嫦娥五號于2020年12月1日23時(shí)許成功著陸月面，圖為其著陸月球后的模擬圖。國家航天局供圖

■本報(bào)記者 甘曉 見習(xí)記者 劉如楠

近日，嫦娥五號任務(wù)月球樣品抵達(dá)中國科學(xué)院國家天文臺，正式“入駐”月球樣品實(shí)驗(yàn)室。至此，嫦娥五號任務(wù)由工程實(shí)施階段正式轉(zhuǎn)入科學(xué)研究新階段，為我國首次地外天體樣品儲(chǔ)存、分析和研究工作拉開序幕。

自2007年嫦娥一號任務(wù)實(shí)施以來，我國探月工程按照“繞”“落”“回”三步走的計(jì)劃砥礪前行。

作為“科技國家隊(duì)”，中國科學(xué)院是我國探月工程的倡導(dǎo)者、推動(dòng)者，也是重要的參研部門之一。櫛風(fēng)沐雨二十余載，中國科學(xué)院的“嫦娥”人不僅為探月提出了明確的科學(xué)目標(biāo)，也為實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)提供科技支撐，書寫出史詩般的“嫦娥”故事。

從發(fā)起到實(shí)施：瞄準(zhǔn)國家需求

“九天攬?jiān)滦呛娱�，十六春秋繞落回。”2004年，我國首次繞月探測工程正式立項(xiàng)，并被命名為“嫦娥工程”。這是我國探月工程的第一個(gè)里程碑。

中國探月工程首任首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士歐陽自遠(yuǎn)等專家已經(jīng)為此努力了多年。1994年，經(jīng)過對國際月球探測長達(dá)35年的追蹤，歐陽自遠(yuǎn)等專家結(jié)合我國國情，共同完成了我國第一份完整的月球探測可行性報(bào)告，提出開展月球探測發(fā)展階段設(shè)想、第一階段月球探測的科學(xué)目標(biāo)和第一顆月球衛(wèi)星的設(shè)想方案。

這份方案很快得到國家層面的重視。1998年，在國家“863”計(jì)劃支持下，中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所和國家空間科學(xué)中心共同完成我國月球探測發(fā)展戰(zhàn)略的研究項(xiàng)目，提出開展我國月球探測發(fā)展規(guī)劃的初步設(shè)想。

在此基礎(chǔ)上，中國科學(xué)院啟動(dòng)知識創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目（以下簡稱創(chuàng)新重要方向項(xiàng)目），開展“我國月球資源探測衛(wèi)星科學(xué)目標(biāo)研究”，參加單位包括中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所、國家天文臺、國家空間科學(xué)中心、西安光學(xué)精密機(jī)械研究所、上海天文臺等。

2001年，中國科學(xué)院根據(jù)自身有效載荷研制技術(shù)的水平與現(xiàn)狀，再次啟動(dòng)創(chuàng)新重要方向項(xiàng)目——“月球探測關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)研究”。

“從開始論證探月工程時(shí)，我們就很注重其科學(xué)性，注重科學(xué)與技術(shù)并用。因此，每一次任務(wù)都會(huì)提出兩組目標(biāo)：工程目標(biāo)和科學(xué)目標(biāo)。”2013年嫦娥三號發(fā)射時(shí)，歐陽自遠(yuǎn)接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)曾說。

以科學(xué)目標(biāo)牽引整個(gè)工程，已成為探月工程的一項(xiàng)傳統(tǒng)。正在進(jìn)行的嫦娥五號任務(wù)中，中國科學(xué)院牽頭論證提出了嫦娥五號的兩大科學(xué)目標(biāo)，包括開展著陸點(diǎn)區(qū)域形貌探測和地質(zhì)背景勘察，獲取與月球樣品相關(guān)的現(xiàn)場分析數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場探測數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；對月球樣品進(jìn)行系統(tǒng)、長期的實(shí)驗(yàn)室研究，分析月壤的結(jié)構(gòu)、物理特性、物質(zhì)組成，深化月球成因和演化歷史的研究等。

從繞月到著陸：舉全院之力提供支撐

科學(xué)目標(biāo)也依賴著工程技術(shù)手段。探月工程實(shí)施以來，中國科學(xué)院各研究所和衷共濟(jì)，為地面應(yīng)用系統(tǒng)、有效載荷、工程配套載荷和關(guān)重件的研制和運(yùn)行提供了全方位、強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

中國科學(xué)院國家天文臺承擔(dān)的地面應(yīng)用系統(tǒng)是“嫦娥”的“大本營”，肩負(fù)制訂科學(xué)探測計(jì)劃和有效載荷運(yùn)行計(jì)劃的任務(wù)。在嫦娥一號、二號任務(wù)中，地面應(yīng)用系統(tǒng)分為有效載荷運(yùn)行管理、探測數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)管理、科學(xué)應(yīng)用與研究等5個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行工作。嫦娥三號任務(wù)新增了遙科學(xué)探測、通信與網(wǎng)絡(luò)2個(gè)分系統(tǒng)，并新建了遙科學(xué)探測實(shí)驗(yàn)室。

在有效載荷的研制中，中國科學(xué)院也是當(dāng)之無愧的主力隊(duì)員。例如，嫦娥三號的8個(gè)有效載荷中有7個(gè)都由該院相關(guān)院所研制：國家天文臺研制的月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，開創(chuàng)了國際上首次在月面開展天文研究的新領(lǐng)域；長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研制的極紫外相機(jī)，首次實(shí)現(xiàn)了國際上在月面對地球等離子體層進(jìn)行觀測；原電子學(xué)研究所（現(xiàn)為空天信息創(chuàng)新研究院）研制的測月雷達(dá)，集合其他成果在國際上首次建立集形貌、成分、結(jié)構(gòu)于一體的綜合性觀測剖面……

嫦娥五號任務(wù)中，科研人員在嫦娥四號有效載荷基礎(chǔ)上升級了能“看”透次表層的“月壤結(jié)構(gòu)探測儀”、類似“人眼”的全景相機(jī)、多種關(guān)鍵材料……為嫦娥五號的探測取樣保駕護(hù)航。

此外，由中國科學(xué)院上海天文臺牽頭的甚長基線干涉測量（VLBI）測軌分系統(tǒng)多次完成衛(wèi)星測定軌任務(wù)。對“嫦娥”來說，VLBI測軌分系統(tǒng)就像“高精度定軌的刻度尺”或“高精度定位的游標(biāo)卡尺”，使其知道飛行位置、后續(xù)飛行線路；著陸之后，它還能精確標(biāo)記出每一次轉(zhuǎn)身和前進(jìn)的步伐，為“嫦娥”提供導(dǎo)航信息。

從探測到研究：瞄準(zhǔn)未來科學(xué)前沿

從13年前的繞月“遠(yuǎn)觀”到“近距離接觸”，再到采樣返回，中國科學(xué)院對嫦娥工程的貢獻(xiàn)很多，但始終不忘初心。

“中國為什么要探月”“探月有什么用”……自從提出中國月球探測計(jì)劃時(shí)，歐陽自遠(yuǎn)就開始面對這樣的問題。“月球可以讓我們了解整個(gè)太陽系的天體，如果認(rèn)真解剖它就可以推演到其他天體，是一個(gè)很重要的基礎(chǔ)。”2019年，歐陽自遠(yuǎn)在回顧中國探月工程和深空探測走過的不凡之路時(shí)又一次強(qiáng)調(diào)探月的科學(xué)意義。

前4次的探月，科學(xué)家們已經(jīng)收獲頗豐。嫦娥一號獲得我國首次月球探測工程的第一幅月面圖像；嫦娥二號獲得7米分辨率全月球影像圖，并在距地球約700萬公里遠(yuǎn)的深空與圖塔蒂斯小行星交會(huì)，獲取小行星高清晰圖像——嫦娥一號、二號取得的多項(xiàng)成果為探月工程取得“開門紅”。

之后，嫦娥三號、四號揭開了月球上越來越多的“隱秘角落”。依靠嫦娥三號的探測數(shù)據(jù)，研究者解釋了行星演化歷史，為月表地質(zhì)單元地質(zhì)年齡的判定等科學(xué)問題的研究提供了重要信息；獲得了探測點(diǎn)的精確物質(zhì)成分信息，并發(fā)現(xiàn)了一種新的巖石類型，其具有極高鐵、高鈣、中鈦、貧硅等特性。這些研究發(fā)表了多篇高水平論文。

特別是2019年嫦娥四號任務(wù)實(shí)施后不久，中國科學(xué)院國家天文臺研究員李春來帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)先后在《科學(xué)進(jìn)展》《自然》上發(fā)表論文，利用測月雷達(dá)及就位光譜探測數(shù)據(jù)，揭示了月球背面著陸區(qū)域地下40米深度內(nèi)的地質(zhì)分層結(jié)構(gòu)，證明了月球背面南極—艾特肯盆地存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質(zhì)，對了解撞擊過程對月表的改造及解答有關(guān)月幔物質(zhì)組成的問題具有重要意義。

如今，在由中國科學(xué)院國家天文臺建設(shè)的國家首個(gè)“月球樣品實(shí)驗(yàn)室”中，科研人員正在解封和處理嫦娥五號任務(wù)月球樣品。為避免月球樣品受到地球大氣、水等環(huán)境污染，實(shí)驗(yàn)室已具備“地外樣品”存儲(chǔ)、處理和分析的能力�？茖W(xué)家期待，借助這些最年輕的月球返回樣品，在月球火山活動(dòng)和演化歷史研究等方面取得原創(chuàng)性科學(xué)成果。

“俱懷逸興壯思飛，欲上青天攬明月。”中國科學(xué)院人的“嫦娥”故事仍在繼續(xù)，飛天逐夢的路途上，他們步履鏗鏘、矢志不渝。