月球土壤的主要成分(月球土壤取出来了吗)

编辑：角落

12月3日23时10分，嫦娥五号上升器点火起飞，携带月壤进入预定环月轨道，实现我国首次地外天体起飞。此前，嫦娥五号探测器经过约19小时月面工作，顺利完成月球表面自动采样。随后，上升器将把样品转移到返回器，返回器将等待合适的月地入射窗口，做好返回地球的准备。

为了顺利完成采样任务，着陆器随身携带了钻取采样装置、表取采样装置、表取初级封装装置和密封封装装置等神器。我们先不介绍这些神器的功能和数据，还是探讨一个最基本的问题——月球土壤。为什么国家要花大力气让嫦娥五号去月球带回这2公斤的月壤和岩石。

20世纪六七十年代，美国和苏联先后实现有人和无人月球采样返回。美国实施的是有人采样方式，在6次登月计划中采样量达380多公斤；苏联实施了3次无人采样方式，共采集月壤300余克。

我国嫦娥五号这次估计带回2公斤，

是不是少了点？

挖土听上去简单，但由于施工地在月球，情况复杂得多。月球引力只有地球的六分之一，在这种环境下钻孔、铲挖、把样品封装进上升器，对探测器技术要求极高。采样时序紧张，动作多，装置也是全新研制的，需要考虑探测器的测控、光照条件、月面高温等约束，不确定因素多。中国航天科技集团五院技术专家说。

按计划，嫦娥五号将钻取约2米深的月壤岩芯柱，采集约2千克重的月壤样品。也许有人会问：去一趟月球可谓千辛万苦，为何不多带点土特产回来？

采集量的多少会影响到容器的大小，进而影响到整个探测器的体积、重量，以及推进剂的需求。国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师裴照宇解释，以2千克的采样量作为初始值来设计探测器，嫦娥五号探测器的总重量达到8.2吨。如果增加样品量，探测器很多指标都会增长，8.2吨很可能不够，最后会超过火箭的运载能力，目前的设计是平衡后的结果。2千克的数量不算少，工程上可实现。

月壤有何研究价值？

嫦娥五号采集的样品，将被用来研究月球的起因和演化。《自然》杂志还提到，嫦娥五号样本可以填补科学家对月球火山活动理解上的一个重要空白。这些来自月球的物质还可以帮助研究人员更精准地确定地球、火星和水星等行星表面的年代。根据计算陨石坑的方法，月球也是为其他行星测年的重要参考。

其实，对于月壤的研究价值，除了知道星球的活动和起源等。一种重要的元素也是多次嫦娥计划的主要目的，那就是氦-3。

我们小时候的化学课，学过五种惰性气体——氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）。其实，加上氡（Rn，放射性）和人造元素Og(放射性，人造元素）一共七种。

氦-3是气体，氦气的一种，它的原子核里有两个质子和一个中子，加起来是3个，所以称为氦-3。氦-3在宇宙中比较常见，它从恒星里产生出来，然后作为一种宇宙射线释放到太空中。比如说太阳风里就有少量氦-3，有一些会吹到地球的大气层外边，还有一些吹到了月球上。

我们的地球地底下也有氦-3，它是由放射性物质核裂变产生出来的。地球在形成之后的几十亿年里一直都在释放这种昂贵的气体，剩下少量没释放出来的都深埋在几百公里以下的地幔，我们无法开采。

当两个氦-3原子相遇，在满足一定条件的情况下，它们会聚变成一个氦-4和两个氢，同时释放出强大的能量。这就是我们常说的核聚变，并且理论上它非常干净，这个过程不会产生中子，你甚至可以住在这种核电厂的隔壁而不用担心放射性污染。这不就是人类梦寐以求多年的清洁能源吗？

地球上的氦-3不多，但是月球上确是多得很。月球上的氦-3主要来自太阳风。太阳风里有大量带电粒子，同时也会把太阳内部的一些物质比如氢、氦和氦-3抛射到太空中。月球没有大气，当太阳风撞击到月球表面时，一部分的氦-3粒子会滞留在月球岩石土壤的缝隙里一点点沉淀下来，经过数十亿年的积累，月球表面的土壤里就蓄积了相当数量的氦-3。

此次嫦娥五号在月球钻取了0.5千克月岩，它来自2米深的地下，几乎没有氦-3；嫦娥在月表挖取的1.5千克月壤，按照月球表面氦-3的平均浓度，当中最多可能有0.00001克（10微克）氦-3。也就是说你至少要在150吨月球土壤里才能提取到1克氦-3，这个开采过程将是何等的艰苦，还需要人类的科技文明再提升几个档次才能做到。

多年前，中国科学院院士、中国月球探测计划首席科学家欧阳自远曾多次来上海科协所在的科学会堂。在上海科协举办的科普报告会上透露，月球上的氦－3在土壤里大概有100万-500万吨，这将是人类社会长期稳定、安全、清洁、廉价的可控核聚变的能源原料，可供人类上万年的能源需求。

欧阳自远指出，月球土壤里含有一种物质，叫氦－3，将会对人类社会的发展，做出史无前例的、重大的贡献。月球有个特殊的环境，超高真空、无磁场、地质构造稳定，弱重力、高清洁环境，可以对地球进行监视，同时月球可以做各种各样的特殊材料和特殊生物制品。科学的责任就是要解决这些问题。

十多年前，欧阳自远院士提出我们的月球探测大概分为三个大阶段：探月阶段，（不载人阶段）；载人登月阶段；驻月阶段，就是建立月球基地，长期进驻的阶段。而今天，我们正处于老院士所说的第二阶段，这是何等的宏伟计划正在实现过程中。

人类研究、开发月球的历史不过50多年，算上美苏太空竞赛停摆后的40多年空隙，人类真正去零距离接触月球的时间并不长。我们的嫦娥五号征程已经过半，现在正在回归地球的行程中：

12月1日23时11分，嫦娥五号着陆器与上升器着陆；2日22时，完成采样和封装；3日23时10分，上升器点火起飞；6日5时42分，上升器与轨道器和返回器组合体交会对接；6时12分，月球样品容器转移至返回器。不到5天的时间里，嫦娥五号已经完成了此次任务中最关键的任务，效率惊人。根据官方消息，嫦娥五号着陆的区域条件较好，采样工作因此比预计的顺利很多，自动采样任务仅用了19个小时，这比预期时间提前了。

根据航天科技集团消息，嫦娥五号任务总共历时23天，从11月24日凌晨发射到今现在天，已经过去13天，时间已经过半，期待她的凯旋归来！