原標(biāo)題：《從火星取樣返回，這三步很重要》

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實(shí)習(xí)記者 胡定坤

火星，一直是國際深空探測的重點(diǎn)。飛躍、環(huán)繞、著陸、巡視，人類想盡一切辦法加深對紅色星球的認(rèn)識?，F(xiàn)在，美國國家航空航天局(NASA)和歐洲航天局(ESA)準(zhǔn)備再進(jìn)一步——2031年，從火星上取點(diǎn)東西回來。畢竟探測器的儀器再先進(jìn)，也沒有在地球?qū)嶒?yàn)室里研究得全面。

可是，探測火星尚有難度，取樣返回談何容易？NASA和ESA準(zhǔn)備怎樣完成這一挑戰(zhàn)？

火星2020：“兼職”取樣并存儲

NASA計(jì)劃在2020年7月發(fā)射“火星2020”探測器，這一六輪火星車將在2021年2月著陸在Jezero火山口。

“火星2020”除了完成“本職”的巡視、探測任務(wù)，還要“兼職”收集精心挑選的火星巖石和土壤。它將攜帶43根特制試管，其中5根將作為“參考物”，幫助研究人員排除推進(jìn)劑等來自地球的無機(jī)和有機(jī)物污染，另外38根用于儲存樣本。

這些試管置于探測器的腹部，當(dāng)火星車的大機(jī)械臂伸出來鉆巖石、取土壤時，另一個小機(jī)械臂將拿起空的試管，移動到大機(jī)械臂上的鉆頭附近，待其填充好樣本后，再把它轉(zhuǎn)移到密閉的存儲艙中。

之后，火星車將在巡視過程中把部分試管放在著陸點(diǎn)附近的指定位置，這些存儲點(diǎn)將被精確標(biāo)注且易于抵達(dá)，方便進(jìn)一步回收任務(wù)的開展。

SRL：回收樣本、飛離火星

2026年，NASA將發(fā)射樣本回收著陸器(SRL)。SRL將包括一個固定不動的著陸器、一個ESA提供的樣本回收車(SFR)和一個高度不超過3米的火星上升運(yùn)載火箭(MAV)。

SRL將降落在“火星2020”探測器的著陸點(diǎn)附近，并且釋放SFR。SFR不攜帶任何科學(xué)儀器，它唯一的工作就是把“火星2020”存儲的樣本帶回著陸器，并將它們放置在籃球大小的軌道樣本容器中。無論樣本是寄存在火星表面還是仍然待在“火星2020”里，SFR都將一一回收。

SRL地面任務(wù)預(yù)計(jì)將持續(xù)8個月左右，其中5個月的時間用于回收樣本。在這段時間里，MAV要一直孤獨(dú)地等待。NASA火星取樣返回任務(wù)負(fù)責(zé)人布萊恩·穆爾黑德表示，MAV必須要在低溫和多灰塵的火星環(huán)境中生存下來，然后還要成功發(fā)射并進(jìn)入火星軌道，“所以，這是一個具有挑戰(zhàn)性的發(fā)射場景”。

穆爾黑德透露，MAV的技術(shù)方案還沒有確定。研究人員在考慮兩種選擇：一種是兩級固體推進(jìn)火箭，另一種是采用混合推進(jìn)技術(shù)的單級火箭。最終的決定將在今年年底之前做出。

MAV的任務(wù)是把軌道樣本容器送到300公里的火星軌道上，再由ESA研制的地球返回軌道器(ERO)接力運(yùn)回。

ERO：迎接樣本到地球

與SRL任務(wù)一樣，ERO也計(jì)劃于2026年發(fā)射，ESA已經(jīng)邀請歐洲有關(guān)公司提交研制該航天器的方案建議。據(jù)悉，ERO將使用電力推進(jìn)系統(tǒng)，并配備多級可拆卸模塊，以充分利用代號“比皮科倫坡”的水星探測器的相關(guān)技術(shù)。

穆爾黑德介紹，ERO將把捕獲的軌道樣本容器安裝在一個無菌的密封系統(tǒng)內(nèi)，然后對該系統(tǒng)的接頭進(jìn)行消毒，以確?；鹦菢颖驹谶M(jìn)入地球大氣層時不會泄漏出來，從而避免污染我們的星球。

密封系統(tǒng)被放置在一個特殊的再入飛行器內(nèi)。當(dāng)ERO接近地球時，再入飛行器將從ERO分離，穿過地球大氣層，撞向猶他州的沙漠或干涸的湖床。該飛行器并不裝備降落傘，而是完全依靠被動減速技術(shù)，避免產(chǎn)生不必要的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

穆爾黑德說，地球表面的加速度定義為1G，如果再入飛行器撞到了沙漠中的泥土上，它將受到大約1000G的沖擊力，如果不幸撞到巖石上，可能會受到3000G的沖擊力。

NASA和ESA計(jì)劃樣本在2031年返回?；鹦呛偷厍蜷g每26個月才有一次行星際發(fā)射窗口，如果SRL和ERO在2026年還沒有準(zhǔn)備好，下一次機(jī)會將在2028年到來，樣本返回地球的時間也就推遲到2033年。

現(xiàn)在，火星取樣返回任務(wù)仍然處于概念階段，該項(xiàng)目還沒有正式列入NASA或ESA的預(yù)算中。

歐空局的一位官員認(rèn)為，這一任務(wù)很有難度，需要完成“比以前任何任務(wù)都更具挑戰(zhàn)性和更先進(jìn)的多個任務(wù)”。

(科技日報(bào)北京7月31日電)