嫦娥五號于2020年12月1日23時許成功著陸月面，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)月球樣品抵達中國科學(xué)院國家天文臺，正式“入駐”月球樣品實驗室。至此，嫦娥五號任務(wù)由工程實施階段正式轉(zhuǎn)入科學(xué)研究新階段，為我國首次地外天體樣品儲存、分析和研究工作拉開序幕。

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

作為“科技國家隊”，中國科學(xué)院是我國探月工程的倡導(dǎo)者、推動者，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，也為實現(xiàn)工程目標提供科技支撐，書寫出史詩般的“嫦娥”故事。

從發(fā)起到實施：瞄準國家需求

“九天攬月星河闊，十六春秋繞落回?！?004年，我國首次繞月探測工程正式立項，并被命名為“嫦娥工程”。這是我國探月工程的第一個里程碑。

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35年的追蹤，歐陽自遠等專家結(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)院啟動知識創(chuàng)新工程重要方向項目（以下簡稱創(chuàng)新重要方向項目），開展“我國月球資源探測衛(wèi)星科學(xué)目標研究”，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，再次啟動創(chuàng)新重要方向項目——“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，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)都會提出兩組目標：工程目標和科學(xué)目標?！?013年嫦娥三號發(fā)射時，歐陽自遠接受《中國科學(xué)報》采訪時曾說。

以科學(xué)目標牽引整個工程，已成為探月工程的一項傳統(tǒng)。正在進行的嫦娥五號任務(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，包括開展著陸點區(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)與實驗室分析數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；對月球樣品進行系統(tǒng)、長期的實驗室研究，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)目標也依賴著工程技術(shù)手段。探月工程實施以來，中國科學(xué)院各研究所和衷共濟，為地面應(yīng)用系統(tǒng)、有效載荷、工程配套載荷和關(guān)重件的研制和運行提供了全方位、強有力的技術(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”，肩負制訂科學(xué)探測計劃和有效載荷運行計劃的任務(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個分系統(tǒng)進行工作。嫦娥三號任務(wù)新增了遙科學(xué)探測、通信與網(wǎng)絡(luò)2個分系統(tǒng)，并新建了遙科學(xué)探測實驗室。

在有效載荷的研制中，中國科學(xué)院也是當之無愧的主力隊員。例如，嫦娥三號的8個有效載荷中有7個都由該院相關(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)精密機械與物理研究所研制的極紫外相機，首次實現(xiàn)了國際上在月面對地球等離子體層進行觀測；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，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、多種關(guān)鍵材料……為嫦娥五號的探測取樣保駕護航。

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，它還能精確標記出每一次轉(zhuǎn)身和前進的步伐，為“嫦娥”提供導(dǎo)航信息。

從探測到研究：瞄準未來科學(xué)前沿

從13年前的繞月“遠觀”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劃時，歐陽自遠就開始面對這樣的問題?！霸虑蚩梢宰屛覀兞私庹麄€太陽系的天體，如果認真解剖它就可以推演到其他天體，是一個很重要的基礎(chǔ)?！?019年，歐陽自遠在回顧中國探月工程和深空探測走過的不凡之路時又一次強調(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700萬公里遠的深空與圖塔蒂斯小行星交會，獲取小行星高清晰圖像——嫦娥一號、二號取得的多項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)的團隊先后在《科學(xué)進展》《自然》上發(fā)表論文，利用測月雷達及就位光譜探測數(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“月球樣品實驗室”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，實驗室已具備“地外樣品”存儲、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?！敝袊茖W(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。