NASA 提議的火星樣本返回任務在二月份再次遭遇挫折，其主要設施，NASA 的噴氣推進實驗室，解僱了近十分之一的員工。裁員——以及由此顛覆的生活——是國會兩院之間的預算戰的直接後果，美國眾議院和參議院正在爭論一項計劃的未來，該計劃將把精心挑選的火星樣本送回地球，以解答關於太陽系歷史、宜居性和演化的關鍵問題。
火星樣本返回任務一直受到管理不善、成本上升以及現在 NASA 資金縮減的困擾。作為回應，參議院提議將其 2024 年的預算削減近三分之二，至 3 億美元。眾議院採取了相反的策略，加倍投入火星樣本返回任務，提供了最初要求的全部 9.49 億美元。尚未提出任何妥協方案，儘管我們已經進入了有問題的財政年度。這種僵局導致 NASA 節制火星樣本返回任務的支出，以匹配所有可能結果中的最低水平。因此，噴氣推進實驗室突然發現自己面臨預算漏洞，這迫使其迅速裁員。包括馬里蘭州戈達德太空飛行中心在內的其他 NASA 中心也失去了主要的火星樣本返回相關專案，導致全國範圍內進一步的勞動力壓力和承包商裁員。
鑑於這些挫折，一些人正在詢問該專案是否仍然值得追求。我的回答是肯定的，它是值得的。
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我們現在應該進行樣本返回，因為我們有歐洲合作伙伴的支援，並且 NASA 擁有一支經驗豐富的員工隊伍，他們擁有多次成功的火星著陸經驗。我們應該做好它，返回由毅力號火星車現在在火星上收集的全套樣本。但我們必須謹慎行事；在沒有國會額外資金的情況下，該專案必須重新構想，並將年度成本控制在可控範圍內。
火星樣本返回任務是一個高風險專案，但預期的科學回報可能會改變我們對太陽系和岩石行星演化的理解。潛在地發現古代生命證據的意義更加深遠。
值得注意的是，該任務為 NASA 的長期載人探索計劃提供了引人注目的聯絡，該計劃始於阿耳忒彌斯登月計劃，然後指向火星。火星樣本返回任務將驗證宇航員安全的關鍵技術，包括精確著陸、從火星發射以及深空自動化軌道交會。
然而，為了成功，NASA 及其合作伙伴必須解決最近一次獨立審查中提出的嚴重管理和設計問題。NASA 領導層正在對該專案及其實施進行詳細的重新評估，但尚未對火星樣本返回任務的未來做出明確宣告。與此同時，我在行星協會工作的行星協會概述了一套火星樣本返回原則，供 NASA 在此過程中考慮。簡而言之，它們指出：在專業知識和盟友存在的情況下，透過返回全套樣本來開展科學研究，但不要在此過程中破壞 NASA 的整個預算。
解決火星樣本返回任務困境的理想方案——以及科學界在 2022 年向 NASA 提出的正式建議中提出的方案——是從國會獲得額外資金。不幸的是，12 月國會的債務上限協議凍結了國內支出水平；因此，NASA 的科學預算似乎可能會保持不變，甚至可能縮減。正是這種資金壓力以及火星樣本返回任務自身不斷增長的成本估算，導致參議院提出削減預算。
有兩種方法可以考慮太空專案的“可負擔性”：生命週期成本和年度成本。生命週期成本是頭條數字，是專案生命週期內所有費用的總和。然而，年度數字是一個專案在任何給定年份的支出額。理想情況下，航空航天專案遵循一條曲線，年度支出最初較低，在發射前一兩年達到峰值，然後在運營開始時再次縮減。
即使沒有理想的成本曲線，航天器仍然可以建造出來；只是速度不會那麼快。
之前構想的火星樣本返回任務的頭條數字在 80 億美元到 110 億美元之間。這將使其總成本與哈勃和詹姆斯·韋伯太空望遠鏡相當，成為 NASA 歷史上最昂貴的科學任務之一。這並不便宜，儘管並非沒有先例。真正的問題是，火星樣本返回任務在 2030 年前發射所需的年度支出將超過每年 10 億美元——這是一個異常巨大的數額。
國會按年度分配資金。因此，年度成本最容易受到政治角力的影響。NASA 的大部分專案規劃都是一個精細的舞蹈，以確保沒有一個專案的成本峰值與任何其他專案同時出現。年度支出越小，對其他計劃的干擾就越小，專案就越容易在預算中容納。
這種觀點為火星樣本返回任務提供了一種潛在的政治解決方案。作為其重新設計過程的一部分，NASA 可以圍繞火星樣本返回任務的年度預算規模而不是其專案效率進行最佳化。以歷史金額為目標，即過去成功資助的金額，就是這樣一種方法。例如，過去十年機器人火星計劃的平均成本約為每年 6 億美元。這可能是火星樣本返回任務近期進展的可行金額。
航空航天專案的“理想”成本曲線可以展平，從而以時間和專案總成本為代價來減少年度支出。
來源：凱西·德雷爾/行星協會
值得注意的是，控制年度成本（使其低於所有行星支出的三分之一）是在科學界的官方建議中向 NASA 提出的關於火星樣本返回任務的建議，儘管鑑於 2023 年透過的聯邦支出的嚴格限制，我建議採取更嚴格的限制。
我們不應掩蓋這種方法的弊端。為了政治權宜之計而維持任意成本限制，需要做出運營、管理和設計上的妥協。“質量、成本、時間——三者取其二”是航空航天業的一句諺語。如果質量是固定的（火星樣本返回任務必須成功，因為沒有備用樣本），並且年度成本受到限制，那麼時間就必須讓步。這將延遲樣本的返回，可能延遲多年。而且，也許具有諷刺意味的是，這意味著頭條成本本身會高得多，因為龐大的員工隊伍將在賬面上停留更長的時間。
替代方案甚至更不現實。SpaceX 正在建造一艘巨大的星艦及其第一級超重型火箭，其明確目標是建立火星殖民地。為什麼不等待星艦帶回數噸岩石呢？因為用星艦換掉火星樣本返回任務是將一個難題換成一個極其困難的難題——維持人類在往返火星任務中的生命。此外，無法保證星艦會在火星上取得成功，或者它會返回具有科學價值的樣本。
噴氣推進實驗室的失業是全國各地 NASA 中心日益嚴重的預算災難最明顯的症狀。可悲的是，這是政治上的自作自受。但這並不意味著現在是退縮我們的雄心壯志，放棄我們最基本和最重要問題的時候。解鎖一段浩瀚歷史——太陽系的歷史，甚至可能是過去或現在生命的歷史——的機會太大了，不容放棄。前進的道路將是混亂的，可能不是最優的，並且需要持續的辯論——但這就是民主。這只是意味著現在是時候為大局和我們更好的天使而辯論：為了最和平的原因，釋放我們對最艱鉅任務的狂野雄心。
這是一篇觀點和分析文章，作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。