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月壤及其粒度粒形分析芻議

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月壤及其粒度粒形分析芻議

發布日期:2020-12-17 00:00 來源:http://www.cpieters.com 點擊:

月壤就是月亮的土壤。2020年12月2日,嫦娥五號成功在月球挖取兩公斤樣品并安全送到返回器中。2020年12月17日凌晨1點59分,載著月壤的嫦娥五號返回器經過三十八萬公里的飛行,順利返回中國內蒙古四子王旗著陸場,中國至此有了自己的公斤級月壤了。


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迄今為止,中國是世界第三個取得月壤的國家、取得月壤量第二多的國家、四十多年來第一次取得月壤的國家??蓜e小看這兩公斤的月壤,它是從距地球38萬公里遠的月球上風暴洋火山區上取得的,價值連城。1993年,大約0.2克的月壤樣品在蘇富比拍賣行拍出44.24萬美元,折合每克為221.2萬美元。以此推算,現在每克月壤的價值超過4000萬美元,是黃金價格的60萬倍。


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去一趟月球不容易,為什么不多取點月壤呢?俗話說“千里不捎針”。據探月工程三期副總設計師裴照宇介紹說,以兩公斤作為取樣重量值,設計嫦娥五號探測器的重量就達到了8.2噸,如果增加取樣重量,探測器體積和重量會大幅增加,超過火箭的運載能力,因此兩公斤是合理的取樣量。前蘇聯三次取得月壤的量也只有326克,嫦娥五號一次取得月壤的量是其6倍。


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那么,月壤有什么用呢?它是研究宇宙、地球和月球成因、年齡、環境等Z直接物質。分析項目包括成分、成因、結構、年齡、水分、粒度、粒形、密度、帶電、磁性、孔隙、比表面積等等。為此中國已經成立了專門的實驗室——中國科學院國家天文臺月球樣品實驗室,對月壤進行保存和開展系列分析。相信隨著對月壤研究的深入,會有越來越多的研究機構加入到分析研究中。


那么,如何對月壤進行粒度和粒形分析呢?作為局外人,作為從事粒度粒形分析儀器制造和技術研究的專業廠家,我們提出兩點設想。第一種設想是在百特Bettersize3000plus激光散射+顯微圖像二合一粒度粒形分析系統中設計一個容積為1毫升的超小型微量樣品池,在盡量少地消耗樣品的前提下,利用這種既精密又能同時測量粒度和粒形兩種參數的特點,同時實現粒度和粒形測量。


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第二種設想是通過對電鏡照片進行圖像處理,來得到月壤的粒度分布和粒形參數。這種設想是對分析其他項目的電鏡照片進行粒度和粒形分析,不用另外消耗寶貴的月壤樣品,就能得到比較準確的粒度和粒形數據。具體做法是取50-100幅月壤電鏡照片,通過“百特電鏡顆粒圖像分析系統”,將電鏡照片數字化,把顆粒的直徑、長徑、短徑、圓形度、長寬比、凸凹度等都計算出來,Z后得出月壤顆粒的粒度分布和粒形參數。

地球巖土電鏡照片和粒度分布圖如下:


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月壤巖土顆粒是什么樣子的呢?它含有哪些元素?有沒有元素周期表之外的新元素?有沒有放射性?遇水膨脹、團聚還是崩解?遇空氣變不變色?含不含水分?自然狀態下的粒度是毫米級的、微米級的還是納米級的?粒形是球形、類球形、棱角形、長條形、多孔形、扁形?顆粒帶正電荷還是帶負電荷?......所有這些神秘面紗,不久將被科學家一一解開。


百特儀器走向國際市場的初期,一位德國用戶對來自中國的激光粒度儀有質疑,百特德國代理商對他說:“你認為下一個登上月球的是哪個國家?”那個用戶想了想說:“是中國嗎?”德國代理商說:“對,就是中國。我訪問過百特,那是一家技術很專業并且管理正規的公司?!爆F在,這家用戶已經買了4臺Bettersize3000Plus。這是中國登月成就在國際上產生的積極影響,也是百特儀器走向世界時與中國月球探測工程的一個美麗的“邂逅”吧。

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丹東百特儀器有限公司

董青云


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