你是否讨厌将贵重物品留在车里却无法取回——而且它们远在 1.4 亿英里之外的地球？这就是 NASA 目前面临的窘境。其耗资数十亿美元的旗舰任务，旨在将珍贵且可能蕴藏生命的火星岩石和尘埃样本带回地球，正面临困境。NASA 局长比尔·纳尔逊本周在与记者通话时表示，该任务面临着“不可接受的”成本上涨，达到 110 亿美元，并且将珍贵载荷带回地球的时间推迟到 2040 年。他说，这个等待“太漫长了”。因此，该机构现在将转向私营公司，寻求创新设计以重振该任务。如果他们能够做到，那么回报将是参与我们这个时代最伟大的事业之一的机会，即探索邻近世界的宜居性，甚至可能存在生命。“我们已经非常接近了，”佛罗里达大学的天体生物学家艾米·威廉姆斯说。“科学成果几乎是难以想象的。”
火星样本返回 (MSR) 计划，正如其名称所示，早在三十年前就已构想出来。其目标是在火星上着陆探测器，从可能存在生命的位置收集具有科学价值的样本，并将它们带回地球。任务的第一部分正在进行中，“毅力号”探测器目前正在直径 28 英里的杰泽罗陨石坑周围行驶，该陨石坑被认为曾是一个古老的湖泊，在 38 亿年前干涸，目前已收集了大约二十几个样本。任务的下一阶段原定于 2031 年发射，从“毅力号”收集这些样本，并在 2033 年通过欧洲制造的航天器将它们发射回地球。然而，在 2023 年 9 月，一项独立审查 发现，鉴于该计划的延误和成本超支，这个目标是无法实现的。
4 月 15 日，NASA 发布了一份回应，同意该评估。该机构表示，它需要“开箱即用的方案”来实现将“毅力号”样本带回地球的目标。行星学会高级空间政策顾问凯西·德雷尔表示，其解决方案“令人惊讶”。NASA 正在要求私营公司 提出想法，说明如何在更低的成本和更短的时间框架内执行任务。该机构正在征集 5 月份之前的简短提案，然后将在今年夏天决定采纳哪些想法，完整的提案预计将在秋季提交。“这并没有为 MSR 的未来增加任何确定性或澄清，”德雷尔说。“内部研究的结果是‘让我们问问是否有人有其他想法。’” 他补充说，鉴于 MSR 是过去两次行星科学“十年调查”的首要任务，这一结果“有点令人失望”。此类调查是每十年一次的政府间审查，汇集社区意见，责成 NASA 和其他联邦机构承担重大的科学目标。
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吉姆·格林，NASA 前首席科学家，他在担任该机构行星科学部门主管期间巩固了 MSR 的地位。他表示，目前的情况与“欧罗巴快船”号的开发并非完全不同。“欧罗巴快船”号是 NASA 计划于 10 月发射的木星卫星欧罗巴的任务。“我们可能在欧罗巴上进行了价值数亿美元的研究，”格林说。“我们无法得出结论。” 然而，最终，NASA 找到了一种节省成本的方法，即将“快船”号变成飞掠任务，计划让它掠过欧罗巴数十次，而不是进入环绕该卫星的轨道，因为该卫星深入木星的硬件破坏性辐射带中。MSR 可能会迎来类似的突破。“业界有机会提出一些想法，”格林说。“这非常健康。这正是获得更好任务方案的方法。”
这张合成照片展示了 NASA“毅力号”火星探测器在任务着陆点杰泽罗陨石坑内的“三叉路口”存放点缓存的一些样本管。
NASA/JPL-Caltech/MSSS
德雷尔表示，NASA 可能在征集想法时心中已有一个特定的运载工具：SpaceX 庞大的新型 “星舰”火箭。“它鼓励各公司使用为‘阿耳忒弥斯’计划建造的基础设施，”他指的是 NASA 将宇航员送回地球卫星月球的宏大计划。“你真正能得出的唯一结论是，他们希望‘星舰’能成为这里的解决方案。” 这可能会为 MSR 提供一个绝妙的解决方案。NASA 已经为“星舰”提供数十亿美元的资金，这艘有史以来最大的火箭将把宇航员运送到月球表面——但“星舰”也有潜力将巨大的有效载荷从其他世界发射回地球。“星舰有可能在 [大约] 5 年内从火星返回大量货物，”SpaceX 首席执行官埃隆·马斯克 4 月 15 日在 X（前身为 Twitter）上 回应 NASA 的 MSR 征集时表示。事实上，“星舰”计划的重型运载能力非常强大，以至于这枚火箭可以立即简化 MSR。“你可能可以直接把‘毅力号’滚进‘星舰’，然后飞回地球，”德雷尔说。格林认为，使用“星舰”执行 MSR 任务的想法是可行的。“我们需要利用我们在 MSR 最初构想时没有的资产，”他说。SpaceX 也希望在未来几十年内最终将人类送往火星。“我们将如何学习从火星表面发射人类？”格林问道。MSR 可以提供绝佳的测试任务。
NASA 似乎已经排除了使用“火星直升机”的可能性，即 “独创号”直升机的后续机型。“独创号”直升机随“毅力号”前往火星并取得了巨大成功。NASA 表示，“对‘毅力号’可靠性的仔细评估”意味着不再需要这种飞行器从探测器上收集样本。相反，“毅力号”将在 2028 年被开回杰泽罗陨石坑的底部，在那里它将保持休眠的“静止状态”，直到 MSR 取回任务到来。NASA 负责科学的副局长桑德拉·康纳利在 4 月 15 日的市政厅会议上表示，届时欧洲航天局计划的轨道飞行器仍将“在 2030 年”发射——大概是在选择了不涉及“星舰”的架构的情况下——并且轨道飞行器将收集从火星表面发射的样本。
如果能够找到解决方案，那么所提供的科学回报几乎是无法估量的。“毅力号”科学团队成员威廉姆斯表示，这些样本将使我们能够精确地确定杰泽罗陨石坑中水的存在时间，精确到数百万年，并以探测器单独无法比拟的方式，在火星岩石中寻找生命可能存在的印记。“你不可能把同步加速器送到火星上，”她说，同步加速器可以产生强大的粒子束，以精细地解析样本。“它们的直径约为一英里。” 威廉姆斯说，虽然尚不清楚这些样本将使我们在火星生命问题上取得多大进展，但它们将“彻底改变”我们对其他世界宜居性的理解。“这些样本有可能彻底改变我们对火星的理解，以及对我们所有类地行星和太阳系外宜居世界探索的理解，”她说。
布朗大学的行星科学家杰克·马斯特德表示，即使没有生命的前景，这些样本也将具有惊人的科学价值。杰泽罗陨石坑本身位于一个更大的、直径 1200 英里的盆地内，称为伊西地平原，它可能是 39 亿年前灾难性撞击的结果。“太阳系演化的某些方面只能通过 [来自火星的] 样本返回来完成，”马斯特德说。这包括行星本身的形成，地球以及曾经的火星等世界磁场的存在，特别是早期太阳系中巨大撞击的时间。“拥有来自另一个行星天体的可追溯年代的样本来解决这个问题将是令人难以置信的，”马斯特德说。“生命是一个吸引眼球的话题，占据了所有头条新闻。但在更持久的层面上，样本将解答的关于太阳系演化的问题将同样重要，甚至更重要。”