歐洲期待已久的 ExoMars 火星車——該大陸的首個火星車——似乎受到了詛咒。降落傘問題破壞了最初計劃於 2018 年進行的發射。然後,冠狀病毒大流行阻止了 2020 年的發射。而現在,俄羅斯入侵烏克蘭粉碎了 2022 年發射的機會。對於希望“事不過三”的團隊成員來說,最新的延遲感覺格外殘酷。“在幾周內,我一提到這項任務就會流淚,”法國大氣、環境、空間觀測實驗室 (LATMOS) 的瓦萊麗·恰萊蒂說,她領導著該探測器的地下雷達儀器團隊。經過 20 多年的規劃和開發,完全組裝好的探測器正等待在義大利都靈的一個設施中發射。然而,ExoMars 似乎越來越有可能永遠無法升空。歐洲航天局 (ESA) 官員目前正在權衡是嘗試第四次發射,還是取消任務並繼續前進。這個受詛咒的探測器可能仍然可以被拯救——但代價是什麼?
歐洲的探測器以發現 DNA 雙螺旋結構的著名英國化學家羅莎琳德·富蘭克林的名字命名,它將是在紅色星球上尋找生命方面邁出的重要一步。美國宇航局的“毅力號”探測器目前正在探索傑澤羅隕石坑內的古代河流三角洲,它依賴於精心設計的抓取式 火星樣本返回計劃,將火星物質送回地球進行天體生物學分析,而富蘭克林號探測器將進行直接搜尋,無需樣本返回。它還將探測更深的地方:使用鑽頭,它可以到達地表以下兩米深的地方,那裡的生命證據不太可能被宇宙輻射的衝擊抹去。(“毅力號”及其近親“好奇號”探測器都沒有配備探測如此深度的裝置。)“ExoMars 探測器的建造完全以天體生物學為目的,”英國萊斯特大學的梅麗莎·麥克休說,她是探測器雷射光譜儀科學團隊的成員。“火星表面之下有什麼對生物學具有巨大的意義。”
如果一切都按計劃在今年早些時候進行,富蘭克林號探測器本應在 9 月份由俄羅斯質子號火箭發射升空,然後在 2023 年 6 月由俄羅斯動力著陸平臺“卡扎喬克”號降落到火星表面。但在 2022 年 3 月 17 日,在俄羅斯受到廣泛譴責的入侵烏克蘭之後,ESA 選擇切斷與該國在該任務上的聯絡,無限期暫停富蘭克林號探測器。ESA 官員預計將在 2022 年 11 月的機構部長級會議之前正式決定是否繼續執行該任務。
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通往紅色星球的路線
探測器到達火星表面的一個可能路線是經由美國,透過 NASA 提供的元件和能力來增強 ESA 構建的新型著陸器,以取代卡扎喬克號。“我們的團隊正在與 NASA 的團隊合作,討論需要採取的技術步驟,”ESA 總幹事約瑟夫·阿施巴赫在4 月份接受SpaceNews採訪時表示。在給大眾科學的電子郵件宣告中,NASA 官員證實了這些探索性努力:“我們最近開始對 ExoMars 任務的選項進行聯合評估,”他們寫道。“一旦我們瞭解更多資訊,我們將把這些資訊納入我們的計劃。”
另一種選擇(儘管不太可能)是,任務的路線仍然可以透過俄羅斯。ESA 的探測器專案科學家豪爾赫·瓦戈表示,鑑於探測器及其著陸平臺都已建成,重新與俄羅斯合作在 2024 年發射將是“最快速、最簡單的方式”到達火星。但是,“鑑於戰爭的走向,很難想象這可能會實現。”考慮到這種夥伴關係重新出現的障礙,瓦戈表示,唯一真正可行的選擇是 ESA 在 NASA 的幫助下建造自己的著陸器。“這需要時間,”他補充道。
然而,時間並不完全站在 ESA 這邊。地球到火星的航行在兩個行星適當對齊時最容易,這種情況每 26 個月發生一次。瓦戈說,建造和測試新硬體的繁瑣過程將使 2024 年的發射成為不可能,但 2026 年或 2028 年的發射可能是一個可能性。ESA 可能會重新利用其為卡扎喬克號著陸器提供的部件,但俄羅斯製造的部件——著陸腿、隔熱罩、下降發動機等等——將不得不從頭開始開發。發動機尤其成問題,因為沒有歐洲製造商提供任何能夠在火星上著陸的發動機。同樣,ESA 也缺乏放射性同位素加熱裝置所需的鈽來保持探測器溫暖——美國(或俄羅斯)可以提供這種鈽。“所以我們正在詢問 NASA 是否可以提供這些,”瓦戈說。“這些是我們現在正在進行的談判。”
ESA 和 NASA 已經在就其聯合火星樣本返回計劃的後續步驟進行合作,歐洲被指派開發取回探測器來拾取“毅力號”快取的樣本,以及將這些樣本帶回家的航天器。瓦戈表示,ESA 可能會要求 NASA 幫助 ExoMars,以換取 ESA 鎖定其計劃對樣本返回工作做出的貢獻。這種情況具有相當大的諷刺意味:在 2000 年代初期,歐洲和美國曾初步計劃合作開展一項尋找生命的火星任務,涉及兩輛探測器,它們的科學目標將重疊。但 NASA 在 2011 年退出了這項努力,理由是缺乏資金,然後在當年晚些時候宣佈了將成為數十億美元的“毅力號”探測器的任務概念。另一個歐洲主導的組成部分變成了富蘭克林號探測器,ESA 不得不轉向俄羅斯作為合作伙伴。這種經歷給許多歐洲人留下了苦澀的滋味。“我們感到困惑,”英國航天局前首席空間科學家克里斯·李說。“人們非常惱火。”
奧克西亞平原或失敗
富蘭克林號探測器將在火星北半球的一個名為奧克西亞平原的區域著陸。這個地點是另一個古代河流三角洲的所在地,據認為可以追溯到 41 億年前——比“毅力號”和“好奇號”探測器在其各自地點現在正在探索的地質特徵古老數億年。如果探測器被拯救,ESA 不太可能考慮將其傳送到不同的地點。“我們想去我們擁有的地點,”瓦戈說。“這太棒了。這將是火星任務訪問過的最古老地點。它為我們提供了獨特的機會來觀察火星上最早產生的礦物質。”
然而,另一個令人不安的可能性是,ESA 可能會止損並選擇取消任務。除了開發新的著陸系統和購買新的火箭發射外,在完全清潔的條件下儲存探測器六年也需要大量投資。即使現在,工程師也必須不斷地用氬氣沖洗探測器,以確保它保持在所需的原始狀態,以最大限度地減少地球微生物汙染的可能性。一些專家想知道這些資源是否可以更好地用於其他地方。“這值得嗎?”李說。“除非 NASA 與 ESA 的討論都是關於試圖將 ExoMars 從寒冷中帶回來的,否則我真的看不到它會繼續前進。” 但 ESA 前科學和機器人探索主任大衛·索斯伍德表示,該機構應盡一切努力將探測器送往火星。“這將是我願望清單上的最高優先順序,”他說。
可以肯定的是,這輛長期以來飽受困擾的探測器的命運可能會持續數月。這讓從事該任務的科學家不確定他們的未來會怎樣。“如果 ExoMars 永遠不會發射,這將是對我們時間和精力的浪費,”恰萊蒂說。“近 20 年來,我們一直在為一個[探測器]儀器工作。這絕對令人失望。” 目前,渴望看到他們的第一個本土探測器到達火星的歐洲科學家只能等待。
