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火星樣本在哪里?火星樣本真的能帶回地球嗎?

2020-11-18 09:34:56  來源:知否

將火星上取得的巖石樣本帶回地球研究,向來是行星科學家們最雄心勃勃的夢想之一,而美國宇航局(NASA)和歐洲航天局(ESA)希望將這個夢想變成現實。NASA新成立的獨立評審委員會花了兩個月的時間研究現有的火星樣本回收計劃,認為這個計劃值得去做,但實行起來并不容易。

獨立評審委員會在報告中向NASA提出了44項調查結果和44項建議,旨在找出并解決火星樣本回收計劃的不足。報告同時警告稱,僅靠當前的28億美元預算成本,這項任務可能無法實現預期目標。要想竟全功,另外還需要增加10億美元。

獨立評審委員會主席、商業太空公司OrbitalATK前總裁大衛·湯普森(David Thompson)表示:“我們都認為火星樣本回收計劃應該繼續進行。它的科學價值將非常高,有可能在地球最近的鄰居身上找到改變世界的發現,也有可能發現另一個星球上的生命起源。然而,作為首個往返另一個星球的任務,火星樣本返回計劃是一項雄心勃勃、技術要求超高、操作復雜的計劃。”

盡管該委員會發現,任務中關鍵的后期航天器可能會像NASA和歐洲航天局目前希望的那樣,在2026年發射。但更有可能的是,它們要到下一個發射窗口(2028年)發射。NASA領導層強調,該機構計劃繼續瞄準更早的發射日期,但會在必要時推遲發射。NASA負責科學事務的副局長托馬斯·祖爾布欽(Thomas Zurbuhen)說:“我們正在全力以赴解讀這些建議,我們現在最不想做的就是在沒有真正調查和考慮所有選擇的情況下改變方向。”

獨立評審委員會還建議,考慮到潛在的延遲和其他因素,將項目預算提高到38億至44億美元之間比較保險,這可能比NASA目前計劃的數字高出30%(約10億美元)。

野心勃勃的項目

NASA在8月份成立了獨立審查委員會,以評估更大規模的火星樣本回收計劃,并盡早發現潛在問題?;鹦菢颖净厥沼媱澥敲罋W兩大航天機構共同付出的巨大努力,需要多艘獨立航天器在十多年內投入使用,還要從這顆紅色星球表面發射首顆火箭,以及開發一系列防止樣本污染的措施。

火星探索從來都不是件容易的事。這顆紅色星球以其棘手的發射周期而聞名,理想的發射窗口間隔長達26個月,通訊延遲超長,著陸條件也相當危險。NASA火星樣本返回計劃主任杰弗里·格拉姆林(Jeffrey Gramling)說:“每次在執行火星任務時,我們都會有不同的擔憂。”

NASA和歐洲航天局也希望在目前正在前往這顆紅色星球的火星探測器毅力號仍在運行的情況下,啟動這項任務。這艘探測器將于2月18日登陸火星表面,并在那里工作至少1個火星年(即687個地球日),盡管NASA的許多機器人探測器的活動時間遠遠超過了主要任務預期的持續時間。

NASA手頭沒有太多空閑時間,該機構的兩個主要航天器制造中心正忙于其他的大項目,如詹姆斯·韋伯(James Webb)太空望遠鏡、羅馬太空望遠鏡以及歐羅巴快艇(Europa Clipper)任務等。因此,獨立審查委員會提出了一系列建議,以確保NASA在各個中心之間謹慎分擔工作,并借鑒之前的經驗。

NASA負責科學事務的副局長祖爾布欽在談到獨立審查過程時說:“我們這么做的唯一原因是睜大眼睛來增加我們成功的機會。我希望我們在任務中真正挑戰自我,但我們每次都想通過睜大眼睛,從每個機會中吸取教訓以實現這個目標。”

細節決定成敗

獨立審查委員會在報告中提出的許多建議都與改變官僚體制有關,比如考慮如何在NASA的不同中心之間分配工作,因為所有的中心都在忙于其他項目,以及考慮安排NASA和歐洲航天局人員在彼此的場所中工作。

該委員會還建議對毅力號任務進行管理層調整。其中一項是現在就將這艘探測器的監督納入更大的火星樣本回收計劃,而不是等到執行未來的任務。另一項建議是與樣本回收相關的活動將優先于毅力號的其他工作。

報告中提出的另一個問題是,NASA和歐洲航天局是否充分探索了所有選項,以成功設計任務的具體部分。例如,采集樣品的探測器是在歐洲與俄羅斯火星探測器ExoMars的基礎上建造的,計劃于2022年發射,但可能會受益于額外的機動性改進。目前,所有計劃中的地面任務都被設計為太陽能驅動,但增加核能可能會增加任務成功幾率。

該報告指出,除了火星樣本回收工作異常復雜性外,它并不涉及NASA所稱的“脫脂”問題。本質上,就是在任務面臨預算短缺或進度滯后的情況下,可能半途而廢。如果這項努力陷入困境,這些機構可以使用的為數不多的措施之一是推遲發射一艘或多艘之后的任務航天器,NASA和歐洲航天局的暫定的目標日期是2026年。

下一次向火星發射的機會是在2028年,但任何更晚的機會都會變得棘手起來。NASA噴氣推進實驗室的獨立審查委員會成員彼得·泰辛格(Peter Theisinger)表示,如果樣本回收任務被推遲到本世紀30年代,該項目的主要組成部分將需要徹底改變。泰辛格說:“每過1個火星年,你到達火星時的情況都會發生巨大變化。2028年后的發射機可能不會有很大吸引力。”

但是,盡管有這么多復雜的事情,把火星樣本帶回地球仍是值得的,委員會對此很有信心。評審成員、麻省理工學院行星科學家瑪麗亞·祖伯(Maria Zuber)說,“科學將令人感到非常興奮。我們對火星表面巖石進行了大量的現場分析,顯然這些分析非常有價值。但是你可以把一塊巖石帶回地球,然后在地面實驗室中研究,這將讓我們獲得一條時間線,了解這個隕石坑里到底發生了什么。” (小小)

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