美国国家航空航天局擅长大胆的项目。想想詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），它正在改写宇宙学，并揭示了关于恒星演化的深刻见解，以及我们太阳系的珍贵景象。尽管詹姆斯·韦伯太空望远镜的预算严重超支，并且延误了十年，但我们现在有谁敢说其 100 亿美元的投资不值得付出成本和等待呢？
但是，美国国家航空航天局最新的大型科学项目——火星样本返回（MSR）任务，可能不会迎来如此幸福的结局。即使它成功地将火星碎片带回地球，也可能会通过吸走其他行星科学项目的资金，并破坏该航天局进一步探索太阳系的周密计划来实现。
更糟糕的是，如果在目前的开发阶段资金不足，火星样本返回任务可能会面临更长的延误和更高的成本，而这正是詹姆斯·韦伯太空望远镜延误的原因。这将扼杀对这颗红色星球的探索，直到 2030 年代后期。
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火星样本返回任务将从杰泽罗陨石坑采集火星岩石和尘土样本，据信该陨石坑在数十亿年前曾被水淹没，然后将它们送回地球。美国国家航空航天局的“毅力号”探测车是这项多部分展示的第一步，目前已收集了 38 个计划样本中的 23 个，并将它们放在胶囊中，留在火星表面以待回收。从那以后，细节变得不太确定，但目前的计划是，未来的美国国家航空航天局主导的样本取回着陆器将携带两架小型直升机和一艘火箭，以抓取这些胶囊并将它们发射到火星轨道，届时另一个火星样本返回任务组件，即由欧洲航天局（ESA）领导的地球返回轨道器将在那里等待接收它们并将它们带回家。
这个计划当然是大胆的。然而，大胆是有代价的。完成这项多阶段构想的火星样本返回任务的价格估计为 80 亿至 110 亿美元，与詹姆斯·韦伯太空望远镜的成本惊人地相似。火星样本返回独立审查委员会（IRB）在2023 年 9 月发布了调查结果和建议，认为在希望的 2027-2028 年窗口期发射的可能性“接近于零”。现在，发射时间预计在 2030 年，但这仍然非常乐观。该委员会还确定，为了赶上那个日期，从 2025 年开始，该任务每年需要超过 10 亿美元的额外资金——而这一消息是在部分由于国会未通过 2024 年的完整预算而造成的巨大预算不确定性中传来的。一个响应小组计划在明年三月之前提出修订后的架构，而美国国家航空航天局已于 2023 年 11 月开始放慢该任务的工作。
规划者明智的做法是记住詹姆斯·韦伯太空望远镜最近的历史。其早期发展的主要问题是长期资金不足，导致延误和成本超支——詹姆斯·韦伯太空望远镜独立综合审查小组认为，这是由于不幸地将工作推迟到未来几年，以保持在年度预算承诺范围内的做法造成的，而年度预算承诺过低。如果在美国国家航空航天局项目的开发阶段，充足的资金难以获得，那么它可能会重蹈覆辙，重演火星样本返回任务的这一情景。其不确定且不断膨胀的成本可能会延迟其他已排队的任务，直到其发射之后。
预算的不确定性促使美国国家航空航天局宣布将“蜻蜓号”任务推迟一年，“蜻蜓号”是一架注定要前往土星卫星泰坦星的直升机；“金星大气成分、辐射和成像任务”（VERITAS）推迟三年；以及下一个“新疆界”行星科学任务的提案征集推迟三年。延误也带来了宝贵人才流失的威胁。另请查看美国国家航空航天局对火星的期望时间表。在最好的情况下，直到 2030 年代中期之前，几乎没有什么进展。尽管詹姆斯·韦伯太空望远镜被嘲笑为“吞噬天文学的望远镜”，但该项目的问题并没有导致美国国家航空航天局的整个天体物理学计划陷入停顿。在詹姆斯·韦伯太空望远镜的开发过程中，该航天局执行了哈勃太空望远镜的维护任务，并发射了斯皮策太空望远镜、费米太空望远镜和开普勒太空望远镜，所有这些都是世界一流的任务。
火星样本返回任务被誉为一项可能确定火星是否曾经存在生命的任务，但找到确定的生物特征可能只是侥幸。毅力号只向下挖掘约七厘米以采集样本，而美国国家航空航天局自己的研究表明，沐浴火星的宇宙辐射会将氨基酸等有机化学物质降解到地表以下近两米处。为了增加我们在火星上找到现存生命的机会，我们需要探测更深的地方，并获取受到保护免受地表辐射和极端温度影响的样本。如果主要目标是在地表附近寻找化石遗骸，我们需要对整个星球的广阔区域进行采样，而不仅仅是一个陨石坑的狭窄范围。
有趣的是，欧洲航天局希望在 2028 年向火星发射探测器，真正深入挖掘并寻找生命。这项任务名为“罗莎琳德·富兰克林”号探测车，以纪念帮助揭开 DNA 结构的 X 射线晶体学家罗莎琳德·富兰克林命名，这项任务将在火星表面以下两米处钻探，比以往任何时候都更深。欧洲航天局曾与俄罗斯合作开展这项任务，但该国 2022 年入侵乌克兰实际上结束了合作。欧洲航天局已被迫重建许多组件，包括一个新的着陆器。美国国家航空航天局已承诺为组件提供支持，其中包括“罗莎琳德·富兰克林”号探测车着陆的推进系统，但如果火星样本返回任务过度削减其行星探索预算，那么这项资金可能会受到威胁。
那么，考虑到火星样本返回任务不幸的成本上升和不可避免的延误，美国国家航空航天局对火星探索的合理目标是什么？如果目标仅仅是成为第一个从火星返回样本的国家，那么美国国家航空航天局正走在一条失败的道路上。中国计划在 2028 年发射其自己的样本返回任务“天问三号”，计划于 2030 年抵达火星，并在 2031 年返回地球。如果目标是更好地了解火星过去和现在是否适合生命居住以及人类在火星上的未来，那么美国国家航空航天局可以将其资源和人才重新定向，以确保“罗莎琳德·富兰克林”号任务取得成功，并计划一系列规模较小、成本更低的火星任务——钻探器、气球或下一代直升机，以“独创号”直升机的成功为基础，该直升机目前正在火星周围嗡嗡作响。在 2023 年 3 月于美国国家航空航天局总部举行的一次会议上，美国国家航空航天局火星探测计划主任埃里克·伊安森阐明了每两年发射相对低成本任务的战略，成本在 1 亿美元至 3 亿美元之间，那时地球和火星距离最近。
像詹姆斯·韦伯太空望远镜团队一样，在面临取消威胁下工作会使工人感到沮丧。然而，火星样本返回任务对稳定任务流的预算威胁是对更广泛的行星探索计划以及支持该计划的工作人员的打击。如果国会现在不为火星样本返回任务提供充足的资金，并为同步的探索任务留出足够的空间，那么从火星返回样本可能只是中国取得的众多第一项成就之一——不仅在这颗红色星球上，而且在更广阔的太阳系中。
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。