到外星去“挖土”真人和机器谁更强

嫦娥五号采样大戏奏序曲到外星去“挖土”,真人和机器谁更强

11月17日,长征五号遥五运载火箭和嫦娥五号探测器已垂直转运至发射区,国人期盼已久的月球采样大戏已经奏响序曲,即将揭开大幕。

据国家航天局介绍,嫦娥五号任务是中国探月工程第六次任务,计划实现月面自动采样返回,是我国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务之一。

国际上开展过哪些外星“挖土”的尝试?有人采集和无人采集哪种方式更好?航天专家向科技日报记者进行了介绍。

1969年7月,阿波罗11号飞船降落在月球赤道附近的宁静之海。完成人类首次登月壮举的宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林,用装在一根杆子顶端的采样袋采集土壤,并将装满的采样袋揣在“裤兜”里,又用铲子和带有机械爪的探杆拾取岩石。奥尔德林还抄起钻杆和锤子,取到了2根岩芯。二人在月球表面待了2小时32分钟,累计行动了约1公里,直到地面警告他们代谢率过高,才依依不舍地回到飞船上。这次,他们一共得到了21.55千克月球样品。

如今22号线“升级”成为大湾区城际,还有望成为第一条“牵手”广深的地铁,如果可以在建设过程中优化设计,增加越行线,确保快车只停重要站点,将进一步缩短广深莞的时空距离,提升都市圈高速轨道的效益。

如何有效实现统筹?文章给出的建议是,赋予深圳经济、社会、民生事务等方面的省级管理权限。

此外,美国还于今年7月30日发射了毅力号火星探测器,计划让其探索火星杰泽罗陨坑并采集样品。这些样品将被毅力号保存,在2031年美欧联合实施的太空任务中带回地球。

然而,宇航员的参与,使得航天任务的难度和成本大大增加。

在深圳特区设立40周年的时间节点上,坊间对于其“扩容”和“建圈”的选择题讨论加速升温。今年6月,《学习时报》刊出一篇文章,再次为受限于资源瓶颈的深圳出谋划策。文章认为,在“三区叠加”利好下,资源统筹和跨区域合作将是深圳发展的一个关键。而要实现该目的,深圳将可能推动打破行政边界、形成高速有效的区域协调机制。

这有望成为广州和深圳第一条互相“牵手”的地铁线路。

广州日报、城市进化论

以地铁为例,此前深圳只负责管辖范围以内的地铁项目,延伸到东莞、惠州等区域,需要当地政府部门自行申报。但碍于市区常住人口300万以上的条件限制,获批不易。而当深圳拥有省一级的权限后,如果要修一条深圳到东莞、惠州的地铁,或可通过深圳统一来统筹规划、报给发改委审批。

随着航天技术发展,人类探索的目标不再局限于月球,开展了五花八门的无人外星“挖土”活动。

半个世纪前,美国通过阿波罗计划,率先从月球带回了共计381.7千克的月岩样品。

招标任务书认为,都市圈高速轨道与城际铁路的竞争,自身快速联系广州核心区和外围市区内部城市线功能的重叠,迫切需要通过构建融合城际铁路、都市圈高速轨道、城市地铁的大湾区轨道客流预测模型,透彻分析客流特点,为拟跨行政区建设的18号线、22号线、28号线的线站位规划与设计提供重要依据,为城际铁路与城市地铁的一体化运营提供定量分析和设计优化的支撑依据。

这并非人类第一次尝试获取太阳样本,实际上从阿波罗11号飞船开始,阿波罗计划也开展了太阳风成分实验。庞之浩说,阿波罗任务是利用飞船表面的一块锡箔,在地月空间收集太阳样本。不过,科学家很难分辨采到的物质究竟是来自太阳还是锡箔本身。

阿波罗12号和14号,也降落在月球赤道上,宇航员采集样品的劲头越来越足,采回的数量也越来越多。到阿波罗15号任务时,宇航员的装备“鸟枪换炮”,携带了一辆由波音公司研制的月球车,宇航员艾尔文也成为首位在月球上开车的人。交通工具的出现,让登月宇航员的活动范围大大增加,阿波罗16号宇航员约翰·杨还飙出了时速11公里的月球纪录,同时他们采集的样品相比前几次任务也成倍增长。

2014年12月,日本发射了更先进的隼鸟2号,对龙宫小行星进行了探测。该探测器的采样方式是先向小行星发射金属弹,然后在撞击坑处着陆,吸收飞溅碎片后迅速飞离。隼鸟2号先后实施了3次采样,共采到20克以上样品。其预计在2020年底将样品送回地球。

作为登月竞赛中美国的对手,苏联由于载人登月计划受挫,转而开始了无人月球采样的探索,并成为该技术途径的先行者。利用月球16号、20号、24号探测器苏联共在月球采集到了300多克样品。

俄罗斯卫星通讯社10日援引马来西亚《星报》报道称,马来西亚海警在该国柔佛州附近水域扣留了6艘中国渔船和船上的60名渔民,原因是未能提供在马来西亚水域捕捞的许可文件。报道称,马来西亚政府称,当地时间周五早晨9点左右在两处海域发现中国渔船。船上所有人都是中国公民,年龄在32岁至60岁之间。

过往,城际铁路与城市地铁为不同层级的轨道交通,随着广州地铁承接运营城际铁路,以及近年规划建设高速市域快线,二者之间的界线开始变得模糊。2019年3月,广州地铁宣布承接广清城际、新白广城际、广佛环城际等城际铁路的运营,筹划构建“一张网、一张票、一串城”的粤港澳大湾区“城际+地铁”轨道交通一体化运营模式。同时,广州近年发力谋划列车时速达到城际铁路级别的市域快线。2019年12月,广州市通过审查的城市轨道线网规划修编,提出了都市圈高速轨道线路。今年8月国家发改委公布的粤港澳大湾区城际铁路建设规划,18号、22号线延长线、28号线被纳入其中,这些线路将延伸到周边城市,兼具高速地铁和城际铁路双重属性。

有人采集和无人采集各有千秋

今年以来,城市建群、划圈掀起新一轮高潮。

杨宇光说,一艘阿波罗飞船重约45吨,而苏联的“月球”系列无人采样探测器重量不足6吨,我国嫦娥五号探测器重8吨多。同时,载人飞行任务对安全性、可靠性,以及生命保障系统等要求很高,这都直接影响着工程规模及成本。

相关规划设计人士透露,最早规划时的22号线主要服务于广州南站与南沙的高速联络,当时还被冠以“南站快线”的定位,线路在广州南站以北的区段对速度要求降低。

回顾人类的外星“挖土”史可以看出,除了阿波罗计划采用有人采集方式,其余的均为无人采集。两种方式孰优孰劣?人与机器相比,“挖土”哪家强?

深圳扩容需联通省内周边城市

无人探测采样活动五花八门

2004年1月2日,星尘号与怀尔德2号交会,遭到数百万彗星微粒的撞击。其间,星尘号伸出一个类似网球拍的“气凝胶尘埃收集器”,收集彗星的尘埃微粒。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩介绍,这个全球独一无二的“气凝胶尘埃收集器”,由美籍华人科学家邹哲设计。当粒子撞上气凝胶时,会立即把自己“埋”在里面。采集工作完成后,收集器折叠收入羽毛球状返回舱,将样品贮存于容器中,返回地面后,科学家再从中寻找彗星尘埃。

比如今年6月,山东发文指出,将出台加快“省会经济圈”“胶东经济圈”“鲁南经济圈”的意见。广东则首次“点名”省内五大都市圈——科学制定广州、深圳、珠江口西岸、汕潮揭、湛茂都市圈发展规划。

随着广、深两座城市带动,一条沿珠江口的地铁环线即将出现。在此过程中,大湾区越来越像一座“城市”,而广州、深圳等中心城市,则将发挥更重要的作用。

而无人采集不仅工程规模较小、成本较低,而且无需考虑生保、补给等问题,任务周期可达数年之久,探测距离也达到数亿公里。杨宇光认为,至少在未来十几年里,无人采集方式都将是外星“挖土”的主流。

多条城际铁路将与广州地铁一体化运营

1999年2月,美国发射了星尘号彗星探测器,主要任务是飞往怀尔德2号彗星,在穿过彗尾过程中采集尘埃及气体样本,并送回地球。

2001年8月,美国起源号探测器升空,飞行4个月后抵达日地拉格朗日1点,并在该位置工作850天,采集了10到20微克太阳风粒子。

按照最新的规划,22号线有望成为广州地铁第一条衔接深圳的线路。22号线为设计时速160公里的市域快线,规划之初重点加强南沙与广州南站的快捷联系。目前在建芳村至番禺广场段,开通后22号线将利用18号线番禺广场至南沙万顷沙的走廊,直接开到南沙。22号线将进一步延伸。

到更远的未来,如果人类在月球建立永久基地,产生了更多科学与工程上的需求,那么也需要宇航员长期驻扎,开展更大范围的考察活动。

庞之浩进一步解释说,一艘阿波罗登月飞船比等重黄金贵十多倍,而发射阿波罗飞船所用的土星五号火箭,造价高达5亿美元。阿波罗计划历时11年,耗资255亿美元,为实施该计划,美国国家航空航天局(NASA)每年预算占到美国政府总预算的4.5%左右,平均每个美国家庭要负担400多美元。

2003年,日本率先开展了小行星采样尝试。是年5月,世界首个小行星采样返回探测器隼鸟1号发射,于2005年9月飞抵糸川小行星20公里高度轨道。隼鸟1号通过在小行星着陆、吸入飞溅粉尘的方式采集样品,不过任务期间它出现故障,直到2010年6月才返回地球。虽然任务完成得一波三折,但它仍使日本成为全球首个实现小行星采样返回的国家,目前已确认探测器在糸川小行星表面获取了1500粒样品。

中铁上海工程局承担着牡佳客专佳木斯境内21座桥梁703孔箱梁的预制和架设任务。自2018年施工以来,该局结合桥梁分布、沿线地形地貌等特点,科学组织施工,克服了高寒地区冬季时间长等不利因素。今年在落实好新冠肺炎疫情防控各项措施的基础上,优化施工形式,加大物资、机械设备投入力度,确保施工顺利推进。

不过,有人采集也不是全无用武之地。杨宇光说,对于一些情况复杂、目的性较强的特殊任务,例如发现一颗很有意思的小行星,要去采集一些特别的样本,就要依靠人来完成了。这种情况下,付出多一些成本和时间,也是值得的。

中国航天科工集团二院研究员杨宇光认为,有人采集更大的优点,是可以在任务中随机应变,处置不同的情况。

起源号上的收集设备非常纯净。庞之浩介绍,起源号看上去像一块打开的腕表,采样返回舱安装在平台顶部。采样罐内装有太阳风粒子采集器阵列和离子集中器,利用中心旋转机械装置展开采集器阵列。不过,2004年9月该探测器在返回下降过程中,由于加速度计安装错误,导致主降落伞没能按程序打开,返回舱以每小时32公里的速度撞到地面而遭到损坏,最终研究人员只收回了部分太阳风粒子。

8月公布的大湾区城际建设规划显示,22号线北延段(芳村-白云机场)已纳入其中。此外,线路在番禺广场预留南延条件,未来延伸至南沙,不再“借道”18号线。昨天公布的研究招标显示,22号线还将由南沙延伸至东莞,与深圳的轨道交通衔接。

文章指出,规划中的深河(河源市江东新区)合作区预计面积434平方公里,如能再加上惠州惠阳区、东莞市,深圳扩权统筹的总面积将达到6279平方公里,达到一个巨量的增长,“这是深圳未来作为国际化创新型城市、全球标杆城市的必然物质基础”。

按照“一小时都市圈”理论,随着公路和地铁、轻轨、高铁等轨道交通的发展,通勤时间一小时范围内抵达市中心的区域,被认为是都市圈内竞争优势最强的区域。

最近的一次小行星采样活动,发生在今年10月20日——美国冥王号探测器使用采样机械臂末端的采样器,从贝努小行星表面采集了60克以上的风化层样品。该探测器计划在2023年9月将采样返回舱送回地球。

享有省一级立法权、省一级政策制定权、规划审批权、对外经济合作权、金融和税收等宏观经济调控权、项目审批权等,“在不改变原有行政区划的基础上,由深圳主导规划、国土、交通、建设、环保、科技、金融和社会事务等。”

在阿波罗17号飞船上,出现了一名特殊的宇航员,他就是整个阿波罗计划中唯一一名地质学家施密特。他的加入,将月球“挖土”事业推上了巅峰。如痴如狂的施密特带着指令长塞尔南奋力挖掘,3次月面活动总计工作了22小时,带回了总重111千克的741个样本,其中包括一根深钻3米取得的岩芯。

庞之浩表示,从采样数量上看,有人采集无疑占优。阿波罗计划共带回约380千克样品,相比同时期苏联实施的无人采集任务,样品重量超出上千倍。这些样品至今都没有研究完,大部分还封存在实验室里。

据了解,牡佳客专是我国中长期铁路网规划的主要建设项目和国家“十三五”规划的重点铁路工程项目。建成通车后,将与已开通运营的哈牡高铁、哈佳铁路共同构成黑龙江省东部快速铁路环线,有助于加速黑龙江省区域经济社会发展。

航天器的装载容量有限,所采集样品有多大意义,取决于其代表性和特殊性。杨宇光说,例如阿波罗17号任务中,施密特捡到了一块橙色月球岩石,极为特别。这样的稀有样品,只有靠宇航员仔细寻找才能得到,通过无人采样方式几乎不可能获取。

装备越好宇航员采集样品越丰厚

今年4月,国家发改委印发的《2020年新型城镇化建设和城乡融合发展重点任务》中,对推进都市圈同城化建设的安排是,“建立中心城市牵头的协调推进机制”。其中包括“以轨道交通为重点健全都市圈交通基础设施,推进中心城市轨道交通向周边城镇合理延伸”的做法。