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地外天体采样

2022/1/21

1978 年，美国送给我国1克月球土壤，我国科学家仅用了其中0.5克月壤进行研究，就写出了14篇论文，加深了我们对月球的认识。

插图：苏盼盼

“手可摘星辰”是许多人小时候的梦想。可惜星辰距离我们太遥远，科学家们要想探索天体的奥秘，只能在地面依靠各类望远镜进行观测。后来，我们有了深空探测器，可以登上地球外的天体，行星、卫星、彗星、小行星……我们一点点试探能力的极限，采集地外天体上的土壤、石头、空气等有价值的样品带回地球进行分析研究。但地外天体采样也得根据天体具体的情况，采用不同的办法。

第一种办法简单粗暴：直接挖。美国“阿波罗计划”的宇航员，就在月球上挖过土。1969年7月，“阿波罗11号”第一次成功挖回了约22公斤的月球表面物质，“阿波罗12号”挖回34公斤，“阿波罗14号”挖回43公斤……一次比一次挖得多。“阿波罗17号”甚至挖回了110公斤月球样品，这是迄今为止地外天体采样最多的一次。

而人去不了的地方，就靠无人探测器来挖。无人探测器挖土的难度和人差不多，只是探测器一般个头较小，挖的样品数量要少一些。

第一个尝试在月球上挖土的探测器是苏联的“月球15号”。但这个探测器着陆失败，在月球危海摔得粉身碎骨，挖土任务宣告失败。一年多以后，苏联发射探测器“月球16号”，成功取回样品101克。1976年，“月球24号”执行了苏联也是20世纪人类最后一次月球挖土任务。

此后，人类再也没有登上月球采样。直到2020年，我国“嫦娥5号”探测器登月，成功取到1731克月球样品。2021年9月6日，美国“毅力号”在火星的一块岩石上钻孔，取到了第一块岩芯样本，被封存于容器中，等待后续的探测器前往火星将其收集带回地球。

引力强的行星，人或探测器可以上去挖。但引力很小的小行星，探测器上去站不稳，且质地坚硬，直接挖困难很大，怎么办呢？日本“隼鸟号”和“隼鸟2号”在两次探测任务中就使用了一种暴力方法——枪炮轰。探测器下降，伸出采集杆，采集杆一碰到表面立马发子弹，子弹溅起来的碎屑就会落到采集杆里，最终被纳入样品舱。

如果是太阳风、彗尾之类的稀疏物质，就得使用第三种方法了：顺风捞。美国“星尘号”探测器就用这种方法从“怀尔德2号”彗星的彗发上获取样本。彗尾虽然可以用望远镜看见，但它比地球大气稀疏得多。如果在彗星与探测器相对速度很高时，让尘埃样本直接撞上采样器，会导致尘埃样本被破坏而失去科研价值。所以“星尘号”采用了特殊的低密度气凝胶收集器阵列，密度只有玻璃的千分之一。“星尘号”小心翼翼，最终收集到非常珍贵的7颗尘埃样本。

本文作者：

宁铁民，从事科普与科幻写作；

凌晨，中国科普作家协会科学文艺委员会副主任委员，中国作家协会员和北京作家协会会员，科普与科幻小说作家

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编辑：K.Seven

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