除了嫦娥五号，还有哪些探测器从太空采样返回？-电子发烧友网

北京时间2020年12月17日凌晨，去去就回的嫦娥五号历时23天，顺利从月球挖土而归。

而就在11天前的12月6日清晨，日本JAXA的隼鸟2号探测器历经6年的跋涉，将来自小行星“龙宫”的样品送回了地球。

主动前往太空采回样品，在人类历史上还不多见。短短半个月里两份来自太空的“土特产”，这无疑是2020这个坎坷之年回馈人类智慧和坚韧的一份大礼。

除了带回星际尘埃和太阳风粒子，在人类短短六十多年的深空探测史上，迄今为止只完成过9次月球采样返回，1次彗星采样返回和2次小行星采样返回。每一次，都伴随着未知、艰险和挑战，每一次，都是载入史册的壮举。

Part.1

先驱者阿波罗和月球号

1969年7月20日，NASA阿波罗11号登月舱带着两名宇航员——尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林——成功踏上月球正面的静海基地。

这不仅是人类首次载人登陆月球，也让月球成为了人类目前为止唯一亲身探测过的地外天体。

奥尔德林走下梯子，阿姆斯特朗拍摄 |AS11-40-5866

在总计2.5个小时的月面出舱活动时间里，两位宇航员完成了三次月面采样，共采集了21.6公斤月球岩石和土壤样本并带回地球。

阿波罗11号月球样品汇总。

数据来源：NASA，整理：haibaraemily

如今的我们依然会惊叹，人类的第一次太空采样居然就有如此“高规格”，不仅真人出马，而且几十公斤地往回带货——直叫后来只采了几十克甚至几毫克的无人采样任务哭晕在厕所。

美国国家航空航天博物馆&NASA

阿波罗11号第三次样本采集（Documented Sample）▼

（左）奥尔德林用直径2厘米的岩管采集了2管深达月表以下13厘米的岩芯样本；

（右）阿波罗11号使用的采样管长这样（红色箭头） | NASA

阿姆斯特朗第三次采集的月面样本示例 | NASA

此后的阿波罗12、14、15、16、17号均成功实现了载人登月、月球岩石和土壤采样和返回，而且一次比一次采得多。

风格逐渐大胆.jpg

到了1972年的阿波罗17号就更加彪悍了，这次任务的宇航员们不仅在月面舱外活动了22个小时，采回了110.5公斤月球样品（均为史上之最），更夸张的是，这次任务是直接把活的地质学家送上了月球。

阿波罗17号的登月宇航员之一，哈里森·施密特，在成为NASA宇航员之前是根正苗红的地质学家，有地质学本硕博学位。地质学家的实地考察和采样，让阿波罗任务真正实现了哪里有科学价值挖哪里，把专业挖土做到了极致。事实上，哈里森·施密特也是登上月球的12名宇航员中唯一一名科学家。

除了采集样品，阿波罗载人任务还充分利用真人优势，在月球表面完成了包括地震实验、热流探测、重力仪和激光反射阵列安装等一系列直到今天都无法超越的月球实地探测。这个和本篇关系不大，就不多说了。

六次阿波罗载人登月着陆点和当时着陆留下的各种设备

阿波罗11号登月一年后，姗姗来迟的苏联月球16号才于1970年9月20日着陆在月球正面的丰富海，并采集了101克月球样品带回。苏联的三次月球采样任务：月球16号、月球20号、月球24号均为无人采样返回，这也是嫦娥五号之前人类唯三的无人月球采样任务。

受限于火箭运力和返回方式（阿波罗返回时采用交会对接，而月球号则是上升器从月面起飞后直接返回），三次月球号任务采回的样品都只有几十到一百多克，相比于阿波罗任务实在不算多。

月球20号和24号钻取采集的样品示例。

三次采样分别带回了101克、55克和170克月球样品

| NASA/Meyer [3]

阿波罗和月球任务采回的样品被接下来四十多年里的行星科学家们孜孜不倦地钻研至今，帮助人们揭开了诸多月球谜题。但遗憾的是，随着阿波罗载人登月的成功，美苏太空竞赛迅速进入了尾声，月球采样热潮在鼎盛时期戛然而止——1976年苏联的月球24号任务之后，月球采样沉寂了整整44年。

Part.2

重启月球采样的嫦娥五号

四十年后，让人类探测器重返月球的，是不断崛起的中国力量。

2013年，嫦娥三号成功着陆月球正面的雨海西北部，并释放月球车玉兔号。这是继美国的阿波罗号和苏联的月球号任务的37年之后，人类探测器再一次成功踏上月球表面。之后的2019年，嫦娥四号更是实现了人类探测器首次踏上月球背面的壮举。

2013年12月15日，嫦娥三号着陆器的地形地貌相机

和月球车玉兔的全景相机完成两器互拍

|中国探月工程

仅仅一年之后，破茧重生的长征五号火箭带着嫦娥五号挑战了更高难度——月球采样返回。

2020年11月24日凌晨出发，2020年12月17日凌晨返回，中国迄今为止最复杂的探月任务嫦娥五号，满分完成了前往月球-月面采样-月面起飞-月轨对接-返回地球等一系列复杂操作，实现了诸多中国深空探测史上的“第一次”。

嫦娥五号顺利着陆在月球正面风暴洋北部的吕姆克山（Mons Rümker）一带，采集到了至少2公斤月球样品。这是迄今为止的月球无人采样返回任务里采回的最多样品量，把第二名远远甩在了身后。

之前那版你们说橙色晃眼，换了个颜色…

而在嫦娥五号之后，中国的嫦娥六号还会前往月球南极采样，抵达更多前辈探测器未曾到达过的月面，完成更多前辈探测器不曾完成过的壮举。

Part.3

“捕捉”彗星的星尘号

相比于“近在咫尺”的月球，前往彗星和小行星的采样之路注定更加充满意外和艰险。但人类不曾停下探索未知的脚步。

1999年2月7日，NASA的星尘号探测器发射升空，它的目标之一，是采集彗星维尔德2号（81P/Wild）彗发中的尘埃以及星际尘埃样品并带回地球。

这是一颗公里级大小的彗星，每6.4年环绕太阳一周。相比于之后人类试图采样的几颗小天体，彗星维尔德2号算得上是庞然大物了。

尘埃那么小的东西要如何采集，更何况还是彗星的尘埃？尚无任何前辈经验可以照搬的星尘号只能极尽巧思，自力更生。

星尘号使用二氧化硅气凝胶（aerogel）材质制作了一个网球拍大小的收集装置，这种材质质地像海绵那样疏松多孔，99.8%的空间都被空气填充，因此密度极低，虽然是固体，却极其轻盈。当探测器从彗星彗发飞过时，星尘号就迎面展开这个收集装置，温柔无损地把被气凝胶拦住的尘埃收集起来。这种用气凝胶收集粒子的方式曾于1996-1997年间在和平号空间站上试验过，后来NASA的起源号探测器也用类似的方式（但不是用的气凝胶这种材质）收集过太阳风粒子。

星尘号捕获尘埃的气凝胶收集装置 | NASA

2003年12月31日，星尘号进入彗星维尔德2号的彗发，成功“截胡”下了一点尘埃。

2006年1月15日，星尘号的返回舱回到地球。

星尘号共带回了约100万颗尘埃颗粒，总计质量约1毫克[4]。

星尘号收集样品的气凝胶切片中采集到的彗星尘埃（箭头处）| NASA

尽管带回的“土特产”不多，但星尘号为人类首次带回了彗星尘埃的样品，直到今天依然是独一份。

Part.4

历经坎坷的隼鸟号

2003年，JAXA的隼鸟号探测器发射升空，目标是前往近地小行星丝川（Itokawa）展开探测并带回样品。

小行星丝川是一颗阿波罗型近地小行星，光谱成分分类属于S型（岩质），大小约535 米× 294米 × 209米，每1.5年环绕太阳一周。

隼鸟号的旅程并不顺利，还没飞到目标就已经故障不断，抵达小行星丝川后释放着陆器和着陆采样也没能按预期进行，燃料泄露、满身伤病，甚至长期陷入失联和濒死状态…但它还是顽强克服了种种艰难和困境，在2010年6月奇迹般地将来自丝川的样品送回了地球。

对于这类直径不足1公里的小型小行星，采集样品又有新的难题。绝大多数小行星自己不会喷发“土特产”，不允许探测器像星尘号那样不接触表面就能完成采样；小天体自身的引力也太小，探测器很难稳稳当当地安全着陆而不反复弹跳；另一方面，前往小行星的探测器相比于月球和火星探测器也通常轻小得多，不具备在小行星上着陆再起飞的条件。

隼鸟号首次尝试了“接触即离开”（Touch and Go）的方式：探测器受控降落直到采样杆触碰到小天体表面，在接触的几秒钟里完成采样，然后蜻蜓点水一般点火起飞离开。

一旦探测器检测到底部长长的采样杆接触到了小行星表面，就即刻从采样杆中以300米/秒的速度发射出一枚钽质子弹，子弹撞出的碎屑被弹射入采样杆中，经过多次反射探测器所收集。