月壤是探月的前提
月球表面几乎完全被月壤所覆盖 。 这就意味着 , 环绕月球轨道上的所有探测器直接探测的对象并非岩石 , 而是月壤 。 但是 , 由于太空风化作用 , 月壤的物质组成和光谱性质发生了不同程度的改变 。 很显然 , 如果不了解这种影响 , 得到的结果很可能存在偏差 。 月壤的特点导致它对探月仪器和宇航员都形成了不小的威胁 。 开展无人着陆和巡视探测时 , 从月壤表面扬起的月尘 , 会覆盖在各种载荷的传感器表面 , 以及充填在仪器和机械的运动机构缝隙 , 直接对工程的实施构成安全威胁 。 因此 , 对月壤的认识和研究是月球探测 , 以及未来建立月球基地、利用月球等不可或缺的基础 。
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月壤还是宝贵资源
需要在月球上开采、带回地球的资源很少 , 最重要的是氦-3 。 氦-3是未来核聚变的可选燃料之一 , 但地球上的氦气主要是放射性元素铀、钍衰变产生的氦-4 。 氦-3主要存在于太阳 , 通过太阳风注入到月壤中(地球的磁场保护了地球 , 但同时也挡掉了氦-3) 。 因此 , 未来有可能从月壤中提取氦-3 , 带回地球供核聚变使用 。
我国一直在论证嫦娥四期任务 , 计划在月球上建一个“基本款”科研站 。 月球是一个巨大无比的天然空间站 , 是人类深空探测的前哨站 。 月球资源将更多被应用于未来月球基地本身的构建和运行 。 例如 , 未来可以采用3D打印技术 , 利用月壤修建月球基地;从月壤中提取太阳风注入的氢 , 通过与钛铁矿反应生成水和金属铁;从月球南北二极永久阴影区提取凝结在月壤中的水冰等 。 这些重要的资源都富集在月壤中 。 另外 , 一些重要的矿物资源(如钛铁矿) , 从月壤中分选提取是最为经济可行的方案 , 能够避免开采和破碎坚硬岩石的巨大消耗 。
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珍贵样品 , 怎样保存
嫦娥五号完成月球土壤采集任务成功返回地球 , 但对于地面应用系统的科学家来说 , 月球样品的科学研究工作可以说才刚刚开始 。 那么 , 月球样品将如何存储、管理和研究呢?
根据专家介绍:月球样品实验室主要由地外样品存储室、地外样品制备室、地外样品处理与物性分析室等实验室组成 , 来自月球的样品将在这里存储、解封以及处理分析 。 在最新建成的月球样品实验室中 , 第一个屋子就是用于安全解封的科研装备 。 由于月球上是几乎真空的状态 , 和地球上存在很大的压差 , 安全解封就成了摆在科研团队面前的首个难题 。
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而最大问题就是解封在月表真空环境下封装的设备 。 为解决这个难题 , 科研人员通过技术和验证 , 最终设计了一套方案 , 在真空条件下独立进行罐子的解封 , 解封完之后再把样品转移到氮气环境下进行存储和处理 。 科研团队介绍 , 由于月球样品产于高真空高还原的环境 , 很容易受到地球上氧和水的侵蚀、风化和氧化 , 因此在氮气环境下存储的过程中 , 还必须严格控制水和氧的指标 。 张广良说:“我们知道月球土壤样品是粉末状的 , 很容易受到地球物质的污染 , 因此对于解封它的外部环境 , 我们设计为一个洁净室的条件 , 最大限度减少地球颗粒物质对它的污染 。 ”
根据采样方式和样品使用的不同 , 此次采集回来的样品会分为钻取样品临时存储、表取样品临时存储、钻取样品永久存储和表取样品永久存储四大类 , 专家介绍:“根据采样返回样品的特点 , 有钻取样和表取样 , 因此我们把这两类样品分门别类 , 设计不同的存储装置进行存储 , 这样才能够更妥善地保管样品 。 在实际过程中 , 我们要根据科学研究的实际需求来进行分样 , 必须严格遵守一定的操作规程 , 确保月球样品在最终分析的时候 , 样品量既能适用于科学研究 , 又不会浪费 。 ”为此 , 我们在样品开封过程中 , 可以多次看到真空手套箱的身影 , 为安全开封提供可靠地安全环境保护 。
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