嫦娥五号为什么只能带回 2 公斤月壤？
1. 任务设计目标与科学价值最大化：
首次无人采样返回: 嫦娥五号最核心的目标是实现中国首次月球无人采样返回任务。这意味着任务的重点在于验证并掌握一系列复杂的地月往返技术，包括着陆、月面起飞、月轨交会对接、高速再入地球等。
科学研究的初步探索: 虽然2公斤的月壤看似不多，但对于月球科学研究而言，这已经是一个具有极高价值的样本量。科学家们可以通过对这些样本的精细分析，研究月球的地质构成、物质来源、形成演化历史，特别是对月球正面一个相对年轻区域（风暴洋北部）的了解。2公斤的样本足以进行地球化学分析、同位素测年、矿物学研究等，足以支撑大量的初步科学研究成果。
为未来任务奠定基础: 嫦娥五号的任务是“探”的延续，“采”的开端，也是“回”的探索。它验证的技术和积累的经验将为未来更大规模的月球采样返回任务（如带回更多月壤、不同区域的月壤，甚至载人采样返回）奠定坚实的基础。一次成功的、相对稳健的采样返回，比冒然追求大批量样本但失败的风险要小得多。
2. 技术能力的限制与权衡：
运载火箭的承载能力: 嫦娥五号由一枚长征五号遥五运载火箭发射升空。长征五号虽然是中国最强大的运载火箭，但其近地轨道运载能力和地月转移轨道运载能力是有限的。将足够多的月壤运回地球，需要更大的发射质量，这会显著增加运载火箭的尺寸和推力需求。
上升器和返回器的设计:
上升器: 嫦娥五号的上升器负责将月壤从月面起飞并送入月球轨道。为了实现月面起飞和月轨交会对接，上升器需要携带燃料、发动机、姿态控制系统等设备。增加携带月壤的重量，意味着需要更大的燃料储备和更强大的发动机，这将进一步增加上升器的尺寸和复杂性，也增加了发射成本和技术风险。
返回器: 返回器需要承受再入大气层时的高温和冲击。更大的月壤质量意味着返回器需要更坚固的结构、更强大的隔热材料以及更精密的制动系统。同样，这会增加返回器的重量和复杂性，并可能影响其再入的稳定性。
采样和封装的限制:
采样器: 嫦娥五号采用了钻取和表取两种采样方式。钻取器可以钻入月表以下2米深处，获取岩芯样本，而表取器则可以抓取月球表面的松散土壤。这两种采样方式的设计都是为了尽可能高效地采集样本，但考虑到机械结构的复杂性和可靠性，其一次性能够采集和容纳的样本量是有限的。
封装: 采集到的月壤需要在真空环境下进行封装，以防止其与地球大气或水分发生反应，影响后续的科学分析。封装过程也需要精确控制，并且封装容器的设计也需要考虑重量和体积的限制。
3. 经济成本的考量：
航天工程的巨大投入: 任何一项航天工程都意味着巨额的投资，包括研发、制造、测试、发射以及任务执行。特别是涉及到地月往返和复杂的操作，成本会成倍增加。
按需原则的经济性: 在任务初期，以相对较低的样本量进行首次采样返回，是一种更经济可行的方式。这可以验证核心技术，获取初步科学数据，并为后续更大规模的任务积累经验和资金。如果一开始就追求带回数吨月壤，其成本将是天文数字，且技术风险极高，失败的后果也更严重。
4. 风险控制与任务可靠性：
多环节的复杂性: 嫦娥五号任务包含多个关键且高风险的环节，例如月面软着陆、月面起飞、月轨无人交会对接、月球轨道器和返回器分离、高速再入大气层等。每增加一克载荷，都可能对这些环节的成功率产生影响，尤其是在技术尚未完全成熟的情况下。
稳妥起见的设计思路: 航天工程遵循“稳妥起见”的原则，尤其是在首次执行某项复杂任务时。将载荷控制在相对较低的水平，可以最大限度地降低单点故障的风险，提高任务的整体成功率。一旦任务成功，就可以在此基础上逐步增加载荷，挑战更高难度的目标。
5. 科学研究的需求与可操作性：
科研分析的需求: 尽管2公斤的月壤看似不多，但现代科学分析技术非常精密，可以在极小的样本量上进行深入的研究。科学家们可以通过同位素分析、质谱分析、显微分析等多种手段，从这些样本中提取大量信息。
样本的处理与分配: 2公斤的月壤也足以进行初步的样本处理、分类以及分发给国内外的多个研究机构进行合作研究。过多的样本量在初期反而可能带来样本处理、储存和管理的复杂性。
总结来说，嫦娥五号只带回2公斤月壤是综合考虑了其作为中国首次月球无人采样返回任务的明确目标、有限的运载火箭和航天器技术能力、巨大的经济成本、以及对任务成功率和风险控制的严谨态度。这2公斤的样本量，是“够用且可实现”的科学价值与“可接受的技术和经济成本”之间的最佳平衡点，为中国未来更宏伟的月球探索计划奠定了坚实的基础。
网友意见
总体：嫦娥5号 = 苏联的无人挖土 + 美国的月轨对接。
先从宏观数字上说：
人类从月亮上拿回月壤的国家目前总共有两个，一个是美国，另一个是苏联。
美国一共取了4次月壤，都是有人操作，总共获得了381千克。
苏联一共取了3次，是无人操作，总共获得了355克。
我们这一次是无人操作，一次获得2千克。这个成就是不差的。
美国的发射重量是48吨，苏联是5.6吨，我国是8.2吨。
也得益现代科技的进步。在美国第一次获得月壤前，总共进行了34月球发射，绝大多数以失败告终。美国阿波罗持续10年，每年消耗了2.5%的GDP。放到现在相当于每年5000亿美元，坚持10年。也就是每年造40艘福特号航母，连续造10年（By comparison: the moon landing）。
苏联在第一次获得月壤前，总共进行了46月球发射，绝大多数以失败告终。第一次只得到102克月壤。
可见美苏的探月活动代价是巨大的，是粗放式的。完全是政治意志在支撑。
而我国到目前为止屡次发射基本成功。一次成就将超过苏联。
今天，CNN报道，这是自1976年苏联月球24号以来，近50年内第一次有国家从月球上取回样品。
目前，只有我国有能力登陆月球，并返回。
美国和苏联都不可能再用以前的火箭和探测器登陆月球。这一点尤为重要。
因为，上面说了，早期的月球探测活动是粗放的、代价巨大的、风险极高的，都是不可靠的，是一定时期双方意识形态竞争的产物。
而我们国家的探月活动，是以科学研究为基础的，步步为营的，成本可控的、可持续发展的。
2010年，日本的“隼鸟”号取回0.1克小行星物质（据说这几颗粒也可能是降落时沾的澳大利亚的沙子）。
今年12月14日，号称日本的“隼鸟”2号将取回20克小行星物质。
隼鸟号没有着陆、上升、返回过程。
可见，日本的太空探测虽然也算是量力而为，但也是想在政治上实现第三个取得外太空物质的国家，因此也是一种短视的、急功近利的、投机取巧的行为，其探索过程对载人航天没有任何参考意义。
而我们国家是一步一个坚实的脚印。
一两次的成功别人不会太在意你，只有势不可挡、汹涌向前的步伐最令人敬畏。
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再来说一下技术细节：嫦娥5号的“挖土”方案史无前例。
在技术验证方面，嫦娥5号 = 苏联的无人挖土 + 美国的月轨对接。
上面说了，美国是宇航员挖土，有人操作，和我国不同。
苏联进行了三次挖土。苏联挖土好比是用卡车拉着挖土机去挖土，挖到后把挖土机扔了，用卡车把100克土运回来。由于卡车自身太重太耗油，所以只能运一点点土。
而我们国家是：用卡车拉着皮卡和挖土机二者一起去挖土，挖到土后把挖土机丢了；然后皮卡把土交给卡车，然后把皮卡扔了；最后卡车带着土回来。由于把皮卡扔了，所以返回时重量降低了很多，装的土更多。
所以，嫦娥5号多了一个皮卡与卡车对接的过程。
在月球轨道上两个航天器进行对接，目前只是有阿波罗载人任务实施过。两人登月，一人留在轨道舱，最后汇合，返回。
所以，嫦娥5号 = 苏联的无人挖土 + 美国的月轨对接。
花盆不需要太多月壤
二踢脚技术仍需努力。
加油！！
火箭的差距还是很大的
（并非相关专业，以下内容根据坎巴拉经验得到）
根据齐奥尔科夫斯基公式，速度增量（DV）：
其中 指火箭发动机的喷气速度， 是火箭（含载荷）的全部重量， 是火箭耗尽燃料的重量。多级火箭的速度增量要分开算然后累加。
所以，对火箭来说有两个至关重要的参数：比冲 和干质比 ，其中 ， 为标准重力加速度，大约为
科普结束我们来看看土星5号和长征5号的各级参数（数据来自维基百科）：
土星5号：
- 第一级，液氧煤油，比冲263s（应该是指海平面比冲吧），总重量2300t，空重131t，干质比17.5
- 第二级，液氧液氢，比冲421s（氢氧机就是好），总重量480t，空重36t，干质比13.3
- 第三级，液氧液氢，比冲421s，总重量120.8t，空重10t，干质比12.8
然后来看看长征5号：
- 助推器，4枚，液氧煤油，比冲294s（海平面）到328s（真空），其中每一枚总重量156.6t，空重13.8t，干质比11.3；
- 一级：液氢液氧，比冲305.8s（海平面）到421s（真空），总质量186.9t，空重21.6t，干质比8.7；
- 二级：液氢液氧，比冲434s，总质量36t，空重6.9t，干质比5.2（喵喵喵？是数据错了？这么低？）
总体来说，长征5号的干质比远低于土星5号，说明箭体结构还有很大优化余地。
那么我们假设长征5号经过优化后干质比达到接近土星5的水平（13左右）那么发射8.2吨的嫦娥5号时DV将会从11400m/s（估算，不准确，因为不知道飞行过程中比冲变化）增加到13200m/s，增幅达到15.7%。如果维持DV不变，奔月载荷重量可以从这次的8.2吨增加到15吨左右。（数据不对的话不承担任何责任，逃......）
可怕不......
要知道阿波罗飞船也就50吨左右的重量，土星5起飞重量3000多吨，如果长征5的箭体结构能优化到干质比接近土星5的水平......那按题主的算法，4倍于长征5的火箭就能发射60吨的东西去月球......
不要妄自菲薄，本次任务我觉得难度极大。我觉得主要几个，一个是服务舱与登月仓分离，登月仓实现软着落，然后是自动化的样品采集和密封保存，然后把容器保存在上升段，上升段与登陆舱分离，在月球轨道上与服务舱汇合，然后把容器转移到返回舱后分离，之后服务舱带着返回舱返回地球。第二个是返回，返回舱要与服务器分离、减速、重返大气层，着陆。这之间步骤太复杂了，一次出问题，任务就要失败。所以我觉得如果这次任务能成功，哪怕只带回1克样品，我觉得都非常了不起了。
不搞工程的不知道这个系统工程多复杂。模拟测试和真实应用之间别很大的，有时候你模拟了很多次，实际一用问题百出。
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