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28亿美元够NASA将火星样本带回地球吗?专家称还要再加10亿

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作者 | 小小

出品 | 网易科技《知否》栏目组(公众号:tech_163) 

火星上取得的岩石样本带回地球研究,向来是行星科学家们最雄心勃勃的梦想之一,而美国宇航局(NASA)和欧洲航天局(ESA)希望将这个梦想变成现实。NASA新成立的独立评审委员会花了两个月的时间研究现有的火星样本回收计划,认为这个计划值得去做,但实行起来并不容易。

独立评审委员会在报告中向NASA提出了44项调查结果和44项建议,旨在找出并解决火星样本回收计划的不足。报告同时警告称,仅靠当前的28亿美元预算成本,这项任务可能无法实现预期目标。要想竟全功,另外还需要增加10亿美元。


独立评审委员会主席、商业太空公司OrbitalATK前总裁大卫·汤普森(David Thompson)表示:“我们都认为火星样本回收计划应该继续进行。它的科学价值将非常高,有可能在地球最近的邻居身上找到改变世界的发现,也有可能发现另一个星球上的生命起源。然而,作为首个往返另一个星球的任务,火星样本返回计划是一项雄心勃勃、技术要求超高、操作复杂的计划。”

尽管该委员会发现,任务中关键的后期航天器可能会像NASA和欧洲航天局目前希望的那样,在2026年发射。但更有可能的是,它们要到下一个发射窗口(2028年)发射。NASA领导层强调,该机构计划继续瞄准更早的发射日期,但会在必要时推迟发射。NASA负责科学事务的副局长托马斯·祖尔布钦(Thomas Zurbuhen)说:“我们正在全力以赴解读这些建议,我们现在最不想做的就是在没有真正调查和考虑所有选择的情况下改变方向。”

独立评审委员会还建议,考虑到潜在的延迟和其他因素,将项目预算提高到38亿至44亿美元之间比较保险,这可能比NASA目前计划的数字高出30%(约10亿美元)。

野心勃勃的项目

NASA在8月份成立了独立审查委员会,以评估更大规模的火星样本回收计划,并尽早发现潜在问题。火星样本回收计划是美欧两大航天机构共同付出的巨大努力,需要多艘独立航天器在十多年内投入使用,还要从这颗红色星球表面发射首颗火箭,以及开发一系列防止样本污染的措施。

火星探索从来都不是件容易的事。这颗红色星球以其棘手的发射周期而闻名,理想的发射窗口间隔长达26个月,通讯延迟超长,着陆条件也相当危险。NASA火星样本返回计划主任杰弗里·格拉姆林(Jeffrey Gramling)说:“每次在执行火星任务时,我们都会有不同的担忧。”

NASA和欧洲航天局也希望在目前正在前往这颗红色星球的火星探测器毅力号仍在运行的情况下,启动这项任务。这艘探测器将于2月18日登陆火星表面,并在那里工作至少1个火星年(即687个地球日),尽管NASA的许多机器人探测器的活动时间远远超过了主要任务预期的持续时间。

NASA手头没有太多空闲时间,该机构的两个主要航天器制造中心正忙于其他的大项目,如詹姆斯·韦伯(James Webb)太空望远镜、罗马太空望远镜以及欧罗巴快艇(Europa Clipper)任务等。因此,独立审查委员会提出了一系列建议,以确保NASA在各个中心之间谨慎分担工作,并借鉴之前的经验。 


NASA负责科学事务的副局长祖尔布钦在谈到独立审查过程时说:“我们这么做的唯一原因是睁大眼睛来增加我们成功的机会。我希望我们在任务中真正挑战自我,但我们每次都想通过睁大眼睛,从每个机会中吸取教训以实现这个目标。”

细节决定成败

独立审查委员会在报告中提出的许多建议都与改变官僚体制有关,比如考虑如何在NASA的不同中心之间分配工作,因为所有的中心都在忙于其他项目,以及考虑安排NASA和欧洲航天局人员在彼此的场所中工作。

该委员会还建议对毅力号任务进行管理层调整。其中一项是现在就将这艘探测器的监督纳入更大的火星样本回收计划,而不是等到执行未来的任务。另一项建议是与样本回收相关的活动将优先于毅力号的其他工作。

报告中提出的另一个问题是,NASA和欧洲航天局是否充分探索了所有选项,以成功设计任务的具体部分。例如,采集样品的探测器是在欧洲与俄罗斯火星探测器ExoMars的基础上建造的,计划于2022年发射,但可能会受益于额外的机动性改进。目前,所有计划中的地面任务都被设计为太阳能驱动,但增加核能可能会增加任务成功几率。

该报告指出,除了火星样本回收工作异常复杂性外,它并不涉及NASA所称的“脱脂”问题。本质上,就是在任务面临预算短缺或进度滞后的情况下,可能半途而废。如果这项努力陷入困境,这些机构可以使用的为数不多的措施之一是推迟发射一艘或多艘之后的任务航天器,NASA和欧洲航天局的暂定的目标日期是2026年。

下一次向火星发射的机会是在2028年,但任何更晚的机会都会变得棘手起来。NASA喷气推进实验室的独立审查委员会成员彼得·泰辛格(Peter Theisinger)表示,如果样本回收任务被推迟到本世纪30年代,该项目的主要组成部分将需要彻底改变。泰辛格说:“每过1个火星年,你到达火星时的情况都会发生巨大变化。2028年后的发射机可能不会有很大吸引力。”

但是,尽管有这么多复杂的事情,把火星样本带回地球仍是值得的,委员会对此很有信心。评审成员、麻省理工学院行星科学家玛丽亚·祖伯(Maria Zuber)说,“科学将令人感到非常兴奋。我们对火星表面岩石进行了大量的现场分析,显然这些分析非常有价值。但是你可以把一块岩石带回地球,然后在地面实验室中研究,这将让我们获得一条时间线,了解这个陨石坑里到底发生了什么。”   (小小)

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