傅亦菲/科技日报
《科技日报》7月20日报道说，最近，随着火星探测窗口的临近，所有国家的探测项目都准备就绪。事实上，无论是火星还是最近的天体——月球，人类对深空探测的热情从未减弱。
1969年7月20日20时17分43分，阿波罗11号宇宙飞船在月球的静海地区着陆。美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面留下了深深的印记，这是人类首次成功登上月球。为了纪念这个激动人心的时刻，每年的7月20日被指定为人类月亮日。
然而，阿波罗计划在科学领域的最大贡献不是阿姆斯特朗的脚印，而是从月球带回岩石。从1969年到1972年，美国完成了六次载人登月任务，带回了约382公斤的月球样品，并取得了大量的科学成就。
半个世纪后，中国将最终收集月球土壤。根据该计划，中国将在2020年10月底发射嫦娥五号探测器，收集月球样本，并通过铲土和钻探将其带回地球。
为什么我们要千里迢迢去月球“挖掘”？这些样本能起到什么作用？今天，我们将一起探索。
不仅仅带来月球新认识
几十年前，随着美国和苏联一个接一个地从月球上获取样本，人们只能仰视和猜测几千年的月球在科学家的显微镜下被拉了出来，它神秘的面纱被一层一层揭开。
除了了解月球，对这些样本的研究也有助于科学家建立现代行星科学，并为了解各种行星的地质演化过程提供参考。
美国史密森尼国家自然历史博物馆的地质学家埃里克加文(Eric Gavin)曾写道，来自月球的岩石彻底改变了我们对三个主要问题的理解：月球的表面性质、月球的起源以及太阳系的演化。
例如，行星化学家分析了月球样本的同位素组成，发现这些岩石大多比地球岩石更古老，年龄从30亿年到45亿年不等。然后他们建立了一套模型，可以估计月球上任何位置的年龄。
中国科学院国家天文台研究员郑永春认为，月球土壤是月球固体岩石圈向太阳系空间的过渡地带，其中包含了大量的相关区域信息。对月球土壤的研究不仅涉及月球本身，还包含有关太阳系空间物质和能量的重要信息。这些包括太阳系早期演化的历史记录、月球岩石和月球土壤的宇宙射线照射和辐射历史、月球挥发物的脱气历史、太阳风的组成、太阳表面的组成特征以及小天体和微陨石撞击月球的历史记录。
美国国家航空航天局(NASA)阿波罗计划的样品负责人瑞安齐格勒(Ryan Ziegler)透露，在过去的几十年里，NASA收到了3000多份研究特殊月球样品的申请，来自10多个国家的500多名科学家也提出了申请。美国宇航局已经向天文学、生物学、化学、工程学、材料科学、医学、地质学和其他领域的科学家分发了50，000多个月球样本进行研究。
1978年，时任美国国家安全顾问的布热津斯基访问中国时，向中国赠送了1克月球样品。这块石头只有用放大镜才能看清楚，它分为两部分，一部分收藏在北京天文馆，另一部分由中国探月工程首席科学家欧阳自远带领的团队研究。“我们已经弄清楚它是什么，它有多老，它包含什么。”欧阳自远说，研究人员不仅判断样本是在阿波罗17号任务期间采集的，还确认了采集地点，甚至分析了斯通所在区域是否有阳光。根据对这块石头的研究，他们已经发表了40篇文章。
除了科学成就外，月球岩石的研究对月球资源的开发也具有重要意义。中国空间探索技术首席科学传播专家庞志浩说，月球样品研究的重要成果之一
氦-3在世界上被认为是一种高效、清洁和安全的核聚变发电燃料。据计算，100吨氦-3产生的能量相当于全世界一年消耗的总能量。地球上氦-3的量很小，已知只有500公斤左右，世界上使用方便，早期探测结果显示月球浅层氦-3的量高达数百万吨，足以解决人类的能源担忧。事实上，随着人类对月球认识的加深，科学家们发现月球上氦-3的总储存量可能会更多。
中国月球采样不“烧钱”
虽然月球样品给人类带来了重要的科学研究成果，但在阿波罗计划中获取样品的成本也非常惊人。根据一些计算，美国从月球上采集的382公斤样品的成本相当于同等重量的直径的30多倍。
这并不奇怪，因为阿波罗计划原本是一个非常昂贵的项目。“当时有一种说法，每次发射土星五号重型火箭登陆月球就相当于燃烧一艘航空母舰。”中国航天科工集团第二研究所研究员杨玉光说。
庞志浩介绍说，土星五号重型火箭的成本高达5亿美元，阿波罗登月飞船的重量是黄金桂的十倍多。阿波罗计划持续了11年，耗资255亿美元。为了实施这一计划，美国宇航局的年度预算约占美国政府总预算的4.5%。
此外，阿波罗计划的主要目的是把宇航员送上月球，收集样本只是宇航员的“工作”之一。庞志浩认为，宇航员执行的采样任务是灵活的，可以有的放矢。同时，宇航员可以进行移动探索，特别是阿波罗15号搭载的月球车，其速度可以达到每小时10公里左右，这可以大大增加宇航员的活动范围。然而，载人任务不仅成本高，而且技术复杂。虽然美国人在半个世纪前就能把宇航员送上月球，这是令人钦佩的，但杨宇光认为阿波罗的工程技术更具侵略性，一些设备冗余很少，从安全的角度来看这是非常危险的。
即将在中国进行的嫦娥五号任务是围绕月球取样返回这一主要目标进行的无人探索任务。庞志浩说，中国的探月工程是循序渐进的，从无人驾驶到有人驾驶的发展是科学的，成本也低得多。然而，嫦娥五号探测器只能在着陆后原地运行。
据国家航天局月球探测与航天工程中心主任刘继忠介绍，嫦娥五号探测器的着陆点是月球西北部的鲁默克山。欧阳自远曾经说过，中国选择的着陆点距离阿波罗着陆点有几千公里，这将会带来新的现象和新的发现。
将是人类在太空的“哨所”
自1959年苏联发射“月球一号”以来，人类已经发射了130多枚月球探测器，通过绕月、登陆巡逻甚至撞击等方式探测月球。
20世纪70年代中期，美苏之间的冷战局势逐渐缓和。苏联退出了载人登月的竞争，美国从狂热中冷静下来，停止了昂贵的登月活动。在过去的20年里，全世界都进入了冷静思考的阶段，深入研究月球探测的意义。
在此期间，各国普遍认识到探月活动具有政治、社会、技术、科学和经济意义。因此，从那时起，人类探月活动的方向已经从不惜一切代价为政治目的服务转变为科学探索与经济利益相结合，最终目标是合理开发月球资源。
1994年1月25日，美国发射了克莱曼婷探测器，获得了当时月球表面最详细的图像，并发现月球南极可能存在大量水冰。这次任务也宣告了第二次全球探月热潮的到来。
在未来，月球将成为人类在太空的“驿站”。庞志浩说，登上月球后，“留在月球上”将成为人类下一阶段的目标。从月球上开采的水资源可以用于宇航员的生活，也可以分解成氢和氧，为航天器制造氢和氧燃料。在月球两极的永久照明区，可以建造太阳能发电站来提供资源。可以在月球背面建造一个科学研究站，以避免地球无线电的干扰并观察星星。上面提到的氦-3可能很难在一段时间内方便而廉价地运输回地球，但是它可以通过在月球上建造一个核聚变发电站直接利用，并且通过无线传输将产生的电能送回地面。
到那时，月球基地不仅将提供人力资源和获得科学成就，而且将成为人类前往遥远太空的中转站。
