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嫦娥工程的三期工程——采样返回

发布时间:2010年09月27日 14:41 | 进入复兴论坛 | 来源:综合消息

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    嫦娥工程的三期工程是要完成月球表面采样返回。着陆器将携带探测仪器开展探测区月貌和物质调查,进行月基空间环境和空间天气探测,获取探测区的背景资料,并选择合适地点进行钻孔采样和选择性机械臂采样。采样后返回舱在月面起飞,将月球样品运送回地球,供实验室作进一步的系统分析和研究。月球探测三期工程的实施将深化对月壤、月壳和月球形成和演化的认识,并为月球探测后续工程提供数据支持。三期工程将是在二期工程基础上的一个腾飞,也是后续载人登月工程的一个起点。


月球探测三期工程主要包括以下5个科学目标:

    (1) 探测区月貌与月质背景的调查与研究

    利用着陆器机器人携带的原位探测分析仪器,获取探测区形貌信息,实测月表选定区域的矿物化学成分和物理特性,分析探测区月质构造背景,为样品研究提供系统的区域背景资料,并建立起实验室数据与月表就位探测数据之间的联系,深化和扩展月球探测数据的研究。探测区月貌与月质背景的调查与研究任务主要内容包括:
1)探测区的月表形貌探测与月质构造分析;
2)探测区的月壤特性、结构与厚度以及月球岩石层浅部(1~3 km )的结构探测;
3)探测区矿物/化学组成的就位分析。

月球自动采样返回探测器在月球表面自动采取月球样品

 

    (2)月壤和月岩样品的采集并返回地面

    月球表面覆盖了一层月壤。月壤包含了各种月球岩石和矿物碎屑,并记录了月表遭受撞击和太阳活动历史;月球岩石和矿物是研究月球资源、物质组成与形成演化的主要信息来源。采集月壤剖面样品和月球岩石样品,对月表资源调查、月球物质组成、月球物理研究和月球表面过程及太阳活动历史等方面都具有重要意义。月壤岩芯明岩样品的采集并返回地面的任务主要内容包括:
1)在区域形貌和月质学调查的基础上,利用着陆器上的钻孔采样装置钻取月壤岩芯;
2)利用着陆器上的机械臂采集月岩/月壤样品;
3)在现场成分分析的基础上,采样装置选择采集月球样品;
4) 着陆器和月球车都进行选择性采样,月球车可在更多区域选择采集多类型样品,最后送回返回舱。


月球自动采样返回探测器返回舱飞离月球,向地球飞行

 

    (3)月壤与月岩样品的实验室系统研究与某些重要资源利用前景的评估

    月壤与月岩样品的实验室系统研究与某些重要资源利用前景的评估任务主要内容包括:
1)对返回地球的月球样品,组织全国各相关领域的实验室进行系统研究,如物质成分(岩石、矿物、化学组成、微量元素、同位素与年龄测定)、物理性质(力学、电学、光学、声学、磁学等)、材料科学、核科学等相关学科的实验室分析研究;
2)月球蕴含丰富的能源和矿产资源,进行重要资源利用前景的的评估,是人类利用月球资源的前导性工作,可以为月球资源的开发利用以及人类未来月球基地建设进行必要的准备;根据月球蕴含资源的特征,测定月球样品中He-3、H 、钛铁矿等重要资源的含量,研究其赋存形式;
3)开展He-3等太阳风粒子的吸附机理和钛铁矿富集成矿的成因机理研究;
4)开展He-3 、H 等气体资源提取的实验室模拟研究。


太空美术──月球自动采样返回探测器返回舱携带月球样品飞临地球上空.

    (4)月壤和月壳的形成与演化研究

    月壤的形成是月球表面最重要的过程之一,是研究大时间尺度太阳活动的窗口。月球演化在31 亿年前基本停止,因此月表岩石和矿物的形成与演化可反映月壳早期发展历史;月球表面撞击坑的大小、分布、密度与年龄记录了小天体撞击月球的完整历史,是对比研究地球早期演化和灾变事件的最佳信息载体。


太空美术──月球自动采样返回探测器返回舱穿越大气层


(5)月基空间环境和空间天气探测

    太阳活动是诱发空间环境与空间天气变化的主要因素,对人类的航天等活动有重大影响。在月球探测三期工程中空间环境与空间天气探测包括以下内容:
1)空间环境探测器
记录宇宙线、太阳高能粒子和低能粒子的通量和能谱,分析与研究太阳活动和地月空间环境的变化;探测太阳风的成分与通量,为月壤成熟度和氦-3 资源量的估算提供依据。
2)甚低频射电观测
在月面安置由两个天线单元组成的甚低频干涉观测阵,长期进行太阳和行星际空间的成图和时变研究,建立世界上第一个能够观测甚低频电磁辐射的长久设施。