嫦娥五号如何“挖土”？好不容易去趟月球为何只取2公斤？

北京时间12月2日4时53分，探月工程嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装。探测器于12月1日23时许成功着陆月面后，开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作，将正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。

目前，着陆器和上升器组合体正按计划进行表取采样。嫦娥五号探测器自动采样任务采用表钻结合，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，计划取回2公斤月球样品。

嫦娥五号究竟如何“挖土”并取回？好不容易去趟月球，为何只挖2公斤？

嫦娥五号分轨道器、返回器、着陆器和上升器四部分。着陆月球后，带着各种自动挖土设备的“着陆器”要经历一番铲、挖、钻、抓过程，接下来把采集到的月壤和月岩样品放到上升器里。

上升器从月球表面起飞、上升，把月壤和月岩样品送到月球上空，等待前来接应的轨道器和返回器组合体，完成无人交会对接，上升器把携带的样品转移至返回器。随后，轨道器和返回器组合体在月球轨道上寻找合适的时机、加速从月球飞回地球。

在轨道器和返回器组合体飞到距地球5000公里时，轨道器留在月球轨道，返回器将独自带着月球样品飞回地球，以半弹道跳跃式动作返回地球，最终降落在指定地点。

嫦娥五号探测器系统副总指挥张玉花说，要实现奔月、绕月、落月成功，表取和钻取机构工作正常，样品封装正常，从月面起飞成功，在月球轨道交会对接成功，月地返回成功，只有每一步都成功才能将月球样品容器交到科学家手里，而这中间每一步都有很多技术难点要克服，一般的国家甚至可能都无法组织起来。

嫦娥五号选择在月球上最大的月海——风暴洋北部的吕姆克山脉附近降落并实施采样。实际上，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达到公斤级目标。为了保证任务成功，并结合火箭运载能力，采样2公斤是较为合理的结果。 

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表示，以2公斤作为输入去设计探测器，探测器重量便达到了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。”

嫦娥五号采用钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式，裴照宇说，初步考虑，钻取是0.5公斤，表取是1.5公斤。两种方式不仅可以提高采样的成功率和可靠性，同时也能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。 

所谓“表取”，也就是在月球表面无人自主采集样品。与其他国家的月球样品采集方式不同的是，我国的嫦娥五号任务将以无人自主的方式进行样品采集。而钻取是获得月面以下的样品，与表取互为备份。

对于本次月球采样任务，张玉花表示，“最好能够按照科学家的希望，2米深的钻取样本和表取都有，也有可能落下去的时候碰到什么岩石，可能都会有一定难度，能把样品取回来那就是一种成绩。”

但仅仅采集到还不够，就像快递物品前，需要先把它包装好，以免途中破损遗漏，而嫦娥五号也有一个类似过程。探月工程首任总指挥栾恩杰把这一过程比喻为“装香肠”，“要把钻取的岩芯部分装到一个包裹，这个包裹形状是长的，像个香肠一样，把样本紧密地包裹好，封装好。”

栾恩杰表示，这些土壤不能在转移到地球时被污染，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存。

“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。”裴照宇表示。