中国延迟的月球任务引发关于月球样本的讨论

嫦娥五号探测器可能会将宝贵的新的月球岩石带回地球,但谁将有机会研究它们?

这张来自阿波罗 15 号任务的照片捕捉到了中国嫦娥五号月球采样返回任务可能的着陆地点——位于风暴洋北部的吕姆克山地区。来自该地区的岩石样本可能对研究月球的年龄和历史至关重要,但关于何时或是否会将这些样本与中国以外的研究人员分享,仍然存在不确定性。

美国宇航局

在 2007 年至 2013 年间成功执行三次机器人月球任务后,中国蓬勃发展的月球探测计划似乎正进入一个更缓慢、更试探性的阶段。中国原计划在年底前用长征五号火箭发射嫦娥五号探测器,在月球表面着陆并采集样本。但是,7 月份另一次长征五号发射失败,似乎将这些工作推迟了几个月,甚至可能是几年。由于嫦娥五号采样返回任务现在非正式但明显处于暂停状态,中国可能会在 2018 年改用不同的火箭助推器,将月球着陆器和漫游车送往月球背面。这项独立的任务被称为嫦娥四号,它是作为中国嫦娥三号着陆器和玉兔月球车(于 2013 年 12 月成功到达月球)的备份而建造的。

尽管这对中国国家航天局(CNSA)来说令人失望,他们希望最终向月球派遣更多的机器人探测器,甚至可能向富含水冰的极地地区派遣人类任务,但延迟和重新调整最终可能会带来好处,因为它可以为国际合作在月球科学和探索领域涌现提供更多时间。

包括美国在内的许多其他国家也在为未来几年访问月球做准备,为中国提供了充足的月球探索潜在合作伙伴。自美国宇航局的阿波罗宇航员从月球表面采集数百磅月球岩石以来,已经过去了 40 多年。上次有任何样本返回地球是在 1976 年,当时苏联的月球 24 号着陆器送回了约 170 克样本。新的样本可能对全球月球研究界来说是一笔科学财富,但前提是中国愿意分享。


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欧洲和中国之间以及中国和俄罗斯之间的早期讨论已经开始就潜在的合作和月球样本的共享进行谈判。

欧洲航天局(ESA)人类和机器人探索理事会科学家詹姆斯·卡彭特是最近在北京举行的 CNSA-ESA 月球样本研讨会的关键人物,他说:“我们在欧空局正在与中国就未来在月球探索方面的合作进行探索性会谈,以及作为其中一部分的样本分析科学。”

同样,中国和俄罗斯也计划签署一项关于 2018 年至 2022 年联合太空探索的双边协议,重点是未来前往月球和其他深空目的地的任务。“中国显然有一个非常雄心勃勃的月球探索计划,其运作时间只能用‘积极’来形容,”英国开放大学行星科学教授伊恩·赖特说,他也是月球样本研讨会的与会者。“至少对我来说,不清楚的是,其中有多少 [计划] 仍需要 [政府] 的批准。但是,我愿意打赌所有这些都将在某个时候发生,”赖特说。尽管中国的月球样本返回可能会被推迟,但他指出,该国用于储存和研究这些最终样本的设施的建设正在快速推进。

需要:新的月球岩石

目前,最大的未知数可能是嫦娥五号的新发射日期。据中国科学院国家天文台月球和深空探测研究室研究助理曾星果介绍,该任务最早可能在明年发射,但“具体日期仍不确定”。

嫦娥五号由四个部分组成:轨道器、着陆器、上升器和返回地球舱。着陆器和上升器组合将降落在月球表面,使用钻头和机械臂进行勘探和采集样本。一旦样本被安全采集,上升器将发射升空,将月球材料转移到等待在月球轨道上的返回舱。然后,返回舱将返回地球,重新进入大气层并展开降落伞,将其珍贵的货物安全地送回地球。最后,样本将被运往北京,在国家天文台建造和运营的设施中进行处理、储存和研究。

曾星果说,中国“当然”会与其他国家分享其月球样本,“但样本何时发布由中国月球探测工程管理委员会决定,因此我们也不清楚。”

美国宇航局行星科学部负责人吉姆·格林表示,美国宇航局也不知道具体时间。格林说,美国宇航局“不知道 [中国] 向更广泛的行星科学界发布样本的计划”。

对新样本的渴望源于这样一个事实,即所有较旧的返回月球材料都来自少数几个分散的地点,这些地点对月球的深层历史提供了一个可悲的不完整的描述。科学家们仍然不完全了解地球最亲密的宇宙伴侣在数十亿年前是如何形成的。嫦娥五号可以通过返回来自吕姆克山(月球风暴洋陨石坑中的一个区域,被认为富含比阿波罗宇航员返回的样本年轻得多的火成岩)的样本来帮助改变这种情况。风暴洋是月球“海”(拉丁语为“海洋”)的主要例子,这是一片广阔的黑暗玄武岩,17 世纪的天文学家误以为是月球上的水体。

亚利桑那州立大学的著名月球专家马克·罗宾逊说:“[吕姆克山] 是一个很好的采样返回任务目标,因为我们没有来自大约 30 亿年前的月海的阿波罗样本。”罗宾逊还是美国宇航局月球勘测轨道器上相机系统的首席研究员,该轨道器自 2009 年以来一直在绘制月球地图。“希望那些年轻的月海是他们的目标,”他说。他补充说,从该地区返回样本将是“一项令人惊叹的科学回报”,不仅对理解月球火山活动随时间推移的演变非常重要,而且对校准月球的确切年龄也非常重要,这反过来有助于限制太阳系中水星、火星、金星和其他岩石天体的年龄。

难以逾越的政治

尽管中国研究和共享嫦娥五号样本的计划仍处于初期阶段,但该国已经向几位外部研究人员展示了其正在建设中的实验室的内部情况。约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家大卫·布莱维特是少数在 2016 年夏季由中国科学院赞助的访问期间预览实验室的幸运儿之一。

布莱维特回忆说,要参观地下设施,你必须乘坐地面电梯“并按下负 3”,他看到一队卡车向实验室运送手套箱和其他设备。“我不记得听说或读到过与国际社会分享样本的计划,”他说。但是,如果数据共享遵循中国过去月球任务的实践,“数据可能会有两个专有期”。他说,直接参与任务的科学家将获得优先访问权,其次是中国境外的其他研究人员。最终,通过互联网数据库向中国境外的研究人员提供数据。他说,类似的协议可能会用于来自嫦娥五号返回样本的数据。

尽管如此,直接访问中国的月球材料储备仍然受到美国政治的影响。目前,由于众议员弗兰克·沃尔夫(共和党,弗吉尼亚州)在 2011 年联邦预算立法中首次插入的一项条款,美国宇航局和白宫科技政策办公室(OSTP)都被禁止直接与中国合作,沃尔夫当时担任众议院商业、司法、科学及相关机构小组委员会主席。沃尔夫现已退休,并于 2015 年离开国会,但“沃尔夫修正案”的一个版本至今仍然有效,并阻止美国宇航局和 OSTP 在没有国会明确授权的情况下与中国进行“双边”合作。布莱维特说:“因此,我预计中国不会急于与美国科学家直接分享样本。”他补充说,有各种漏洞可以规避沃尔夫的限制:明确禁止美中双边合作,但“多边”项目则不然,允许美国研究人员在 NASA 资助的工作中与中国科学家合作,前提是有来自其他国家的其他研究人员也参与其中。此外,国家科学基金会和国家卫生研究院在美中联合研究方面也没有类似的限制,为联邦资助的合作提供了更多途径。这意味着,无论如何,美国行星科学界可能会找到一种方法来获取中国提供的任何新的中国月球样本。

圣母大学的月球科学家克莱夫·尼尔说:“对于月球科学来说,这是一个激动人心的时刻,令人遗憾的是,政治阻止了美国科学家直接参与其中。“同样,中国科学家无法索取阿波罗样本也是一件遗憾的事情。但是,科学家们将继续合作,以更好地了解月球,并希望弥合政客们无法弥合的差距。”

向共享迈出的一小步

为了提高美国获得中国即将到来的样本的机会,一个引人入胜的提议来自最后一位在世的登月者之一,阿波罗 11 号宇航员巴兹·奥尔德林,他是第二个踏上月球表面的人。奥尔德林希望安排某种形式的月球岩石交换——类似于美国和苏联在 20 世纪 70 年代达成的一项安排,当时两国都分享了各自月球任务的样本。“在国家之间分享月球样本对科学有好处,”他说。“这对国家间的合作有好处。此外,它还有助于将美国和中国的探索议程重点放在我们重返月球作为派遣宇航员前往遥远火星的试验场上。我相信现在是寻求与中国进行太空合作途径的时候了——而交换从月球带回的样本就是其中之一。”

事实上,早已有与中国分享月球样本的历史先例:1970 年,美国总统理查德·尼克松将一些阿波罗 11 号的月球岩石作为善意礼物送给中国。中国是 135 个获得少量月球物质碎片的外国之一。但是,这点微不足道的数量几乎没有触及阿波罗宝藏的表面,其大部分仍在美国宇航局约翰逊航天中心的一个设施中精心保存。总而言之,在 1969 年至 1972 年间,六次阿波罗任务从月球表面带回了 842 磅的月球岩石、岩芯样本、卵石、沙子和尘埃。阿波罗探险队从月球上的六个不同探索地点返回了 2200 个单独的样本。也许向中国提供更多的阿波罗母矿可能会鼓励互惠共享。

奥尔德林说:“我认为,我将鼓励编写一项正式计划,以分享我们各自月球探索事业的成果。这是中美两国在迈向深空的过程中可以建立的‘一小步’。”

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