來(lái)源：Neverland
Credit:NASA
火星樣本取回計(jì)劃(Mars sample-return mission, MSR)在這周的討論之后做了調(diào)整。撿取樣本火星漫游車(chē)及其著陸器將從這個(gè)計(jì)劃里移除，并用以機(jī)智號(hào) Ingenuity 為原型的直升機(jī)取而代之。
ESA的地球返回軌道器和樣本返回著陸器預(yù)計(jì)于2027年秋季發(fā)射，2028年夏季著陸火星，毅力號(hào)采集到的樣本預(yù)計(jì)于2033年返回地球。
將火星樣本帶回到地球允許世界各地的科學(xué)家能夠在地球上使用更復(fù)雜的儀器來(lái)深度分析樣本。通常這些儀器太大而且太復(fù)雜，而火星車(chē)上的儀器不可能集成這些儀器。這是科學(xué)界所夢(mèng)寐以求的，可以使用最新開(kāi)發(fā)的測(cè)試方法和模型對(duì)樣本進(jìn)行反復(fù)研究，就像對(duì)從月球返回的阿波羅樣本幾十年來(lái)所做的那樣。
原先的樣本返回計(jì)劃包括四步：
第一步：樣本收集任務(wù)：由毅力號(hào)火星漫游車(chē)完成。這一步正在執(zhí)行中。目前毅力號(hào)攜帶的43個(gè)樣品管中，已經(jīng)封裝了10個(gè)土壤樣品、1個(gè)大氣樣品和1個(gè)對(duì)照管。
第二步：樣本取回任務(wù)：撿取樣本火星漫游車(chē)通過(guò)樣本取回著陸器2(Sample Retrieval Lander 2, SRL2)在火星表面著陸，然后拾取毅力號(hào)散落在火星表面的樣品管送到火星上升飛行器附近。
第三步：樣本發(fā)射任務(wù)：火星上升飛行器(Mars Ascent Vehicle, MAV)和樣本取回著陸器1(Sample Retrieval Lander 1, SRL1)在火星表面著陸。機(jī)械臂把樣品管轉(zhuǎn)移到上升飛行器上的樣品倉(cāng)。上升飛行器彈射起飛到火星軌道，并釋放樣品倉(cāng)。
第四步：返回任務(wù)：地球返回軌道器（Earth Return Orbiter, ERO）在火星軌道捕獲樣品倉(cāng)，返回地球。
原計(jì)劃需要2個(gè)著陸器，因?yàn)榭梢酝瑫r(shí)攜帶 MAV 和撿取樣本火星漫游車(chē)的單個(gè)著陸器會(huì)太大，目前沒(méi)有可用的著陸技術(shù)。
新的調(diào)整過(guò)的計(jì)劃里，主要的變化在第二步，撿取樣本火星漫游車(chē)及其2號(hào)著陸器不再出現(xiàn)。NASA 和 ESA 將主要依靠毅力號(hào)將樣本帶到 MAV 的1號(hào)著陸器上。ESA 提供的樣本轉(zhuǎn)移臂會(huì)將粉筆大小的樣本管從毅力號(hào)轉(zhuǎn)移到MAV。
“新架構(gòu)的關(guān)鍵是根據(jù)毅力號(hào)迄今為止的性能評(píng)估得到的可靠性和預(yù)期壽命數(shù)據(jù)，”NASA 火星樣本返回項(xiàng)目主任 Jeff Gramling說(shuō)。該評(píng)估以及與毅力號(hào)類似的好奇號(hào)火星車(chē)將在下個(gè)月迎來(lái)著陸火星 10周年紀(jì)念日的事實(shí)，導(dǎo)致各機(jī)構(gòu)得出結(jié)論，毅力號(hào)在1號(hào)著陸器到達(dá)的時(shí)候還將能轉(zhuǎn)移樣本。
“我們有信心，當(dāng)我們需要時(shí)，漫游車(chē)將在 2030 年將樣本運(yùn)送到樣本取回著陸器，”他說(shuō)。
作為第二步的備份，著陸器將攜帶兩架類似于機(jī)智號(hào)的直升機(jī)，這種小型直升機(jī)作為毅力號(hào)的一部分，完成了遠(yuǎn)超預(yù)期的任務(wù)。機(jī)智號(hào)最初計(jì)劃在著陸一個(gè)月內(nèi)進(jìn)行不超過(guò)五次飛行，但一年多來(lái)已經(jīng)飛行了 29 次。
噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室火星采樣返回項(xiàng)目辦公室經(jīng)理Richard Cook表示，新直升機(jī)將比機(jī)智號(hào)略重。每架直升機(jī)都將配備機(jī)械臂來(lái)抓住樣品管，其著陸腿上也安裝有輪子。他說(shuō)，這些輪子可以讓直升機(jī)降落在樣品管附近，然后迫近并抓住它。然后，直升機(jī)將飛回著陸器。
“直升機(jī)將被用作將樣品管帶回著陸器的備份，”他說(shuō)?！拔覀円灿锌赡苡盟銎渌虑?，例如觀察著陸器周?chē)膮^(qū)域，并可能拍攝 MAV 發(fā)射的照片?！?/p>
Gramling說(shuō)，取消撿取樣本火星漫游車(chē)及其著陸器將降低整個(gè)火星樣本返回活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)?！斑@樣任務(wù)比較簡(jiǎn)單。它在組織上不那么復(fù)雜，”他說(shuō)?！拔覀儸F(xiàn)在相信，我們擁有一個(gè)更簡(jiǎn)潔的架構(gòu)，并將幫助我們?nèi)〉贸晒Α！?/p>
在成本上也可能會(huì)更便宜，但 Gramling 沒(méi)有提供任何成本節(jié)省的估計(jì)。“顯然，一個(gè)著陸器比兩個(gè)便宜得多，”他說(shuō)。該機(jī)構(gòu)在大約一年內(nèi)在關(guān)鍵決策點(diǎn)的時(shí)候?qū)⒃O(shè)定成本和進(jìn)度承諾。
在目前的概念設(shè)計(jì)階段，項(xiàng)目架構(gòu)得到鞏固，預(yù)計(jì)該項(xiàng)目將于今年 10 月進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段。這一階段預(yù)計(jì)將持續(xù)約 12 個(gè)月，從而完成技術(shù)開(kāi)發(fā)并制造主要任務(wù)組件的工程原型。
兩年前，美國(guó)宇航局和歐空局估計(jì)，在完整的火星樣本返回活動(dòng)中，這些機(jī)構(gòu)的所有任務(wù)的總成本至少為 70 億美元。幾個(gè)月后的一項(xiàng)獨(dú)立審核估計(jì)，成本將增加約 10 億美元。美國(guó)宇航局沒(méi)有透露今年早些時(shí)候考慮的雙著陸器方法將花費(fèi)多少。
不建造撿取樣本火星漫游車(chē)的方案可以為ESA節(jié)省大量資金，因?yàn)樗谂c俄羅斯航天局終止合作后試圖找到一種新的方式來(lái)繼續(xù)其 ExoMars 任務(wù)和 Rosalind Franklin 漫游車(chē)。歐空局人類和機(jī)器人探索部主任David Parker表示，該項(xiàng)目組在以最快速度為該任務(wù)制定替代方案。
“美國(guó)宇航局和歐空局之間進(jìn)行了一些精彩的討論，以探索將Rosalind Franklin漫游車(chē)帶到火星的不同選擇，”他說(shuō)。然而，由于設(shè)計(jì)上的顯著差異，歐空局排除了使用Rosalind Franklin漫游車(chē)作為撿取樣本火星漫游車(chē)的可能性。Parker說(shuō)，關(guān)于 ExoMars 任務(wù)的未來(lái)，將在 11 月的歐空局部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議上作出決定。
NASA 科學(xué)副署長(zhǎng) Thomas Zurbuchen 在電話會(huì)議上表示，他最近一直在談?wù)撜材匪鬼f布太空望遠(yuǎn)鏡，該望遠(yuǎn)鏡在經(jīng)過(guò)多年的延遲和數(shù)十億美元的成本超支之后，迎來(lái)了成功發(fā)射和調(diào)試，于本月早些時(shí)候發(fā)布了第一次科學(xué)觀測(cè)結(jié)果。
他說(shuō)他看到了 JWST 和 Mars Sample Return 之間的可比性。“兩者都是歷史使命。兩者都是國(guó)際化的。它們都是艱巨但非常值得去做的大型任務(wù)?！?/p>
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