你是否討厭將貴重物品留在車裡卻無法取回——而且它們遠在 1.4 億英里之外的地球？這就是 NASA 目前面臨的窘境。其耗資數十億美元的旗艦任務，旨在將珍貴且可能蘊藏生命的火星岩石和塵埃樣本帶回地球，正面臨困境。NASA 局長比爾·納爾遜本週在與記者通話時表示，該任務面臨著“不可接受的”成本上漲，達到 110 億美元，並且將珍貴載荷帶回地球的時間推遲到 2040 年。他說，這個等待“太漫長了”。因此，該機構現在將轉向私營公司，尋求創新設計以重振該任務。如果他們能夠做到，那麼回報將是參與我們這個時代最偉大的事業之一的機會，即探索鄰近世界的宜居性，甚至可能存在生命。“我們已經非常接近了，”佛羅里達大學的天體生物學家艾米·威廉姆斯說。“科學成果幾乎是難以想象的。”
火星樣本返回 (MSR) 計劃，正如其名稱所示，早在三十年前就已構想出來。其目標是在火星上著陸探測器，從可能存在生命的位置收集具有科學價值的樣本，並將它們帶回地球。任務的第一部分正在進行中，“毅力號”探測器目前正在直徑 28 英里的傑澤羅隕石坑周圍行駛，該隕石坑被認為曾是一個古老的湖泊，在 38 億年前乾涸，目前已收集了大約二十幾個樣本。任務的下一階段原定於 2031 年發射，從“毅力號”收集這些樣本，並在 2033 年透過歐洲製造的航天器將它們發射回地球。然而，在 2023 年 9 月，一項獨立審查 發現，鑑於該計劃的延誤和成本超支，這個目標是無法實現的。
4 月 15 日，NASA 釋出了一份回應，同意該評估。該機構表示，它需要“開箱即用的方案”來實現將“毅力號”樣本帶回地球的目標。行星學會高階空間政策顧問凱西·德雷爾表示，其解決方案“令人驚訝”。NASA 正在要求私營公司 提出想法，說明如何在更低的成本和更短的時間框架內執行任務。該機構正在徵集 5 月份之前的簡短提案，然後將在今年夏天決定採納哪些想法，完整的提案預計將在秋季提交。“這並沒有為 MSR 的未來增加任何確定性或澄清，”德雷爾說。“內部研究的結果是‘讓我們問問是否有人有其他想法。’” 他補充說，鑑於 MSR 是過去兩次行星科學“十年調查”的首要任務，這一結果“有點令人失望”。此類調查是每十年一次的政府間審查，彙集社群意見，責成 NASA 和其他聯邦機構承擔重大的科學目標。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您將有助於確保未來繼續推出關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的報道。
吉姆·格林，NASA 前首席科學家，他在擔任該機構行星科學部門主管期間鞏固了 MSR 的地位。他表示，目前的情況與“歐羅巴快船”號的開發並非完全不同。“歐羅巴快船”號是 NASA 計劃於 10 月發射的木星衛星歐羅巴的任務。“我們可能在歐羅巴上進行了價值數億美元的研究，”格林說。“我們無法得出結論。” 然而，最終，NASA 找到了一種節省成本的方法，即將“快船”號變成飛掠任務，計劃讓它掠過歐羅巴數十次，而不是進入環繞該衛星的軌道，因為該衛星深入木星的硬體破壞性輻射帶中。MSR 可能會迎來類似的突破。“業界有機會提出一些想法，”格林說。“這非常健康。這正是獲得更好任務方案的方法。”
這張合成照片展示了 NASA“毅力號”火星探測器在任務著陸點傑澤羅隕石坑內的“三叉路口”存放點快取的一些樣本管。
NASA/JPL-Caltech/MSSS
德雷爾表示，NASA 可能在徵集想法時心中已有一個特定的運載工具：SpaceX 龐大的新型 “星艦”火箭。“它鼓勵各公司使用為‘阿耳忒彌斯’計劃建造的基礎設施，”他指的是 NASA 將宇航員送回地球衛星月球的宏大計劃。“你真正能得出的唯一結論是，他們希望‘星艦’能成為這裡的解決方案。” 這可能會為 MSR 提供一個絕妙的解決方案。NASA 已經為“星艦”提供數十億美元的資金，這艘有史以來最大的火箭將把宇航員運送到月球表面——但“星艦”也有潛力將巨大的有效載荷從其他世界發射回地球。“星艦有可能在 [大約] 5 年內從火星返回大量貨物，”SpaceX 執行長埃隆·馬斯克 4 月 15 日在 X（前身為 Twitter）上 回應 NASA 的 MSR 徵集時表示。事實上，“星艦”計劃的重型運載能力非常強大，以至於這枚火箭可以立即簡化 MSR。“你可能可以直接把‘毅力號’滾進‘星艦’，然後飛回地球，”德雷爾說。格林認為，使用“星艦”執行 MSR 任務的想法是可行的。“我們需要利用我們在 MSR 最初構想時沒有的資產，”他說。SpaceX 也希望在未來幾十年內最終將人類送往火星。“我們將如何學習從火星表面發射人類？”格林問道。MSR 可以提供絕佳的測試任務。
NASA 似乎已經排除了使用“火星直升機”的可能性，即 “獨創號”直升機的後續機型。“獨創號”直升機隨“毅力號”前往火星並取得了巨大成功。NASA 表示，“對‘毅力號’可靠性的仔細評估”意味著不再需要這種飛行器從探測器上收集樣本。相反，“毅力號”將在 2028 年被開回傑澤羅隕石坑的底部，在那裡它將保持休眠的“靜止狀態”，直到 MSR 取回任務到來。NASA 負責科學的副局長桑德拉·康納利在 4 月 15 日的市政廳會議上表示，屆時歐洲航天局計劃的軌道飛行器仍將“在 2030 年”發射——大概是在選擇了不涉及“星艦”的架構的情況下——並且軌道飛行器將收集從火星表面發射的樣本。
如果能夠找到解決方案，那麼所提供的科學回報幾乎是無法估量的。“毅力號”科學團隊成員威廉姆斯表示，這些樣本將使我們能夠精確地確定傑澤羅隕石坑中水的存在時間，精確到數百萬年，並以探測器單獨無法比擬的方式，在火星岩石中尋找生命可能存在的印記。“你不可能把同步加速器送到火星上，”她說，同步加速器可以產生強大的粒子束，以精細地解析樣本。“它們的直徑約為一英里。” 威廉姆斯說，雖然尚不清楚這些樣本將使我們在火星生命問題上取得多大進展，但它們將“徹底改變”我們對其他世界宜居性的理解。“這些樣本有可能徹底改變我們對火星的理解，以及對我們所有類地行星和太陽系外宜居世界探索的理解，”她說。
布朗大學的行星科學家傑克·馬斯特德表示，即使沒有生命的前景，這些樣本也將具有驚人的科學價值。傑澤羅隕石坑本身位於一個更大的、直徑 1200 英里的盆地內，稱為伊西地平原，它可能是 39 億年前災難性撞擊的結果。“太陽系演化的某些方面只能透過 [來自火星的] 樣本返回來完成，”馬斯特德說。這包括行星本身的形成，地球以及曾經的火星等世界磁場的存在，特別是早期太陽系中巨大撞擊的時間。“擁有來自另一個行星天體的可追溯年代的樣本來解決這個問題將是令人難以置信的，”馬斯特德說。“生命是一個吸引眼球的話題，佔據了所有頭條新聞。但在更持久的層面上，樣本將解答的關於太陽系演化的問題將同樣重要，甚至更重要。”