美国宇航局 (NASA) 手头有一个行星级难题。具有讽刺意味的是,它的根源在地球上:国会每年向太空机构只发放涓涓细流般的资金,这种政策看似精打细算,实则目光短浅,阻碍了 NASA 的许多需要超越两年众议院或六年参议院任期的任务目标。这个障碍的影响波及整个太阳系。
现在在火星上,“毅力号”探测器正在直径 45 公里的杰泽罗陨石坑内采集小型样本,该陨石坑在数十亿年前曾是一个巨大的湖泊。科学家们认为这是寻找火星古代生命证据的最佳地点之一,或者至少看看那里是否具备生命起源的条件。
这些火星纪念品安全地存放在密封圆筒内,这些圆筒要么储存在探测器上,要么投放在火星表面的战略位置。未来的火星任务将把它们捡起来并带回地球进行研究。问题是?后来的任务目前并不存在——而且不清楚何时会存在。
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去年 9 月,一个独立审查委员会调查了当前火星样本返回 (MSR) 任务的状态,发现 2028 年之前准备好发射的可能性“接近于零”——用技术术语来说就是“不可能”。它可能会在 2030 年的最后期限前完成,但成本将高达 100 亿美元,这将使其成为 NASA 有史以来最昂贵的科学项目之一。
但这是 NASA 计划的重要组成部分。
国家研究委员会 2013-2022 年行星科学十年调查由数十位顶尖科学家组成的小组创建,声明 MSR 是该十年“最高优先级的旗舰任务”。美国宇航局 2008 年的一份初步规划文件报告称,在对火星的 55 项重要调查中,一半将通过 MSR 来解决。调查火星上是否存在生命(古代或现存)的想法显然是 NASA 的一项关键科学目标,对全人类可能具有重大意义。
第一部分已经在进行中。火星 2020 科学定义小组十年前的一份报告指出,使用“毅力号”探测器从火星表面采集样本将降低未来 MSR 任务的成本。报告指出:“任何不准备可返回缓存的 2020 探测器任务版本都会严重拖延样本返回的任何重大进展。” 听取了该建议后,NASA 设计了“毅力号”来采集这些样本,并且该探测器自 2021 年以来一直在这样做。现在到了更困难的部分:将它们运送到地球上的科学家手中。
直到最近,计划还是使用“毅力号”本身将采集到的样本带到合适的着陆点。虽然这会占用它探索的时间(而且,更令人担忧的是,会使任务遭遇探测器预计的寿命),但这可能是最安全、最简单的方法,而且肯定是最具成本效益的方法。
与此同时,NASA 将建造一个着陆器和一个火星上升飞行器 (MAV),这是一种火箭,可以将“毅力号”的样本送入火星轨道。(着陆器将配备两架携带样本的直升机,基于成功的火星“机智号”直升机,作为“毅力号”无法完成任务时的备用方案。)从那里,欧洲航天局地球返回轨道器任务将与 MAV 交会,摄取样本容器——字面上是打开并“吞下”它——并将其带回地球,在那里它将像OSIRIS-REx 返回舱最近携带小行星样本所做的那样,在犹他州沙漠着陆。
然而,2023 年的独立审查委员会否决了该计划,认为该任务无法在所需的时间框架内以可用的预算完成。本质上,NASA 必须重新开始规划 MSR。好消息是这项工作已经开始,并且太空机构希望在今年春天之前提出新的任务概念。
很容易指责 NASA 成本超支和进度延误,但公平地说,该机构遵守了所有行政规则。这并不是要淡化独立审查详细指出的管理不善问题,但老实说,对于跨越政府机构多个部门的大型项目来说,这些类型的问题是可以预料的。委员会开会,想法被辩论,审查员进行审查,最佳计划得以推进。然后现实介入。到达火星很难。许多任务从未成功。增加不仅要返回,而且要在复杂的轨道交会后返回这种极其复杂的技术问题,使得事情变得不仅仅是难两倍。仅仅从火星表面进入轨道就极其困难,而 NASA 对测试和冗余的重要要求——至少在 MAV 的情况下——使得在当前计划下几乎不可能实现。
事情会变成什么样?好吧,MSR 可能会被取消,但这显然是最糟糕的选择。鉴于该任务的科学重要性——以及已经投入的所有时间和金钱,以及“毅力号”所做的努力——不应认真考虑这个想法。NASA 可以削减 MSR 的预算,但在当前计划下,这将弊大于利。MSR 没有进行任何科学研究,因此所有工程都旨在拾取样本并将它们送到地球。削减实现该目标所需的任何技术都可能会危及任务。
所以这是我的激进想法:资助它。充分地资助。考虑到工程和管理所需的困难性质,给予 NASA 使这项任务奏效所需的一切,包括足够的技术安全余量。
我所说的“资助它”并不是指从其他值得称赞的事业中拿走所需的资金,就像其他 NASA 任务超出预算时发生的那样。而且我不认为它应该像詹姆斯·韦伯太空望远镜在其成本膨胀时所做的那样,成为 NASA 预算中的一个单独的条目。这种方法可能足以应对这个特殊情况,但它不是 NASA 困境的长期解决方案。
这里的基本问题是 NASA 的资金是一个零和博弈,因此一项任务的成本超支会影响其他项目。但如果 NASA 的总体预算更大,资金调动就不会如此糟糕。增加资金还可以解决 2023 年 MSR 报告中指出的许多管理问题,从而使 NASA 能够雇用更多的技术和行政人员。
这种资助不应该引起争议,但在公众认知中,与实际预算相比,NASA 的财政状况被大大夸大了。根据一项民意调查,2018 年,普通美国人认为 NASA 获得了超过 6% 的联邦支出,而实际上只获得了 0.5%。鉴于 NASA 用这微小的一部分资金取得了惊人的成就,如果专门努力纠正这种误解,将使增加太空机构的资金变得不那么具有政治斗争性。
从严格的经济角度来看,NASA 回报的资金远远超过它获得的资金。该机构估计,它在 2021 年创造了 712 亿美元的经济产出;这使其投资回报率约为每投入 1 美元回报 3 美元。当然,我们从 NASA 获得的远不止经济利益。
总的来说,NASA 的科学和探索获得了广泛的两党支持。在当今的政治环境中,这一事实尤其引人注目,在当今的政治环境中,可能很难让两党在时间上达成一致,而且共和党人有根深蒂固的反科学立场——尤其是在气候科学领域,而 NASA 大力支持这一领域。
增加 NASA 的资源应该是理所当然的。相反,每当国会挥舞预算斧头时,往往会针对 NASA。鉴于该机构获得的份额如此之小,这完全没有道理。削减 NASA 的资金就像通过删除微小的文本文件来腾出电脑硬盘上的空间,而忽略您已经观看过的千兆字节的电影。
请注意,我谈论的是我们应该做的事情。对于 2023 年提议对 NASA 处以 22% 的削减,这将扼杀 MSR,结束登月并导致 4,000 人失业的共和党领导的美国众议院来说,这可能是一个奢望。也许如果公众更加大声疾呼,国会可能会听取意见。可能。
所有这些工作中的一个障碍是 2023 年的两党财政责任法案,旨在阻止联邦政府债务违约。这项法案于去年 6 月成为法律,其后果之一是对 NASA 的预算设定了上限,直到 2025 年。这个上限已经产生了影响:NASA 官员正在考虑削减哈勃太空望远镜和钱德拉 X 射线天文台的预算,这两个都是太空机构的主力。只要这项法案仍然有效,增加 MSR 的预算基本上是不可能的,而资金的不确定性使得 NASA 很难确切知道如何在任何新设计上取得进展。
如果 MSR——以及 NASA 本身——能够在未来两三年内经受住这些挫折,那么可能还有一条前进的道路。尽管有所有这些破坏,但增加 NASA 总体预算的理由仍然成立。例如,将其增加 20% 至每年 300 亿美元,将大大缓解该机构在提议和建造新任务时所承受的巨大压力。即使将其资金增加一倍,也几乎不会对国家支出产生影响,而且回报将是巨大的。这并不是说 NASA 所做的一切都具有成本效益;例如,我曾公开表示,极度膨胀的且用途越来越小的太空发射系统火箭。但该项目的延误和超支可以追溯到国会的干预。如果减少猪肉桶立法并加强管理,NASA 可以兑现其将宇宙带到地球的承诺。
有了 MSR,我们就有机会真正调查一些人类最古老、最根本的哲学问题。我们是如何来到这里的?我们是孤独的吗?即使在近期内,找到这些答案的成本也相对微不足道。
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