快遞”。

據(jù)央視新聞報道，北京時間12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發(fā)動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環(huán)月軌道。這是我國首次實現(xiàn)地外天體起飛。

同時，它還完成了一項壯舉：點火起飛前，著上組合體實現(xiàn)月面國旗展開以及上升器、著陸器的解鎖分離——這是我國在月球表面首次實現(xiàn)國旗的“獨立展示”。

“這是自1976年冷戰(zhàn)月球競賽結束以來，首次有航天器從月球表面發(fā)射，也是中國航天器首次從太陽系的另一個世界起飛?！边@一壯舉吸引了外媒的關注，《紐約時報》認為，嫦娥五號帶回的月球樣本“將對行星科學家用來確定整個太陽系內(nèi)行星、衛(wèi)星和其他天體表面年齡的方法進行校準”。

而就在12月3日下午4時許，也即嫦娥五號在月球上點火起飛前7個小時左右，在騰訊北京總部舉辦的2020騰訊ConTech大會上，李本琪當時透露：“嫦娥五號挖土已經(jīng)完成了?！?/p>

李本琪是嫦娥一號任務01指揮員，他全程參與了我國全部探月發(fā)射任務。

他這話是在一場關于“飛向月球，躍向火星，人類何時自由遨游太空”的討論中說的。該圓桌匯聚了李本琪、中科院自動化所復雜系統(tǒng)管理與控制國家重點實驗室主任王飛躍、清華大學教授、天文系主任毛淑德和北斗地面試驗驗證系統(tǒng)副總設計師盧鋆四位科學家和學者。

毫無疑問，嫦娥五號成為了這場討論的焦點。那么，這次嫦娥五號探測器成功實施月面取土采樣的意義是什么？

李本琪說：“我覺得取土的意義包括兩方面，首先是大家關注的取回來多少土，這些土本身的科學含義；第二個重要的是，我們?nèi)祟惸艿?8萬公里的月球上取土的能力，這也是很關鍵的。 ”

李本琪被稱為“北斗福星”。2007年4月北斗發(fā)射任務，射前4分鐘，火箭供氣連接器未按規(guī)定正常脫落，如果不在射前3分鐘脫落，火箭、衛(wèi)星乃至整個發(fā)射場都可能不保，在千鈞一發(fā)之際，李本琪一分鐘之內(nèi)連下7道指令，最終確保了發(fā)射成功。

他倒是很謙虛：“也沒有媒體說的那么懸乎，說下了好多口令。應該說我們指揮員也好，操作手也好，前期的預案做的比較充分，也加上大家比較熟練，處理地比較快，沒有大家說的那么嚇人?！?/p>

對我們普通人來說，倒計時是發(fā)射過程中最引人注目、扣人心弦的時刻之一。但李本琪表示，倒計時是發(fā)射環(huán)節(jié)最不重要的一個環(huán)節(jié)：“真正我們的倒計時開始數(shù)數(shù)的時候，誰去數(shù)都一樣，也就是真到數(shù)數(shù)的時候，一切已經(jīng)就緒了，就等點火。

其實所有的工夫都是在前面，一個指揮員在任務過程中，關鍵是要把各個系統(tǒng)協(xié)同地組織到一個時間軸上，在每一步都把他們拉到齊步走的節(jié)奏上來，確保大家按時、按節(jié)點地把自己的重要的工作做完，參數(shù)都正常?！?/p>

在這次探測器的自動采樣過程中，人工智能對探測器的著陸控制相當出色。這正是王飛躍的專長，他解釋道，我們所說的挖土的“土”，有一個專業(yè)術語叫月壤。

他表示，在月球上“挖土”、打孔取樣的困難程度跟地球上完全不是同一個量級，我們在地球上可以有很大的裝備，像現(xiàn)在的自動挖礦都沒問題，但是一到天上去，首先不可能有那么大的裝置來打孔，再者月球和地球上重力的差別，這就幾何級的增加了挖土的難度系數(shù)。

“這里有很多的不可測的情況，所以它增加了對控制的要求，這也是我看團隊、就是做探測器的團隊——文昌發(fā)射之前我也去了一下——少則干了五六年，有的干了十年，最長的從規(guī)劃干了十五年?！蓖躏w躍說，“對我們來說，也隨便說一下，但對他們來說，十五年的心血在這里面，他們是蠻緊張的?！?/p>

這次的取土包括鉆取和表取兩部分，那在月球上挖孔取土難在哪兒呢？王飛躍說，鉆取有很多不確定的因素，你不知道會發(fā)生什么事情。

“取樣，其他的西方國家也做了，從行星上拿回了，但是他們只是發(fā)射了一個探測器上去，它到表面上就接觸一下，采樣的是微量元素。我們這次取樣是要在小行星上（這里指月球）扒在上面，要刮幾層，鉆洞就更厲害了，你別一鉆（碎石）出了軌道撞到地球了，撞向誰了，你都不知道。”他說。

王飛躍表示，這里最重要的是把所有因素變成確定因素，這么多航天人的任務就是把不確定性變成確定性，但鉆孔有相當?shù)牟淮_定性，所以又增加了整個控制系統(tǒng)的復雜性?；⑿嵩?018年采訪過一次王飛躍，他的言辭之幽默讓人印象深刻，這次他童言童語般的風趣和幽默同樣讓現(xiàn)場200余位觀眾忍不住幾次捧腹。

李本琪將衛(wèi)星發(fā)射形象地比作快遞小哥，本月晚些時候，我們就可以拆開從月球寄回來的“快遞”了。

這次嫦娥五號探月的意義毫無疑問是舉世矚目的，人類已經(jīng)40多年沒有染指過月球了，自從1976年蘇聯(lián)的月球24號飛船成功登陸月球以來，還沒有其他國家成功登陸過月球。NASA打算在這個十年的晚些時候讓宇航員重返月球。

一場載人登月賽跑已經(jīng)開始。

那么深空探測對我們?nèi)祟惱斫馕粗氖澜缬心男┮饬x？

毛淑德表示，第一個意義是，地球是人類的搖籃，但是人類不能永遠待在搖籃里面，所以我們要進行深空探測，“理解人類在宇宙里面還有在太陽系里面的位置”，這也是“人類好奇心的表現(xiàn)，是我們?nèi)祟愄剿髯约簾o知邊界的方法”；更重要的意義則是，深空探測對于煥發(fā)年輕一代對科學的興趣也很重要，對中國深空探測而言，還可以激發(fā)民族的自豪感。

王飛躍說，從1988年開始，他從大學學的就是月球采礦、火星采礦，當時最主要的目的是經(jīng)濟價值，是希望探月能發(fā)現(xiàn)新的材料，還有新的動力?！拔覀冏隽撕荛L時間就是利用月球表土加上化學反應，那個材料叫‘表土經(jīng)過化學反應變成氫氣’，把月球表土分解成氫氣，用氫氣作為燃料?！?/p>

他認為，接下來太空旅游可能會得到大力發(fā)展，幾百萬一張票，或者當?shù)厍虬l(fā)生災難的時候移民到月球上。真天馬行空的一老爺子。

那么，我們什么時候能夠去月球旅行或者移民到別的星球呢？

李本琪比較實在，他說短時間內(nèi)非常困難，因為我們的星球并不在一個安全的環(huán)境里面，我們要進入宇宙空間，首先要解決“速度”的問題，當前火箭推進的速度不到光速的萬分之一，這樣的話，去外太空就要以多少萬年來計劃。

“所以人去外太空，短時間內(nèi)時間上不太可能。”李本琪此時展現(xiàn)了其幽默的一面，“先不說時間，就說一路上有多少危險。比如說一不小心掉到一個引力很大的星球附近，被星球捕獲了，你也不知道捕獲上去是什么結果，也許忽然一下撞上了。還有一種可能，走在半路上趕上星球爆炸了，城門失火，殃及池魚。剛才還提到我們?nèi)ネ馓杖』貋淼臉颖究赡艽嬖诟悴磺宄牟《?。還不見得是病毒，比如說是一種放射性的材料，接觸這種放射性材料人就受不了?！?/p>

他的觀點是：宇宙太危險，短時間內(nèi)輕易不要琢磨這事兒。

王飛躍：“我非常贊成，別沒事找事。但是我覺得外空旅游可以趕快發(fā)展，然后咱們老說在地球上建設智慧城市，我覺得還不如在太空上建設智慧空間，就是組裝的那種。以后咱們把太空智慧城市的標準公布一下，你只要造一個模塊發(fā)上去，弄到一起旅游收費之類的，多好的一件事情?！?/p>

王老師腦洞太大，咱們還是先腳踏實地等待2020年趕緊結束吧。
責編AJX