科技日報(bào)11月24日消息，從行星科學(xué)的角度來看，火星宛如地球的“孿生兄弟”：它們的形成時(shí)間、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，乃至形成初期的環(huán)境都極相似。
但在隨后幾十億年間，這對“兄弟”卻分道揚(yáng)鑣：地球生機(jī)盎然；火星卻荒涼死寂。
火星為何會(huì)遭遇如此凄慘的命運(yùn)？火星上是否曾有生命出現(xiàn)？是讓很多科學(xué)家輾轉(zhuǎn)反側(cè)的謎團(tuán)�？茖W(xué)家一直希望能從火星采回樣本，進(jìn)行研究，揭示火星的“前世今生”，解開這些謎團(tuán)。多年醞釀，終于即將實(shí)施。
據(jù)美國《科學(xué)》雜志網(wǎng)站11月22日報(bào)道，由美國國家航空航天局（NASA）和歐洲航天局（ESA）共同設(shè)計(jì)的“火星采樣返回”（MSR）任務(wù)現(xiàn)已敲定：耗資70億美元，分四步走，從火星上采集約600克樣本送回地球。
中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員、被稱為“火星叔叔”的鄭永春博士對科技日報(bào)記者表示：“2019年是阿波羅登月五十周年，火星采樣任務(wù)在某種程度上可與阿波羅計(jì)劃相比擬。”
勢在必行的火星采樣任務(wù)
為什么要進(jìn)行火星采樣任務(wù)呢？
鄭永春解釋說，在太陽系內(nèi)，火星是與地球環(huán)境最為相似的星球，也是唯一有可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模移民的星球。目前，除了極少數(shù)火星隕石外，人類只能借助航天器進(jìn)行遙感和原位探測。
雖然，人類在火星隕石中發(fā)現(xiàn)了有機(jī)物，在大氣層中檢測到了甲烷，但目前火星上是否仍然還有生命？火星上是否曾經(jīng)繁衍過生命？這些問題依然沒有答案。而要想回答這些問題，只能寄希望于火星樣本的研究。
英國倫敦大學(xué)學(xué)院的空間科學(xué)家安德魯·科茨說：“火星采樣任務(wù)將是太空探索領(lǐng)域最重要的任務(wù)之一。”
據(jù)《科學(xué)》雜志報(bào)道，歐洲航天局（ESA）22個(gè)成員國的部長下周將齊聚西班牙塞維利亞，通過該機(jī)構(gòu)未來三年的預(yù)算方案。ESA載人航天與機(jī)器人探索總監(jiān)戴維·帕克說，他打算在會(huì)議上要求為MSR任務(wù)頭幾年以及將于明年發(fā)射升空的“火星太空生物”計(jì)劃（ExoMars）的火星車提供6億歐元資助。他有信心能如愿以償。
NASA則希望在特朗普政府向國會(huì)提交的2021年預(yù)算案中出現(xiàn)MSR任務(wù)的“身影”。該機(jī)構(gòu)火星探測科學(xué)家邁克爾·邁耶認(rèn)為，現(xiàn)在我們擁有一大批研制和操控火星車的科學(xué)家和工程師，執(zhí)行這一任務(wù)恰逢其時(shí)；此外，我們也擁有一組仍然在正常運(yùn)行的火星軌道器，可提供中繼通信，“萬事皆已具備”。
投資70億美元，分四步走
盡管如此，MSR任務(wù)負(fù)責(zé)人、NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的布萊恩·穆爾黑德說：“這一火星采樣任務(wù)也和將人類送往月球一樣復(fù)雜。”
鄭永春介紹道，火星采樣返回任務(wù)非常復(fù)雜，要分為采樣、取樣、交接、返回四個(gè)步驟。目前，美國在火星著陸方面的技術(shù)已經(jīng)基本成熟，明年發(fā)射的火星車將采集火星巖石和土壤樣本，并封裝在樣本管內(nèi)；而2028年發(fā)射的另一輛火星車要把散落在火星表面的這些樣本收集起來，封裝在一個(gè)密封球體內(nèi)，這個(gè)任務(wù)耗時(shí)很長，也很不容易。
鄭永春繼續(xù)強(qiáng)調(diào)說：“特別困難的是，火星采樣返回任務(wù)，要在火星上自動(dòng)發(fā)射火箭進(jìn)入火星上空，與軌道器進(jìn)行交會(huì)對接。這些任務(wù)在地球上有人參與的情況下，都是風(fēng)險(xiǎn)很高的技術(shù)，而要在火星上無人參與的情況下實(shí)現(xiàn)，難度就更大了。”
返回火箭研發(fā)負(fù)責(zé)人、NASA馬歇爾太空飛行中心的安吉·杰克曼也表示：“讓樣本離開火星并非易事，這將是人類首次從另一顆行星發(fā)射火箭。”
此外，據(jù)《科學(xué)》雜志報(bào)道，為使用最少的燃料樣本送回地球，ESA希望借助離子推進(jìn)器來推動(dòng)地球返回軌道器。離子推進(jìn)器將利用太陽能電池板產(chǎn)生的電能驅(qū)動(dòng)離子，產(chǎn)生可持續(xù)數(shù)月的平穩(wěn)脈沖，從而推動(dòng)航天器前進(jìn)。ESA的“貝皮·科倫坡”水星探測器正在使用這一方法前往水星。鑒于離子推進(jìn)產(chǎn)生的推力較小，因此，這一行程預(yù)計(jì)歷時(shí)2年，而非9個(gè)月左右。歐洲航天局MSR負(fù)責(zé)人桑杰·維杰德拉姆說：“離子推進(jìn)有缺點(diǎn)，但這意味著，我們可以利用歐洲現(xiàn)有技術(shù)完成這一任務(wù)。”
至于70億美元的費(fèi)用問題，鄭永春表示：“阿波羅登月當(dāng)時(shí)用了200多億美元，相當(dāng)于現(xiàn)在的上千億美元�，F(xiàn)在仍在火星上執(zhí)行任務(wù)的‘好奇’號(hào)火星車，耗資26億美元。所以，如果能否實(shí)現(xiàn)火星采樣的話，70億美元實(shí)現(xiàn)人類歷史第一次，并不算很多。”
希望發(fā)現(xiàn)生命存在的證據(jù)
研究人員稱，他們現(xiàn)在很難確切預(yù)測十年后將如何研究這些樣本，但他們希望能發(fā)現(xiàn)火星上過去或現(xiàn)在存在生命的跡象。去年，“好奇”號(hào)火星車發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)富含有機(jī)大分子的地點(diǎn)，但它搭載的儀器不能鑒別出這些分子究竟源于生命還是由地質(zhì)過程產(chǎn)生。
西班牙馬德里天體生物學(xué)中心的瑪麗亞-帕扎·佐爾扎諾也參與了MSR科學(xué)優(yōu)先事項(xiàng)的認(rèn)定工作。她說，地球上的科學(xué)家可以分析來自耶澤洛隕石坑中的樣本中同樣材料內(nèi)的碳同位素，以確定其是否源于生命。
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