美國國家航空航天局（NASA）近日公布了一項關于火星樣本取回（MSR）任務的重要進展，該任務旨在將“毅力號”火星車收集的火星樣本帶回地球，以進一步探索火星的歷史和潛在的生命跡象。NASA宣布已經確定了兩種創(chuàng)新的著陸方案，這不僅有望大幅降低任務成本，還可能提前實現(xiàn)樣本的返回。
MSR任務原本預計耗資高達80億至110億美元，且樣本回歸地球的時間被推遲至2040年之后。面對高昂的成本和時間壓力，NASA局長比爾·納爾遜于2024年4月宣布對MSR戰(zhàn)略進行全面改革，并積極向研究中心、私營企業(yè)和學術界尋求創(chuàng)新方案。經過深入研究和評估，NASA最終篩選出了兩種具有潛力的著陸方案。
第一種方案將沿用曾在“好奇號”和“毅力號”火星車任務中大放異彩的火箭動力“天空起重機”系統(tǒng)。該系統(tǒng)憑借其卓越的性能和安全性，被寄予厚望能夠再次成功執(zhí)行樣本取回任務。而第二種方案則更具開創(chuàng)性，計劃委托私營企業(yè)設計和提供著陸系統(tǒng)，以期通過市場競爭進一步降低成本。
據(jù)納爾遜介紹，采用“天空起重機”方案的MSR任務預計成本為66億至77億美元，而商業(yè)方案的預算則更為緊湊，約為58億至71億美元?！斑@兩種方案都更加簡潔、高效且經濟，相比最初的計劃有了顯著改進?！奔{爾遜表示。他還透露，如果國會能夠提供足夠的資金支持，樣本最早有望在2035年返回地球。為確保任務的順利進行，NASA預計本財年及未來每年將為MSR的研發(fā)投入約3億美元。
兩種方案均將在火星表面部署相同的硬件，包括一個配備小型火箭“火星上升飛行器”（MAV）的著陸器。著陸器將在“毅力號”附近著陸，并與其進行協(xié)同作業(yè)。利用為“毅力號”任務開發(fā)的備用機械臂，著陸器將抓取樣本管，并將其安全地放入MAV上的容器中。隨后，MAV將把樣本發(fā)射至火星軌道，與歐洲航天局（ESA）提供的航天器進行對接，最終將樣本帶回地球。
值得注意的是，為了適配“天空起重機”系統(tǒng)，MAV和著陸器的設計都進行了優(yōu)化，質量比最初設想的更輕。NASA官員表示，最初的MAV/著陸器概念設計過于龐大，無法使用“天空起重機”，因此需要開發(fā)一種全新的、未經證實的著陸系統(tǒng)。即使經過重新設計，“天空起重機”也需要比將“毅力號”送上火星的那臺大約20%左右。
著陸器還將采用核動力源——放射性同位素熱電發(fā)生器（RTG），與“好奇號”和“毅力號”相同。NASA的MSR項目主管杰夫·格拉姆林指出，RTG具有兩大顯著優(yōu)勢：一是能夠在沙塵暴季節(jié)進行作業(yè)，確保有足夠的時間轉移30個樣本管；二是能夠保持MAV上的固體火箭發(fā)動機處于最佳工作溫度。
目前，NASA正在對這兩種著陸方案進行深入研究，包括詳細的工程工作。預計將在2026年中期做出最終決定。按照這一時間表，歐洲的返回軌道器最早將于2030年發(fā)射，而著陸器/MAV則最早于2031年發(fā)射。中國也計劃于2028年啟動火星樣本取回任務，并有望在2031年將樣本帶回地球。
