加利福尼亚州蒙罗维亚 — NASA 的下一个主要的行星际任务是火星 2020 探测器。这个机器人探测器预计将于 2021 年 2 月在红色星球着陆，但有一个关键细节仍有待决定：它究竟将在哪里着陆。
探测器在 2021 年的着陆地点可能会影响未来几十年火星探索的方向。除了在其着陆点附近探测过去是否适合居住以及是否存在火星生命迹象外，该探测器还将选择和缓存样本，以便在未来某个尚未确定的日期返回地球。一旦收集到这些珍贵的样本，无疑会召唤我们重返火星，即使目前尚无人知晓它们将蕴藏什么秘密，或者是由人类还是机器人来取回它们。
此前，任务规划人员曾两次聚集在一起，缩小候选着陆地点的过长清单，每次都选出少量高优先级的地点。从 2 月 8 日至 10 日，约 250 名行星科学家和航天器工程师聚集在此地参加他们的第三次会议——这是在火星 2020 最终着陆点选定之前的倒数第二次会议。计划在 2018 年初至中期举行第四次研讨会，以进一步思考剩余的候选地点，之后 NASA 的领导层将选定探测器的最终目的地。
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火星 2020 探测器踩下刹车，利用其天空起重机与车载导航软件相结合，自主避开地面危险并安全着陆。
图片来源：NASA/JPL–-CALTECH
来自世界各地的专家关注着会议进程，期待着这个在行星科学领域最接近于梵蒂冈西斯廷教堂烟囱冒出白烟宣布新教皇当选的具有重大意义的决定。经过数天的审议、辩论、投票以及一小群火星官员之间的幕后玩笑，他们终于宣布了首选着陆点，将之前的八个候选地点缩减为仅三个区域。
候选地点
火星 2020 任务仍在运行的前三个地点是东北 Syrtis Major、Jezero Crater 和 Columbia Hills/Gusev Crater——后者是 NASA 的勇气号探测器从 2004 年到 2010 年已经勘测过的地方。所有这三个地点都靠近火星赤道，与行星的其他部分相比，该区域更容易进行表面任务。“东北 Syrtis 和 Jezero 是评分最高的地点，”火星 2020 项目科学家、加州理工学院地球化学教授 Ken Farley 说。
Jezero Crater 拥有一个古老的干涸湖泊，可能成为过去微生物生命的储存库。东北 Syrtis Major 是一座巨大的盾状火山，毗邻一个巨大的撞击坑，据认为该区域曾经温暖潮湿。
火星 2020 探测器伸出机械臂的计算机艺术图。
图片来源：NASA/JPL-–CALTECH
在这三个地点中，对于为了机器人重返哥伦比亚山而摒弃处女地的想法引发了激烈的讨论。该地点的倡导者解释说，在勇气号探测器陷入沙地并最终在那里报废之前，该机器人发现了一个古老的、被侵蚀的火山灰沉积物。结合其他观测结果，火山活动的迹象表明，很久以前该地区曾有温泉活动，从而提高了该地点蕴藏过去火星生命迹象的潜力。
关于哥伦比亚山的辩论在研讨会闭幕前达到高潮，当时着陆点指导小组否决了该地点——但这一决定随后被推翻。“在考虑哥伦比亚山时，遴选委员会认识到该地点的潜在优势以及各种不确定性，”Farley 说。“该小组决定，有必要进一步研究哥伦比亚山地点，以更好地了解该地点的地质情况以及该任务可以在那里完成什么。”
更智能的“恐怖七分钟”
从工程角度来看，火星 2020 任务在很大程度上是好奇号机器人的镜像，自 2012 年 8 月以来，好奇号一直在火星上忙碌地工作。让下一个探测器在火星上着陆并开展工作，采用了相同的进入、下降和着陆方法——这是一次惊险刺激地穿过大气层的过程，俗称“恐怖七分钟”，最终以“天空起重机”发射反推火箭并悬停在地面上方，小心地将探测器降落到火星表面而告终。然而，这一次，火星 2020 硬件将配备新的系统，以实现更精确的着陆点，并进行最后一刻的机动，以避开危险的巨石、斜坡和流沙陷阱。
NASA 火星探测计划首席科学家迈克尔·迈耶在着陆点研讨会上详细介绍了火星 2020 探测器任务。
图片来源：Barbara David
此外，一旦着陆，与好奇号相比，该探测器将以更高的自主性运行，这要归功于一批软件升级。喷气推进实验室 (JPL) 探测器的系统工程负责人詹妮弗·特罗斯珀表示，这些改进可以确保在火星上不会浪费时间。
特罗斯珀说，在各种复杂地形上增强的导航能力意味着火星 2020 可以比好奇号更快、更有效地完成其主要科学任务。事实上，她说，相对于好奇号，该探测器必须表现得更好才能实现其任务目标。
储存火星样本
核动力火星 2020 探测器的一个主要目标将是严格记录，然后收集和储存“天体生物学相关”的火星样本，以便未来运回地球。“火星 2020 不是一项生命探测任务，但我认为，如果目标地点正确，我们可以在最终回答关于火星上是否存在生命的问题方面取得巨大进展。它让我们朝着找出答案的方向前进，”史密森尼航空航天博物馆的地质学家约翰·格兰特说，他与人共同主持了火星 2020 着陆点指导委员会。
“在科学方面，一切都是为了实现火星样本返回，”JPL 火星探测理事会首席科学家大卫·比蒂说，他也是 NASA 成立的独立科学家多元化小组——返回样本科学委员会的联合负责人。他认为火星 2020 探测器是“将火星甘露的碎片送到地球的巨大进步”。总而言之，该机器人将把大约半公斤的火星物质装入样本收集管中。一旦这些装有火星物质的管子回到地球，这些样本将通过现代仪器的奇迹进行分析。“我们基本上可以对样本进行全面分析，”比蒂说。“我将火星样本视为我们未来规划中的一个重大分歧点。要么样本中存在生命，要么不存在。如果其中存在生命，那么火星计划将朝着完全不同的方向发展。”
密苏里州圣路易斯华盛顿大学的雷·阿维德森认为，将火星样本返回地球是数十年来红色星球研究的合理进展。
图片来源：Barbara David
世界各地的科学家已经在为他们自己的实验室与任何新送来的火星漂浮物进行近距离接触做准备。“我们几十年来一直试图获取返回样本，”圣路易斯华盛顿大学地球与行星遥感实验室主任雷·阿维德森说。“样本返回非常昂贵，非常复杂，”他说，但这是火星轨道任务、地质探测器和好奇号宜居性发现的合理进展。“下一步是选择合适的地点，进行一些原位测量，然后在未来十年内的某个时候将样本取回，”阿维德森补充道。他赞成机器人而不是人类运回货物，因为自动化设备更便宜、更快捷。
计划和希望
然而，存在一个问题。NASA 缺少一项关于火星 2020 之后会发生什么的确切计划。事实上，该探测器目前是 NASA 最后一个获得资助的火星任务。阿维德森和许多其他火星科学家乐观地认为，机器人将在 2030 年代尽快将天体生物学成果带回家——但这些样本究竟何时、以何种成本返回地球仍然是任何人都无法猜测的。“这是一个钱的问题，而不是科学问题，”比蒂说。“而这笔钱来自国会和管理与预算办公室，优先事项由白宫设定。”
NASA 火星探测计划首席科学家迈克尔·迈耶更直言不讳地说道：“我们不知道……我们没有在预算中列出 2020 年之后我们将要做什么。当然，我们有计划和希望。”他认为火星 2020 的样本缓存是半个多世纪以来探索的顶峰，这些探索始于 1960 年代首次火星飞掠，所有这些都旨在了解那个遥远的世界是否是地外生命的地址——无论是在过去还是现在。他补充说，感谢好奇号，是的，我们现在可以肯定地知道，火星早期拥有生命的所有必要成分。“火星有可能支持微生物生命吗？火星 2020 任务将解决这个问题……而且看起来我们的方向是正确的，”他说。
来自世界各地的大约 250 名科学家和工程师参加了第三次研讨会，该研讨会旨在确定火星 2020 探测器的最佳着陆点。
图片来源：Barbara David
另一方面，即使是最好的计划也可能脱轨，特别是如果火星 2020 最终着陆点的“地面实况”不如专家们所希望的那样诱人。无法保证第二次收集样本的机会，如果发现火星 2020 的地点不尽如人意，也无法保证另一次前往其他地点的任务。随着做出正确决定的压力越来越大，关于探测器最佳去向的竞争阵营之间的裂痕也在加深。“你获得的关于火星这样的地方的信息越多……就越难用非黑即白的方式来解决这些问题，”NASA 艾姆斯研究中心的高级天体生物学家大卫·德斯玛拉伊斯解释道。
“现在你看到天体生物学界在不同的[火星]环境之间出现了分裂。这有点像封建景观……甚至是天体生物学家之间的封建主义，”德斯玛拉伊斯说，研究人员职业生涯的成败可能与他们支持哪个着陆点密切相关。他指出，NASA 寻找火星生命的口号曾经是“追随水”。但“这已经不够了，”他说，因为事实证明火星上的水非常普遍。“现在我们需要区分哪些地方有水——哪些更好，哪些稍差？这就是宜居性的用武之地。所以让我们在这里提高标准。”
至于缺乏资金可能会结束 NASA 与火星的持久恋情的可能性，德斯玛拉伊斯像他的大多数同行一样乐观：“情况总是这样。道路的尽头是一件好事……因为你可以继续修路。”