如题所述
来源：封面新闻
12月2日，在北京航天飞行控制中心拍摄的落月后的嫦娥五号探测器。图据新华社
经过约38万公里、一周左右的地月转移、近月制动、环月飞行之旅，12月1日晚间，嫦娥五号探测器稳稳降落在月球正面风暴洋北部吕姆克山、夏普月溪附近。这是中国探测器第三次在月球表面成功软着陆，也是人类探测器首次踏足月球上的这一区域。
成功着陆后，嫦娥五号探测器开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作，并正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。这将是我国甚至全球首次月面自动采样。嫦娥五号将怎样开启这场前所未有的“挖土”之旅呢？
12月1日，在北京航天飞行控制中心拍摄的嫦娥五号探测器落月瞬间。图据新华社
为何选择“风暴洋”着陆进行采样？
嫦娥五号任务落月的着陆区，选择在月球上最大的月海——风暴洋北部的吕姆克山脉附近，周围有1300米高的火山群。
月海，是月球月面上比较低洼的平原，用肉眼遥望月球有些黑暗色斑块。因此，月海虽然叫做“海”，但是实际上并没有水，由远古火山喷发形成的玄武岩构成。
吕姆克山以德国天文家吕姆克（Carl L. C.Rümker）的名字命名，底部直径70千米，最高处比周围平原高出1.1千米。嫦娥五号的采样地，在吕姆克山附近较平坦的一个地区。
过去，这里还从未有过任何人类探测器到访过的足迹。虽然这里和嫦娥三号在月球虹湾着陆点的纬度基本相当，但根据目前研究成果，这块区域形成的地质年代较短，约37亿年。中科院国家天文台专家表示，此次嫦娥五号有望获取最年轻的月球返回样品，在月球火山活动和演化历史研究等方面取得原创性的科学成果。
此外，由于涉及采样后上升器的月面起飞，嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。专家介绍，相较于嫦娥三号、四号，嫦娥五号需要着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑，并且坡度要符合任务要求，这对着陆点的位置精度和平整度方面提出了更高要求。
嫦娥五号探测器软着陆后降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
首次自动采样为何只拟获取2公斤样品？
月球表面自动采样封装，是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。在这个阶段，嫦娥五号将“使出浑身解数”采集月壤，实现我国首次月面自动采样。
在这次采样任务中，嫦娥五号计划获取2公斤左右的样品并带回地球。那么，这2公斤的重量是如何确定的呢？
国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师裴照宇介绍，我国通过嫦娥一号到嫦娥四号多次任务的技术积累，希望在嫦娥五号月球采样任务中能够达到公斤级的目标。而为了保证任务的成功，并结合火箭运载能力，采样2公斤是一个较为合理的结果。“我们以两公斤作为输入去设计探测器，这个探测器就达到了8.2吨。如果我们要增加样品的量，整个探测器很多指标都会增长，就会超过火箭的运载能力。”
裴照宇表示，嫦娥五号任务的主要目标是完成月球采样并返回。当着陆器成功着陆月球表面后，要在有限时间里完成地形勘察、钻取和表取等多项工作。尽管设定了2公斤的采样量，但这并不能作为最终衡量任务成败的标准。“我们的目标是采样返回，要采到样品返回地球，这是我们的考核指标。这两公斤是一个设计值，我们并不能把这两公斤或多或少作为评判任务成功的一个硬指标。”
嫦娥五号探测器动力下降过程降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
如何“挖土”？表钻结合、多点采样
2公斤的样品又该用什么方式采集呢？裴照宇提到了两个采集名词，他说：“钻取”初步考虑0.5公斤，“表取”1.5公斤，用这两种方式共同来完成采样任务。为了提高这次采样的可靠性、以及样品的丰富性，研制团队采取了表钻结合、多点采样的方式，设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式。
那么，什么是表取和钻取呢？
表取，顾名思义，就是在月球的表面采集样品。航天科技集团五院嫦娥五号探测器主任设计师姜水清介绍说，嫦娥五号的表取也是全球首次月面无人自主采样。为了实现这个任务，实际上设计了三个产品，有个四自由度采样机械臂，然后末端又带了两种采样器，一种是可以实现铲挖，一种是可以实现浅钻，来实现不同类型月壤的一个采集。按照规划，采样机械臂将在着陆点周边区域进行多次采样工作。
在表取工作之前，会先进行钻取，来获得月面以下的样品。两种方式互为备份，不仅可以提高采样的成功率和可靠性，同时也能够获得更为丰富的样品种类，为后续科学家研究提供更多可靠的原始资料。
中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器钻取子系统技术负责人王国欣说，“这样能够更加原汁原味地保留月表以下两米的月壤构造情况，让科学家们能够更加清楚地了解到月壤的构造和分布以及每一层的特征。”
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
采样完成之后，还要“装香肠”
仅采集到还不够，就像我们长途快递物品一样，物品在交寄给快递员之前，需要先把它包裹好包装好，以免途中破损遗漏。“嫦娥五号”也有一个类似的过程，而且完全是由它独立完成的，难度可想而知。
中国工程院院士、国家航天局原局长、探月工程首任总指挥栾恩杰在接受记者采访时表示，当嫦娥五号着陆器安全降落、开始样品采集之后，对中国航天来说又有一次全新的尝试，他的比喻是“装香肠”。
“着陆以后就开始取样了，我们有个手去铲，在外星球用机器手，是我们中国头一次做，月球的钻取机构，这是我们国家头一次设计，我形容成哈尔滨香肠。就在钻的时候，它要把钻取的芯、岩芯的部分要装到一个包裹，这个包裹是一个长的，所以像个香肠一样，要把它紧密地包裹好，封装好。这些土壤不能在转移到地球的时候被地球污染了，因为地球环境和月球环境是不一样的，有些物质一定要在非常洁净的环境下，保持住我们取得这样这点东西。”
完成月壤采样封装后，嫦娥五号上升器要在月球进行起飞发射，在月球轨道与轨道器和返回器进行交会对接，将月球样本转移至返回器里，然后返回地球。
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
下一个难题：月面点火起飞返回地球
嫦娥五号上升器月面点火起飞，这是一个高难度科目。
与火箭的点火起飞不同，月面起飞没有一马平川的起飞地，更没有成熟完备的发射塔架，着陆器就相当于上升器的发射塔架，托举嫦娥五号回家。
月球表面环境复杂，着陆器很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上，这给起飞带来很大的难度。此外，嫦娥五号还要克服地月环境差异、发动机羽流导流空间受限等难题。月面起飞时，嫦娥五号还必须依靠航天器“自力更生”，实现起飞时自主定位、定姿。
当着陆器托举上升器实现月面起飞上升后，嫦娥五号将一路飞奔，直到月球轨道。在这里，上升器还要和轨返组合体交会对接，把采集到的月壤转移到返回器。裴照宇告诉记者，经过几十年的实践探索，我国在载人航天领域已经熟练掌握了近地轨道交会对接技术，但在38万公里外的月球轨道上，进行无人交会对接不仅在我国尚属首次，在人类航天史上也是第一次。
人类此前3次无人月球采样任务，采用的都是月面起飞直接返回地球的方案；而嫦娥五号则是采用月球轨道交会对接技术，这为研制团队带来了极大的挑战。
来自中国航天科技集团五院的嫦娥五号研制团队为嫦娥五号设计了交会、对接、组合体运行、轨返组合体与对接舱分离等一系列关键动作，帮助嫦娥五号实现完美对接。栾恩杰表示，如果嫦娥五号成功从月球返回，我国将成为从月球取样返回的第三个国家。
12月1日，在北京航天飞行控制中心，航天科技人员在监测嫦娥五号探测器落月过程。图据新华社
自动“挖土”和人工“挖土”哪家强？
在人类五花八门的外星“挖土”活动中，有的采用了人工采集，比如，半个世纪前，美国通过阿波罗计划，通过宇航员采集，从月球带回了共计约380千克的月岩样品。
有的则采用了无人采集。比如，2004年1月2日，美国星尘号彗星探测器与怀尔德2号彗星交会，其间，星尘号伸出一个“气凝胶尘埃收集器”，收集彗星的尘埃微粒。又比如，2014年12月日本发射隼鸟2号探测器，对龙宫小行星先后实施了3次采样，共采到20克以上样品，预计在2020年底将样品送回地球；今年10月20日，美国冥王号探测器使用采样机械臂末端的采样器，从贝努小行星表面采集了60克以上的风化层样品，计划在2023年9月将采样返回舱送回地球。
那么，有人采集和无人采集两种方式孰优孰劣？人与机器相比，“挖土”哪家强？
航天专家庞之浩表示，从采样数量上看，有人采集无疑占优。阿波罗计划共带回约380千克样品，相比同时期苏联实施的无人采集任务，样品重量超出上千倍。这些样品至今都没有研究完，大部分还封存在实验室里。
中国航天科工集团二院研究员杨宇光认为，有人采集更大的优点，是可以在任务中随机应变，处置不同的情况。例如阿波罗17号任务中，施密特捡到了一块橙色月球岩石，极为特别。这样的稀有样品，只有靠宇航员仔细寻找才能得到。
然而，宇航员的参与，使得航天任务的难度和成本大大增加。杨宇光说，一艘阿波罗飞船重约45吨，而苏联的“月球”系列无人采样探测器重量不足6吨，我国嫦娥五号探测器重8吨多。同时，载人飞行任务对安全性、可靠性，以及生命保障系统等要求很高，这都直接影响着工程规模及成本。
而无人采集不仅工程规模较小、成本较低，而且无需考虑生保、补给等问题，任务周期可达数年之久，探测距离也达到数亿公里。杨宇光认为，至少在未来十几年里，无人采集方式都将是外星“挖土”的主流。
封面新闻徐亚岚 综合自新华社、央视新闻客户端、科技日报、中国青年报、钱江晚报
12月2日，在北京航天飞行控制中心拍摄的落月后的嫦娥五号探测器。图据新华社
经过约38万公里、一周左右的地月转移、近月制动、环月飞行之旅，12月1日晚间，嫦娥五号探测器稳稳降落在月球正面风暴洋北部吕姆克山、夏普月溪附近。这是中国探测器第三次在月球表面成功软着陆，也是人类探测器首次踏足月球上的这一区域。
成功着陆后，嫦娥五号探测器开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作，并正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。这将是我国甚至全球首次月面自动采样。嫦娥五号将怎样开启这场前所未有的“挖土”之旅呢？
12月1日，在北京航天飞行控制中心拍摄的嫦娥五号探测器落月瞬间。图据新华社
为何选择“风暴洋”着陆进行采样？
嫦娥五号任务落月的着陆区，选择在月球上最大的月海——风暴洋北部的吕姆克山脉附近，周围有1300米高的火山群。
月海，是月球月面上比较低洼的平原，用肉眼遥望月球有些黑暗色斑块。因此，月海虽然叫做“海”，但是实际上并没有水，由远古火山喷发形成的玄武岩构成。
吕姆克山以德国天文家吕姆克（Carl L. C.Rümker）的名字命名，底部直径70千米，最高处比周围平原高出1.1千米。嫦娥五号的采样地，在吕姆克山附近较平坦的一个地区。
过去，这里还从未有过任何人类探测器到访过的足迹。虽然这里和嫦娥三号在月球虹湾着陆点的纬度基本相当，但根据目前研究成果，这块区域形成的地质年代较短，约37亿年。中科院国家天文台专家表示，此次嫦娥五号有望获取最年轻的月球返回样品，在月球火山活动和演化历史研究等方面取得原创性的科学成果。
此外，由于涉及采样后上升器的月面起飞，嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。专家介绍，相较于嫦娥三号、四号，嫦娥五号需要着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑，并且坡度要符合任务要求，这对着陆点的位置精度和平整度方面提出了更高要求。
嫦娥五号探测器软着陆后降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
首次自动采样为何只拟获取2公斤样品？
月球表面自动采样封装，是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。在这个阶段，嫦娥五号将“使出浑身解数”采集月壤，实现我国首次月面自动采样。
在这次采样任务中，嫦娥五号计划获取2公斤左右的样品并带回地球。那么，这2公斤的重量是如何确定的呢？
国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师裴照宇介绍，我国通过嫦娥一号到嫦娥四号多次任务的技术积累，希望在嫦娥五号月球采样任务中能够达到公斤级的目标。而为了保证任务的成功，并结合火箭运载能力，采样2公斤是一个较为合理的结果。“我们以两公斤作为输入去设计探测器，这个探测器就达到了8.2吨。如果我们要增加样品的量，整个探测器很多指标都会增长，就会超过火箭的运载能力。”
裴照宇表示，嫦娥五号任务的主要目标是完成月球采样并返回。当着陆器成功着陆月球表面后，要在有限时间里完成地形勘察、钻取和表取等多项工作。尽管设定了2公斤的采样量，但这并不能作为最终衡量任务成败的标准。“我们的目标是采样返回，要采到样品返回地球，这是我们的考核指标。这两公斤是一个设计值，我们并不能把这两公斤或多或少作为评判任务成功的一个硬指标。”
嫦娥五号探测器动力下降过程降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
如何“挖土”？表钻结合、多点采样
2公斤的样品又该用什么方式采集呢？裴照宇提到了两个采集名词，他说：“钻取”初步考虑0.5公斤，“表取”1.5公斤，用这两种方式共同来完成采样任务。为了提高这次采样的可靠性、以及样品的丰富性，研制团队采取了表钻结合、多点采样的方式，设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式。
那么，什么是表取和钻取呢？
表取，顾名思义，就是在月球的表面采集样品。航天科技集团五院嫦娥五号探测器主任设计师姜水清介绍说，嫦娥五号的表取也是全球首次月面无人自主采样。为了实现这个任务，实际上设计了三个产品，有个四自由度采样机械臂，然后末端又带了两种采样器，一种是可以实现铲挖，一种是可以实现浅钻，来实现不同类型月壤的一个采集。按照规划，采样机械臂将在着陆点周边区域进行多次采样工作。
在表取工作之前，会先进行钻取，来获得月面以下的样品。两种方式互为备份，不仅可以提高采样的成功率和可靠性，同时也能够获得更为丰富的样品种类，为后续科学家研究提供更多可靠的原始资料。
中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器钻取子系统技术负责人王国欣说，“这样能够更加原汁原味地保留月表以下两米的月壤构造情况，让科学家们能够更加清楚地了解到月壤的构造和分布以及每一层的特征。”
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
采样完成之后，还要“装香肠”
仅采集到还不够，就像我们长途快递物品一样，物品在交寄给快递员之前，需要先把它包裹好包装好，以免途中破损遗漏。“嫦娥五号”也有一个类似的过程，而且完全是由它独立完成的，难度可想而知。
中国工程院院士、国家航天局原局长、探月工程首任总指挥栾恩杰在接受记者采访时表示，当嫦娥五号着陆器安全降落、开始样品采集之后，对中国航天来说又有一次全新的尝试，他的比喻是“装香肠”。
“着陆以后就开始取样了，我们有个手去铲，在外星球用机器手，是我们中国头一次做，月球的钻取机构，这是我们国家头一次设计，我形容成哈尔滨香肠。就在钻的时候，它要把钻取的芯、岩芯的部分要装到一个包裹，这个包裹是一个长的，所以像个香肠一样，要把它紧密地包裹好，封装好。这些土壤不能在转移到地球的时候被地球污染了，因为地球环境和月球环境是不一样的，有些物质一定要在非常洁净的环境下，保持住我们取得这样这点东西。”
完成月壤采样封装后，嫦娥五号上升器要在月球进行起飞发射，在月球轨道与轨道器和返回器进行交会对接，将月球样本转移至返回器里，然后返回地球。
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
下一个难题：月面点火起飞返回地球
嫦娥五号上升器月面点火起飞，这是一个高难度科目。
与火箭的点火起飞不同，月面起飞没有一马平川的起飞地，更没有成熟完备的发射塔架，着陆器就相当于上升器的发射塔架，托举嫦娥五号回家。
月球表面环境复杂，着陆器很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上，这给起飞带来很大的难度。此外，嫦娥五号还要克服地月环境差异、发动机羽流导流空间受限等难题。月面起飞时，嫦娥五号还必须依靠航天器“自力更生”，实现起飞时自主定位、定姿。
当着陆器托举上升器实现月面起飞上升后，嫦娥五号将一路飞奔，直到月球轨道。在这里，上升器还要和轨返组合体交会对接，把采集到的月壤转移到返回器。裴照宇告诉记者，经过几十年的实践探索，我国在载人航天领域已经熟练掌握了近地轨道交会对接技术，但在38万公里外的月球轨道上，进行无人交会对接不仅在我国尚属首次，在人类航天史上也是第一次。
人类此前3次无人月球采样任务，采用的都是月面起飞直接返回地球的方案；而嫦娥五号则是采用月球轨道交会对接技术，这为研制团队带来了极大的挑战。
来自中国航天科技集团五院的嫦娥五号研制团队为嫦娥五号设计了交会、对接、组合体运行、轨返组合体与对接舱分离等一系列关键动作，帮助嫦娥五号实现完美对接。栾恩杰表示，如果嫦娥五号成功从月球返回，我国将成为从月球取样返回的第三个国家。
12月1日，在北京航天飞行控制中心，航天科技人员在监测嫦娥五号探测器落月过程。图据新华社
自动“挖土”和人工“挖土”哪家强？
在人类五花八门的外星“挖土”活动中，有的采用了人工采集，比如，半个世纪前，美国通过阿波罗计划，通过宇航员采集，从月球带回了共计约380千克的月岩样品。
有的则采用了无人采集。比如，2004年1月2日，美国星尘号彗星探测器与怀尔德2号彗星交会，其间，星尘号伸出一个“气凝胶尘埃收集器”，收集彗星的尘埃微粒。又比如，2014年12月日本发射隼鸟2号探测器，对龙宫小行星先后实施了3次采样，共采到20克以上样品，预计在2020年底将样品送回地球；今年10月20日，美国冥王号探测器使用采样机械臂末端的采样器，从贝努小行星表面采集了60克以上的风化层样品，计划在2023年9月将采样返回舱送回地球。
那么，有人采集和无人采集两种方式孰优孰劣？人与机器相比，“挖土”哪家强？
航天专家庞之浩表示，从采样数量上看，有人采集无疑占优。阿波罗计划共带回约380千克样品，相比同时期苏联实施的无人采集任务，样品重量超出上千倍。这些样品至今都没有研究完，大部分还封存在实验室里。
中国航天科工集团二院研究员杨宇光认为，有人采集更大的优点，是可以在任务中随机应变，处置不同的情况。例如阿波罗17号任务中，施密特捡到了一块橙色月球岩石，极为特别。这样的稀有样品，只有靠宇航员仔细寻找才能得到。
然而，宇航员的参与，使得航天任务的难度和成本大大增加。杨宇光说，一艘阿波罗飞船重约45吨，而苏联的“月球”系列无人采样探测器重量不足6吨，我国嫦娥五号探测器重8吨多。同时，载人飞行任务对安全性、可靠性，以及生命保障系统等要求很高，这都直接影响着工程规模及成本。
而无人采集不仅工程规模较小、成本较低，而且无需考虑生保、补给等问题，任务周期可达数年之久，探测距离也达到数亿公里。杨宇光认为，至少在未来十几年里，无人采集方式都将是外星“挖土”的主流。
封面新闻徐亚岚 综合自新华社、央视新闻客户端、科技日报、中国青年报、钱江晚报
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第1个回答 2022-03-20
来源：封面新闻
12月2日，在北京航天飞行控制中心拍摄的落月后的嫦娥五号探测器。图据新华社
经过约38万公里、一周左右的地月转移、近月制动、环月飞行之旅，12月1日晚间，嫦娥五号探测器稳稳降落在月球正面风暴洋北部吕姆克山、夏普月溪附近。这是中国探测器第三次在月球表面成功软着陆，也是人类探测器首次踏足月球上的这一区域。
成功着陆后，嫦娥五号探测器开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作，并正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。这将是我国甚至全球首次月面自动采样。嫦娥五号将怎样开启这场前所未有的“挖土”之旅呢？
12月1日，在北京航天飞行控制中心拍摄的嫦娥五号探测器落月瞬间。图据新华社
为何选择“风暴洋”着陆进行采样？
嫦娥五号任务落月的着陆区，选择在月球上最大的月海——风暴洋北部的吕姆克山脉附近，周围有1300米高的火山群。
月海，是月球月面上比较低洼的平原，用肉眼遥望月球有些黑暗色斑块。因此，月海虽然叫做“海”，但是实际上并没有水，由远古火山喷发形成的玄武岩构成。
吕姆克山以德国天文家吕姆克（Carl L. C.Rümker）的名字命名，底部直径70千米，最高处比周围平原高出1.1千米。嫦娥五号的采样地，在吕姆克山附近较平坦的一个地区。
过去，这里还从未有过任何人类探测器到访过的足迹。虽然这里和嫦娥三号在月球虹湾着陆点的纬度基本相当，但根据目前研究成果，这块区域形成的地质年代较短，约37亿年。中科院国家天文台专家表示，此次嫦娥五号有望获取最年轻的月球返回样品，在月球火山活动和演化历史研究等方面取得原创性的科学成果。
此外，由于涉及采样后上升器的月面起飞，嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。专家介绍，相较于嫦娥三号、四号，嫦娥五号需要着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑，并且坡度要符合任务要求，这对着陆点的位置精度和平整度方面提出了更高要求。
嫦娥五号探测器软着陆后降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
首次自动采样为何只拟获取2公斤样品？
月球表面自动采样封装，是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。在这个阶段，嫦娥五号将“使出浑身解数”采集月壤，实现我国首次月面自动采样。
在这次采样任务中，嫦娥五号计划获取2公斤左右的样品并带回地球。那么，这2公斤的重量是如何确定的呢？
国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师裴照宇介绍，我国通过嫦娥一号到嫦娥四号多次任务的技术积累，希望在嫦娥五号月球采样任务中能够达到公斤级的目标。而为了保证任务的成功，并结合火箭运载能力，采样2公斤是一个较为合理的结果。“我们以两公斤作为输入去设计探测器，这个探测器就达到了8.2吨。如果我们要增加样品的量，整个探测器很多指标都会增长，就会超过火箭的运载能力。”
裴照宇表示，嫦娥五号任务的主要目标是完成月球采样并返回。当着陆器成功着陆月球表面后，要在有限时间里完成地形勘察、钻取和表取等多项工作。尽管设定了2公斤的采样量，但这并不能作为最终衡量任务成败的标准。“我们的目标是采样返回，要采到样品返回地球，这是我们的考核指标。这两公斤是一个设计值，我们并不能把这两公斤或多或少作为评判任务成功的一个硬指标。”
嫦娥五号探测器动力下降过程降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
如何“挖土”？表钻结合、多点采样
2公斤的样品又该用什么方式采集呢？裴照宇提到了两个采集名词，他说：“钻取”初步考虑0.5公斤，“表取”1.5公斤，用这两种方式共同来完成采样任务。为了提高这次采样的可靠性、以及样品的丰富性，研制团队采取了表钻结合、多点采样的方式，设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式。
那么，什么是表取和钻取呢？
表取，顾名思义，就是在月球的表面采集样品。航天科技集团五院嫦娥五号探测器主任设计师姜水清介绍说，嫦娥五号的表取也是全球首次月面无人自主采样。为了实现这个任务，实际上设计了三个产品，有个四自由度采样机械臂，然后末端又带了两种采样器，一种是可以实现铲挖，一种是可以实现浅钻，来实现不同类型月壤的一个采集。按照规划，采样机械臂将在着陆点周边区域进行多次采样工作。
在表取工作之前，会先进行钻取，来获得月面以下的样品。两种方式互为备份，不仅可以提高采样的成功率和可靠性，同时也能够获得更为丰富的样品种类，为后续科学家研究提供更多可靠的原始资料。
中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器钻取子系统技术负责人王国欣说，“这样能够更加原汁原味地保留月表以下两米的月壤构造情况，让科学家们能够更加清楚地了解到月壤的构造和分布以及每一层的特征。”
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
采样完成之后，还要“装香肠”
仅采集到还不够，就像我们长途快递物品一样，物品在交寄给快递员之前，需要先把它包裹好包装好，以免途中破损遗漏。“嫦娥五号”也有一个类似的过程，而且完全是由它独立完成的，难度可想而知。
中国工程院院士、国家航天局原局长、探月工程首任总指挥栾恩杰在接受记者采访时表示，当嫦娥五号着陆器安全降落、开始样品采集之后，对中国航天来说又有一次全新的尝试，他的比喻是“装香肠”。
“着陆以后就开始取样了，我们有个手去铲，在外星球用机器手，是我们中国头一次做，月球的钻取机构，这是我们国家头一次设计，我形容成哈尔滨香肠。就在钻的时候，它要把钻取的芯、岩芯的部分要装到一个包裹，这个包裹是一个长的，所以像个香肠一样，要把它紧密地包裹好，封装好。这些土壤不能在转移到地球的时候被地球污染了，因为地球环境和月球环境是不一样的，有些物质一定要在非常洁净的环境下，保持住我们取得这样这点东西。”
完成月壤采样封装后，嫦娥五号上升器要在月球进行起飞发射，在月球轨道与轨道器和返回器进行交会对接，将月球样本转移至返回器里，然后返回地球。
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
下一个难题：月面点火起飞返回地球
嫦娥五号上升器月面点火起飞，这是一个高难度科目。
与火箭的点火起飞不同，月面起飞没有一马平川的起飞地，更没有成熟完备的发射塔架，着陆器就相当于上升器的发射塔架，托举嫦娥五号回家。
月球表面环境复杂，着陆器很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上，这给起飞带来很大的难度。此外，嫦娥五号还要克服地月环境差异、发动机羽流导流空间受限等难题。月面起飞时，嫦娥五号还必须依靠航天器“自力更生”，实现起飞时自主定位、定姿。
当着陆器托举上升器实现月面起飞上升后，嫦娥五号将一路飞奔，直到月球轨道。在这里，上升器还要和轨返组合体交会对接，把采集到的月壤转移到返回器。裴照宇告诉记者，经过几十年的实践探索，我国在载人航天领域已经熟练掌握了近地轨道交会对接技术，但在38万公里外的月球轨道上，进行无人交会对接不仅在我国尚属首次，在人类航天史上也是第一次。
人类此前3次无人月球采样任务，采用的都是月面起飞直接返回地球的方案；而嫦娥五号则是采用月球轨道交会对接技术，这为研制团队带来了极大的挑战。
来自中国航天科技集团五院的嫦娥五号研制团队为嫦娥五号设计了交会、对接、组合体运行、轨返组合体与对接舱分离等一系列关键动作，帮助嫦娥五号实现完美对接。栾恩杰表示，如果嫦娥五号成功从月球返回，我国将成为从月球取样返回的第三个国家。
12月1日，在北京航天飞行控制中心，航天科技人员在监测嫦娥五号探测器落月过程。图据新华社
自动“挖土”和人工“挖土”哪家强？
在人类五花八门的外星“挖土”活动中，有的采用了人工采集，比如，半个世纪前，美国通过阿波罗计划，通过宇航员采集，从月球带回了共计约380千克的月岩样品。
有的则采用了无人采集。比如，2004年1月2日，美国星尘号彗星探测器与怀尔德2号彗星交会，其间，星尘号伸出一个“气凝胶尘埃收集器”，收集彗星的尘埃微粒。又比如，2014年12月日本发射隼鸟2号探测器，对龙宫小行星先后实施了3次采样，共采到20克以上样品，预计在2020年底将样品送回地球；今年10月20日，美国冥王号探测器使用采样机械臂末端的采样器，从贝努小行星表面采集了60克以上的风化层样品，计划在2023年9月将采样返回舱送回地球。
那么，有人采集和无人采集两种方式孰优孰劣？人与机器相比，“挖土”哪家强？
航天专家庞之浩表示，从采样数量上看，有人采集无疑占优。阿波罗计划共带回约380千克样品，相比同时期苏联实施的无人采集任务，样品重量超出上千倍。这些样品至今都没有研究完，大部分还封存在实验室里。
中国航天科工集团二院研究员杨宇光认为，有人采集更大的优点，是可以在任务中随机应变，处置不同的情况。例如阿波罗17号任务中，施密特捡到了一块橙色月球岩石，极为特别。这样的稀有样品，只有靠宇航员仔细寻找才能得到。
然而，宇航员的参与，使得航天任务的难度和成本大大增加。杨宇光说，一艘阿波罗飞船重约45吨，而苏联的“月球”系列无人采样探测器重量不足6吨，我国嫦娥五号探测器重8吨多。同时，载人飞行任务对安全性、可靠性，以及生命保障系统等要求很高，这都直接影响着工程规模及成本。
而无人采集不仅工程规模较小、成本较低，而且无需考虑生保、补给等问题，任务周期可达数年之久，探测距离也达到数亿公里。杨宇光认为，至少在未来十几年里，无人采集方式都将是外星“挖土”的主流。
封面新闻徐亚岚 综合自新华社、央视新闻客户端、科技日报、中国青年报、钱江晚报
12月2日，在北京航天飞行控制中心拍摄的落月后的嫦娥五号探测器。图据新华社
经过约38万公里、一周左右的地月转移、近月制动、环月飞行之旅，12月1日晚间，嫦娥五号探测器稳稳降落在月球正面风暴洋北部吕姆克山、夏普月溪附近。这是中国探测器第三次在月球表面成功软着陆，也是人类探测器首次踏足月球上的这一区域。
成功着陆后，嫦娥五号探测器开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作，并正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。这将是我国甚至全球首次月面自动采样。嫦娥五号将怎样开启这场前所未有的“挖土”之旅呢？
12月1日，在北京航天飞行控制中心拍摄的嫦娥五号探测器落月瞬间。图据新华社
为何选择“风暴洋”着陆进行采样？
嫦娥五号任务落月的着陆区，选择在月球上最大的月海——风暴洋北部的吕姆克山脉附近，周围有1300米高的火山群。
月海，是月球月面上比较低洼的平原，用肉眼遥望月球有些黑暗色斑块。因此，月海虽然叫做“海”，但是实际上并没有水，由远古火山喷发形成的玄武岩构成。
吕姆克山以德国天文家吕姆克（Carl L. C.Rümker）的名字命名，底部直径70千米，最高处比周围平原高出1.1千米。嫦娥五号的采样地，在吕姆克山附近较平坦的一个地区。
过去，这里还从未有过任何人类探测器到访过的足迹。虽然这里和嫦娥三号在月球虹湾着陆点的纬度基本相当，但根据目前研究成果，这块区域形成的地质年代较短，约37亿年。中科院国家天文台专家表示，此次嫦娥五号有望获取最年轻的月球返回样品，在月球火山活动和演化历史研究等方面取得原创性的科学成果。
此外，由于涉及采样后上升器的月面起飞，嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。专家介绍，相较于嫦娥三号、四号，嫦娥五号需要着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑，并且坡度要符合任务要求，这对着陆点的位置精度和平整度方面提出了更高要求。
嫦娥五号探测器软着陆后降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
首次自动采样为何只拟获取2公斤样品？
月球表面自动采样封装，是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。在这个阶段，嫦娥五号将“使出浑身解数”采集月壤，实现我国首次月面自动采样。
在这次采样任务中，嫦娥五号计划获取2公斤左右的样品并带回地球。那么，这2公斤的重量是如何确定的呢？
国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师裴照宇介绍，我国通过嫦娥一号到嫦娥四号多次任务的技术积累，希望在嫦娥五号月球采样任务中能够达到公斤级的目标。而为了保证任务的成功，并结合火箭运载能力，采样2公斤是一个较为合理的结果。“我们以两公斤作为输入去设计探测器，这个探测器就达到了8.2吨。如果我们要增加样品的量，整个探测器很多指标都会增长，就会超过火箭的运载能力。”
裴照宇表示，嫦娥五号任务的主要目标是完成月球采样并返回。当着陆器成功着陆月球表面后，要在有限时间里完成地形勘察、钻取和表取等多项工作。尽管设定了2公斤的采样量，但这并不能作为最终衡量任务成败的标准。“我们的目标是采样返回，要采到样品返回地球，这是我们的考核指标。这两公斤是一个设计值，我们并不能把这两公斤或多或少作为评判任务成功的一个硬指标。”
嫦娥五号探测器动力下降过程降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
如何“挖土”？表钻结合、多点采样
2公斤的样品又该用什么方式采集呢？裴照宇提到了两个采集名词，他说：“钻取”初步考虑0.5公斤，“表取”1.5公斤，用这两种方式共同来完成采样任务。为了提高这次采样的可靠性、以及样品的丰富性，研制团队采取了表钻结合、多点采样的方式，设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式。
那么，什么是表取和钻取呢？
表取，顾名思义，就是在月球的表面采集样品。航天科技集团五院嫦娥五号探测器主任设计师姜水清介绍说，嫦娥五号的表取也是全球首次月面无人自主采样。为了实现这个任务，实际上设计了三个产品，有个四自由度采样机械臂，然后末端又带了两种采样器，一种是可以实现铲挖，一种是可以实现浅钻，来实现不同类型月壤的一个采集。按照规划，采样机械臂将在着陆点周边区域进行多次采样工作。
在表取工作之前，会先进行钻取，来获得月面以下的样品。两种方式互为备份，不仅可以提高采样的成功率和可靠性，同时也能够获得更为丰富的样品种类，为后续科学家研究提供更多可靠的原始资料。
中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器钻取子系统技术负责人王国欣说，“这样能够更加原汁原味地保留月表以下两米的月壤构造情况，让科学家们能够更加清楚地了解到月壤的构造和分布以及每一层的特征。”
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
采样完成之后，还要“装香肠”
仅采集到还不够，就像我们长途快递物品一样，物品在交寄给快递员之前，需要先把它包裹好包装好，以免途中破损遗漏。“嫦娥五号”也有一个类似的过程，而且完全是由它独立完成的，难度可想而知。
中国工程院院士、国家航天局原局长、探月工程首任总指挥栾恩杰在接受记者采访时表示，当嫦娥五号着陆器安全降落、开始样品采集之后，对中国航天来说又有一次全新的尝试，他的比喻是“装香肠”。
“着陆以后就开始取样了，我们有个手去铲，在外星球用机器手，是我们中国头一次做，月球的钻取机构，这是我们国家头一次设计，我形容成哈尔滨香肠。就在钻的时候，它要把钻取的芯、岩芯的部分要装到一个包裹，这个包裹是一个长的，所以像个香肠一样，要把它紧密地包裹好，封装好。这些土壤不能在转移到地球的时候被地球污染了，因为地球环境和月球环境是不一样的，有些物质一定要在非常洁净的环境下，保持住我们取得这样这点东西。”
完成月壤采样封装后，嫦娥五号上升器要在月球进行起飞发射，在月球轨道与轨道器和返回器进行交会对接，将月球样本转移至返回器里，然后返回地球。
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
下一个难题：月面点火起飞返回地球
嫦娥五号上升器月面点火起飞，这是一个高难度科目。
与火箭的点火起飞不同，月面起飞没有一马平川的起飞地，更没有成熟完备的发射塔架，着陆器就相当于上升器的发射塔架，托举嫦娥五号回家。
月球表面环境复杂，着陆器很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上，这给起飞带来很大的难度。此外，嫦娥五号还要克服地月环境差异、发动机羽流导流空间受限等难题。月面起飞时，嫦娥五号还必须依靠航天器“自力更生”，实现起飞时自主定位、定姿。
当着陆器托举上升器实现月面起飞上升后，嫦娥五号将一路飞奔，直到月球轨道。在这里，上升器还要和轨返组合体交会对接，把采集到的月壤转移到返回器。裴照宇告诉记者，经过几十年的实践探索，我国在载人航天领域已经熟练掌握了近地轨道交会对接技术，但在38万公里外的月球轨道上，进行无人交会对接不仅在我国尚属首次，在人类航天史上也是第一次。
人类此前3次无人月球采样任务，采用的都是月面起飞直接返回地球的方案；而嫦娥五号则是采用月球轨道交会对接技术，这为研制团队带来了极大的挑战。
来自中国航天科技集团五院的嫦娥五号研制团队为嫦娥五号设计了交会、对接、组合体运行、轨返组合体与对接舱分离等一系列关键动作，帮助嫦娥五号实现完美对接。栾恩杰表示，如果嫦娥五号成功从月球返回，我国将成为从月球取样返回的第三个国家。
12月1日，在北京航天飞行控制中心，航天科技人员在监测嫦娥五号探测器落月过程。图据新华社
自动“挖土”和人工“挖土”哪家强？
在人类五花八门的外星“挖土”活动中，有的采用了人工采集，比如，半个世纪前，美国通过阿波罗计划，通过宇航员采集，从月球带回了共计约380千克的月岩样品。
有的则采用了无人采集。比如，2004年1月2日，美国星尘号彗星探测器与怀尔德2号彗星交会，其间，星尘号伸出一个“气凝胶尘埃收集器”，收集彗星的尘埃微粒。又比如，2014年12月日本发射隼鸟2号探测器，对龙宫小行星先后实施了3次采样，共采到20克以上样品，预计在2020年底将样品送回地球；今年10月20日，美国冥王号探测器使用采样机械臂末端的采样器，从贝努小行星表面采集了60克以上的风化层样品，计划在2023年9月将采样返回舱送回地球。
那么，有人采集和无人采集两种方式孰优孰劣？人与机器相比，“挖土”哪家强？
航天专家庞之浩表示，从采样数量上看，有人采集无疑占优。阿波罗计划共带回约380千克样品，相比同时期苏联实施的无人采集任务，样品重量超出上千倍。这些样品至今都没有研究完，大部分还封存在实验室里。
中国航天科工集团二院研究员杨宇光认为，有人采集更大的优点，是可以在任务中随机应变，处置不同的情况。例如阿波罗17号任务中，施密特捡到了一块橙色月球岩石，极为特别。这样的稀有样品，只有靠宇航员仔细寻找才能得到。
然而，宇航员的参与，使得航天任务的难度和成本大大增加。杨宇光说，一艘阿波罗飞船重约45吨，而苏联的“月球”系列无人采样探测器重量不足6吨，我国嫦娥五号探测器重8吨多。同时，载人飞行任务对安全性、可靠性，以及生命保障系统等要求很高，这都直接影响着工程规模及成本。
而无人采集不仅工程规模较小、成本较低，而且无需考虑生保、补给等问题，任务周期可达数年之久，探测距离也达到数亿公里。杨宇光认为，至少在未来十几年里，无人采集方式都将是外星“挖土”的主流。
封面新闻徐亚岚 综合自新华社、央视新闻客户端、科技日报、中国青年报、钱江晚报
第2个回答 2022-03-20
来源：封面新闻
12月2日，在北京航天飞行控制中心拍摄的落月后的嫦娥五号探测器。图据新华社
经过约38万公里、一周左右的地月转移、近月制动、环月飞行之旅，12月1日晚间，嫦娥五号探测器稳稳降落在月球正面风暴洋北部吕姆克山、夏普月溪附近。这是中国探测器第三次在月球表面成功软着陆，也是人类探测器首次踏足月球上的这一区域。
成功着陆后，嫦娥五号探测器开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作，并正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。这将是我国甚至全球首次月面自动采样。嫦娥五号将怎样开启这场前所未有的“挖土”之旅呢？
12月1日，在北京航天飞行控制中心拍摄的嫦娥五号探测器落月瞬间。图据新华社
为何选择“风暴洋”着陆进行采样？
嫦娥五号任务落月的着陆区，选择在月球上最大的月海——风暴洋北部的吕姆克山脉附近，周围有1300米高的火山群。
月海，是月球月面上比较低洼的平原，用肉眼遥望月球有些黑暗色斑块。因此，月海虽然叫做“海”，但是实际上并没有水，由远古火山喷发形成的玄武岩构成。
吕姆克山以德国天文家吕姆克（Carl L. C.Rümker）的名字命名，底部直径70千米，最高处比周围平原高出1.1千米。嫦娥五号的采样地，在吕姆克山附近较平坦的一个地区。
过去，这里还从未有过任何人类探测器到访过的足迹。虽然这里和嫦娥三号在月球虹湾着陆点的纬度基本相当，但根据目前研究成果，这块区域形成的地质年代较短，约37亿年。中科院国家天文台专家表示，此次嫦娥五号有望获取最年轻的月球返回样品，在月球火山活动和演化历史研究等方面取得原创性的科学成果。
此外，由于涉及采样后上升器的月面起飞，嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。专家介绍，相较于嫦娥三号、四号，嫦娥五号需要着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑，并且坡度要符合任务要求，这对着陆点的位置精度和平整度方面提出了更高要求。
嫦娥五号探测器软着陆后降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
首次自动采样为何只拟获取2公斤样品？
月球表面自动采样封装，是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。在这个阶段，嫦娥五号将“使出浑身解数”采集月壤，实现我国首次月面自动采样。
在这次采样任务中，嫦娥五号计划获取2公斤左右的样品并带回地球。那么，这2公斤的重量是如何确定的呢？
国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师裴照宇介绍，我国通过嫦娥一号到嫦娥四号多次任务的技术积累，希望在嫦娥五号月球采样任务中能够达到公斤级的目标。而为了保证任务的成功，并结合火箭运载能力，采样2公斤是一个较为合理的结果。“我们以两公斤作为输入去设计探测器，这个探测器就达到了8.2吨。如果我们要增加样品的量，整个探测器很多指标都会增长，就会超过火箭的运载能力。”
裴照宇表示，嫦娥五号任务的主要目标是完成月球采样并返回。当着陆器成功着陆月球表面后，要在有限时间里完成地形勘察、钻取和表取等多项工作。尽管设定了2公斤的采样量，但这并不能作为最终衡量任务成败的标准。“我们的目标是采样返回，要采到样品返回地球，这是我们的考核指标。这两公斤是一个设计值，我们并不能把这两公斤或多或少作为评判任务成功的一个硬指标。”
嫦娥五号探测器动力下降过程降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
如何“挖土”？表钻结合、多点采样
2公斤的样品又该用什么方式采集呢？裴照宇提到了两个采集名词，他说：“钻取”初步考虑0.5公斤，“表取”1.5公斤，用这两种方式共同来完成采样任务。为了提高这次采样的可靠性、以及样品的丰富性，研制团队采取了表钻结合、多点采样的方式，设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式。
那么，什么是表取和钻取呢？
表取，顾名思义，就是在月球的表面采集样品。航天科技集团五院嫦娥五号探测器主任设计师姜水清介绍说，嫦娥五号的表取也是全球首次月面无人自主采样。为了实现这个任务，实际上设计了三个产品，有个四自由度采样机械臂，然后末端又带了两种采样器，一种是可以实现铲挖，一种是可以实现浅钻，来实现不同类型月壤的一个采集。按照规划，采样机械臂将在着陆点周边区域进行多次采样工作。
在表取工作之前，会先进行钻取，来获得月面以下的样品。两种方式互为备份，不仅可以提高采样的成功率和可靠性，同时也能够获得更为丰富的样品种类，为后续科学家研究提供更多可靠的原始资料。
中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器钻取子系统技术负责人王国欣说，“这样能够更加原汁原味地保留月表以下两米的月壤构造情况，让科学家们能够更加清楚地了解到月壤的构造和分布以及每一层的特征。”
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
采样完成之后，还要“装香肠”
仅采集到还不够，就像我们长途快递物品一样，物品在交寄给快递员之前，需要先把它包裹好包装好，以免途中破损遗漏。“嫦娥五号”也有一个类似的过程，而且完全是由它独立完成的，难度可想而知。
中国工程院院士、国家航天局原局长、探月工程首任总指挥栾恩杰在接受记者采访时表示，当嫦娥五号着陆器安全降落、开始样品采集之后，对中国航天来说又有一次全新的尝试，他的比喻是“装香肠”。
“着陆以后就开始取样了，我们有个手去铲，在外星球用机器手，是我们中国头一次做，月球的钻取机构，这是我们国家头一次设计，我形容成哈尔滨香肠。就在钻的时候，它要把钻取的芯、岩芯的部分要装到一个包裹，这个包裹是一个长的，所以像个香肠一样，要把它紧密地包裹好，封装好。这些土壤不能在转移到地球的时候被地球污染了，因为地球环境和月球环境是不一样的，有些物质一定要在非常洁净的环境下，保持住我们取得这样这点东西。”
完成月壤采样封装后，嫦娥五号上升器要在月球进行起飞发射，在月球轨道与轨道器和返回器进行交会对接，将月球样本转移至返回器里，然后返回地球。
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
下一个难题：月面点火起飞返回地球
嫦娥五号上升器月面点火起飞，这是一个高难度科目。
与火箭的点火起飞不同，月面起飞没有一马平川的起飞地，更没有成熟完备的发射塔架，着陆器就相当于上升器的发射塔架，托举嫦娥五号回家。
月球表面环境复杂，着陆器很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上，这给起飞带来很大的难度。此外，嫦娥五号还要克服地月环境差异、发动机羽流导流空间受限等难题。月面起飞时，嫦娥五号还必须依靠航天器“自力更生”，实现起飞时自主定位、定姿。
当着陆器托举上升器实现月面起飞上升后，嫦娥五号将一路飞奔，直到月球轨道。在这里，上升器还要和轨返组合体交会对接，把采集到的月壤转移到返回器。裴照宇告诉记者，经过几十年的实践探索，我国在载人航天领域已经熟练掌握了近地轨道交会对接技术，但在38万公里外的月球轨道上，进行无人交会对接不仅在我国尚属首次，在人类航天史上也是第一次。
人类此前3次无人月球采样任务，采用的都是月面起飞直接返回地球的方案；而嫦娥五号则是采用月球轨道交会对接技术，这为研制团队带来了极大的挑战。
来自中国航天科技集团五院的嫦娥五号研制团队为嫦娥五号设计了交会、对接、组合体运行、轨返组合体与对接舱分离等一系列关键动作，帮助嫦娥五号实现完美对接。栾恩杰表示，如果嫦娥五号成功从月球返回，我国将成为从月球取样返回的第三个国家。
12月1日，在北京航天飞行控制中心，航天科技人员在监测嫦娥五号探测器落月过程。图据新华社
自动“挖土”和人工“挖土”哪家强？
在人类五花八门的外星“挖土”活动中，有的采用了人工采集，比如，半个世纪前，美国通过阿波罗计划，通过宇航员采集，从月球带回了共计约380千克的月岩样品。
有的则采用了无人采集。比如，2004年1月2日，美国星尘号彗星探测器与怀尔德2号彗星交会，其间，星尘号伸出一个“气凝胶尘埃收集器”，收集彗星的尘埃微粒。又比如，2014年12月日本发射隼鸟2号探测器，对龙宫小行星先后实施了3次采样，共采到20克以上样品，预计在2020年底将样品送回地球；今年10月20日，美国冥王号探测器使用采样机械臂末端的采样器，从贝努小行星表面采集了60克以上的风化层样品，计划在2023年9月将采样返回舱送回地球。
那么，有人采集和无人采集两种方式孰优孰劣？人与机器相比，“挖土”哪家强？
航天专家庞之浩表示，从采样数量上看，有人采集无疑占优。阿波罗计划共带回约380千克样品，相比同时期苏联实施的无人采集任务，样品重量超出上千倍。这些样品至今都没有研究完，大部分还封存在实验室里。
中国航天科工集团二院研究员杨宇光认为，有人采集更大的优点，是可以在任务中随机应变，处置不同的情况。例如阿波罗17号任务中，施密特捡到了一块橙色月球岩石，极为特别。这样的稀有样品，只有靠宇航员仔细寻找才能得到。
然而，宇航员的参与，使得航天任务的难度和成本大大增加。杨宇光说，一艘阿波罗飞船重约45吨，而苏联的“月球”系列无人采样探测器重量不足6吨，我国嫦娥五号探测器重8吨多。同时，载人飞行任务对安全性、可靠性，以及生命保障系统等要求很高，这都直接影响着工程规模及成本。
而无人采集不仅工程规模较小、成本较低，而且无需考虑生保、补给等问题，任务周期可达数年之久，探测距离也达到数亿公里。杨宇光认为，至少在未来十几年里，无人采集方式都将是外星“挖土”的主流。
封面新闻徐亚岚 综合自新华社、央视新闻客户端、科技日报、中国青年报、钱江晚报
12月2日，在北京航天飞行控制中心拍摄的落月后的嫦娥五号探测器。图据新华社
经过约38万公里、一周左右的地月转移、近月制动、环月飞行之旅，12月1日晚间，嫦娥五号探测器稳稳降落在月球正面风暴洋北部吕姆克山、夏普月溪附近。这是中国探测器第三次在月球表面成功软着陆，也是人类探测器首次踏足月球上的这一区域。
成功着陆后，嫦娥五号探测器开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作，并正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。这将是我国甚至全球首次月面自动采样。嫦娥五号将怎样开启这场前所未有的“挖土”之旅呢？
12月1日，在北京航天飞行控制中心拍摄的嫦娥五号探测器落月瞬间。图据新华社
为何选择“风暴洋”着陆进行采样？
嫦娥五号任务落月的着陆区，选择在月球上最大的月海——风暴洋北部的吕姆克山脉附近，周围有1300米高的火山群。
月海，是月球月面上比较低洼的平原，用肉眼遥望月球有些黑暗色斑块。因此，月海虽然叫做“海”，但是实际上并没有水，由远古火山喷发形成的玄武岩构成。
吕姆克山以德国天文家吕姆克（Carl L. C.Rümker）的名字命名，底部直径70千米，最高处比周围平原高出1.1千米。嫦娥五号的采样地，在吕姆克山附近较平坦的一个地区。
过去，这里还从未有过任何人类探测器到访过的足迹。虽然这里和嫦娥三号在月球虹湾着陆点的纬度基本相当，但根据目前研究成果，这块区域形成的地质年代较短，约37亿年。中科院国家天文台专家表示，此次嫦娥五号有望获取最年轻的月球返回样品，在月球火山活动和演化历史研究等方面取得原创性的科学成果。
此外，由于涉及采样后上升器的月面起飞，嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。专家介绍，相较于嫦娥三号、四号，嫦娥五号需要着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑，并且坡度要符合任务要求，这对着陆点的位置精度和平整度方面提出了更高要求。
嫦娥五号探测器软着陆后降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
首次自动采样为何只拟获取2公斤样品？
月球表面自动采样封装，是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。在这个阶段，嫦娥五号将“使出浑身解数”采集月壤，实现我国首次月面自动采样。
在这次采样任务中，嫦娥五号计划获取2公斤左右的样品并带回地球。那么，这2公斤的重量是如何确定的呢？
国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师裴照宇介绍，我国通过嫦娥一号到嫦娥四号多次任务的技术积累，希望在嫦娥五号月球采样任务中能够达到公斤级的目标。而为了保证任务的成功，并结合火箭运载能力，采样2公斤是一个较为合理的结果。“我们以两公斤作为输入去设计探测器，这个探测器就达到了8.2吨。如果我们要增加样品的量，整个探测器很多指标都会增长，就会超过火箭的运载能力。”
裴照宇表示，嫦娥五号任务的主要目标是完成月球采样并返回。当着陆器成功着陆月球表面后，要在有限时间里完成地形勘察、钻取和表取等多项工作。尽管设定了2公斤的采样量，但这并不能作为最终衡量任务成败的标准。“我们的目标是采样返回，要采到样品返回地球，这是我们的考核指标。这两公斤是一个设计值，我们并不能把这两公斤或多或少作为评判任务成功的一个硬指标。”
嫦娥五号探测器动力下降过程降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
如何“挖土”？表钻结合、多点采样
2公斤的样品又该用什么方式采集呢？裴照宇提到了两个采集名词，他说：“钻取”初步考虑0.5公斤，“表取”1.5公斤，用这两种方式共同来完成采样任务。为了提高这次采样的可靠性、以及样品的丰富性，研制团队采取了表钻结合、多点采样的方式，设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式。
那么，什么是表取和钻取呢？
表取，顾名思义，就是在月球的表面采集样品。航天科技集团五院嫦娥五号探测器主任设计师姜水清介绍说，嫦娥五号的表取也是全球首次月面无人自主采样。为了实现这个任务，实际上设计了三个产品，有个四自由度采样机械臂，然后末端又带了两种采样器，一种是可以实现铲挖，一种是可以实现浅钻，来实现不同类型月壤的一个采集。按照规划，采样机械臂将在着陆点周边区域进行多次采样工作。
在表取工作之前，会先进行钻取，来获得月面以下的样品。两种方式互为备份，不仅可以提高采样的成功率和可靠性，同时也能够获得更为丰富的样品种类，为后续科学家研究提供更多可靠的原始资料。
中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器钻取子系统技术负责人王国欣说，“这样能够更加原汁原味地保留月表以下两米的月壤构造情况，让科学家们能够更加清楚地了解到月壤的构造和分布以及每一层的特征。”
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
采样完成之后，还要“装香肠”
仅采集到还不够，就像我们长途快递物品一样，物品在交寄给快递员之前，需要先把它包裹好包装好，以免途中破损遗漏。“嫦娥五号”也有一个类似的过程，而且完全是由它独立完成的，难度可想而知。
中国工程院院士、国家航天局原局长、探月工程首任总指挥栾恩杰在接受记者采访时表示，当嫦娥五号着陆器安全降落、开始样品采集之后，对中国航天来说又有一次全新的尝试，他的比喻是“装香肠”。
“着陆以后就开始取样了，我们有个手去铲，在外星球用机器手，是我们中国头一次做，月球的钻取机构，这是我们国家头一次设计，我形容成哈尔滨香肠。就在钻的时候，它要把钻取的芯、岩芯的部分要装到一个包裹，这个包裹是一个长的，所以像个香肠一样，要把它紧密地包裹好，封装好。这些土壤不能在转移到地球的时候被地球污染了，因为地球环境和月球环境是不一样的，有些物质一定要在非常洁净的环境下，保持住我们取得这样这点东西。”
完成月壤采样封装后，嫦娥五号上升器要在月球进行起飞发射，在月球轨道与轨道器和返回器进行交会对接，将月球样本转移至返回器里，然后返回地球。
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
下一个难题：月面点火起飞返回地球
嫦娥五号上升器月面点火起飞，这是一个高难度科目。
与火箭的点火起飞不同，月面起飞没有一马平川的起飞地，更没有成熟完备的发射塔架，着陆器就相当于上升器的发射塔架，托举嫦娥五号回家。
月球表面环境复杂，着陆器很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上，这给起飞带来很大的难度。此外，嫦娥五号还要克服地月环境差异、发动机羽流导流空间受限等难题。月面起飞时，嫦娥五号还必须依靠航天器“自力更生”，实现起飞时自主定位、定姿。
当着陆器托举上升器实现月面起飞上升后，嫦娥五号将一路飞奔，直到月球轨道。在这里，上升器还要和轨返组合体交会对接，把采集到的月壤转移到返回器。裴照宇告诉记者，经过几十年的实践探索，我国在载人航天领域已经熟练掌握了近地轨道交会对接技术，但在38万公里外的月球轨道上，进行无人交会对接不仅在我国尚属首次，在人类航天史上也是第一次。
人类此前3次无人月球采样任务，采用的都是月面起飞直接返回地球的方案；而嫦娥五号则是采用月球轨道交会对接技术，这为研制团队带来了极大的挑战。
来自中国航天科技集团五院的嫦娥五号研制团队为嫦娥五号设计了交会、对接、组合体运行、轨返组合体与对接舱分离等一系列关键动作，帮助嫦娥五号实现完美对接。栾恩杰表示，如果嫦娥五号成功从月球返回，我国将成为从月球取样返回的第三个国家。
12月1日，在北京航天飞行控制中心，航天科技人员在监测嫦娥五号探测器落月过程。图据新华社
自动“挖土”和人工“挖土”哪家强？
在人类五花八门的外星“挖土”活动中，有的采用了人工采集，比如，半个世纪前，美国通过阿波罗计划，通过宇航员采集，从月球带回了共计约380千克的月岩样品。
有的则采用了无人采集。比如，2004年1月2日，美国星尘号彗星探测器与怀尔德2号彗星交会，其间，星尘号伸出一个“气凝胶尘埃收集器”，收集彗星的尘埃微粒。又比如，2014年12月日本发射隼鸟2号探测器，对龙宫小行星先后实施了3次采样，共采到20克以上样品，预计在2020年底将样品送回地球；今年10月20日，美国冥王号探测器使用采样机械臂末端的采样器，从贝努小行星表面采集了60克以上的风化层样品，计划在2023年9月将采样返回舱送回地球。
那么，有人采集和无人采集两种方式孰优孰劣？人与机器相比，“挖土”哪家强？
航天专家庞之浩表示，从采样数量上看，有人采集无疑占优。阿波罗计划共带回约380千克样品，相比同时期苏联实施的无人采集任务，样品重量超出上千倍。这些样品至今都没有研究完，大部分还封存在实验室里。
中国航天科工集团二院研究员杨宇光认为，有人采集更大的优点，是可以在任务中随机应变，处置不同的情况。例如阿波罗17号任务中，施密特捡到了一块橙色月球岩石，极为特别。这样的稀有样品，只有靠宇航员仔细寻找才能得到。
然而，宇航员的参与，使得航天任务的难度和成本大大增加。杨宇光说，一艘阿波罗飞船重约45吨，而苏联的“月球”系列无人采样探测器重量不足6吨，我国嫦娥五号探测器重8吨多。同时，载人飞行任务对安全性、可靠性，以及生命保障系统等要求很高，这都直接影响着工程规模及成本。
而无人采集不仅工程规模较小、成本较低，而且无需考虑生保、补给等问题，任务周期可达数年之久，探测距离也达到数亿公里。杨宇光认为，至少在未来十几年里，无人采集方式都将是外星“挖土”的主流。
封面新闻徐亚岚 综合自新华社、央视新闻客户端、科技日报、中国青年报、钱江晚报
第3个回答 2022-03-20
来源：封面新闻
12月2日，在北京航天飞行控制中心拍摄的落月后的嫦娥五号探测器。图据新华社
经过约38万公里、一周左右的地月转移、近月制动、环月飞行之旅，12月1日晚间，嫦娥五号探测器稳稳降落在月球正面风暴洋北部吕姆克山、夏普月溪附近。这是中国探测器第三次在月球表面成功软着陆，也是人类探测器首次踏足月球上的这一区域。
成功着陆后，嫦娥五号探测器开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作，并正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。这将是我国甚至全球首次月面自动采样。嫦娥五号将怎样开启这场前所未有的“挖土”之旅呢？
12月1日，在北京航天飞行控制中心拍摄的嫦娥五号探测器落月瞬间。图据新华社
为何选择“风暴洋”着陆进行采样？
嫦娥五号任务落月的着陆区，选择在月球上最大的月海——风暴洋北部的吕姆克山脉附近，周围有1300米高的火山群。
月海，是月球月面上比较低洼的平原，用肉眼遥望月球有些黑暗色斑块。因此，月海虽然叫做“海”，但是实际上并没有水，由远古火山喷发形成的玄武岩构成。
吕姆克山以德国天文家吕姆克（Carl L. C.Rümker）的名字命名，底部直径70千米，最高处比周围平原高出1.1千米。嫦娥五号的采样地，在吕姆克山附近较平坦的一个地区。
过去，这里还从未有过任何人类探测器到访过的足迹。虽然这里和嫦娥三号在月球虹湾着陆点的纬度基本相当，但根据目前研究成果，这块区域形成的地质年代较短，约37亿年。中科院国家天文台专家表示，此次嫦娥五号有望获取最年轻的月球返回样品，在月球火山活动和演化历史研究等方面取得原创性的科学成果。
此外，由于涉及采样后上升器的月面起飞，嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。专家介绍，相较于嫦娥三号、四号，嫦娥五号需要着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑，并且坡度要符合任务要求，这对着陆点的位置精度和平整度方面提出了更高要求。
嫦娥五号探测器软着陆后降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
首次自动采样为何只拟获取2公斤样品？
月球表面自动采样封装，是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。在这个阶段，嫦娥五号将“使出浑身解数”采集月壤，实现我国首次月面自动采样。
在这次采样任务中，嫦娥五号计划获取2公斤左右的样品并带回地球。那么，这2公斤的重量是如何确定的呢？
国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师裴照宇介绍，我国通过嫦娥一号到嫦娥四号多次任务的技术积累，希望在嫦娥五号月球采样任务中能够达到公斤级的目标。而为了保证任务的成功，并结合火箭运载能力，采样2公斤是一个较为合理的结果。“我们以两公斤作为输入去设计探测器，这个探测器就达到了8.2吨。如果我们要增加样品的量，整个探测器很多指标都会增长，就会超过火箭的运载能力。”
裴照宇表示，嫦娥五号任务的主要目标是完成月球采样并返回。当着陆器成功着陆月球表面后，要在有限时间里完成地形勘察、钻取和表取等多项工作。尽管设定了2公斤的采样量，但这并不能作为最终衡量任务成败的标准。“我们的目标是采样返回，要采到样品返回地球，这是我们的考核指标。这两公斤是一个设计值，我们并不能把这两公斤或多或少作为评判任务成功的一个硬指标。”
嫦娥五号探测器动力下降过程降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
如何“挖土”？表钻结合、多点采样
2公斤的样品又该用什么方式采集呢？裴照宇提到了两个采集名词，他说：“钻取”初步考虑0.5公斤，“表取”1.5公斤，用这两种方式共同来完成采样任务。为了提高这次采样的可靠性、以及样品的丰富性，研制团队采取了表钻结合、多点采样的方式，设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式。
那么，什么是表取和钻取呢？
表取，顾名思义，就是在月球的表面采集样品。航天科技集团五院嫦娥五号探测器主任设计师姜水清介绍说，嫦娥五号的表取也是全球首次月面无人自主采样。为了实现这个任务，实际上设计了三个产品，有个四自由度采样机械臂，然后末端又带了两种采样器，一种是可以实现铲挖，一种是可以实现浅钻，来实现不同类型月壤的一个采集。按照规划，采样机械臂将在着陆点周边区域进行多次采样工作。
在表取工作之前，会先进行钻取，来获得月面以下的样品。两种方式互为备份，不仅可以提高采样的成功率和可靠性，同时也能够获得更为丰富的样品种类，为后续科学家研究提供更多可靠的原始资料。
中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器钻取子系统技术负责人王国欣说，“这样能够更加原汁原味地保留月表以下两米的月壤构造情况，让科学家们能够更加清楚地了解到月壤的构造和分布以及每一层的特征。”
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
采样完成之后，还要“装香肠”
仅采集到还不够，就像我们长途快递物品一样，物品在交寄给快递员之前，需要先把它包裹好包装好，以免途中破损遗漏。“嫦娥五号”也有一个类似的过程，而且完全是由它独立完成的，难度可想而知。
中国工程院院士、国家航天局原局长、探月工程首任总指挥栾恩杰在接受记者采访时表示，当嫦娥五号着陆器安全降落、开始样品采集之后，对中国航天来说又有一次全新的尝试，他的比喻是“装香肠”。
“着陆以后就开始取样了，我们有个手去铲，在外星球用机器手，是我们中国头一次做，月球的钻取机构，这是我们国家头一次设计，我形容成哈尔滨香肠。就在钻的时候，它要把钻取的芯、岩芯的部分要装到一个包裹，这个包裹是一个长的，所以像个香肠一样，要把它紧密地包裹好，封装好。这些土壤不能在转移到地球的时候被地球污染了，因为地球环境和月球环境是不一样的，有些物质一定要在非常洁净的环境下，保持住我们取得这样这点东西。”
完成月壤采样封装后，嫦娥五号上升器要在月球进行起飞发射，在月球轨道与轨道器和返回器进行交会对接，将月球样本转移至返回器里，然后返回地球。
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
下一个难题：月面点火起飞返回地球
嫦娥五号上升器月面点火起飞，这是一个高难度科目。
与火箭的点火起飞不同，月面起飞没有一马平川的起飞地，更没有成熟完备的发射塔架，着陆器就相当于上升器的发射塔架，托举嫦娥五号回家。
月球表面环境复杂，着陆器很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上，这给起飞带来很大的难度。此外，嫦娥五号还要克服地月环境差异、发动机羽流导流空间受限等难题。月面起飞时，嫦娥五号还必须依靠航天器“自力更生”，实现起飞时自主定位、定姿。
当着陆器托举上升器实现月面起飞上升后，嫦娥五号将一路飞奔，直到月球轨道。在这里，上升器还要和轨返组合体交会对接，把采集到的月壤转移到返回器。裴照宇告诉记者，经过几十年的实践探索，我国在载人航天领域已经熟练掌握了近地轨道交会对接技术，但在38万公里外的月球轨道上，进行无人交会对接不仅在我国尚属首次，在人类航天史上也是第一次。
人类此前3次无人月球采样任务，采用的都是月面起飞直接返回地球的方案；而嫦娥五号则是采用月球轨道交会对接技术，这为研制团队带来了极大的挑战。
来自中国航天科技集团五院的嫦娥五号研制团队为嫦娥五号设计了交会、对接、组合体运行、轨返组合体与对接舱分离等一系列关键动作，帮助嫦娥五号实现完美对接。栾恩杰表示，如果嫦娥五号成功从月球返回，我国将成为从月球取样返回的第三个国家。
12月1日，在北京航天飞行控制中心，航天科技人员在监测嫦娥五号探测器落月过程。图据新华社
自动“挖土”和人工“挖土”哪家强？
在人类五花八门的外星“挖土”活动中，有的采用了人工采集，比如，半个世纪前，美国通过阿波罗计划，通过宇航员采集，从月球带回了共计约380千克的月岩样品。
有的则采用了无人采集。比如，2004年1月2日，美国星尘号彗星探测器与怀尔德2号彗星交会，其间，星尘号伸出一个“气凝胶尘埃收集器”，收集彗星的尘埃微粒。又比如，2014年12月日本发射隼鸟2号探测器，对龙宫小行星先后实施了3次采样，共采到20克以上样品，预计在2020年底将样品送回地球；今年10月20日，美国冥王号探测器使用采样机械臂末端的采样器，从贝努小行星表面采集了60克以上的风化层样品，计划在2023年9月将采样返回舱送回地球。
那么，有人采集和无人采集两种方式孰优孰劣？人与机器相比，“挖土”哪家强？
航天专家庞之浩表示，从采样数量上看，有人采集无疑占优。阿波罗计划共带回约380千克样品，相比同时期苏联实施的无人采集任务，样品重量超出上千倍。这些样品至今都没有研究完，大部分还封存在实验室里。
中国航天科工集团二院研究员杨宇光认为，有人采集更大的优点，是可以在任务中随机应变，处置不同的情况。例如阿波罗17号任务中，施密特捡到了一块橙色月球岩石，极为特别。这样的稀有样品，只有靠宇航员仔细寻找才能得到。
然而，宇航员的参与，使得航天任务的难度和成本大大增加。杨宇光说，一艘阿波罗飞船重约45吨，而苏联的“月球”系列无人采样探测器重量不足6吨，我国嫦娥五号探测器重8吨多。同时，载人飞行任务对安全性、可靠性，以及生命保障系统等要求很高，这都直接影响着工程规模及成本。
而无人采集不仅工程规模较小、成本较低，而且无需考虑生保、补给等问题，任务周期可达数年之久，探测距离也达到数亿公里。杨宇光认为，至少在未来十几年里，无人采集方式都将是外星“挖土”的主流。
封面新闻徐亚岚 综合自新华社、央视新闻客户端、科技日报、中国青年报、钱江晚报
12月2日，在北京航天飞行控制中心拍摄的落月后的嫦娥五号探测器。图据新华社
经过约38万公里、一周左右的地月转移、近月制动、环月飞行之旅，12月1日晚间，嫦娥五号探测器稳稳降落在月球正面风暴洋北部吕姆克山、夏普月溪附近。这是中国探测器第三次在月球表面成功软着陆，也是人类探测器首次踏足月球上的这一区域。
成功着陆后，嫦娥五号探测器开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作，并正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。这将是我国甚至全球首次月面自动采样。嫦娥五号将怎样开启这场前所未有的“挖土”之旅呢？
12月1日，在北京航天飞行控制中心拍摄的嫦娥五号探测器落月瞬间。图据新华社
为何选择“风暴洋”着陆进行采样？
嫦娥五号任务落月的着陆区，选择在月球上最大的月海——风暴洋北部的吕姆克山脉附近，周围有1300米高的火山群。
月海，是月球月面上比较低洼的平原，用肉眼遥望月球有些黑暗色斑块。因此，月海虽然叫做“海”，但是实际上并没有水，由远古火山喷发形成的玄武岩构成。
吕姆克山以德国天文家吕姆克（Carl L. C.Rümker）的名字命名，底部直径70千米，最高处比周围平原高出1.1千米。嫦娥五号的采样地，在吕姆克山附近较平坦的一个地区。
过去，这里还从未有过任何人类探测器到访过的足迹。虽然这里和嫦娥三号在月球虹湾着陆点的纬度基本相当，但根据目前研究成果，这块区域形成的地质年代较短，约37亿年。中科院国家天文台专家表示，此次嫦娥五号有望获取最年轻的月球返回样品，在月球火山活动和演化历史研究等方面取得原创性的科学成果。
此外，由于涉及采样后上升器的月面起飞，嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。专家介绍，相较于嫦娥三号、四号，嫦娥五号需要着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑，并且坡度要符合任务要求，这对着陆点的位置精度和平整度方面提出了更高要求。
嫦娥五号探测器软着陆后降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
首次自动采样为何只拟获取2公斤样品？
月球表面自动采样封装，是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。在这个阶段，嫦娥五号将“使出浑身解数”采集月壤，实现我国首次月面自动采样。
在这次采样任务中，嫦娥五号计划获取2公斤左右的样品并带回地球。那么，这2公斤的重量是如何确定的呢？
国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师裴照宇介绍，我国通过嫦娥一号到嫦娥四号多次任务的技术积累，希望在嫦娥五号月球采样任务中能够达到公斤级的目标。而为了保证任务的成功，并结合火箭运载能力，采样2公斤是一个较为合理的结果。“我们以两公斤作为输入去设计探测器，这个探测器就达到了8.2吨。如果我们要增加样品的量，整个探测器很多指标都会增长，就会超过火箭的运载能力。”
裴照宇表示，嫦娥五号任务的主要目标是完成月球采样并返回。当着陆器成功着陆月球表面后，要在有限时间里完成地形勘察、钻取和表取等多项工作。尽管设定了2公斤的采样量，但这并不能作为最终衡量任务成败的标准。“我们的目标是采样返回，要采到样品返回地球，这是我们的考核指标。这两公斤是一个设计值，我们并不能把这两公斤或多或少作为评判任务成功的一个硬指标。”
嫦娥五号探测器动力下降过程降落相机拍摄的图像。图据新华社（国家航天局供图）
如何“挖土”？表钻结合、多点采样
2公斤的样品又该用什么方式采集呢？裴照宇提到了两个采集名词，他说：“钻取”初步考虑0.5公斤，“表取”1.5公斤，用这两种方式共同来完成采样任务。为了提高这次采样的可靠性、以及样品的丰富性，研制团队采取了表钻结合、多点采样的方式，设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式。
那么，什么是表取和钻取呢？
表取，顾名思义，就是在月球的表面采集样品。航天科技集团五院嫦娥五号探测器主任设计师姜水清介绍说，嫦娥五号的表取也是全球首次月面无人自主采样。为了实现这个任务，实际上设计了三个产品，有个四自由度采样机械臂，然后末端又带了两种采样器，一种是可以实现铲挖，一种是可以实现浅钻，来实现不同类型月壤的一个采集。按照规划，采样机械臂将在着陆点周边区域进行多次采样工作。
在表取工作之前，会先进行钻取，来获得月面以下的样品。两种方式互为备份，不仅可以提高采样的成功率和可靠性，同时也能够获得更为丰富的样品种类，为后续科学家研究提供更多可靠的原始资料。
中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器钻取子系统技术负责人王国欣说，“这样能够更加原汁原味地保留月表以下两米的月壤构造情况，让科学家们能够更加清楚地了解到月壤的构造和分布以及每一层的特征。”
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
采样完成之后，还要“装香肠”
仅采集到还不够，就像我们长途快递物品一样，物品在交寄给快递员之前，需要先把它包裹好包装好，以免途中破损遗漏。“嫦娥五号”也有一个类似的过程，而且完全是由它独立完成的，难度可想而知。
中国工程院院士、国家航天局原局长、探月工程首任总指挥栾恩杰在接受记者采访时表示，当嫦娥五号着陆器安全降落、开始样品采集之后，对中国航天来说又有一次全新的尝试，他的比喻是“装香肠”。
“着陆以后就开始取样了，我们有个手去铲，在外星球用机器手，是我们中国头一次做，月球的钻取机构，这是我们国家头一次设计，我形容成哈尔滨香肠。就在钻的时候，它要把钻取的芯、岩芯的部分要装到一个包裹，这个包裹是一个长的，所以像个香肠一样，要把它紧密地包裹好，封装好。这些土壤不能在转移到地球的时候被地球污染了，因为地球环境和月球环境是不一样的，有些物质一定要在非常洁净的环境下，保持住我们取得这样这点东西。”
完成月壤采样封装后，嫦娥五号上升器要在月球进行起飞发射，在月球轨道与轨道器和返回器进行交会对接，将月球样本转移至返回器里，然后返回地球。
嫦娥五号探测器在轨工作效果图。图据中国青年报（航天科技集团八院供图）
下一个难题：月面点火起飞返回地球
嫦娥五号上升器月面点火起飞，这是一个高难度科目。
与火箭的点火起飞不同，月面起飞没有一马平川的起飞地，更没有成熟完备的发射塔架，着陆器就相当于上升器的发射塔架，托举嫦娥五号回家。
月球表面环境复杂，着陆器很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上，这给起飞带来很大的难度。此外，嫦娥五号还要克服地月环境差异、发动机羽流导流空间受限等难题。月面起飞时，嫦娥五号还必须依靠航天器“自力更生”，实现起飞时自主定位、定姿。
当着陆器托举上升器实现月面起飞上升后，嫦娥五号将一路飞奔，直到月球轨道。在这里，上升器还要和轨返组合体交会对接，把采集到的月壤转移到返回器。裴照宇告诉记者，经过几十年的实践探索，我国在载人航天领域已经熟练掌握了近地轨道交会对接技术，但在38万公里外的月球轨道上，进行无人交会对接不仅在我国尚属首次，在人类航天史上也是第一次。
人类此前3次无人月球采样任务，采用的都是月面起飞直接返回地球的方案；而嫦娥五号则是采用月球轨道交会对接技术，这为研制团队带来了极大的挑战。
来自中国航天科技集团五院的嫦娥五号研制团队为嫦娥五号设计了交会、对接、组合体运行、轨返组合体与对接舱分离等一系列关键动作，帮助嫦娥五号实现完美对接。栾恩杰表示，如果嫦娥五号成功从月球返回，我国将成为从月球取样返回的第三个国家。
12月1日，在北京航天飞行控制中心，航天科技人员在监测嫦娥五号探测器落月过程。图据新华社
自动“挖土”和人工“挖土”哪家强？
在人类五花八门的外星“挖土”活动中，有的采用了人工采集，比如，半个世纪前，美国通过阿波罗计划，通过宇航员采集，从月球带回了共计约380千克的月岩样品。
有的则采用了无人采集。比如，2004年1月2日，美国星尘号彗星探测器与怀尔德2号彗星交会，其间，星尘号伸出一个“气凝胶尘埃收集器”，收集彗星的尘埃微粒。又比如，2014年12月日本发射隼鸟2号探测器，对龙宫小行星先后实施了3次采样，共采到20克以上样品，预计在2020年底将样品送回地球；今年10月20日，美国冥王号探测器使用采样机械臂末端的采样器，从贝努小行星表面采集了60克以上的风化层样品，计划在2023年9月将采样返回舱送回地球。
那么，有人采集和无人采集两种方式孰优孰劣？人与机器相比，“挖土”哪家强？
航天专家庞之浩表示，从采样数量上看，有人采集无疑占优。阿波罗计划共带回约380千克样品，相比同时期苏联实施的无人采集任务，样品重量超出上千倍。这些样品至今都没有研究完，大部分还封存在实验室里。
中国航天科工集团二院研究员杨宇光认为，有人采集更大的优点，是可以在任务中随机应变，处置不同的情况。例如阿波罗17号任务中，施密特捡到了一块橙色月球岩石，极为特别。这样的稀有样品，只有靠宇航员仔细寻找才能得到。
然而，宇航员的参与，使得航天任务的难度和成本大大增加。杨宇光说，一艘阿波罗飞船重约45吨，而苏联的“月球”系列无人采样探测器重量不足6吨，我国嫦娥五号探测器重8吨多。同时，载人飞行任务对安全性、可靠性，以及生命保障系统等要求很高，这都直接影响着工程规模及成本。
而无人采集不仅工程规模较小、成本较低，而且无需考虑生保、补给等问题，任务周期可达数年之久，探测距离也达到数亿公里。杨宇光认为，至少在未来十几年里，无人采集方式都将是外星“挖土”的主流。
封面新闻徐亚岚 综合自新华社、央视新闻客户端、科技日报、中国青年报、钱江晚报
