美國國家航空航天局擅長大膽的專案。想想詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST），它正在改寫宇宙學，並揭示了關於恆星演化的深刻見解，以及我們太陽系的珍貴景象。儘管詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的預算嚴重超支，並且延誤了十年，但我們現在有誰敢說其 100 億美元的投資不值得付出成本和等待呢？
但是，美國國家航空航天局最新的大型科學專案——火星樣本返回（MSR）任務，可能不會迎來如此幸福的結局。即使它成功地將火星碎片帶回地球，也可能會透過吸走其他行星科學專案的資金，並破壞該航天局進一步探索太陽系的周密計劃來實現。
更糟糕的是，如果在目前的開發階段資金不足，火星樣本返回任務可能會面臨更長的延誤和更高的成本，而這正是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡延誤的原因。這將扼殺對這顆紅色星球的探索，直到 2030 年代後期。
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火星樣本返回任務將從傑澤羅隕石坑採集火星岩石和塵土樣本，據信該隕石坑在數十億年前曾被水淹沒，然後將它們送回地球。美國國家航空航天局的“毅力號”探測車是這項多部分展示的第一步，目前已收集了 38 個計劃樣本中的 23 個，並將它們放在膠囊中，留在火星表面以待回收。從那以後，細節變得不太確定，但目前的計劃是，未來的美國國家航空航天局主導的樣本取回著陸器將攜帶兩架小型直升機和一艘火箭，以抓取這些膠囊並將它們發射到火星軌道，屆時另一個火星樣本返回任務元件，即由歐洲航天局（ESA）領導的地球返回軌道器將在那裡等待接收它們並將它們帶回家。
這個計劃當然是大膽的。然而，大膽是有代價的。完成這項多階段構想的火星樣本返回任務的價格估計為 80 億至 110 億美元，與詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的成本驚人地相似。火星樣本返回獨立審查委員會（IRB）在2023 年 9 月釋出了調查結果和建議，認為在希望的 2027-2028 年視窗期發射的可能性“接近於零”。現在，發射時間預計在 2030 年，但這仍然非常樂觀。該委員會還確定，為了趕上那個日期，從 2025 年開始，該任務每年需要超過 10 億美元的額外資金——而這一訊息是在部分由於國會未透過 2024 年的完整預算而造成的巨大預算不確定性中傳來的。一個響應小組計劃在明年三月之前提出修訂後的架構，而美國國家航空航天局已於 2023 年 11 月開始放慢該任務的工作。
規劃者明智的做法是記住詹姆斯·韋伯太空望遠鏡最近的歷史。其早期發展的主要問題是長期資金不足，導致延誤和成本超支——詹姆斯·韋伯太空望遠鏡獨立綜合審查小組認為，這是由於不幸地將工作推遲到未來幾年，以保持在年度預算承諾範圍內的做法造成的，而年度預算承諾過低。如果在美國國家航空航天局專案的開發階段，充足的資金難以獲得，那麼它可能會重蹈覆轍，重演火星樣本返回任務的這一情景。其不確定且不斷膨脹的成本可能會延遲其他已排隊的任務，直到其發射之後。
預算的不確定性促使美國國家航空航天局宣佈將“蜻蜓號”任務推遲一年，“蜻蜓號”是一架註定要前往土星衛星泰坦星的直升機；“金星大氣成分、輻射和成像任務”（VERITAS）推遲三年；以及下一個“新疆界”行星科學任務的提案徵集推遲三年。延誤也帶來了寶貴人才流失的威脅。另請檢視美國國家航空航天局對火星的期望時間表。在最好的情況下，直到 2030 年代中期之前，幾乎沒有什麼進展。儘管詹姆斯·韋伯太空望遠鏡被嘲笑為“吞噬天文學的望遠鏡”，但該專案的問題並沒有導致美國國家航空航天局的整個天體物理學計劃陷入停頓。在詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的開發過程中，該航天局執行了哈勃太空望遠鏡的維護任務，併發射了斯皮策太空望遠鏡、費米太空望遠鏡和開普勒太空望遠鏡，所有這些都是世界一流的任務。
火星樣本返回任務被譽為一項可能確定火星是否曾經存在生命的任務，但找到確定的生物特徵可能只是僥倖。毅力號只向下挖掘約七釐米以採集樣本，而美國國家航空航天局自己的研究表明，沐浴火星的宇宙輻射會將氨基酸等有機化學物質降解到地表以下近兩米處。為了增加我們在火星上找到現存生命的機會，我們需要探測更深的地方，並獲取受到保護免受地表輻射和極端溫度影響的樣本。如果主要目標是在地表附近尋找化石遺骸，我們需要對整個星球的廣闊區域進行取樣，而不僅僅是一個隕石坑的狹窄範圍。
有趣的是，歐洲航天局希望在 2028 年向火星發射探測器，真正深入挖掘並尋找生命。這項任務名為“羅莎琳德·富蘭克林”號探測車，以紀念幫助揭開 DNA 結構的 X 射線晶體學家羅莎琳德·富蘭克林命名，這項任務將在火星表面以下兩米處鑽探，比以往任何時候都更深。歐洲航天局曾與俄羅斯合作開展這項任務，但該國 2022 年入侵烏克蘭實際上結束了合作。歐洲航天局已被迫重建許多元件，包括一個新的著陸器。美國國家航空航天局已承諾為元件提供支援，其中包括“羅莎琳德·富蘭克林”號探測車著陸的推進系統，但如果火星樣本返回任務過度削減其行星探索預算，那麼這項資金可能會受到威脅。
那麼，考慮到火星樣本返回任務不幸的成本上升和不可避免的延誤，美國國家航空航天局對火星探索的合理目標是什麼？如果目標僅僅是成為第一個從火星返回樣本的國家，那麼美國國家航空航天局正走在一條失敗的道路上。中國計劃在 2028 年發射其自己的樣本返回任務“天問三號”，計劃於 2030 年抵達火星，並在 2031 年返回地球。如果目標是更好地瞭解火星過去和現在是否適合生命居住以及人類在火星上的未來，那麼美國國家航空航天局可以將其資源和人才重新定向，以確保“羅莎琳德·富蘭克林”號任務取得成功，並計劃一系列規模較小、成本更低的火星任務——鑽探器、氣球或下一代直升機，以“獨創號”直升機的成功為基礎，該直升機目前正在火星周圍嗡嗡作響。在 2023 年 3 月於美國國家航空航天局總部舉行的一次會議上，美國國家航空航天局火星探測計劃主任埃裡克·伊安森闡明瞭每兩年發射相對低成本任務的戰略，成本在 1 億美元至 3 億美元之間，那時地球和火星距離最近。
像詹姆斯·韋伯太空望遠鏡團隊一樣，在面臨取消威脅下工作會使工人感到沮喪。然而，火星樣本返回任務對穩定任務流的預算威脅是對更廣泛的行星探索計劃以及支援該計劃的工作人員的打擊。如果國會現在不為火星樣本返回任務提供充足的資金，併為同步的探索任務留出足夠的空間，那麼從火星返回樣本可能只是中國取得的眾多第一項成就之一——不僅在這顆紅色星球上，而且在更廣闊的太陽系中。
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。