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宇宙地球大探索故事原文【原创版3篇】目录（篇1）I.引言A.探索宇宙的意义B.探索地球的意义II.宇宙探索的历史与现状A.人类登月的历史B.火星探测的现状C.黑洞、星系等的研究III.地球探索的历史与现状A.人类登顶珠穆朗玛峰的历史B.深海探索的现状C.地球内部结构的研究IV.探索的困难与挑战A.宇宙环境对人类的威胁B.地理环境的限制C.技术难题V.结论A.探索的意义与价值B.未来的探索方向C.对人类的启示正文（篇1）一、引言探索宇宙和地球是人类自古以来的梦想。
对宇宙的探索有助于人类理解宇宙的奥秘，对地球的探索有助于人类了解自身的环境。
因此，对宇宙和地球的探索一直是科学家们关注的焦点。
二、宇宙探索的历史与现状人类对宇宙的探索始于20世纪，经过数十年的努力，最终在1969年实现了人类登月的历史。
如今，火星探测已成为宇宙探测的重要方向，科学家们正在努力研究火星上的生命迹象。
此外，黑洞、星系等的研究也在不断深入，人类逐渐揭开宇宙神秘的面纱。
三、地球探索的历史与现状人类对地球的探索始于20世纪初，经过百年的努力，人类登顶珠穆朗玛峰的历史得以实现。
同时，深海探索也取得了重要进展，人类对海洋生物和海底地貌有了更深入的了解。
此外，科学家们通过对地球内部结构的研究，揭示了地球的构成和运行规律。
四、探索的困难与挑战宇宙和地球的探索面临着诸多困难和挑战。
首先，宇宙环境对人类的安全构成威胁。
其次，地理环境的限制也给探索带来了困难。
最后，技术难题也是阻碍探索的重要因素。
五、结论通过对宇宙和地球的探索，我们可以更好地理解自身所处的环境，同时也可以更好地了解宇宙的奥秘。
尽管在探索过程中面临着诸多困难和挑战，但人类的探索精神从未停止。
目录（篇2）I.引言A.探索宇宙的意义B.探索地球的意义II.宇宙探索的历史与现状A.人类登月的历史B.火星探测的现状C.黑洞、星系等的研究III.地球探索的历史与现状A.人类登顶珠穆朗玛峰的历史B.深海探索的现状C.生物多样性的研究IV.探索宇宙和地球的挑战与前景A.技术难题与风险B.资源限制与环境影响C.探索的意义与价值正文（篇2）随着科技的不断发展，人类对宇宙和地球的探索也在不断深入。
科学探索与发现人类对自然界的好奇心和求知欲是推动科学进步的不竭动力。
从古至今，科学探索与发现一直是人类智慧的结晶，它们不仅极大地扩展了我们的知识边界，也不断改善着我们的生活质量。
在这篇文章中，我们将探讨一些重大的科学发现及其对社会的影响。
天文学的突破自古以来，星空就是人类探索的对象。
伽利略使用望远镜观测到的木星卫星、金星相位变化等现象，为日心说提供了强有力的证据。
随着科技的发展，哈勃望远镜等先进设备让我们得以窥见宇宙深处，发现了黑洞的存在，并通过引力波探测直接证明了爱因斯坦广义相对论的预言。
生物学的革命1953年，沃森和克里克发现了DNA的双螺旋结构，这一发现开启了分子生物学的大门。
随后，基因工程技术的发展让人类能够编辑生物的遗传物质，为治疗遗传病、提高农作物产量等提供了可能。
CRISPR-Cas9技术的出现更是被誉为“基因剪刀”，使得基因编辑变得更加简便、高效。
物理学的进展量子力学和相对论是20世纪物理学的两大支柱。
量子力学揭示了微观粒子的行为规律，而相对论则描述了高速运动和强引力场下的物理现象。
近年来，量子信息技术的快速发展预示着未来计算机和通信技术的革新。
同时，大型强子对撞机（LHC）等实验设施的建立，让我们有机会寻找到标准模型之外的新物理。
化学的创新化学作为研究物质的组成、结构、性质及变化的科学，其发展同样令人瞩目。
绿色化学的理念倡导减少或消除有害物质的使用和产生，以实现可持续发展。
纳米技术的兴起则让材料科学进入了一个新的时代，纳米材料的独特性质被广泛应用于能源、医药、电子等领域。
地球科学的洞察随着全球气候变化问题的日益严峻，地球科学的研究变得尤为重要。
通过卫星遥感、深海钻探等技术手段，科学家们能够更好地监测和预测气候变化趋势，评估自然灾害风险，并为环境保护提供科学依据。
总结而言，科学探索与发现是人类智慧的结晶，它们不仅丰富了我们的知识体系，也为我们带来了实实在在的生活改善。
面对未知领域，我们应该保持好奇心和探索精神，继续推动科学的进步。
太空探索的发展现状与未来前景在人类历史上，太空探索一直以来都是一项富有挑战性的任务。
从最初的卫星发射，到载人航天飞行和现代的太空探测器，我们不断深入探索宇宙的奥秘。
本文将从太空探索的发展现状和未来前景两个方面进行论述。
首先，我们来了解一下太空探索的发展现状。
随着科技的进步，太空探索的范围和深度不断扩展。
现代的太空探测器能够深入研究地球外的星球，如火星和木星等。
例如，美国的“好奇号”火星车已经成功着陆并进行了多次考察，为人类未来的火星殖民计划提供了宝贵的数据。
此外，随着私营航天公司的兴起，太空探索变得更具商业性质。
像SpaceX这样的公司正在开发可重复使用的火箭，以降低太空探索的成本，同时为私人企业提供商业机会。
虽然太空探索已经取得了许多突破性的进展，但仍面临着许多挑战。
其中之一是太空旅行的长期效应。
长时间的空间环境对人体会产生许多不可预测的影响，这需要更多的研究来保护宇航员的身体健康。
此外，太空垃圾也是一大问题。
随着越来越多的卫星和太空器件进入轨道，太空中的垃圾数量不断增加，可能对未来的太空探索产生危险和限制。
因此，探索如何清理太空垃圾并确保未来的探险能够持续进行是迫在眉睫的任务。
而未来的太空探索前景则令人兴奋。
人类已经不仅局限于探索地球附近的太空，而是开始研究更遥远的星团和星系。
例如，哈勃太空望远镜已经捕捉到了许多遥远星系的照片，并提供了对宇宙形成和发展的重要线索。
未来，我们将更多地利用太空望远镜来观测宇宙，进一步加深对宇宙起源和演化的理解。
另一个令人期待的前景是人类的太空殖民计划。
随着地球资源日益枯竭，人类开始寻找新的居住地和资源来源。
火星被认为是最有潜力成为人类的第二个家的行星。
随着火星殖民项目的展开，人类有望在未来几十年内将火星作为人类的定居点，并逐步实现太空殖民的梦想。
这将带来许多创新和科技突破，从而推动人类文明的发展。
最后，太空科学研究也将成为未来的重要方向。
通过深入研究星际空间的物理和化学性质，我们可以进一步了解宇宙的本质和规律。
科学探秘500字作文范文一：探索宇宙我一直对宇宙充满着浓厚的兴趣，因此，我也深深地感受到了科学探秘的魅力。
宇宙似乎是一个无限广阔的空间，我们的世界在宇宙中又是其中非常渺小的一个部分。
而要想真正探索这个神秘、无垠但又充满着未知的宇宙，我们需要运用现代科学技术，发射探测器并进行地面观测。
有一次，我看到一篇关于舰队的文章，这些舰队是人类历史上被派往太空的第一个人造设备。
这些舰队中的一些仪器可以用来探测恒星和行星，包括它们的大小、重力、磁场、行星表面和气态巨星的大气等，从而了解各行星的构成和组成。
并且还有一些专门的卫星，如伯利亚特、开普勒卫星等，这些卫星的用途则是通过分辨各个星体的光晕和颜色，揭开恒星的谜团，为我们提供更为精准的行星表面状态。
科学探秘，必须要依靠精致的仪器，这些仪器可以不受人类意志的弱化而记住它们做出的各个决定，并据此修改自己以适应未来的任务。
但是，科学探秘在一定程度上也依赖于我们自身的智力。
例如，神经网络技术可以模仿人类大脑的结构和功能，用于人工智能应用程序中。
范文二：关于地球物理的探究地球物理学研究的是地球的物理结构。
它使用地震学、重力学、地磁探测、地质钻探等工具和技术，探测地球内部结构和对地球存在影响的各种因素。
其中最常见和重要的测量工具就是地震学了。
地震学家分析地震波的速度和透过地球的路径来计算出哪些反射代表了具有不同密度的地层。
地球物理学家可以利用地震波传播的变化来确定不同深度的地质层的结构和性质。
在现代地震学中，使用宽频电子地震测深仪来进行一系列具有较高分辨率的剖面测量。
另一个对地球物理学很重要的领域是重力学，通过对地球重力场的详细研究，科学家们可以确定地球上各个区域和层次的密度变化，来揭示地震、火山、板块构造、岩石矿产等方面的各项信息。
同时，地球物理学还探索了地球上反映地球的磁场变化的现象，如地震发生时的岩石变化、地球的磁矩变化和地球的磁场。
通过这些测量数据，地球物理学家可以更深地了解地球结构，并解释导致自然灾害发生的机理。
空间生物学空间生物学是一门关注宇宙中生物的科学，它研究的对象包括宇宙中的微生物、植物和动物等多种生物类群。
空间生物学的学科范畴十分广泛，涉及化学、物理、生物学等多个领域。
在近年来的科技发展中，空间生物学已经成为重要的研究领域。
通过对不同生物在失重和高辐射环境下的适应能力研究，可以为目前的太空探索项目提供重要的科学支持和技术储备。
微生物是空间中非常重要的生物类群之一。
它们能够适应各种极端环境，对于探索宇宙中的生命存在有着重要的意义。
目前，国际上已经有很多涉及到宇宙微生物研究的计划和项目，例如NASA在国际空间站上进行的"酿造一杯啤酒"试验，研究了啤酒酿造过程中的微生物行为，以及日本参与的"钻探地球通向宇宙之路"计划，旨在通过对深海细菌的研究，揭示地球生命的起源和演化。
这些项目的开展不仅有助于扩展我们对宇宙生命的认识，同时也促进了各个国家在空间科技方面的合作。
植物也是空间生物学的研究热点之一。
通过研究植物的营养摄取、生长发育、信号传递等生理过程在失重环境下的变化，可以为太空人的营养供给和生长环境提供科学支持。
2015年6月，NASA在国际空间站上成功种植了一批红色萝卜，这项实验为今后在太空种植植物提供了重要的技术指导，有望在未来实现太空植物园的梦想。
除了微生物和植物之外，动物在空间生物学中也有着不可替代的作用。
大量的研究表明，在失重环境下，动物的生理和行为都会发生明显的变化。
例如在环绕地球的高空飞行中，科学家们发现蝙蝠在失重环境下仍能保持良好的定位和掌握狩猎技巧。
日前，NASA还计划在国际空间站上进行"球迷瓢虫"实验，研究瓢虫在微重力和辐射环境下的行为和生理变化，探索地球生命如何适应极端环境。
空间生物学的研究不仅有助于拓展我们对宇宙生命的认知，同时也对太空探索和航天技术提供了重要的科学支持。
通过不断深入的研究，我们相信空间生物学会为构建一个更美好的未来作出巨大的贡献。
人类是否有必要在未来进行探索和开发？随着科技的不断发展，人类的探索和开发活动越来越频繁。
我们利用先进的技术手段，不断开发新的资源和空间，探索新的领域。
这一切的背后，是人类渴望更好的生活和未来。
然而，我们是否真的有必要进行这些探索和开发呢？以下是我从不同角度探讨人类是否有必要在未来进行探索和开发的内容：一、社会方面1.发展经济探索和开发可以带来新的资源，这些资源可以进一步用于发展经济。
这对于国家或地区来说是必要的，他们需要发展自身经济以满足人们的需求。
2.带来新技术在探索和开发的过程中，人类不断创新，带来了新技术，如太阳能发电、电动汽车以及人工智能等。
这些技术可以帮助解决一些人类一直以来无法解决的问题。
3. 创造就业机会探索和开发可以创造大量的就业机会，这对于缓解和减轻失业问题非常重要。
例如，航天和地质学领域需要大量的工程师、科学家来加入他们的队伍，也创造了许多其他工作。
二、科技方面1. 解决环境问题探索和开发可以帮助解决环境问题，例如可以使用太阳能发电代替传统的燃煤发电，减少环境污染。
同时，还可以探索新的资源来代替石油等非可再生资源，减少对环境的侵害。
2. 推动科学进步探索和开发可以驱动科学前沿的研究，推动人类的科学进步。
例如，从太空探索到深海钻探，人类学到了很多关于宇宙和地球的信息。
3. 内部社会发展探索和开发可以促进内部社会发展，例如可以建立更多的航天站、研究站等等以及开发相应的设施提高人们的生活质量。
同时这些项目在规划和实施过程中也需要高超的技术、管理和组织能力等等，所以可以帮助培养稳定的人才队伍。
三、伦理方面1. 保护地球探索和开发有时会对环境造成不可逆转的伤害，例如大规模的矿产开采和伐木造成的破坏。
保护地球，保护环境是我们必须考虑的重要因素。
2. 尊重他人的生命和权益探索和开发往往需要消耗巨大的资源，需要进行严密的安全和监管。
我们需要尊重他人的生命和权利，确保他们的利益在这个过程中不受到损害。
太空摸索科学绘本观后感第一章：宇宙奥秘的初探 (1)1.1 (1)第二章：航天技术的起步 (2)第三章：月球探险之旅 (3)1.1.1 月球基本特征 (3)1.1.2 月球表面地形 (4)1.1.3 月球环境 (4)1.1.4 月球探测历程 (4)1.1.5 月球探测任务类型 (4)1.1.6 我国月球探测任务 (4)1.1.7 月球资源种类 (4)1.1.8 月球资源开发意义 (5)1.1.9 月球资源开发技术 (5)第四章：火星摸索之旅 (5)第五章：太阳系深空探测 (6)第六章：星际旅行与梦想 (7)第七章：太空资源开发 (8)第八章：太空环境与生命 (10)第九章：太空科普与教育 (11)第十章：我国太空摸索之路 (12)第一章：宇宙奥秘的初探1.1自人类文明诞生之初，宇宙的起源便成为哲学家、科学家不懈摸索的课题。
在我国古代，关于宇宙起源的传说丰富多彩，如盘古开天辟地、女娲补天等。
而西方，古希腊哲学家们也对宇宙的起源进行了深入的思考。
科学技术的发展，关于宇宙起源的理论逐渐走向科学化。
宇宙的起源可以追溯到大约138亿年前，那时宇宙还处于一个极热、极密的状态。
科学家们通过观测宇宙背景辐射，推断出宇宙大爆炸是宇宙起源的关键过程。
在大爆炸之后，宇宙开始膨胀，物质和反物质相互碰撞，形成了我们现在所见的宇宙。
宇宙起源的研究对于我们理解宇宙的演化过程具有重要意义。
从微观层面，它揭示了基本粒子的性质；从宏观层面，它为我们揭示了宇宙的起源、结构和演化规律。
宇宙起源的研究还为探讨宇宙中的生命起源提供了理论基础。
第二节：摸索的意义宇宙摸索作为人类文明发展的重要驱动力，具有深远的意义。
以下是宇宙摸索的几个主要意义：（1）提升科学素养：宇宙摸索推动了科学技术的进步，丰富了人类的科学知识。
通过对宇宙的研究，我们能够更好地理解自然规律，提高科学素养。
（2）拓宽视野：宇宙摸索使人类认识到地球在宇宙中的地位，拓宽了我们的视野。
一、背景火星作为太阳系中与地球最相似的行星，一直以来都是人类探索宇宙的重要目标。
近年来，随着科技的发展，各国纷纷开展火星探测任务。
我国在火星探测领域也取得了显著成果。
为深入探索火星生命之谜，制定以下工作计划方案。
二、目标1. 查明火星表面及地下是否存在生命迹象；2. 研究火星生命存在的环境条件；3. 为未来载人登陆火星提供科学依据。
三、任务实施1. 火星表面探测（1）发射火星车：选择合适的着陆点，发射火星车进行巡视探测，收集火星表面岩石、土壤等样品；（2）火星土壤分析：对火星车收集的土壤样品进行化学成分分析，寻找有机物、氨基酸等生命物质；（3）火星大气分析：对火星大气进行成分分析，寻找生命活动产生的气体。
2. 火星地下探测（1）发射钻探设备：在火星表面设置钻探设备，钻取地下岩石、土壤样品；（2）地下样品分析：对钻取的地下样品进行化学成分分析，寻找生命迹象；（3）地下水探测：利用火星车携带的探测设备，寻找地下水源，研究火星地下水环境。
3. 火星环境探测（1）气象探测：对火星大气、土壤、水体等环境进行实时监测，掌握火星环境变化规律；（2）地质探测：分析火星地质构造、岩石类型等，为寻找生命迹象提供依据；（3）生物标志物探测：利用高光谱、红外等探测手段，寻找火星表面的生物标志物。
四、技术保障1. 火星探测器技术：提高火星探测器的自主导航、避障、样品采集等技术；2. 火星样品分析技术：研发新型分析仪器，提高样品分析的准确性和灵敏度；3. 数据传输与处理技术：建立高速、稳定的火星数据传输系统，提高数据处理能力。
五、时间安排1. 火星表面探测：预计在2025年前后发射火星车，开展为期3年的巡视探测；2. 火星地下探测：预计在2028年前后发射钻探设备，开展为期2年的地下探测；3. 火星环境探测：持续进行，确保对火星环境变化进行实时监测。
六、预期成果1. 发现火星生命迹象，为火星生命存在提供科学依据；2. 揭示火星生命存在的环境条件，为未来载人登陆火星提供参考；3. 提高我国在火星探测领域的国际地位，为人类探索宇宙作出贡献。
中国探月工程事例-概述说明以及解释1.引言1.1 概述中国探月工程是中国国家航天局主导的一项具有重要意义的科研项目。
自2007年启动以来，中国探月工程已经取得了一系列重要的突破和成就，吸引了全球的瞩目。
该工程的概述部分将介绍该项目的背景、目标和重要意义。
中国探月工程是中国航天事业的一部分，旨在通过发射并成功着陆月球探测器，实现人类对月球的更深入地探索。
这一工程的推出背后有着多年来中国在航天领域取得的卓越成就的支持。
中国航天技术的飞跃发展以及国家航天计划的扩大，为中国探月工程的实施提供了坚实的基础。
中国探月工程的目标包括三个方面：首先是月球表面地质环境的全面调查和研究，以更好地了解月球的形成和演化过程；其次是通过对月球表面的采样和分析，探寻月球上的水资源和其他重要矿产资源；最后是为未来中国载人登月任务的实施提供技术支持和先期准备。
中国探月工程的成功里程碑事件令人瞩目。
2013年，中国成功实现了无人月球车“玉兔号”在月球表面的软着陆，并成功展开科学探测任务。
随后的2019年，中国成功发射了“嫦娥四号”探测器，并在同年成功在月球背面的南极-艾特肯盆地着陆。
这是人类历史上第一次在月球背面着陆并开展科学探测活动，标志着中国探月工程进入了一个新的阶段。
中国探月工程的成功对于中国航天事业以及全球的探索科学有着重要的意义。
它不仅提高了中国在国际航天领域的声誉，也为人类对宇宙深度探索的进程做出了突出贡献。
同时，中国探月工程的成功也为未来的探索任务和航天技术的发展提供了宝贵的经验和启示。
综上所述，中国探月工程是中国航天事业中的一项重要项目，其背景、目标以及取得的重要里程碑事件使其成为全球瞩目的焦点。
中国探月工程的成功不仅提升了中国航天事业的国际声誉，也为人类探索宇宙的进程做出了杰出的贡献。
未来，我们可以期待更多中国探月工程的成果，为人类对月球及宇宙的认知做出新的突破。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的组织和布局进行说明。
六年级下册第五单元作文火星探索全文共8篇示例，供读者参考篇1火星探索大家好,我是小明。
今天老师布置了一个作业,让我们写一篇关于火星探索的作文。
听到这个题目,我就觉得特别有意思和新鲜!我们都知道火星是离地球最近的行星,距离地球大约5700万公里远。
火星叫做"红色星球",因为它的表面有大量的铁矿,看起来呈现红色。
火星的直径大约是地球的一半,重力只有地球的三分之一,所以如果人类将来真的移民火星,那里的重力环境会让我们轻松自如,跳跃起来简直像只小鸟!不过,火星的生存环境也非常残酷。
白天虽然气温可以达到20摄氏度,但一到夜晚温度就会骤降到零下60多度,寒冷得足以让人冻僵。
而且火星大气非常稀薄,基本没有氧气,人类想在那里生存就必须带上足够的食物、水和氧气,长期来说则需要建造封闭的人工环境。
尽管如此,对于探索火星的热情并未因此而减弱。
事实上,从上世纪60年代开始,许多国家就已经把探测器送上了火星。
通过这些探测器,科学家们对火星的地形地貌、气候环境等有了更深入的了解。
而随着太空技术的进步,将来人类登陆火星并在那里居住已不再是科幻电影,而是一个可期的现实目标。
如果我们真的迁徙到火星,将会面临哪些挑战呢?首先,我们需要建设一个适合人类生存的环境,包括能源系统、空气和水的供应装置、气候控制系统等,这需要先进的技术和大量的物资。
其次,我们要解决食物的来源问题。
现在我们已经可以在极端环境下种植一些作物了,但能不能在火星上成功种植农作物还有待考验。
再次,我们必须设法在火星上建立一个可以自给自足的生态系统,确保新家园的可持续发展。
当然,在这个过程中还会遇到很多前所未有的挑战,比如如何应对严酷的火星辐射等。
科学家们需要精心筹划,缓解各种风险。
不过我相信,只要我们有坚定的决心,定能攻克一个又一个难题。
到时候,是不是也有小朋友们愿意来火星体验一下这个新家园呢?说到火星,可别小看了这个小行星啊。
科学家们发现火星上曾经可能存在过液态水,所以很多人认为火星古老的岩石中或许藏有生命的重大秘密。
２０１０年第３７卷第１期 探矿工程（岩土钻掘工程） ３ 编者按：２００４年２月１３日我国公布首次探月计划——嫦娥计划，计划分“绕”、“落”、“回”３个发展阶 段。目前，第一阶段已圆满完成。不久将实施“嫦娥２期”、“嫦娥３期”工程，实现月球探测器在月面软着陆 并进行月面勘察，完成月球自动采样并返回。嫦娥计划令全球华人感到欢欣鼓舞，我们钻探工作者更是对月 球钻探取样技术充满兴趣，跃跃欲试。为此，本刊约稿发表下文，以飨读者。
宇宙探索与钻探技术 鄢泰宁 ，冉恒谦 ，段新胜 （１．中国地质大学（武汉），湖北武汉４３００７４；２．中国地质科学院勘探技术研究所，河北廊坊０６５０００）
摘要：钻探技术已成为人类探索宇宙的首批技术之一。以月球钻探为例，论述了外星球钻探的特点和难点；介绍 了美国、前苏联钻探专家与航天专家合作研制的轻便、高可靠性、全自动月表取样钻机及其钻进工艺的现状；分析 了各种钻进方案的优缺点；结合我国将要实施的“嫦娥３期”工程，就月球自动采样并返回技术提出了设想。 关键词：宇宙探索；嫦娥工程；月球钻探；取样返回 中图分类号：Ｐ６３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—７４２８（２０１０）０１—０００３—０５ Ｕｎｉｖｅｒｓｅ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ／ＹＡＮ Ｔａｉ—ｎｉｎｇ ，ＲＡＮ Ｈｅｎｇ—ｑｉａｎ ，ＤＵＡＮ Ｘｉｎ—ｓｈｅｎｇ （１．Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ Ｈｕｂｅｉ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ＣＡＧＳ，Ｌａｎｇｆａｎｇ Ｈｅｂｅｉ ０６５０００．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｂａｔｃｈ ｏｆ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｈｕｍａｎ ｕｎｉｖｅｒｓｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．Ｔａｋｅ ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ｌｕｎａｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｉｎ ｏｔｈｅｒ ｃｅｌｅｓｔｉａｌ ｂｏｄｉｅｓ；ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ， ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｌｕｎａｒ—ｓｕｒｆａｃｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ，ｗｈｉｃｈ Ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｘｐｅｒｔｓ ａｎｄ ａｅｒｏｓｐａｃｅ ｅｘｐｅｒｔｓ ｏｆ ＵＳ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ Ｓｏｖｉｅｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｏｍｅ ｉｄｅａｓ ｔｏ ｔｈｅ ａｕｔｏ ｓａｍｐｌｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ“ｔｈｅ Ｔｈｉｒｄ—ｐｈａｓｅ ｏｆ Ｃｈａｎｇ’ｅ Ｐｒｏｇｒａｍ”． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｎｉｖｅｒｓｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；Ｃｈａｎｇ’ｅ Ｐｒｏｇｒａｍ；ｌｕｎａｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｓａｍｐｌｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ
１ 问题的提出 以前，人们仅强调钻探是地学研究、资源勘探开 发、城镇建设、灾害防治的重要技术手段，对于它在 宇宙探索中的意义却知之甚少。其实，早在１９６９～ １９７６年，美、苏就先后在月球上完成了钻探取样并 返回的壮举。２００５年，美国的“勇气”号、“机遇”号又 登上了火星，自动钻成了深２．７ ｍｍ、直径４５ ｍｔｎ的人 类火星第一钻。因此，钻探工程师们为自己的专业 成为人类探索宇宙的首批技术之一感到非常自豪。 确切地说，钻探为宇宙探索服务并非从１９６９年 才开始，而是可以追溯到２０世纪初叶。值得一提的 是，１９０８年６月３０日在西伯利亚地区曾发生陨石 落地烧毁森林的事件。当时首批敢于走向恐怖森林 去探险的勇敢者惊讶地发现，虽然在陨石落下的地 方造成了巨大的灾难，但却找不到陨石本身的任何 痕迹。于是他决定用钻探的办法继续向深部寻找。 在１９２９年曾用２台手动钻机在陨石着陆点附近钻 了３个深度达３４ ｍ的钻孔。这是人类首次尝试用 钻探的方法研究宇宙科学问题。 美国人也曾利用钻探手段来研究阿利樟陨石 坑。有趣的是，钻探公司为了吸引资金曾放出陨石 碎片中铂金含量很高的流言，并集资在主要陨石出 露的地点钻了几个深度达２００ ｍ的钻孑Ｌ。但随着铂 金陨石预言的破灭，该股份公司最终也破产了。 了解其它行星内部的物质成分，行星的演化规 律，解开生命起源的秘密已不仅是科学家们感兴趣 的问题，而是与人类文明前途息息相关的重大课题。 随着技术的进步，宇宙探索过程本身已表现出越来 越明显的工程性质，其第一步就是取回天体的岩样， 唯一的方法是钻探。也就是说，从１９６９年开始的月 球钻探是钻探技术实质性用于深空探索的里程碑。
２ 人类实现月球钻探的技术现状 ２．１ 概述
收稿日期：２００９—１２—１４ 作者简介：鄢泰宁（１９４５一），男（汉族），江西南昌人，中国地质大学（武汉）教授、博导，俄罗斯自然科学院外籍院士，享受国务院特殊津贴，探 矿工程专业，长期从事钻探工程教学与科研工作，湖北省武汉市鲁磨路３８８号，ｔｎｙａｎ＠ｃｕｇ．ｅｄｕ．ｃｎ。 ４ 探矿工程（岩土钻掘工程） ２０１０年第３７卷第１期 月球是地球的近邻，它既是一个理想的深空探 测中继站，又是具有重要战略意义的太空基地。月 球上特有的矿产和能源是对地球资源的重要补充和 储备。迄今人类已完成的月球取样情况如表１所示。
表１ 美国、前苏联曾实现的月球取样工程信息一览表
虽然人类已完成的９次月表取样工程是３３～ ４０年前完成的，但仍可看出以下特点。 （１）每次取回的月球样品数量差别很大（０．０５ —１１０ ｋｓ）——体现的是无人登月和有人登月、纯钻 探取样和“钻探取样＋人工拾取”的差异。 （２）无人登月的情况下每次登月只钻一个回次 取样，仅靠从地球上遥控月表钻机自动钻进取样，不 可能大幅度提高采集并返回的月壤样品数量。 （３）无论无人或有人登月，航天器对月表钻机 的自重都有严格限制。 （４）月表钻机对功率消耗有严格限制，无人登 月钻机动力为２８０ Ｗ，有人登月为４３０ Ｗ。 （５）与地球钻探不同，在月球上打钻还将面临 以下技术难点： ①月表１４ ｃｍ以深的月壤很致密，但月表既无 空气又无水，如何及时排除岩粉和冷却钻头？ ②足够的钻压是保证钻探速度的最重要因素， 但月面的重力仅为地球的１／６，靠钻机自重提供钻 压的方案不可取，如何在月球条件下快速钻进？ ③月表除极少数裸露的基岩外，月壤的内聚力 小，结构松散，这类岩石在地球上也属于难取样范 畴，在无人登月的情况下，如何能在保证采取率和月 壤原生层状结构的前提下，自动封装、转移岩心，可 靠地进入返回舱并安全返回地球？ ２．２美国的阿波罗计划 月球上的第一批取样孔是由美国“阿波罗一 １１”宇航员们于１９６９年钻成的。自“阿波罗一１１” 载人登月以来，共取回３７９．８ ｋｇ样品，各个探月阶 段所用工具示于表２。 “阿波罗一１１”宇航员用地质锤把铝质管形取
表２美国阿波罗一１１—１７探月所带的专用工具和设备一览表 编号 可控铲子加长柄钳子耙子取土器取土器帽月表取样钻机带钻头的岩心管无钻头的岩心管自动记录贯人仪 阿波罗一１１ 阿波罗一ｌ２ 阿波罗一１４ 阿波罗一１５ 阿波罗一１６ 阿波罗一１７
土器打人月壤，取出了第一批１５ ｃｍ深的样品（直径 ２０ ｍｍ）。但无论怎样用力打击，取土器都无法达到 更大的深度。宇航员认为，１９６５年设计的取土器管 靴结构与该深度月壤的强度不适应，土样在取土器 内锥面下被压实、变形。为此，“阿波罗一１２”采用 改进型外锥面取土器，但３名宇航员仍要花费３５～ ４０ ｍｉｎ来取样。再次改进的取土器可以较小的力打 人月壤中并方便起出。最终这种取土器分别从深度 ３５和７０ ｃｍ处取出了两份月壤样品。
“阿波罗一１５”～“阿波罗一１７”使用了由宇航 员操作的电动取样钻机，采用“螺旋钻杆＋螺旋岩 心管和取心装置＋硬质合金钻头”的组合式取心钻 进方法，靠岩心管与钻杆的外螺旋来清洁孔底，取得 了成功（参见图１）。 从原理上讲这种钻进方法远非新技术，它早在 ２０世纪５０年代就用于工程地质勘测。只是美国人 对钻机的质量、强度特性和发动机类型提出了特殊 要求。该钻机用电池供电，可连续冲击回转作业４０
｝｝２ ｌ ２ ４ ６ ＿１ １ １ ｌ １ ｌ ｌ １ ２０１０年第３７卷第１期 探矿工程（岩土钻掘工程） ５ 图１ “阿波罗一１５”采用的螺旋钻杆、硬质合金钻头和 宇航员操作电钻取样示意图
ｍｉｎ。用直径２６．２ ｍｍ的硬质合金钻头，钻进深度 ２．８ ｍ。在凸轮型冲击机构给出４．６ Ｊ冲击能量、冲 击频率２２７０次／ｍｉｎ、转速３００ ｒ／ｍｉｎ的条件下，反扭 矩为２７．４ Ｎ・ｍ。钻机自重（地球质量）１１．８ ｋｇ，钻 压来自钻机自重和宇航员的体重。每节钻杆长约 ０．７ ｍ，理论钻速在玄武岩中为２５．４ ｍｍ／ｒａｉｎ，在疏松 玄武岩中为１２７ ｍｎ￣ｍｉｎ，而实际钻速小于上述指标。 月球钻渣的质量仅为地球的１／６，对于钻进是 个有利因素。因为在环状间隙中，只有离心力使钻 渣与孔壁的摩擦力足够大，钻渣才会沿钻杆螺旋上 移。也就是说，钻杆回转速度必须达临界值。而在 重力明显小于地球的行星上，该临界值较小。为提 高螺旋的输送效率，还可通过减少外螺旋与孔壁的 摩擦和降低螺旋与孔壁接触面积的办法来帮助钻渣 上移。但随着钻孔加深，螺旋的输送效率将下降，且 来自月表的冲击力也会逐渐失效。 阿波罗计划执行过程中出现过“阿波罗一ｌ５” 钻至１５０ ｃｍ后扭矩剧增，“阿波罗一１６”在７２～８０ ｃｍ段无样品，８０～１２０ ｃｍ段样品断断续续，“阿波罗 一１７”在３８～４０ ｃｍ和７ｌ～８０ ｅｍ段无样品等问题。 螺旋钻具在钻机自重和宇航员给进力共同作用 下，钻人月壤并不困难（有如木螺钉），但钻达设计 深度后往往从月壤中起拔岩心管很困难。于是美国 人专门设计了从孑Ｌ内撬出钻杆和岩心管的工具（图 ２）。但在无人登月的情况下，则必须考虑如何解决 起拔岩心管的问题。 ２．３前苏联的Ｌｕｎａ计划 如果说美国的月球钻探主要是靠“传统钻进方 法十字航员给进操作”，那么前苏联的月球钻机则 实现了由地球上遥控的自动化钻进。世界上第一次 图２ 宇航员利用脚踏板和撬杠将钻杆和岩心冒从孔内臻出 月球自动钻探试验是“Ｌｕｎａ一１６”１９７０年９月２０日 在月面丰海地区软着陆后开始的。其后又完成了 “Ｌｕｎａ一２０”和“Ｌｕｎａ一２４”月球钻探。 “Ｌｕｎａ一１６”与“Ｌｕｎａ一２０”钻机的结构相同，装 有螺旋给进机构和移动式回转器（图３）。钻机的主 要技术特性：硬质合金钻头直径２６ ｍｍ；钻孔深度 ３５ ｃｍ；直流电机驱动；钻机自重（地球质量）１１．８ ｋｇ；给进方式为差动螺旋（可用于冲击作业）；排屑 方式为螺旋方法。钻机设计者们根据电动机的比功 耗（破碎１ Ｃｍ 月壤的焦耳数）和钻进速度来识别钻 进过程是否正常。 “Ｌｕｎａ一１６”着陆后，机械臂将钻机置于月表， 打开外保护罩，在传动装置和钻机自重作用下（７０ ～８Ｏ Ｎ）沿与垂线成ｌ５。的方向倾斜钻进，根据遥测 的数据，钻进速度超过了计算值，平均达６．１ ｃｍ／ ｍｉｎ。经过６ ｒａｉｎ １４ Ｓ孑Ｌ深达３５ ｃｍ（达到设计深 度），启动钻机的反向行程，冲击装置自动终止冲 击。确认样品进人钻具后，机械臂将钻机摆起至返 回舱附近，钻机旋转１８０。，使钻具伸入返回舱内的 样品箱，钻具接头自动脱开并密封样品箱，完成采样 操作。“Ｌｕｎａ一１６”共取样１０１ ｇ，获得了１００％的岩 心，月壤样品保持了岩石的自然层序，很成功。 “Ｌｌｌｎａ一２０”与“Ｌｕｎａ一１６”的钻进参数完全相 同，只是着陆点不同。“Ｌｕｎａ一２０”钻探过程持续了 １６ ｍｉｎ，但在钻至９０、１５０和３４０ ｍｍ处出现三次断 电保护，最终在３４０ ｍｍ处因电机自动断电而结束 钻进。纯钻进时间为４ ｒａｉｎ ３５ ｓ。钻进速度不均匀 （在４６～２４０ ｒａｍ／ｒａｉｎ间摆动），平均钻速７５ ｍｍ／ ｒａｉｎ，明显大于说明书给出的６０ ｒａｍ／ｒａｉｎ。它与“Ｌｕ— ｎａ一１６”钻进过程的明显区别表明，孑Ｌ底岩石对岩心 管表面的粘附力很不均匀，而且在螺旋通道的间隙 中被压实了；钻进时螺旋机构不能及时排除岩屑，保 证孔内清洁。最终返回地球的月壤只有５５ ｇ。应该
