中国公布月球探测未来蓝图

本报记者 马 俊
编者的话：4月1日，由国家航天局探月与航天工程中心和中国国家博物馆共同主办的“九天揽月——中国探月工程20年”展览在国家博物馆对外展出。《环球时报》记者在现场采访时发现，本次展览中不仅全球首次对比展出月球正面、背面样品，上百件珍贵实物与图文史料首度集体亮相，而且公布了中国未来月球探测计划的宏伟蓝图。

中国主导的国际月球科研站模型

嫦娥六号岩屑样品

嫦娥五号岩屑样品

20年来，中国探月创造多个世界首次
本次展览围绕中国探月工程历史背景、研制历程、主要成就、未来任务等，以实物实证与历史档案相结合的叙事方式，系统展示中国探月工程自2004年立项以来，以“绕、落、回”三步走战略为引领，走出的一条高质量、高效益的月球探测之路。从嫦娥一号开启中国深空探测篇章，到嫦娥三号携玉兔号月球车首次烙下中国月面印记，从突破月背中继通信技术架设地月“鹊桥”，到嫦娥五号携月壤凯旋而归，展览内容丰富详尽。
中国探月工程总设计师吴伟仁院士在展会现场接受采访时表示，过去20年的工程实践，我们创造了多个“世界首次”，取得了举世瞩目的成就。例如嫦娥四号实现人类探测器首次月球背面软着陆，揭开了月背的神秘面纱；嫦娥五号首次实现我国地外天体采样返回，并首次在月球表面展示国旗；嫦娥六号实现了人类首次月球背面采样返回；鹊桥号中继星实现全球首次月球背面的中继通信，解决了月背与地球通信的世界级难题。这些成就不仅填补了人类探月空白，更让中国航天从“跟跑者”成为“并行者”甚至部分领域的“领跑者”。
吴伟仁还强调说，这次展览是嫦娥五号和嫦娥六号采集的月球样品首次同时展出，这是人类历史上第一次有机会同时近距离对比观看月球正面和背面的样品，这是中国探月工程的重要成果之一，也代表了我国实施探月工程20年来，月球探测水平与能力实现了从跟跑、并跑到部分领跑的历史性跨越。
据介绍，嫦娥五号的月壤采自月球正面的“风暴洋”，这里的岩石形成于约20亿年前，是迄今为止人类获取的最年轻的月球样本。对嫦娥五号月壤的样本进行研究已经取得了一系列原创性科研成果，例如了解到月球在20亿年前仍存在岩浆活动，比以往月球样品限定的岩浆活动停止时间延长了约8亿-9亿年；嫦娥五号着陆区月壤具有典型的玄武岩原位弱风化特征，为全面认识月壤特性和成壤机制提供了重要证据；还发现了月球第六种新矿物“嫦娥石”等。
而嫦娥六号的月壤样品采自月球背面“南极-艾特肯盆地-阿波罗撞击坑”，这是月球最大最深最古老的撞击坑，能够追溯月球45亿年的演化史，为地球早期生命的起源提供线索。相比嫦娥五号样品，嫦娥六号的月背样品颜色略浅、堆积密度更小、颗粒来源也更为复杂。
吴伟仁介绍称，对于中国探月的“高质量、高效益”，主要体现为“三不一超”。一是“指标不降”，探月工程实施20年，中国突破了一批卡脖子的核心关键技术，技术指标始终不降，充分体现高水平科技自立自强。二是“经费不超”，坚持“花小钱办大事”，通过建立一个长远的统筹规划方案，例如嫦娥六号复用五号备份星，实现成本效益最大化。三是“进度不拖”，我们用20年走完了发达国家半个世纪的路，如期圆满完成对月球的环绕、着陆和巡视探测。四是“超额完成任务”，例如嫦娥二号实现“一探三”，玉兔二号成为存活最久的月球探测器，至今仍在工作，远超预期使用寿命。
中国主导的国际月球科研站什么样
《环球时报》记者注意到，现场展品透露了中国未来月球探测计划。嫦娥七号计划于2026年前后发射，将对月球南极环境和水冰资源进行勘察探测。而嫦娥八号则计划于2028年前后发射，开展月面科学试验和资源开发利用技术验证。吴伟仁介绍说，目前已经开展研制第一台在月球“打砖”的机器，可以通过3D打印技术将月壤“打印”成不同规格的“月壤砖”，为建设国际月球科研站提供材料支持。
在展览现场展示的中国计划在月球上建立的国际月球科研站模型，清晰展现了其基本构成。国际月球科研站是由我国倡议发起、多国参与建设、位于月球表面与月球轨道的综合科研设施，具备长期自主运行、短期有人参与的能力。现场模型显示，国际月球科研站包括为整个科研站提供能源的核堆与太阳能电站、供航天员生活的月面生存舱、提供氧气的月壤制氧设备、确保航天员和物资往返的着陆上升器以及保证通信的月面通信塔等基础设施，还有月基观测等所需的科研设备。
值得一提的是，我国科学家通过分析嫦娥五号取回的月壤，对于如何开展月面原位资源开发提出了一系列新思路。例如在月壤制氧方面，目前的设想之一是将月壤加热到1600摄氏度到2500摄氏度，让月壤中的氧化物发生化学反应，氧气以气泡方式释放。中国科学家通过对嫦娥五号取回的月壤进行分析后发现，其中富含铁、钛等人工光合成中常用的催化剂成分。中国科学家提出利用月壤实现地外人工光合成的策略，即利用月夜极低温度（零下173摄氏度），通过凝结将二氧化碳从人类呼吸的空气中直接分离，然后将月壤作为水分解的电催化剂和二氧化碳加氢的光热催化剂，将呼吸废气、月球表面开采的水资源等转化为氧气、氢气、甲烷和甲醇。
国际月球科研站模型里还专门设有“月面打印制砖铺路场景”。为了尽量降低航天运输和维护成本，有必要通过月球资源原位开发获取建造材料，因此科研人员希望利用月壤烧结出榫卯结构“月壤砖”，由智能机器人施工拼装，同时利用3D打印技术完善连接，防范结构过度变形。2024年11月16日，天舟八号货运飞船送到中国空间站的物资中，就包括科研人员模拟月壤成分烧制的“月壤砖”，计划开展太空暴露试验，检验其能否胜任建造月球基地的重要任务。
此次还展出了嫦娥五号月壤纤维样品。月壤主要由硅酸盐矿物组成，具备制造无机纤维的基本条件。科学家将月壤转化为纤维材料，不仅可作为建材增强体，还能用于制备柔性展开结构，对月球基地具有重要意义。
从木星探测到“小行星撞击”
本次展览也公布了中国下一步的深空探测计划。2020年7月23日，中国首次火星探测任务天问一号由长征五号运载火箭在文昌航天发射场成功发射，标志着我国行星探测的启程。2021年5月15日，天问一号成功软着陆于火星乌托邦平原，不但让我国成为世界上第二个掌握火星着陆巡视探测技术的国家，而且在国际上首次通过一次发射，实现火星环绕、着陆和巡视探测三大目标。
现场展板介绍称，天问二号任务计划于2025年前后发射，在2027年前后开展近地小行星2016HO3伴飞探测和取样返回，2034年前后到达主带彗星311P并开展伴飞探测，将推动我国小天体科学研究取得重大突破。
天问三号任务将于2028年前后采用长征五号运载火箭分两次发射，实现火星取样返回。该探测器由着上服组合体（着陆器、上升器、服务器）和轨返组合体（轨道器、返回器）组成，其中着上服组合体将完成着陆火星、表面采样和从火星表面起飞等任务，随后与轨返组合体在环火星轨道上对接完成样品交接后，由轨返组合体负责将样品带回地球。
天问四号任务将于2029年前后发射，在2035年前后实现木星等巨行星探测，深化人类对木星系和行星际的科学认知。
此外中国还计划进行首次近地小行星防御演示验证任务，将开展30米级近地小行星超高速撞击，完成撞击效果在轨直接评估，实现近地小行星动能撞击在轨演示验证。同时，开展目标小行星近距探测，研究撞击造成的地形地貌变化，分析溅射物产生、传播和演化机制，丰富小行星探测样本量。