1994年,有关部门组织专家对开展探月的必要性和可行性进行初步分析和论证。有人提出发射一颗简易探月卫星的方案,但囿于国家经济实力和航天基础实力,计划并未启动。
1995年,我国专家编制了一份较为完整的探月可行性报告,提出了研制第一颗月球探测卫星的方案设想。
1997年4月,3位中国科学院院士杨嘉墀、王大珩、陈芳允以“863”计划的名义发表了《我国月球探测技术发展的建议》。
2000年11月22日,中国政府首次发布《中国的航天》白皮书,提出:开展以月球探测为主的深空探测预先研究。
2004年,无人探月第一阶段“绕”启动,中国计划通过发射月球轨道器和硬着陆器,在距离月球表面两千千米的高度绕月飞行,进行月球全球探测。2004年1月23日,中国绕月探测工程获批立项 。
经过10年的酝酿,最终确定中国的探月工程分为 “绕”、 “落”、 “回” 3个阶段。
第一期绕月工程将在2007年发射探月卫星“嫦娥一号”,对月球表面环境、地貌、地形、地质构造与物理场进行探测。第二期工程时间定为2007年至2010年,目标是研制和发射航天器,以软着陆的方式降落在月球上进行探测。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分,测定着陆点的热流和周围环境,进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析 ,为以后建立月球基地的选址提供月球表面的化学与物理参数,这是一份十分重要的数据。
2020年12月17日嫦娥5号返回器携带1731克月球表土样品返回地面,是我国2004年开始实施的探月工程重大标志性成果,中国也成为继美国和前苏联之后成功地将月球样品送回地球的国家。我国科研人员在样品返回后立即对其展开了系统的研究工作。月球是夜空中最耀眼的天体,自古以来,人们就对它充满了好奇。这亘古如斯的明月,究竟是何时开始存在的呢?事实上,这个问题仍然是今天月球科学最重要的科学问题之一:月球是何时以何种方式形成的?
尽管在很多细节上仍然存在争议,当前科学界基本达成了共识:月球形成于一次大的碰撞。在距今45亿年前,一个火星大小的天体忒伊亚(Theia)撞上了刚刚诞生不久的原始地球,碰撞溅射物围绕地球吸积形成了月球 这个神话般的假说之所以能够诞生,上世纪六七十年代美国阿波罗(Apollo)和苏联月球号(Luna)从月球带回的“土特产”(岩石和土壤)功不可没就像地球的岩石和土壤一样,月球的岩石和土壤也记录了它的形成和演化历史。所不同的是,地球至今仍是一个活跃的行星,持续的板块运动和岩浆活动导致地表出露的古老岩石非常稀少,使得我们对早期地球知之甚少 ;而月球上却保留了大量30亿年前的古老岩石记录。因此,月球的岩石和土壤不仅能帮助我们揭开月球形成和演化之谜,而且也是我们理解早期地球的一个重要窗口。
月面上的岩石和土壤是最容易获取的资源 ,可作为建筑材料的原料,也可用于提取金属、非金属 、挥发分等矿产 (Crawford, 2015; McKay et al., 1991)。因此 ,查清月球各类岩石和土壤的物理化学性质及其分布,对于未来月球基地的建设和运行至关重要。
综上所述,无论是理解月球和地球的历史,还是面向深空探测的未来,认识月球岩石和土壤,都是我们的必由之路。尽管从1969年阿波罗11号到2020年嫦娥5号,人类已经成功完成了10次月球采样,共采集了383.77 kg月球样品,但对大多数人而言,这些取自月球的“土特产”仍然是神秘而陌生的。通过研究从月球带回来的岩石和土壤样品。
重要的科学发现主要来自阿波罗和嫦娥5号样品,而月球号的所得非常有限,因为月球号只采集到了微细的月壤样品,受制于50年前分析技术水平,并没有从中获得有影响力的发现。50年后的今天,我国嫦娥5号任务尽管也只采集了月壤样品,但凭借先进的微区分析技术,仍然取得了一系列重要科学发现 (Chen et al., 2023)。值得注意的是,最近俄罗斯赠送我国1.5 g月球16号月壤样品,如果使用最先进的技术重新研究,将有望获得新的科学发现。现有的月球形成和演化理论认为,月球形成之初,曾被深达数百千米的岩浆洋覆盖,克里普被认为是岩浆洋冷却到最后阶段剩下的残余熔体,它高度富集不相容元素。
中国将首次开展月面的微波辐射探测,获取月壤厚度的全月分布特征,研究月表年龄及演化,估算月壤中氦3的分布和资源量。月球上已知矿物有100多种,其中5种是地球上所没有的。尤其是氦3。它是一种安全、高效、清洁的新型核聚变燃料,可改变人类社会的能源结构,但在地球上十分罕见。每100吨氦3原料足可以解决全球一年的电力供应,而月球上的氦3储量据估算有500万吨,可满足人类1万年以上的供电需求。每克黄金价值11美元,而每克氦3是400美元。
①在月球近旁飞过或在其表面硬着陆,利用这较短时间探测月球周围环境和拍摄月球照片。苏联月球3号探测器就是以近旁飞行发回首批月球背面照片;美国徘徊者7、8、9号探测器就是击中月球表面前发回一批照片。
②以月球卫星的方式取得信息,这种方式能有较长的探测时间。
③载人航天器、不载人航天器或探测器,在月球表面软着陆(通过减速使航天器在接触月球或其他星球表面瞬时的垂直速度降低到最小值,以实现安全着陆的技术),登月载人航天器(见阿波罗工程)可大量收集月球土壤、岩石样品,拍摄大量照片,将仪器测量的数据传回地面,由于30多年来对月球的各种探测,极大地充实了人们对月球的认识。
在月球1号发射之前,苏联航天机构已经对向月球派遣使者做了三次尝试。在第一颗人造卫星发射成功不到一年之后就进而做这种难度更高的航天活动,这一方面是因为赫鲁晓夫基于与美国打宣传战的目的而鼓励这种 太空竞赛,一方面也是由于苏联太空计划的总负责人科罗廖夫对自己开发的火箭的能力具有充分的信心。
1959年1月2日,月球1号在苏联的拜科努尔发射场顺利升空,随即离开地球轨道。