擁有探測車，需要有效載荷。這就是 NASA 目前的狀況，它計劃在 2020 年發射下一代火星探測車。該探測車有著雄心勃勃的目標，包括尋找紅色星球上適宜居住性和生命的跡象，並收集岩石樣本以供未來返回地球。現在，NASA 正在邀請科學家提出儀器提案，以幫助航天器完成其任務。
該航天機構於 9 月 24 日釋出了一份“機會公告”，呼籲在 12 月 23 日前提交提案。計劃提交儀器提案的研究人員必須在 10 月 15 日前提交一份關於其計劃的預先通知，稱為意向通知。
2020 年探測車的設計將與 2012 年 8 月登陸火星的好奇號探測車非常相似。新型探測車將具有相同的基本主體，稱為底盤，並將使用相同的“天空起重機”著陸系統降落到火星表面。但探測車的內部將煥然一新，配備一套超越好奇號能力的儀器套件。
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這些儀器必須完成其科學定義團隊在7 月報告中為探測車設定的特定目標，該團隊在報告發布後解散。這些目標包括勘察適宜居住的地點，並在那裡尋找過去生命跡象的可能性，例如微生物化石和有機物質的富集。探測車的任務還將包括挖掘巖芯樣本並將其儲存起來，以供未來的航天器取回並返回地球，在那裡它們可以在實驗室中使用比任何可以傳送到火星的儀器更精密的儀器進行研究。
然而，由於樣本儲存將佔用探測車內部的空間，它將無法像好奇號那樣攜帶儀器在火星上分析挖掘出的樣本。“好奇號已經搭載了非常高階的儀器，用於在火星表面進行測量，”布朗大學的傑克·馬斯塔德說，他是科學定義團隊的主席。“即將到來的這輛探測車將可能更好地找到有趣的物質。它在進行遠端測量的能力方面有所提升。它不嘗試進行任何原位分析”，比如好奇號的火星樣本分析 (SAM) 和化學與礦物學 (CheMin) 儀器所做的那樣。
但這一決定激怒了一些火星科學家，他們表示，探測車將不得不犧牲過多的儀器空間來快取樣本。“我認為，如果我們要在 2020 年擁有一輛好奇號的複製品探測車，它應該裝載儀器來進行原位科學研究，”火星探索倡導非營利組織火星學會的聯合創始人兼主席羅伯特·祖布林說。“這輛探測車表示它將擁有 28 公斤的科學儀器。好奇號有 80 公斤。為了實現這種快取功能，他們將科學有效載荷減少了三分之二，而這種快取功能可能根本沒有任何用處。” 祖布林說，讓這些樣本的返回依賴於未來未明確的任務在同一地點進行精確的交會和著陸以收集它們，這太碰運氣了。
科學定義團隊成員表示，2020 年探測車仍然能夠進行重要的科學研究，現在啟動火星樣本返回非常重要。“我認為這次任務在我們學到的東西方面將與好奇號相當，並且擁有未來能夠透過將樣本帶回地球來學習 10 倍以上東西的前景。我們誰也沒有在尋找克林貢人，但如果我們能幫助找到一個含有微生物的樣本，我們會感到非常興奮，”約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的斯科特·默奇說，他是該團隊的成員。
探測車收集樣本以供返回的目標源於國家研究委員會在 2011 年釋出的行星科學十年調查的結論。它彙集了數百位科學家的意見，以優先考慮未來十年行星科學界感興趣的各種科學專案。在所有其他目標之上，包括前往木星迷人的衛星歐羅巴的任務，是將從火星返回地球樣本的過程的開始作為目標。
最初，關於 2020 年探測車是否能夠開始樣本返回過程存在一些疑問。“我們回來後說，‘我們認為在技術上和財政上都有可能做到這一點，並且還能進行出色的科學研究，’”馬斯塔德說。“我確信有些人希望我們在嘗試找到解決方案時會失敗，但我們沒有。” 祖布林同意返回火星樣本很重要，但他表示，他更傾向於設計一個單一的未來任務，該任務著陸一輛較小的探測車，以收集樣本，並配備一輛上升飛行器，以便立即將這些樣本帶回地球。“我們應該選擇最簡單、最有效且低風險的方式來獲取樣本，”他說。“我不認為 2020 年任務是一項樣本返回任務，我認為這是一項探測車任務，應該最大限度地發揮其作為探測車任務的有效性，而不是試圖冒充樣本返回任務。”
反對這一觀點的人表示，2020 年探測車將擁有比一輛較小、裝備較差且自帶返回裝置的探測車更強大的工具來尋找更有價值的樣本。目前，關於 2020 年探測車的樣本將如何以及何時返回地球的問題仍懸而未決。“我們只是說，‘建立快取。弄清楚你稍後要做什麼來把它帶回來，’”馬斯塔德說。
科學家們希望探測車能找到足夠有趣的樣本，以激勵國會和 NASA 迅速資助一項任務，將樣本送回家。“火星在遙遠的過去對生命的友好程度方面總是讓我們感到驚訝，”默奇說。“如果我們去一個根據資料精心選擇的地點，我預計我們有很大的機會在地面上找到一些將被優先帶回來的東西。”
NASA 已經開放了人類宇航員可以取回樣本的可能性。透過這種方式，2020 年探測車任務可能會為未來載人火星探索奠定基礎，這也是 NASA 總部設定的任務的明確目標之一。探測車也將以其他方式為人類做好準備。它將測試利用火星環境和大氣層中發現的資源的技術——一個名為原位資源利用 (ISRU) 的專案。至少有一臺被選定在探測車上飛行的儀器必須測試利用火星上的資源（如二氧化碳）製造氧氣的方法。對於載人任務，氧氣將用於生命維持和作為返回家園的火箭燃料。“那是第一步——你需要切斷地球和你的航天器之間的聯絡，”馬斯塔德說。其他人說，探測車應該更有雄心，例如，利用土壤和大氣層來獲取資源。
然而，總的來說，不同型別的儀器有很多回旋餘地。華盛頓大學聖路易斯分校的雷·阿維德森預測，它可能有一個彩色立體成像儀，很可能還有一個光譜儀安裝在它的直立桅杆上，並且手臂可能裝有用於探測表面化學和礦物學的儀器。阿維德森是目前在火星上執行的機遇號探測車的副首席研究員，也是好奇號任務的參與科學家。阿維德森正在為一個名為拉曼光譜儀的儀器提案工作，該儀器將使火星 2020 探測車能夠研究火星表面的礦物成分。
儘管許多火星探測車研究領域的大人物可能會參與到新的探測車專案中，但總是有機會讓一位擁有非常規想法的新科學家成為任務儀器的首席研究員，阿維德森說。“這取決於社群提交的內容以及新的創新想法是什麼。這一切都歸結為成本、質量和功率，以及儀器的技術準備程度。我希望會出現一些具有創新想法的新人，這些想法符合這些約束。”
有些儀器最終可能與好奇號上的儀器相似，而另一些則可能大相徑庭。競爭可能會很激烈。“我預計某些測量型別會有多個提交，並且可能會有超出我們建議範圍的提交，”馬斯塔德說。