NASA 提议的火星样本返回任务在二月份再次遭遇挫折，其主要设施，NASA 的喷气推进实验室，解雇了近十分之一的员工。裁员——以及由此颠覆的生活——是国会两院之间的预算战的直接后果，美国众议院和参议院正在争论一项计划的未来，该计划将把精心挑选的火星样本送回地球，以解答关于太阳系历史、宜居性和演化的关键问题。
火星样本返回任务一直受到管理不善、成本上升以及现在 NASA 资金缩减的困扰。作为回应，参议院提议将其 2024 年的预算削减近三分之二，至 3 亿美元。众议院采取了相反的策略，加倍投入火星样本返回任务，提供了最初要求的全部 9.49 亿美元。尚未提出任何妥协方案，尽管我们已经进入了有问题的财政年度。这种僵局导致 NASA 节制火星样本返回任务的支出，以匹配所有可能结果中的最低水平。因此，喷气推进实验室突然发现自己面临预算漏洞，这迫使其迅速裁员。包括马里兰州戈达德太空飞行中心在内的其他 NASA 中心也失去了主要的火星样本返回相关项目，导致全国范围内进一步的劳动力压力和承包商裁员。
鉴于这些挫折，一些人正在询问该项目是否仍然值得追求。我的回答是肯定的，它是值得的。
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我们现在应该进行样本返回，因为我们有欧洲合作伙伴的支持，并且 NASA 拥有一支经验丰富的员工队伍，他们拥有多次成功的火星着陆经验。我们应该做好它，返回由毅力号火星车现在在火星上收集的全套样本。但我们必须谨慎行事；在没有国会额外资金的情况下，该项目必须重新构想，并将年度成本控制在可控范围内。
火星样本返回任务是一个高风险项目，但预期的科学回报可能会改变我们对太阳系和岩石行星演化的理解。潜在地发现古代生命证据的意义更加深远。
值得注意的是，该任务为 NASA 的长期载人探索计划提供了引人注目的联系，该计划始于阿耳忒弥斯登月计划，然后指向火星。火星样本返回任务将验证宇航员安全的关键技术，包括精确着陆、从火星发射以及深空自动化轨道交会。
然而，为了成功，NASA 及其合作伙伴必须解决最近一次独立审查中提出的严重管理和设计问题。NASA 领导层正在对该项目及其实施进行详细的重新评估，但尚未对火星样本返回任务的未来做出明确声明。与此同时，我在行星协会工作的行星协会概述了一套火星样本返回原则，供 NASA 在此过程中考虑。简而言之，它们指出：在专业知识和盟友存在的情况下，通过返回全套样本来开展科学研究，但不要在此过程中破坏 NASA 的整个预算。
解决火星样本返回任务困境的理想方案——以及科学界在 2022 年向 NASA 提出的正式建议中提出的方案——是从国会获得额外资金。不幸的是，12 月国会的债务上限协议冻结了国内支出水平；因此，NASA 的科学预算似乎可能会保持不变，甚至可能缩减。正是这种资金压力以及火星样本返回任务自身不断增长的成本估算，导致参议院提出削减预算。
有两种方法可以考虑太空项目的“可负担性”：生命周期成本和年度成本。生命周期成本是头条数字，是项目生命周期内所有费用的总和。然而，年度数字是一个项目在任何给定年份的支出额。理想情况下，航空航天项目遵循一条曲线，年度支出最初较低，在发射前一两年达到峰值，然后在运营开始时再次缩减。
即使没有理想的成本曲线，航天器仍然可以建造出来；只是速度不会那么快。
之前构想的火星样本返回任务的头条数字在 80 亿美元到 110 亿美元之间。这将使其总成本与哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜相当，成为 NASA 历史上最昂贵的科学任务之一。这并不便宜，尽管并非没有先例。真正的问题是，火星样本返回任务在 2030 年前发射所需的年度支出将超过每年 10 亿美元——这是一个异常巨大的数额。
国会按年度分配资金。因此，年度成本最容易受到政治角力的影响。NASA 的大部分项目规划都是一个精细的舞蹈，以确保没有一个项目的成本峰值与任何其他项目同时出现。年度支出越小，对其他计划的干扰就越小，项目就越容易在预算中容纳。
这种观点为火星样本返回任务提供了一种潜在的政治解决方案。作为其重新设计过程的一部分，NASA 可以围绕火星样本返回任务的年度预算规模而不是其项目效率进行优化。以历史金额为目标，即过去成功资助的金额，就是这样一种方法。例如，过去十年机器人火星计划的平均成本约为每年 6 亿美元。这可能是火星样本返回任务近期进展的可行金额。
航空航天项目的“理想”成本曲线可以展平，从而以时间和项目总成本为代价来减少年度支出。
来源：凯西·德雷尔/行星协会
值得注意的是，控制年度成本（使其低于所有行星支出的三分之一）是在科学界的官方建议中向 NASA 提出的关于火星样本返回任务的建议，尽管鉴于 2023 年通过的联邦支出的严格限制，我建议采取更严格的限制。
我们不应掩盖这种方法的弊端。为了政治权宜之计而维持任意成本限制，需要做出运营、管理和设计上的妥协。“质量、成本、时间——三者取其二”是航空航天业的一句谚语。如果质量是固定的（火星样本返回任务必须成功，因为没有备用样本），并且年度成本受到限制，那么时间就必须让步。这将延迟样本的返回，可能延迟多年。而且，也许具有讽刺意味的是，这意味着头条成本本身会高得多，因为庞大的员工队伍将在账面上停留更长的时间。
替代方案甚至更不现实。SpaceX 正在建造一艘巨大的星舰及其第一级超重型火箭，其明确目标是建立火星殖民地。为什么不等待星舰带回数吨岩石呢？因为用星舰换掉火星样本返回任务是将一个难题换成一个极其困难的难题——维持人类在往返火星任务中的生命。此外，无法保证星舰会在火星上取得成功，或者它会返回具有科学价值的样本。
喷气推进实验室的失业是全国各地 NASA 中心日益严重的预算灾难最明显的症状。可悲的是，这是政治上的自作自受。但这并不意味着现在是退缩我们的雄心壮志，放弃我们最基本和最重要问题的时候。解锁一段浩瀚历史——太阳系的历史，甚至可能是过去或现在生命的历史——的机会太大了，不容放弃。前进的道路将是混乱的，可能不是最优的，并且需要持续的辩论——但这就是民主。这只是意味着现在是时候为大局和我们更好的天使而辩论：为了最和平的原因，释放我们对最艰巨任务的狂野雄心。
这是一篇观点和分析文章，作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。