毅力號(Perseverance)是美國航空航天局(NASA)研發的新一代火星車,其主要任務是研究火星的地質和氣候,尋找火星上可能存在的遠古生命跡象。
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與之前的火星車不同的是,毅力號除了能夠進行實地探測之外,還是NASA和歐空局(ESA)的“火星樣本返回計劃”(Mars Sample Return)中重要成員。
簡單來講,這個計劃的目標是在火星上采集樣本,然后將其送回地球,在此計劃中,毅力號負責在火星上采集樣本,并將其封存在特制的鈦合金樣本管中,等待后續任務的接收。
2021年2月18日,毅力號在火星表面的“杰澤羅隕石坑”所在區域成功著陸,隨后開始它的探索之旅,在接下來的幾年時間里,其火星樣本的收集和封裝工作進展順利,截至2025年7月24日,它已取得了30份火星樣本,其中包括了火星上的巖芯、土壤以及大氣。
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(↑圖中有三個作為對照組的空白樣本管)
對于這些樣本,科學界寄予了極高的期待,然而近期傳來的卻是一個令人遺憾的消息:2026年1月5日,美國國會公布了2026財年的妥協性支出法案,明確支持了白宮終止“火星樣本返回計劃”。
也就是說,雖然毅力號已準備好了數十個火星樣本,但美國卻放棄了將其送回地球的計劃,這實在是令人覺得可惜。為什么會這樣呢?我們接著看。
簡單來講,“火星樣本返回計劃”整體上大致可分為三步,第一步是收集并封存好火星樣本(這一步已由毅力號基本完成)。
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第二步是NASA發射一個新的著陸器,它會將毅力號準備好的火星樣本管收集起來,裝進一個籃球大小的樣本容器,接下來,這個樣本容器將被置入著陸器自身攜帶的“火星上升航天器”(Mars Ascent Vehicle),準備妥當之后,“火星上升飛行器”的火箭發動機就會點火升空,將樣本容器送入環繞火星的軌道。
第三步則由歐空局發射的“地球返回軌道器”(Earth Return Orbiter)完成,它會在環繞火星的軌道與“火星上升航天器”完成對接,并將樣本容器轉移到自身具備高生物安全等級的再入返回艙內,隨后飛船點火加速,擺脫火星引力,最終將樣本容器送回地球。
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需要知道的是,這看上去似乎并不難,但實際操作起來,情況卻不一樣,在樣本裝載、地外發射、軌道交會、捕獲、轉移、返回地球等一系列的過程中,任何一個微小的環節出現機械故障或軟件錯誤,都可能導致整個任務的失敗。
實際上,在“火星樣本返回計劃”的前期階段,人們對任務整體復雜程度的認識就存在著不足,隨著細節的展開,人們逐漸發現,想要把火星樣本送回地球,其技術難度大幅超出了最初的設想。
為了盡可能地提高成功率,人們不得不對系統進行改進,使得系統整體架構愈發復雜,系統重量也隨之大幅增加,而重量的增加,又直接推高了對運載火箭能力和著陸系統可靠性的要求,如此一來,就使得任務的成本不斷攀升。
到了2024年,任務的預算成本一度飆升到了110億美元,更糟糕的是,根據多次評估的結果,其任務的成功率也低于預期,并且把火星樣本送回地球的時間,還會推遲至2040年之后(原計劃是2030年代初)。
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盡管在2025年的時候,NASA對此做出了一些優化,將任務的預算成本降至70億美元,但“火星樣本返回計劃”仍然因為過于復雜、成本過高和風險不可控等因素,最終被放棄了。而這也就意味著,那些毅力號已準備好火星樣本,將無限期地滯留在火星之上。
值得一提的是,由歐空局負責的“地球返回軌道器”,已經投入了大量的人力物力,其研發進展還是挺順利的,而美國單方向終止了“火星樣本返回計劃”,就讓歐空局面臨著一個尷尬的局面:他們正在積極建造“貨船”,卻被告知“港口”關閉了,“貨物”也沒有了……
就目前的情況來看,為了避免前期投入付諸東流,歐空局可能會將其調整成一個環繞火星的軌道器,用于對火星表面和大氣開展系統性的科學觀測,同時充當中繼通信平臺,為相關的火星任務提供數據傳輸支持。
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