月球样品分样方法-编制说明

国家标准《月球采样返回样品保存管理和分样方法》

编制说明

1.工作简况

1.1.任务来源

根据《国家标准化管理委员会关于下达2021年第三批推荐性国家标准计划即相关标准

外文版计划的通知》(国标委发[2021]28号)，由中国科学院国家天文台负责牵头，北京空间

飞行器总体设计部和中国科学院地质与地球物理研究所参与制定国家标准《月球采样返回样

品保存管理和分样方法》，该标准计划号为20221617-T-491，由全国空间科学及其应用标准

化技术委员会(SAC/TC312)作为其归口单位。

1.2.目的和意义

我国探月工程三期嫦娥五号任务获取两类月球采样返回样品（以下简称：月球样品）：

钻取样和铲取样。该样品就保存在国家天文台月球样品实验室内。由于月球表面是一个无水、

无氧的高真空环境，月球样品返回地球后极易受到地球元素和环境的影响。其次，月球样品

返回地面后，在开展制备、分析和测试前需要对样品进行分样，分样的主要目的是保证分样

样品均匀。因此，本项目主要目的是对月球样品的保存环境和分样方法进行系统研究，提出

月球样品地面实验室保存和管理的相关技术要求和规范以及月球样品分样的方法和规范，其

成果将用于月球样品的长期保存和涉及到的分样操作。

本标准针对月球样品的特点，制定月球样品保存管理的技术要求和规范，以及适合我国

月球样品的分样方法和要求，对月球样品长期安全保存和均匀分样具有重要意义。

1.3.编制背景

美国NASA于1979年建立了月球样品实验室设施（LunarSampleLaboratoryFacility），

用于保存阿波罗样品和未来采集的月球样品。该设施为保存月球样品提供了最大限度的无污

染环境。NASA在月球样品实验室建立初期，将真空保存条件作为首选，但由于月球表面为

超高真空和无水的极端环境，而在实验室内实现月表真空度并长期维持这种环境，不仅系统

复杂，而且技术难度极大，并且在实际的月球样品保存和使用过程中极为不便。

目前国际上的月球样品实验室（主要是NASA实验室）样品保存设备均采用内部充高纯

氮气进行样品保护，这种方法不仅实现较为容易，而且环境能够长期维持和设备易于管理、

维护。阿波罗样品已保存有半个世纪，经验证明，在高纯氮气环境中保存月球样品是一种安

-1-

全有效的方法。尽管世界上已建有多个月球样品实验室，但样品保存环境并未设定严格的技

术要求和规范。对于月球样品保存环境的外部条件，目前调研的结果主要采用的是洁净室的

建设和验收规范，例如ISO14644-1-1999《洁净室和相关控制环境第1部分:空气洁净度分

级》和GB50591-2010《洁净室施工及验收规范》，这类标准仅可以作为月球样品实验室环

境建设的参考。

美国月球样品实验室对于月球样品的分样操作，仅规定了分样样品的重量误差不大于10

毫克，分样过程的样品图片和记录必须保存，分样样品相对于原始样品的相对位置也要被记

录和拍摄成像；样品的分样处理必须由实验室专业人员进行操作。因此目前国际上对月球样

品的分样操作仍缺乏标准规范。

我国通过探月工程三期嫦娥五号任务建设了月球样品实验室，实现了月球样品的地面实

验室保存、分样处理、制备和研究等工作。月球样品保存环境相关的设备研制属于国内首次，

形成了月球样品在地面高纯氮气环境中长期保存的能力，保证了样品在长期保存过程中不受

到污染和其他的物理、化学风化作用。此外，国家天文台在分样操作方面积累了丰富的经验，

保证了月球样品的均匀分样。

1.4.主要工作过程

按照全国空间科学及其应用标准化技术委员会要求，根据《国家标准管理办法》，中国

科学院国家天文台主导成立了标准编制工作组。该工作组成员包括张广良、刘斌、周琴、刘

大卫、李春来、张洪波、刘建军、左维、郑燕红、邓湘金、丁文静、吕世增、杨蔚。

在前期进行了大量技术和调研的基础上，工作组开始进行标准的编制工作。主要的工作

过程如下。

1.4.1.草案阶段

（1）成立标准编制组

本标准项目下达后，由中国科学院国家天文台组织成立了标准编制组，其人员组成及分

工见表1。

表1编制组人员及分工

序号姓名职称单位任务分工

1李春来研究员中国科学院国家天文台项目组织协调、总体要求设计

中国科学院国家天文台技术指标确认、标准申报、总体要求设

2张洪波研究员

计

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3刘建军研究员中国科学院国家天文台标准调研和技术审查

4左维研究员中国科学院国家天文台标准协调

5郑燕红研究员北京空间飞行器总体设计部技术指标确认

6邓湘金研究员北京空间飞行器总体设计部技术指标确认、项目组织协调

7丁文静高工北京卫星环境工程研究所技术指标确认、项目组织协调

8吕世增高工北京卫星环境工程研究所技术指标确认

中国科学院地质与地球物理项目组织协调、技术指标确认和试验验

9杨蔚研究员

研究所证

10张广良副研究员中国科学院国家天文台样品保存关键技术指标设计、标准撰写

11刘斌高工中国科学院国家天文台样品分样关键技术指标设计、标准撰写

12周琴副研究员中国科学院国家天文台样品保存试验验证

13刘大卫副研究员中国科学院国家天文台样品分样试验验证

（2）制定标准编制计划

根据标准编制周期以及与全国空间科学及其应用标准化技术委员会的充分沟通，标准编

制组已经制定了详尽的国家标准计划。

（3）编写标准草案

2004年~2013年：2004年探月工程立项前后，中国科学院国家天文台（承担探月工程地面

应用系统）开始调研月球样品实验室保存、分样、处理、制备和分析等内容。结合我国探月

工程三期科学目标设计和工程实际，参考借鉴国外月球样品实验室建设经验，2013年编写了

《月壤样品的存储和处理环境关键技术研究》和《月球样品低损耗处理、制备技术方案和设

备初步要求研究》等报告并通过了评审。

2017年建成我国首个月球样品实验室并开始试运行；

2020年~2021年正式执行嫦娥五号月球返回样品的交接转运、存储、分样、处理、制备和

相关科学研究工作。

2021年8月，项目组按照立项要求成立了国家标准《月球采样返回样品保存管理和分样

方法》编制组，对各个成员的任务进行了分配；

2021年8月~2021年11月，在前期调研、工程应用的基础上，根据国标编写要求，完成《月

球采样返回样品保存管理和分样方法》草案制定；

2023年6月，经标准编制工作组一致同意，该标准由草案转为征求意见稿。

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1.4.2.征求意见阶段

2023年X月，全国空间科学及其应用标准化技术委员会通过国家标准化业务管理平台向

社会公众发起了征求意见，共收到了XX条修改意见，采纳XX条，未采纳XX条。

2023年X月，全国空间科学及其应用标准化技术委员会通过邮件向46位委员征求意见，

共收到了XX条修改意见，采纳XX条，未采纳XX条。

2023年X月，标准编制牵头单位向与本标准密切相关的X家单位发起了征求意见。共收到

了XX条修改意见，采纳XX条，未采纳XX条。

经过多次征求意见，共收到了XX条修改意见，采纳XX条，未采纳XX条。

1.4.3.审查阶段

未开展。

1.4.4.报批阶段

未开展。

2.标准编制原则与确定标准重要内容的依据

2.1.编制原则

本标准定位于月球样品保存管理和分样方法，面向我国月球样品的保存和分样处理需求，

在实施的过程中遵循以下标准编制原则：

(1)规范性

对月球采样返回样品保存管理和分样方法涉及到的术语和相关定义进行了统一规定，标

准的撰写遵守GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》

的规定的要求。

(2)实用性

月球样品在保存管理和分样过程中需要考虑样品的类型和数量等因素。在本标准的制定

过程中，明确了月球样品长期保存管理的技术要求和规范，以及不同类型和数量的月球样品

分样方法。该标准内容在嫦娥五号月球样品的保存管理和分样过程中得到了充分的应用和验

证。从实际的效果分析，本标准达到了实用的目的。

(3)系统性

针对月球样品的长期保存，采用统一的技术要求和管理规定；针对不同类型和数量的月

球样品，制定了系统的分样方法。

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(4)可扩充性

本标准在编制过程中充分参考了国际上针对月球样品保存和处理的相关规范和技术资

料，不仅能满足嫦娥五号月球样品的长期保存和分样需求，而且也能应用于嫦娥六号和天问

二号返回样品的长期保存和分样需求。本标准在内容和形式上均支持对月球样品更高的保存

管理和分样要求，方便对本标准的修订。

2.2.确定标准重要内容的依据

本标准针对月球样品在保存和处理过程中的各种要求，参考了国内外有关文献和技术资

料，规范地定义了月球样品保存管理和分样方法标准。在选择术语上尽量与已有资料协调（如

《空间科学及其应用术语》），同时又保持本标准的相对独立性和完整性，对于相同的术语，

以严密、准确为原则，尽量使其定义与原有标准、规范等同或等效。

2.2.1.标准化对象和范围

本标准适用于月球样品实验室的设计、施工和验收及月球样品保存设备研制、运行，也

适用于月球样品长期保存过程中的环境监测和维持。

本标准适用于我国月球样品在地面实验室开展制备、分析和测试所涉及的分样操作。

2.2.2.正文内容确立的依据

本标准中的相关内容主要依据：

ISO14644-4-2001洁净室和相关控制环境第4部分：设计、建造和启用；

ISO14644-1-1999洁净室和相关控制环境第1部分：空气洁净度分级；

ISO14644-2-2000洁净室和相关控制环境第2部分：与ISO14644-1连续相配位的检测

和监控规范；

GB50591-2010洁净室施工及验收规范；

GB/T25915.1-2010洁净室及相关受控环境第1部分：空气洁净度等级；

GB/T25915.7-2010洁净室及相关受控环境第7部分：隔离装置（洁净风罩、手套箱、

隔离器、微环境）；

GB/T5491—85粮食、油料检验扦样、分样法；

GB/T6372—2006表面活性剂和洗涤剂样品分样法。

3.试验验证的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果

3.1.验证试验及应用情况和结果

月球样品保存管理和分样方法标准是在嫦娥五号任务中不断积累总结而来，并在地面应

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用系统的月球样品实验室中得以应用实践。本标准的研制中取得的阶段成果，在嫦娥五号任

务中得到了应用和验证，满足月球样品长期安全保存管理与均匀分样的应用需求。

3.2.月球样品保存管理的试验验证及应用

月球样品的长期安全保存是月球样品实验室的一项主要任务，目的是最大限度地确保月

球样品不受地球环境的影响。结合嫦娥五号任务对月球样品实验室的建筑空间环境、洁净实

验室环境、样品存储和转运设备、高纯氮气环境、实验室管理规范等进行了试验验证。结果

表明：

1)月球样品存储实验室空间洁净度为1000级标准，实验室温湿度环境稳定，具有气体和

压力、粒子数等环境的自动监测系统和视频监控设施，满足本标准对建筑空间环境和洁净实

验室环境的要求（图1）；

2)月球存储装置选用不锈钢和石英玻璃等对样品无污染的材料，内部具备微正压（不超

过15mbar）的高纯氮气环境，安装有相机、摄像头等视频监控/摄像设备，具备氮气压力监

测和自动移除氧气、水分和尘埃的功能；样品转运装置采用不锈钢材质（图2），配备抽真

空和氮气置换接口，能够进出样品存储装置且易于操作，能够承载0.02个大气压的内外压

差，微正压状态下漏率不大于1×10-6Pa·m3/s。满足本标准对样品存储和转运设备和设施的

要求；

3)月球样品在高纯氮气环境中进行保存，氮气中氧、水的浓度不大于5ppm（图3），使

用的氮气浓度至少满足99.999%，满足本标准对高纯氮气环境的要求；

4)编制了月球样品存储室和存储装置的管理规定，包括总体管理规定、处罚制度、人员

管理制度、劳动安全和保卫制度等，满足本标准对实验室管理规范的要求。

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图1嫦娥五号月球样品存储装置

图2嫦娥五号月球样品转运装置

图3嫦娥五号月球样品存储装置中的水、氧、压力监控

3.3.月球样品分样的试验验证及应用

月球样品返回地面后，在开展制备、分析和测试前需要对样品进行分样。分样操作的主

要目的是保证分样样品均匀。以嫦娥五号月球样品为例，对本标准提出的月球样品分样方法

进行了试验验证。结果表明：

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1）对样品量满足分格取样的嫦娥五号粉末样品，采取分格方法取样（图4），当粉末样

品量不足以进行分格取样时，用样品勺按照随机取样方法继续取样，直至将嫦娥五号表取粉

末样品均匀分至10个样品瓶内；针对样品量不足以进行分格取样的嫦娥五号钻取粉末样品

（并且有位置信息），采取随机抽样的方法进行分样；针对嫦娥五号表取样和钻取样中存在

的岩屑样，根据需要劈分成不同大小进行了分样。上述分样方法满足本标准对月球样品均匀

分样的需求。

2）嫦娥五号样品在微正压的分样装置内进行，分样装置内部为高纯氮气环境，氮气中

氧、水的浓度小于5ppm；分样装置内部安装有氮气压力监测装置、移除氧气、水分和尘埃的

设备以及自动监视设备。满足本标准对分样环境的要求；

3）嫦娥五号样品分样工具主要包括分样容器、样品瓶、样品勺、镊子、钢针和刻刀等，

分样工具材质为不锈钢、石英玻璃或特氟龙；在进行分样操作前所有分样工具都经过了超纯

水清洗和烘干。满足本标准对分样工具的要求。

图4嫦娥五号月球样品分格取样

3.4.应用效果

根据本标准制定的技术要求和相关内容，中国科学院国家天文台建成了国内首个月球样

品实验室，顺利完成了嫦娥五号月球样品返回地面后的交接转运、样品存储、分样处理和样

品分发等工程任务。自2020年12月嫦娥五号返回样品进入月球实验室以来，实验室已成功

运行2年零7个月，设备工作正常，保存的月球样品未受到地球环境的影响；样品处理方法

正确，分样均匀。目前已向国内外研究机构发放5批月球分样样品，科研工作者利用分发的

月球样品在Nature、Science和NationalScientificReviews等期刊发表多篇科研成果。

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4.采用国际标准和国外先进标准情况

经查证，目前还不存在与月球样品保存管理与分样方法相关的国际标准，其内容主要

出现在一些技术报告和文献资料中，本标准为自主创新。

5.与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

经查证，目前我国空间科学及其应用标准中尚无同类国家标准。本标准符合现行的方

针政策，与法律、法规和强制性国家标准不存在抵触之处。

6.重大分歧意见的处理和依据

本标准在编制过程中无重大分歧意见。

7.作为强制性国家标准或推荐性国家标准的建议

建议本标准作为推荐性国家标准发布。

8.贯彻国家标准的要求和措施建议

建议本标准自颁布之日起实施。

建议作为月球探测工程需求分析、月球样品保存和处理等的主要参考依据。

建议在开展月球工程建设和科学研究的单位优先宣贯和实施。

建议发行数量根据需求确定。

9.关于专利情况的说明

⚫授权专利1项：

1、地外样品转运装置。实用新型专利。专利号：ZL202220522767.0,2022年3月11

日，授权日期：2022年9月20日，授权公告号：CN217456924U

⚫目前正在公开实审专利4项：

1、一种地外样品转移装置及其使用方法；

2、一种真空解封舱装置及其使用方法；

3、一种钻取样截断和样品保存装置及其使用方法；

4、月球样品长途运输中低水低氧环境保障装置及其使用方法。

-9-

10.其他应予说明的事项

无。

11.编制组联系人

姓名单位职务/职称电话Email

刘斌中国科学院国家天文台高iub@

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国家标准编制说明

（征求意见稿）

项目名称：月球采样返回样品保存管理和分样方法

计划项目代号：20221617-T-491

负责起草单位：中国科学院国家天文台

2023年6月

国家标准《月球采样返回样品保存管理和分样方法》

编制说明

1.工作简况

1.1.任务来源

根据《国家标准化管理委员会关于下达2021年第三批推荐性国家标准计划即相关标准

外文版计划的通知》(国标委发[2021]28号)，由中国科学院国家天文台负责牵头，北京空间

飞行器总体设计部和中国科学院地质与地球物理研究所参与制定国家标准《月球采样返回样

品保存管理和分样方法》，该标准计划号为20221617-T-491，由全国空间科学及其应用标准

化技术委员会(SAC/TC312)作为其归口单位。

1.2.目的和意义

我国探月工程三期嫦娥五号任务获取两类月球采样返回样品（以下简称：月球样品）：

钻取样和铲取样。该样品就保存在国家天文台月球样品实验室内。由于月球表面是一个无水、

无氧的高真空环境，月球样品返回地球后极易受到地球元素和环境的影响。其次，月球样品

返回地面后，在开展制备、分析和测试前需要对样品进行分样，分样的主要目的是保证分样

样品均匀。因此，本项目主要目的是对月球样品的保存环境和分样方法进行系统研究，提出

月球样品地面实验室保存和管理的相关技术要求和规范以及月球样品分样的方法和规范，其

成果将用于月球样品的长期保存和涉及到的分样操作。

本标准针对月球样品的特点，制定月球样品保存管理的技术要求和规范，以及适合我国

月球样品的分样方法和要求，对月球样品长期安全保存和均匀分样具有重要意义。

1.3.编制背景

美国NASA于1979年建立了月球样品实验室设施（LunarSampleLaboratoryFacility），

用于保存阿波罗样品和未来采集的月球样品。该设施为保存月球样品提供了最大限度的无污

染环境。NASA在月球样品实验室建立初期，将真空保存条件作为首选，但由于月球表面为

超高真空和无水的极端环境，而在实验室内实现月表真空度并长期维持这种环境，不仅系统

复杂，而且技术难度极大，并且在实际的月球样品保存和使用过程中极为不便。

目前国际上的月球样品实验室（主要是NASA实验室）样品保存设备均采用内部充高纯

氮气进行样品保护，这种方法不仅实现较为容易，而且环境能够长期维持和设备易于管理、

维护。阿波罗样品已保存有半个世纪，经验证明，在高纯氮气环境中保存月球样品是一种安

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全有效的方法。尽管世界上已建有多个月球样品实验室，但样品保存环境并未设定严格的技

术要求和规范。对于月球样品保存环境的外部条件，目前调研的结果主要采用的是洁净室的

建设和验收规范，例如ISO14644-1-1999《洁净室和相关控制环境第1部分:空气洁净度分

级》和GB50591-2010《洁净室施工及验收规范》，这类标准仅可以作为月球样品实验室环

境建设的参考。

美国月球样品实验室对于月球样品的分样操作，仅规定了分样样品的重量误差不大于10

毫克，分样过程的样品图片和记录必须保存，分样样品相对于原始样品的相对位置也要被记

录和拍摄成像；样品的分样处理必须由实验室专业人员进行操作。因此目前国际上对月球样

品的分样操作仍缺乏标准规范。

我国通过探月工程三期嫦娥五号任务建设了月球样品实验室，实现了月球样品的地面实

验室保存、分样处理、制备和研究等工作。月球样品保存环境相关的设备研制属于国内首次，

形成了月球样品在地面高纯氮气环境中长期保存的能力，保证了样品在长期保存过程中不受

到污染和其他的物理、化学风化作用。此外，国家天文台在分样操作方面积累了丰富的经验，

保证了月球样品的均匀分样。

1.4.主要工作过程

按照全国空间科学及其应用标准化技术委员会要求，根据《国家标准管理办法》，中国

科学院国家天文台主导成立了标准编制工作组。该工作组成员包括张广良、刘斌、周琴、刘

大卫、李春来、张洪波、刘建军、左维、郑燕红、邓湘金、丁文静、吕世增、杨蔚。

在前期进行了大量技术和调研的基础上，工作组开始进行标准的编制工作。主要的工作

过程如下。

1.4.1.草案阶段

（1）成立标准编制组

本标准项目下达后，由中国科学院国家天文台组织成立了标准编制组，其人员组成及分

工见表1。

表1编制组人员及分工

序号姓名职称单位任务分工

1李春来研究员中国科学院国家天文台项目组织协调、总体要求设计

中国科学院国家天文台技术指标确认、标准申报、总体要求设

2张洪波研究员

计

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3刘建军研究员中国科学院国家天文台标准调研和技术审查

4左维研究员中国科学院国家天文台标准协调

5郑燕红研究员北京空间飞行器总体设计部技术指标确认

6邓湘金研究员北京空间飞行器总体设计部技术指标确认、项目组织协调

7丁文静高工北京卫星环境工程研究所技术指标确认、项目组织协调

8吕世增高工北京卫星环境工程研究所技术指标确认

中国科学院地质与地球物理项目组织协调、技术指标确认和试验验

9杨蔚研究员

研究所证

10张广良副研究员中国科学院国家天文台样品保存关键技术指标设计、标准撰写

11刘斌高工中国科学院国家天文台样品分样关键技术指标设计、标准撰写

12周琴副研究员中国科学院国家天文台样品保存试验验证

13刘大卫副研究员中国科学院国家天文台样品分样试验验证

（2）制定标准编制计划

根据标准编制周期以及与全国空间科学及其应用标准化技术委员会的充分沟通，标准编

制组已经制定了详尽的国家标准计划。

（3）编写标准草案

2004年~2013年：2004年探月工程立项前后，中国科学院国家天文台（承担探月工程地面

应用系统）开始调研月球样品实验室保存、分样、处理、制备和分析等内容。结合我国探月

工程三期科学目标设计和工程实际，参考借鉴国外月球样品实验室建设经验，2013年编写了

《月壤样品的存储和处理环境关键技术研究》和《月球样品低损耗处理、制备技术方案和设

备初步要求研究》等报告并通过了评审。

2017年建成我国首个月球样品实验室并开始试运行；

2020年~2021年正式执行嫦娥五号月球返回样品的交接转运、存储、分样、处理、制备和

相关科学研究工作。

2021年8月，项目组按照立项要求成立了国家标准《月球采样返回样品保存管理和分样

方法》编制组，对各个成员的任务进行了分配；

2021年8月~2021年11月，在前期调研、工程应用的基础上，根据国标编写要求，完成《月

球采样返回样品保存管理和分样方法》草案制定；

2023年6月，经标准编制工作组一致同意，该标准由草案转为征求意见稿。

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1.4.2.征求意见阶段

2023年X月，全国空间科学及其应用标准化技术委员会通过国家标准化业务管理平台向

社会公众发起了征求意见，共收到了XX条修改意见，采纳XX条，未采纳XX条。

2023年X月，全国空间科学及其应用标准化技术委员会通过邮件向46位委员征求意见，

共收到了XX条修改意见，采纳XX条，未采纳XX条。

2023年X月，标准编制牵头单位向与本标准密切相关的X家单位发起了征求意见。共收到

了XX条修改意见，采纳XX条，未采纳XX条。

经过多次征求意见，共收到了XX条修改意见，采纳XX条，未采纳XX条。

1.4.3.审查阶段

未开展。

1.4.4.报批阶段

未开展。

2.标准编制原则与确定标准重要内容的依据

2.1.编制原则

本标准定位于月球样品保存管理和分样方法，面向我国月球样品的保存和分样处理需求，

在实