去外星人那里“挖” 谁更强 真人还是机器

  • 2020-11-20 16:02
  • 科技日报

11月17日,长征五号运载火箭和嫦娥五号探测器已经垂直转移到发射区,期待已久的月球采样大戏已经拉开序幕,即将揭开序幕。

国家航天局表示,嫦娥五号任务是中国探月工程的第六次任务,计划实现月球表面的自动采样和返回,这是中国航天领域迄今为止最复杂、最困难的任务之一。

世界上有哪些外星人的「挖」尝试?有人收藏和没人收藏哪个好?航天专家向记者介绍。

装备越好宇航员采集样品越丰厚

半个世纪前,美国通过阿波罗计划率先从月球带回总计381.7公斤的月球岩石样本。

1969年7月,阿波罗11号宇宙飞船在月球赤道附近的宁静海域着陆。第一次完成登月壮举的宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林,用安装在杆子顶端的取样袋收集土壤,把装满的取样袋放在裤兜里,用铲子和机械爪的探测杆捡起岩石。德林也抓起钻杆和锤子,拿到了两个岩心。他们在月球表面停留了2小时32分钟,总共移动了大约1公里。直到地面警告他们代谢率过高,他们才勉强返回飞船。这一次,他们总共获得了21.55公斤的月球样本。

阿波罗12号和14号也在月球赤道着陆。宇航员收集样本的精力越来越充沛,收集的样本也越来越多。阿波罗15号任务到达时,宇航员配备了波音公司开发的月球车,宇航员阿尔文成为第一个在月球上驾驶的人。随着交通工具的出现,宇航员在月球上的活动范围大大增加了。阿波罗16号宇航员约翰.杨也创下了在月球上每小时11公里的记录,与以前的任务相比,他们收集的样本成倍增加。

在阿波罗17号宇宙飞船上,出现了一位特殊的宇航员,他是整个阿波罗计划中唯一的地质学家施密特。他的加入把“挖月”事业推向了顶峰。疯狂的施密特带着指挥官塞尔南努力挖掘,在三次月球活动中工作了22个小时,带回了741个样本,总重量为111公斤,包括一个钻了3米深的岩心。

无人探测采样活动五花八门

作为美国登月竞赛的对手,苏联因载人登月计划受挫而开始探索无人月球采样,成为这一技术途径的先驱。苏联用16号、20号和24号月球探测器在月球上采集了300多克样品。

随着空间技术的发展,人类探索的目标不再局限于月球,各种无人驾驶的外星人“挖掘”活动已经展开。

1999年2月,美国发射了“星尘”彗星探测器,其主要任务是飞向怀尔德-2彗星,在穿过彗星尾部时收集尘埃和气体样本,并将其送回地球。

2004年1月2日,星尘号和怀尔德2号相遇,被数百万颗彗星粒子撞击。与此同时,星尘号延伸了一个类似网球拍的“气凝胶集尘器”来收集彗星上的灰尘颗粒。国家航天探测技术首席科学通信专家庞志浩介绍说,这种世界上独一无二的气凝胶除尘器是由美籍华人科学家邹喆设计的。当粒子撞击气凝胶时,它们会立即将自己“埋葬”在其中。收集工作完成后,将收集器折叠成羽毛球状的返回舱,样品存放在容器中。回到地面后,科学家们寻找彗星尘埃。

2001年8月,美国Origin探测器发射升空,飞行4个月后,1点钟到达拉格朗日,在那里工作了850天,收集了10到20微克的太阳风粒子。

Origin上的采集设备非常纯粹。庞志浩介绍说,Origin看起来像一个开放式腕表,采样回送舱安装在平台顶部。采样罐内安装有太阳风粒子收集器阵列和离子浓缩器,收集器阵列由中心旋转机械装置展开。但在2004年9月,探测器返回舱下降过程中,由于加速度计安装错误,主降落伞未能按程序打开,返回舱以每小时32公里的速度撞击地面,受损。最后,研究人员只回收了一些太阳风粒子。

这不是人类第一次尝试获取太阳样本。事实上,自阿波罗11号飞船以来,阿波罗计划还进行了太阳风成分实验。庞志浩说,阿波罗任务是用飞船表面的一块锡箔在地月空间采集太阳样本。然而,科学家们很难判断收集的材料是来自太阳还是锡箔本身。

2003年,日本率先进行小行星采样。同年5月,世界首个小行星采样返回探测器隼鸟-1号发射升空,并于2005年9月飞向遂川20公里小行星的轨道。隼鸟1号通过降落在小行星上并吸入飞尘来收集样本,但它在任务期间失败了,直到2010年6月才返回地球。虽然任务曲折完成,但使日本成为世界上第一个实现小行星采样和返回的国家。目前已确认探测器在川川川小行星表面获得了1500个样本。

2014年12月,日本发射了更先进的隼鸟-2号,探索了龙宫小行星。探测器的采样方法是向小行星发射金属炸弹,然后降落在撞击坑处,吸收飞来的碎片,迅速飞走。隼鸟二号进行了三次采样,采集了20多克样品。它预计在2020年底前将样本送回地球。

最近一次小行星采样活动发生在今年10月20日。——美国冥王星探测器使用采样臂末端的采样器从贝努小行星表面采集了60多克风化层样本。探测器计划在2023年9月将采样返回舱送回地球。

此外,美国于今年7月30日发射了“毅力”火星探测器,并计划让它探索火星的杰泽罗陨石坑并收集样本。这些样本将在2031年由美国和欧洲联合实施的太空任务中由“坚持”号保存并带回地球。

有人采集和无人采集各有千秋

回顾人类的外星人“挖掘”历史,我们可以看到,除了阿波罗计划采用了人类采集的方法,其他的都是无人采集。两种方法哪个好,哪个差?与机器相比,哪一种更擅长挖掘?

庞志浩说,从样本数量来说,有些人无疑是高人一等的。阿波罗计划带回了约380公斤的样本,比苏联同时进行的无人收集任务重几千倍。到目前为止,这些样本还没有被研究过,大部分还被密封在实验室里。

中国航天科工集团第二研究院研究员杨玉光认为,有些人获得了更大的优势,即在任务中能够适应不同的情况。

航天器的装载能力是有限的,采集样本的意义取决于其代表性和特殊性。杨玉光说,比如阿波罗17号任务期间,施密特发现了一块橙色的月岩,很特别。这样稀有的样本,只有宇航员仔细搜寻才能获得,而无人取样几乎不可能获得。

然而,宇航员的参与大大增加了太空任务的难度和成本。

杨玉光表示,一艘阿波罗飞船的重量约为45吨,而苏联的“月球”系列无人取样探测器的重量不到6吨,中国的嫦娥五号探测器的重量超过8吨。同时,载人任务对安全性、可靠性和生命保障系统的要求很高,直接影响到项目的规模和成本。

庞志浩进一步解释说,一艘登月的阿波罗飞船的重量是一艘黄金桂飞船的十几倍,用于发射阿波罗飞船的土星五号火箭的造价高达5亿美元。阿波罗计划持续了11年,耗资255亿美元

无人收购不仅规模小,成本低,而且不需要考虑寿险、补货等问题。任务周期可达数年,探测距离可达数亿公里。杨玉光认为,至少在未来十年,无人收集将是外星人“挖”的主流。

但是,有人收藏也不是完全没用。杨玉光说,对于一些情况复杂、目的性很强的特殊任务,比如寻找一颗有趣的小行星,需要依靠人来采集一些特殊的样本。在这种情况下,付出更多的成本和时间是值得的。

在未来,如果人类在月球上建立永久基地,这将创造更多的科学和工程需求,那么宇航员将长期驻扎,开展更广泛的调查活动。

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