作为太阳系中最有可能存在外星生命的行星,火星一直备受人类的关注,为了深入了解这颗星球的地质构造、气候演变以及是否曾经存在生命痕迹,NASA与欧洲航天局联合启动了“火星样本返回计划”(Mars Sample Return),旨在通过多阶段的太空任务,实现从火星采集样本并返回地球的目标。
简而言之,该计划的基本流程是:通过火星车在火星表面收集样本,之后将它们转送到一艘专门设计的“火星升空航天器”(Mars Ascent Vehicle)上,然后这个航天器将在火星表面起飞,并将样本转入一个环绕火星轨道的“地球返回轨道器”(Earth Return Orbiter),后者最终将其运送回地球,预计的时间点是2030年代初。
2021年2月18日,NASA的“毅力号”火星车(Perseverance)成功着陆火星,作为“火星样本返回计划”中重要的一环,这台火星车的主要任务之一,就是按计划收集火星样本。
为了确保样本的研究价值,“毅力号”选择了火星杰泽罗陨石坑(Jezero Crater)作为采样地点,因为这里曾经是火星上的一个古老的水域,如果火星上真的存在(或存在过)生命,那这里就很可能有它们留下的痕迹。
根据NASA近日发布的消息,目前“毅力号”已取得多份火星样本,这些样本都被封装在特制的容器之中,等待在后续的任务中被送回地球,但有点尴尬的是,NASA却表示不知道如何将其送回地球。
(↑毅力号收集的部分火星样本)
为什么会这样呢?根据NASA的介绍,这主要是因为原计划中的多个航天器和技术系统的协调过于复杂,每一个环节的完美执行要求极高,并且有些技术环节上还存在着不确定性,而这一切都要求比原计划更高的技术门槛和更多的资金投入。
经过多次审查和评估,NASA发现如果按照原计划执行的话,后续任务的成功率会远低于预期,更糟糕的是,任务的总成本也将高达110亿美元,并且样本返回的时间点会推迟至2040年之后。
很明显,这是很难令人接受的,也正是因为如此,NASA决定暂停后续任务的实施,并开始探索更具可行性的新方案,希望通过降低复杂性、减少成本和缩短任务时间,实现火星样本的成功返回。
就目前的情况来看,NASA目前正在考虑的有两种新方案,第一种方案是继续使用NASA已经验证过的成熟技术,不过需要在现有基础上进一步优化,第二种方案则是使用私营航空航天公司(例如SpaceX、Blue Origin)的新技术。
NASA表示,将在2026年下半年之前做出最终决定,按照规划,新方案的成本将在55亿到77亿美元之间,而无论选择哪种方案,都需要在未来几年内完成一系列的工程设计和测试工作,因此预计将在2031年启动后续任务,最早将于2035年将火星样本带回地球,最晚则不会超过2039年。
值得一提的是,我们中国的“天问三号”火星采样返回任务,正在紧锣密鼓地筹备之中。
按照计划,“天问三号”将于2028年完成两次发射,分别将“着陆器-上升器组合体”和“轨道器-返回器组合体”送往火星,前者执行火星样本的采集任务,采集到的样本随后通过上升器被送入火星轨道,并与在轨运行的“轨道器-返回器组合体”精确对接,实现样本的安全转移,最终,返回器将携带火星样本返回地球,预计于2031年前后完成任务。
也就是说,一切顺利的话,我们的“天问三号”将实现人类首次从火星采样返回的壮举,不得不说,这实在是令人期待。
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