美國國家航空航天局（NASA）近日宣布了一項(xiàng)重大進(jìn)展，其火星樣本取回（MSR）任務(wù)將采取兩種創(chuàng)新方案，旨在大幅降低成本并加速任務(wù)進(jìn)程。這一舉措的核心目標(biāo)是將“毅力號”火星車所收集的寶貴火星樣本帶回地球，以進(jìn)一步探索火星的歷史，并可能揭示火星上是否存在過生命的證據(jù)。
MSR任務(wù)此前面臨成本飆升的困境，預(yù)計(jì)耗資高達(dá)80億至110億美元，且樣本返回地球的時(shí)間被推遲至2040年之后。然而，NASA局長比爾·納爾遜在去年4月決定對MSR戰(zhàn)略進(jìn)行全面革新，向研究中心、私營企業(yè)和學(xué)術(shù)界開放，尋求創(chuàng)新解決方案。經(jīng)過深入研究和評估，NASA現(xiàn)已確定了兩種具有潛力的著陸方案。
第一種方案采用火箭動力的“天空起重機(jī)”系統(tǒng)，該系統(tǒng)曾成功部署了“好奇號”和“毅力號”火星車。另一種方案則計(jì)劃委托私營企業(yè)開發(fā)著陸系統(tǒng)。納爾遜透露，采用“天空起重機(jī)”的方案預(yù)計(jì)成本為66億至77億美元，而商業(yè)方案的成本略低，為58億至71億美元。他強(qiáng)調(diào)，這兩種方案均比原計(jì)劃更為簡潔、高效和經(jīng)濟(jì)，如果國會能提供足夠的資金支持，樣本最早可能在2035年返回地球。MSR任務(wù)的研發(fā)預(yù)計(jì)每年需要約3億美元的資金投入。
無論采用哪種方案，MSR任務(wù)都將在火星表面部署相同的硬件，包括一個(gè)配備小型火箭“火星上升飛行器”（MAV）的著陸器。著陸器將在“毅力號”附近著陸，隨后“毅力號”將前往新著陸器處，利用備用機(jī)械臂抓取樣本管，并將其放入MAV的容器中。MAV將負(fù)責(zé)將樣本發(fā)射至火星軌道，與歐洲航天局（ESA）提供的航天器對接，最終將樣本帶回地球。
值得注意的是，為了使用“天空起重機(jī)”，MAV和著陸器的質(zhì)量均被大幅減輕。NASA官員表示，最初的MAV/著陸器概念設(shè)計(jì)過于龐大，無法使用“天空起重機(jī)”，因此需要開發(fā)一種新的、未經(jīng)證實(shí)的著陸系統(tǒng)。即使經(jīng)過重新設(shè)計(jì)，“天空起重機(jī)”也需要比將“毅力號”送上火星的那臺大20%左右。
著陸器還將采用核動力源——放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器（RTG），而非原先計(jì)劃的太陽能電池板。NASA的MSR項(xiàng)目主管杰夫·格拉姆林指出，RTG具有兩大優(yōu)勢：一是能在沙塵暴季節(jié)進(jìn)行操作，確保有足夠的時(shí)間轉(zhuǎn)移30個(gè)樣本管；二是能維持MAV上的固體火箭發(fā)動機(jī)處于最佳工作溫度。
NASA目前正對這兩種著陸方案進(jìn)行詳細(xì)研究，預(yù)計(jì)將在2026年中期做出最終決定。按照這一時(shí)間表，歐洲的返回軌道器最早可能在2030年發(fā)射，著陸器/MAV則最早在2031年發(fā)射。與此同時(shí)，中國也計(jì)劃于2028年啟動火星樣本取回任務(wù)，并有望在2031年將樣本帶回地球，這無疑為國際火星探測合作增添了新的期待。
