从火星拿块石头回地球

欧洲的地球返回轨道器必须跟踪和环绕运行的样品球体来源:欧空局/ATG媒体实验室

十年之内，一个小型的飞行圆盘状太空舱将落入犹他州沙漠。在减震器的强力保护下，它装载了0.5公斤珍贵的火星岩石样本并被带回地面。这个火星样本回收计划(MSR)，多年来一直是一个梦想，现在是美国航天局和欧空局之间一个70亿美元的合作项目。说到这个项目，美国国家航空航天局喷气推进实验室MSR项目的总规划师布莱恩·缪尔哈德说，“它就像人类登上月球一样复杂”。

今天，MSR有望成为现实。像好奇号这样的火星漫游者在性能上越来越优越，但是他们的移动实验室仍然无法与地球上的工具相比。那时收集的火星样本将像阿波罗月球岩石一样成为人类历史的财富。科学家可以从中了解为什么温暖潮湿的火星变得又冷又干，如果他们幸运的话，他们也可能找到生命的证据。"这一定是太空探索中最伟大的任务之一。"伦敦大学学院的空间科学家安德鲁·科茨说。

欧洲航天局22个成员国的部长下周将在西班牙会面，讨论未来三年的预算。届时，欧空局的初步参与计划有望获得批准。欧空局人类和机器人探索部主任大卫·帕克说，欧空局的总体参与计划在未来10年将达到约15亿欧元，“这应该是成员国能够负担得起的”

他将在部长级会议上申请约6亿欧元，以解决MSR在头几年的开支以及明年将完成的火星探测车的收尾阶段。帕克相信拨款将被批准，“这次部长级会议将开创欧洲太空探索的新时代。”

MSR的第一个计划是:美国宇航局25亿美元的漫游者基本到位。它计划于2020年7月发射，并计划在杰零陨石坑着陆，靠近一个有40亿年历史的石化河三角洲。该探测器将对可能带有古代生命证据的泥岩岩心进行广泛的勘探、科学实验和勘探。每个样本将包含多达20克的岩石和砾石。这些样品将被包装在管状容器中。一些容器将暂时放置在火星表面，而其余的将由火星车装载。

MSR的下一步计划将于2028年开始。届时，美国航天局的另一个着陆器将带着返回火箭和由欧空局开发的“回收飞行器”着陆火星。在2026年发射后，着陆器将沿着一条漫长的道路慢慢接近火星。着陆时间定于2028年8月，在火星上的沙尘暴季节结束后，它将通过一种新技术着陆，这种新技术被称为通过反推进火箭的地形相对导航。届时，它将使用装载相机来分析地形，避免危险，并最终在临时放置的样品10公里内着陆。

咖啡桌大小的“回收车”将慢慢钻出着陆器，寻找几年前留下的临时样本。该车将由太阳能驱动，在火星冬季到来之前，将有大约六个月的时间来完成任务。如此紧张的时间意味着它不得不依靠自动导航每天穿梭200米。"只有这样才能达到预期的距离."欧空局MSR项目活动负责人桑杰·维延德兰说。

一旦回收飞行器返回着陆器，欧空局开发的机器人手臂将从飞行器中取出样本管，这可以携带多达30个，大约0.5公斤的火星岩石和土壤样本。这些样品将被装入篮球大小的球形容器中。

然而，发射样品球并不容易。美国宇航局马歇尔航天飞行中心返回火箭研发的总工程师安吉·杰克曼说:“这是从另一个星球发射的第一枚火箭。”美国宇航局认为，火箭必须又短又厚，才能装入着陆器的防护罩。几年来，美国宇航局一直在寻找使用石蜡和液体氧化剂的混合燃料火箭，但最终的着陆点是杰零陨石坑。它相对温和的气候意味着传统的固体燃料火箭可以完成这项任务，而不用担心燃料开裂或爆炸。

跟随着陆器到达火星的是欧空局开发的轨道器。样本球将被发射到300多公里高的轨道上，以迎接地球返回轨道飞行器。由于火星上没有全球定位系统，轨道飞行器只能通过相机追踪和捕捉样本球。“按照我们目前的几何位置设置，我们很可能在几个小时内就能看到它。”穆里黑德说。

一旦样本在2031年返回地球，科学家们会小心处理。它们将被储存在隔离设施中，以防止样品被地球上的微生物污染，并防止火星病原体感染地球上的生物体。

科学家能研究火星样本吗？时间很难预测，但至少需要10年。科学家随后将确认是否有现存或历史生命的迹象。

去年，好奇号探测车发现了两条可疑的生命痕迹，但它的设备无法识别这些痕迹是来自地质活动还是生命活动。然而，一旦几克样本可以被取回，地球上的科学家就可以分析它们的碳同位素，并将其与周围环境进行比较，以确定是否有生命活动。