火星需要资金:白宫预算或致使红色星球探索计划受挫

拟议的削减可能终结美国在探索那个世界中数十年的领导地位

美国宇航局“毅力号”任务的插图,该任务最早将于 2020 年 7 月发射,图中显示漫游车正在收集早期任务在火星表面缓存的样本管。

美国宇航局的火星探测计划正处于灾难性的困境中。唐纳德·特朗普总统 2021 财年(FY)的预算提案中对该计划的削减可能会终止该航天局的轨道飞行器群,以及其唯一活跃的火星探测车“好奇号”,该探测车自 2012 年以来一直在红色星球上巡视。

如果预算数字保持不变,那么在今年,将关闭一个老旧但功能正常的通信中继和科学轨道飞行器“火星奥德赛号”,该探测器自 2001 年以来一直在该星球上运行。它们还将削减“好奇号”的活动,而此时它正达到其在盖尔陨石坑夏普山进行中的科学调查的新高度。资金短缺将使该探测车的工作在明年年底前结束,届时它还无法探索火星古代气候的一个重大转变,据认为这一转变记录在山脉更高处的岩石中。

此外,2021 财年预算还将美国宇航局火星勘测轨道飞行器 (MRO) 的科学探测工作减少了 20%。它将 MRO 可以执行的目标观测次数削减了一半,清除了与之相关的大部分特殊数据产品。与火星奥德赛号一样,MRO 也是一个双重用途的轨道飞行器,在提供未来潜在着陆地点的高分辨率图像的同时,还充当重要的数据中继站。


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预算的减少还将影响火星大气与挥发演化探测器 (MAVEN) 航天器,将其任务的科学运行缩减至最低水平。MAVEN 自 2014 年以来一直在火星轨道上运行,使研究人员能够追踪该星球大气层持续的退化——这个过程在数十亿年前将火星从一个温暖、潮湿的世界转变为现在的寒冷、干旱的状态。

星际痛苦

在四月中旬的火星探测计划分析小组 (MEPAG) 会议上,100 多位以火星为重点的科学家讨论了这种严峻的前景,MEPAG 由美国宇航局特许成立,旨在协助规划对那个遥远世界的科学勘探。当然,由于持续的新冠病毒大流行,所有与会者都远程参加了会议——这可能是火星航天器规划和运行的另一个潜在痛苦来源,无论是经济上的还是其他方面的,对于联邦政府而言也是如此。随着华盛顿特区现在花费数万亿美元来支撑美国经济,对美国宇航局和其他联邦机构的资助的影响仍然不确定,但可能会很重大。

美国宇航局火星探测计划主任吉姆·沃茨金在 MEPAG 会议上表示,COVID-19“对该计划以及我们所做的事情产生了影响”。他估计,大约四分之三或更多的直接参与火星计划的人员已经过渡到虚拟工作场所,并且“现在预测影响还为时过早”。

计划未来探索红色星球的科学家们也面临着另一个困境——尽管这与火星或大流行病关系不大。目前正在进行制定的工作,这是由美国国家科学、工程和医学院领导的每 10 年一次的努力中的最新一次,该努力为至少未来十年设定了研究重点(以及实现这些重点的假想任务)。在外太阳系科学发现涌入的刺激下,许多研究人员现在将目光投向火星以外的其他目的地——主要是木星的欧罗巴和土星的泰坦和土卫二等含海洋的冰卫星。在经历了数十年来以火星为重点的任务的过剩之后,科学界探索其他地方的渴望变得越来越强烈。这项新的十年调查是否标志着行星科学家们将目光从火星移开的时刻?

火箭从火星起飞并携带运往地球的物质的艺术家渲染图,这是美国宇航局长期计划的火星样本返回任务的一部分。图片来源:美国宇航局和 JPL-加州理工学院

平衡之术

美国宇航局行星科学部主任洛里·格莱泽解释说,该计划每年都必须在可用预算的约束范围内平衡目标和目的。“去年需要做出许多艰难的决定:投资未来,继续我们一直在做的事情,还是在两者之间找到某种平衡。所有强大的组织都会这样做。火星探测也不例外,”她说。

格莱泽说,这种平衡之术导致的预算紧缩结果是苦乐参半的。“我们与科学界分享失望之情,同时也乐观地展望我们的新任务,因为我们知道我们已在既有约束条件下尽了最大努力,”她补充道。“话虽如此,我们将继续寻找机会,在向前迈进的过程中,尽量减少或抵消削减。每年我们都会重新审视预算及其约束条件,并努力改善该计划的态势和潜力。”

美国宇航局的下一个火星任务——“毅力号”探测车——现在正在准备在今年 7 月或 8 月发射升空。该探测车旨在成为一项雄心勃勃的国际计划的关键环节,该计划旨在将火星物质样本运回地球,该探测车的预定目标是在 2021 年在耶泽罗陨石坑着陆,该地点被认为古代环境有利于微生物生命的存在。在那里,这辆轮式机器人将收集和缓存具有天体生物学意义的样本,这些样本将等待未来尚未建造的任务进行回收。

格莱泽说,建造和发射“毅力号”的过程预计耗资约 24 亿美元。这比该任务的原始估算高出约 3 亿美元。在其主要任务期间(包括一个火星年,约 687 个地球日),在火星上运行该探测车可能还需要额外花费约 3 亿美元。

目光短浅的惩罚

拟议的削减美国宇航局火星计划的措施源于白宫管理与预算办公室。乔治·华盛顿大学的太空历史和政策专家约翰·洛格斯登说,这些措施旨在惩罚该航天局“毅力号”的成本超支。

洛格斯登说:“如果这种惩罚削弱了最终推动火星样本返回工作的日益增长的势头,那将是非常目光短浅的。”他观察到,将火星样本带回地球进行分析一直是几代行星科学家的圣杯,也是先前十年调查的首要任务。

洛格斯登说:“必须有一种更好的方法来加强对美国宇航局科学工作的成本控制,而不会危及其存在的理由。”“当国家应对大流行的成本时,我们需要保留一些我们高度优先的未来研究工作。火星探索应该位列其中。”

美国宇航局喷气推进实验室首席火星科学家兼 MRO 项目成员理查德·祖雷克说,火星探测计划的预算还不够大,无法支持数十亿美元的样本返回工作,同时还能使其火星奥德赛号、MRO、MAVEN 和“好奇号”充分发挥潜力。

祖雷克指出,如果总统 2021 财年预算像现在这样获得国会批准,将对目前位于火星上的所有美国资产产生重大影响。他说,这些任务继续返回的数据的价值是巨大的,而且在火星上更换所有这些基础设施的成本将是巨大的。祖雷克特别指出,“好奇号”探测车值得持续支持,因为它的核动力源可以使其在未来许多年内继续探索。一旦一项任务在另一个世界结束,任何复活都是困难的,如果不是不可能的。而且,近期似乎不太可能更换那些被关闭的能力。

祖雷克说:“火星上还有很多事情要做。”“这是一个动态的星球,其表面和大气在许多时间尺度上都会发生变化:从几小时到几十年。”他说,如果美国削减其在那里的行动,“我们将长期不知道我们失去了什么。”

前途未卜

亚利桑那州立大学火星奥德赛号团队成员菲利普·克里斯滕森说:“我担心预算威胁是真实存在的。”他是该航天器热辐射成像系统的首席研究员。克里斯滕森说,这种威胁很大程度上来自于新冠病毒大流行对美国宇航局及其项目的影响程度仍然未知。“我认为,考虑到未来几年的不确定性,美国宇航局最好维护他们在火星上的现有资产,并保持它们的活跃状态,直到下一个任务到达,”他补充道。

美国宇航局在红色星球上持续取得成功的关键推动因素是自 1997 年以来该机构在那里持续的轨道成像存在。这种崇高的视角允许天气监测、对正在进行的地面任务周围的条件进行远程研究,以及更好地评估未来着陆点的可行性。

克里斯滕森说:“如果‘奥德赛号’[被]关闭,并且 MRO 发生故障,那么美国持续的轨道成像记录和存在将不复存在。”他补充说,欧洲航天局的轨道飞行器会收集图像,但美国宇航局无法控制它们。此外,克里斯滕森指出,阿拉伯联合酋长国、印度和中国都在计划在不久的将来发射火星轨道飞行器任务。“他们正在非常努力地只是为了到达火星并进入轨道,”克里斯滕森说。“认为美国非常擅长到达火星,以至于我们可以关闭一艘运行良好的航天器,而其他国家正在竭尽全力才到达那里,这似乎有点傲慢。”

如果美国宇航局关闭火星奥德赛号,它可能会失去的不仅仅是图像。“我非常担心奥德赛号作为我任务的中继资产可能会丧失,”美国宇航局“洞察号”火星着陆器首席研究员 W·布鲁斯·班纳特说,该着陆器自 2018 年末在那里着陆以来一直在研究该星球的地震活动。“还有其他与‘洞察号’通信的途径,如果奥德赛号消失,我们仍然能够运行并执行我们的科学任务。但是,我们尚未找到任何没有奥德赛号的情况下不会对我们的科学产生重大影响的方案。”

然而,尽管目前大流行病肆虐,预算预测令人担忧,但可能仍有理由保持乐观。“全国大部分地区都失业了,人们正在生病和死亡,因此国家很难关注其他活动,”科罗拉多大学博尔德分校的行星科学家、MAVEN 任务首席研究员布鲁斯·雅科斯基说。“尽管如此,美国宇航局内部的科学和探索活动几十年来一直被认为具有很高的价值,我不认为这种情况会改变。它们在大流行病之前值得做,我预计在大流行病之后也值得做。”

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