表土採樣封裝系統 深度檔案:嫦娥五號與六號

香港理工大學(The Hong Kong Polytechnic University, PolyU)綜合資訊數據庫 · 04 科研模組 一部頂得住 200°C 高温、又要有本事喺冇人操控之下「自己望住嚟取樣」嘅機械——講緊嘅就係理大研發嘅表土採樣封裝系統。呢份檔案聚焦理大研發嘅「表土採樣封裝系統(Surface Sampling and Packing System)」——佢先後喺 2020 年嫦娥五號首次月球採樣返回任務、以及 2024 年嫦娥六號人類首次月背採樣任務入面，執行月面取樣同封裝工作。呢套系統係理大航天科研「招牌之中嘅招牌」之一。 航天科研總覽同火星相機見 aerospace-and-space.md；全景時間線見 aerospace-program-overview.md；本篇集中講採樣封裝系統本身。資料以理大新聞稿、理大刊物、相關學系網頁同權威媒體為主，數字全部標註來源。

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# 一、概況速覽

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# 二、系統做啲乜:喺月面自動取樣同封裝

「表土採樣封裝系統」要喺月球表面自動完成一連串高難度動作——呢一切都要喺地月距離遙遠、冇辦法實時用人手操控嘅條件下進行。據理大新聞稿(嫦娥五號)^※,系統包含:

• 兩個採樣器:頂得住大約 200°C 嘅高温，分別用嚟採集鬆散狀態同黏結狀態嘅月壤(月球晝夜温差極大，月壤形態各有不同)；
• 兩台耐熱近場相機:喺取樣過程入面提供視覺引導(喺月面實時「望住」嚟取樣)；
• 封裝密封系統:將採集到嘅樣本密封入容器，確保返地球嗰程樣本唔受污染、唔會洩漏。

成個採樣過程要同時闖過三重關卡:環境上，月面冇大氣層、晝夜温差去到極端，採樣器既要頂得住高温，又要應付月壤鬆散同黏結兩種形態；時序上，地月通訊有延遲，系統必須自主完成「取樣—成像—封裝」成個流程，冇得靠地面實時遙控；結果上，樣本必須密封入容器，保證返程途中唔受污染、唔洩漏——任何一關失手，成個採樣返回任務就可能功虧一簣。

據理大新聞稿，嫦娥五號版本嘅系統具體構成包括:採樣器 A、採樣器 B(兩支，分別大約 35 釐米同 30 釐米長)、近攝相機兩台(耐熱至 130°C)、密封封裝系統(重 1.5 公斤)、樣品容器(360 克)，成個系統部件數目超過 400 個，要應對月面高達約 110°C 嘅高温，目標採樣量最多約 2 公斤(以機械方式採集)。材料上採用鈦合金、鋁合金、不銹鋼——呢啲全部都係喺極端温差之下仲可以保持尺寸穩定、唔容易疲勞斷裂嘅航天級材料。

來源強度:採樣器規格、近攝相機耐熱參數、封裝系統重量、部件數目同材料，全部見於理大嫦娥五號新聞稿。

來源強度:系統組成(雙採樣器、耐 200°C、近場相機、封裝密封)見於理大嫦娥五號新聞稿。

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# 三、嫦娥五號(2020):首次月球採樣返回

# 3.1 任務經過

據理大新聞稿^※同相關學系網頁:

• 嫦娥五號探測器喺 2020 年 11 月 24 日發射；
• 2020 年 12 月 1 日軟着陸月球之後，理大研發嘅系統自動完成月面取樣同封裝；
• 呢次係中國首次月球採樣返回任務，理大系統係當中有份執行月面取樣嘅關鍵設備。

由 2011 年受命研製到 2020 年任務成功，理大團隊為呢套系統投放咗大約 9 年時間——呢個時間跨度，反映嘅正係航天工程「十年磨一劍」嘅常態:每一個零件、每一道工序都要經過反覆嘅地面模擬測試同空間資格驗證，先至可以獲準裝上真正飛去月球嘅探測器。呢個亦係嫦娥五號任務成功之後，理大新聞稿特別強調「自 2011 年起受命研製，歷時約 9 年」呢條時間線嘅原因——佢標誌緊一次長期投放嘅兑現，而唔係臨場發揮。

# 3.2 團隊同命名講席

系統由容啟亮教授(Professor Yung Kai-leung)帶領。佢個頭銜「鍾士元爵士精密工程教授(Sir Sze-yuen Chung Professor in Precision Engineering)」本身就串連起理大歷史——鍾士元爵士正正係 1972 年理工學院首任校董會主席(見 00 概覽 · 治理)，以佢命名嘅講席教授今日帶領緊國家航天工程，可以話係理大「應用工程」血脈嘅當代延續。

來源強度:發射(2020.11.24)、着陸採樣(2020.12.1)、容啟亮帶領同講席命名，全部見於理大新聞稿。

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# 四、嫦娥六號(2024):人類首次月背採樣

# 4.1 歷史性嘅「月之暗面」採樣

據理大新聞稿(嫦娥六號)^※:

• 理大團隊透過研發製造「表土採樣封裝系統」，協助國家完成世界首次月球背面採樣；
• 任務着陸器採集咗月揹物質合共 1,935.3 克——包括用鏟(scoop)採集嘅表層土壤同岩石，以及用鑽(drill)採集嘅次表層樣本；
• 月球背面長期背向地球、通訊要靠中繼衞星，採樣難度高過正面；嫦娥六號係人類首次由月背攞返樣本返嚟。

月球背面比正面更難採樣，核心原因有兩個:月背長期背向地球，冇辦法直接同地面通訊，一定要靠中繼衞星轉發訊號，增加咗任務嘅複雜程度同風險；月背地質同正面唔同，採樣面對更多未知之數。理大系統喺嫦娥六號任務入面執行嘅，正係表層採樣同封裝呢一環。

# 4.2 理大獲取樣本開展研究

據Pulse@PolyU 報道^※，理大唔單止研發採樣設備，仲獲取咗嫦娥五號月壤樣本，開展月球水分(water presence on the Moon)等科學研究——由「製造工具」延伸到「做科學」，完成咗由工程貢獻到科學產出嘅閉環。理大既係國家工程嘅設備供應方，亦係月球科學研究嘅參與者——呢個「工程 + 科學」嘅雙重角色，喺香港高等院校之中只此一家。

來源強度:月背採樣、1,935.3 克總量、鏟/鑽採樣方式見於理大嫦娥六號新聞稿；理大獲取樣本研究月球水分見於 Pulse@PolyU。

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# 五、技術意義同影響

# 5.1 香港唯一深度參與者

據理大資料，理大係香港唯一具備國際航天資格經驗、並且深度參與國家月球採樣工程嘅高等院校。喺嫦娥五號、六號呢類「國家級、不容失敗」嘅工程入面承擔關鍵設備研發，體現咗理大精密工程能力獲得國家級信任。

# 5.2 同火星相機、太空科研嘅協同

採樣封裝系統並唔係孤立嘅成果。理大同一脈絡嘅航天貢獻仲包括:

• 火星相機(Mars Camera):用於天問一號火星任務(見 aerospace-and-space.md)；
• 相機指向系統(Camera Pointing System):用於嫦娥三號、四號；
• 以及深空探測相關嘅多學科研究(見 deep-space-exploration-research-centre.md)。

呢啲夾埋一齊構成咗理大「國家航天工程嘅香港夥伴」呢個角色。

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