“回顾人类的外星“挖土”史：真人和机器谁更强？”

嫦娥五号取样大戏演奏序曲

去外星“挖土”的话，人类和机器哪个更强？

11月17日，长征5号遥5运载火箭和嫦娥5号探测器垂直运至发射区，国人期待已久的月球采样大戏已经奏响序曲，即将拉开大幕。

国家航天局表示，嫦娥五号的任务是中国月球探测项目的第六次任务，将实现月球表面自动采样的返回，是中国航天行业迄今为止最多、最复杂、难度最大的任务之一。

国际上有进行外星“挖土”的尝试吗？ 有人采集的方法和无人采集的方法哪个好？ 宇航员向科技日报记者介绍。

装备越好宇航员就越会采集样本

半个世纪前，美国在阿波罗计划中率先带回了距离月球共计381.7公里的月岩样品。

1969年7月，阿波罗11号降落在月球赤道附近的宁静大海上。 完成人类首次登月的宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林用装在棍子前端的取样包采集土壤，将装满的取样包放入“口袋”，用带铲子和机械指甲的探测棒拾起岩石。 奥尔德林还抄写了钻头和锤子，拿走了两根岩芯。 两人在月球表面停留2小时32分钟，累计行动了约1公里，在地面警告代谢率过高之前，恋恋不舍地回到了船上。 这次，他们一共得到了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，宇航员采集样本的热情高涨，采集数量也很多。 在阿波罗15号任务时，宇航员的装备“鸟枪交换炮”携带了波音企业开发的月球车，宇航员埃尔文也成为了第一个在月球上开车的人。 交通工具的出现，大大增加了登月宇航员的活动范围，阿波罗16号宇航员约翰·杨创造了时速11公里的月球记录，他们采集的样本也比上次任务翻了一番。

阿波罗17号宇宙飞船上出现了特殊的宇航员，他是整个阿波罗计划中唯一的地质学家施密特。 他的加入，将月球的“挖土”事业推向了高峰。 疯狂的施密特带着指令长塞尔南拼命发掘，三次月球表面活动共持续22小时，带回了总重量为111公斤的741个样本，其中包括深3米取得的岩芯。

无人探测取样活动五花八门

作为登月竞赛的美国对手，苏联因载人登月计划受挫，开始探索无人月球采样，成为这项技术的先驱。 月16日、20日、24日的探测器苏联每月采集300克以上的样本。

随着航天技术的飞速发展，人类探索的目标不仅限于月球，而是开展了五花八门的无人外星“挖土”活动。

1999年2月，美国发射了星尘号彗星探测器，首要任务是前往怀尔德2号彗星，在通过彗尾的过程中收集灰尘和气体的样本，送回地球。

2004年1月2日，星尘号与怀尔德2号交叉，撞击了数百万彗星的微粒。 其间，星尘号推出了类似网球拍的“气凝胶尘埃捕集器”，捕捉了彗星的尘埃微粒。 据全国空间探测技术首席科学传递专家庞诺浩介绍，这个世界上唯一的“气凝胶尘埃收集器”是美籍华人科学家邹哲设计的。 粒子撞击气凝胶后，很快就会“掩埋”自己。 采集完成后，收藏家折叠成羽毛球状的返回舱，将样本储存在容器中，返回地面后，科学家寻找彗星的尘埃。

2001年8月，美国起源号探测器上升空，飞行4个月后到达日地拉格朗日1点，在该位置采集了850天、10~20微克的太阳风粒子。

起源号上的收集设备非常纯净。 庞浩说，起源号看起来像一只打开的手表，采样反馈室安装在平台的上部。 采样罐内置有太阳风粒子收集器阵列和离子集中器，利用中心旋转机械装置展开收集器阵列。 但是，2004年9月该探测器在返航下降过程中，由于加速度计安装错误，主降落伞无法打开，返航舱以时速32公里的速度撞到地面而破损，最终只回收了部分太阳风粒子。

这并不是人类首次试图获得太阳的样本，但实际上从阿波罗11号宇宙飞船开始，阿波罗计划也展开了太阳风成分实验。 庞之浩说，阿波罗的任务是利用宇宙飞船表面的锡箔，在地月空之间收集太阳样本。 但是，科学家们不太能分辨采集的物质是来自太阳还是锡箔本身。

2003年，日本率先展开了小行星采样的尝试。 年5月，世界首次小行星采样返回探测器隼鸟1号，2005年9月飞上丝川小行星20公里的高度轨道。 “隼鸟一号”在小行星上着陆，用吸入飞散粉尘的方法采集样品，但在任务期间发生故障，直到去年6月才返回地球。 虽然任务达到了一波三成，但日本成为了世界上第一个实现小行星采样的国家，目前已确认探测器在丝川小行星表面获得了1500粒样本。

年12月，日本发射了更先进的隼鸟2号号，探测了龙宫小行星。 该探测器的采样方法是，首先向小行星发射金属弹，然后降落在撞击坑，吸收飞散的碎片后迅速飞来。 隼鸟2号号先后进行了3次采样，共计采集了20克以上的样本。 计划年底把样本送回地球。

最近的小行星采样活动是，今年10月20日发生的美国冥王号探测器采用了对机械臂末端进行采样的采样器，从贝努小行星表面采集了60克以上的风化层样本。 该探测器计划于2023年9月将采样返回舱送回地球。

另外，美国计划于今年7月30日发射根性号火星探测器，探索火星的杰撒罗陨石坑并采集样本。 这些样本将留在根性号上，在2031年美欧联合实施的太空任务中带回地球。

某人采集和无人采集各有千秋

回顾人类外星“挖土”的历史，可以发现除了阿波罗计划使用载人采集方法外，其余都是无人采集。 哪个方法更好？ 人与机器相比，“挖土”哪个更强？

据豪之浩称，从抽样数量来看，肯定是有人采集的比较好。 阿波罗计划计划带回约380公斤的样品，与苏联实施的无人采集任务相比，样品重量超过了一千倍。 这些样品到现在为止还没有研究完，大部分还在实验室存档。

中国航天科学工业集团二院研究员杨宇光认为，采集更大优点的人，可以在任务中随机应对，处理不同情况。

航天器的承载容量有限，采集的样品有多大意义，取决于其代表性和特殊性。 杨宇光说，例如在阿波罗17号的任务中，施密特捡起橙色的月球岩石，极其特别。 这样稀少的样品只有宇航员仔细寻找才能得到，而用无人抽样法几乎不可能得到。

但是，宇航员的参与，大大增加了航天任务的难度和价格。

杨宇光说，阿波罗宇宙飞船重约45吨，苏联“月球”系列无人采样探测器重不到6吨，我国嫦娥五号探测器重8吨以上。 另外，载人飞行任务对安全性、可靠性、生命保障系统等要求较高，直接影响着工程规模和价格。

庞之浩进一步解释说，阿波罗登月船比等重黄金高出10倍以上，但发射阿波罗飞船的土星5号火箭，成本达到了5亿美元。 阿波罗计划历时11年，耗资255亿美元，要实施该计划，美国国家航空空航天局( nasa )的年度预算占美国政府总预算的4.5%左右，平均由各美国家庭承担400美元以上。

无人值守收集不仅工程规模小，价格低，而且无需考虑生保、补给等问题，任务周期可长达数年，勘探距离也可达数亿公里。 杨宇光认为，至少在未来十几年，无人采集方法将成为外星“挖土”的主流。

但是，有人采集也不是没用的地方。 杨宇光说，发现一些情况多而杂、目的性强的特殊任务，如非常有趣的小行星，要采集一些特殊的样本，必须依靠人来完成。 在这种情况下，付出一些价格和时间也是值得的。

直到更遥远的未来，如果人类在月球上建立永久基地，产生越来越多的科学和工程诉求，宇航员也需要长时间驻扎，开展更大范围的考察活动。