欧洲期待已久的 ExoMars 火星车——该大陆的首个火星车——似乎受到了诅咒。降落伞问题破坏了最初计划于 2018 年进行的发射。然后,冠状病毒大流行阻止了 2020 年的发射。而现在,俄罗斯入侵乌克兰粉碎了 2022 年发射的机会。对于希望“事不过三”的团队成员来说,最新的延迟感觉格外残酷。“在几周内,我一提到这项任务就会流泪,”法国大气、环境、空间观测实验室 (LATMOS) 的瓦莱丽·恰莱蒂说,她领导着该探测器的地下雷达仪器团队。经过 20 多年的规划和开发,完全组装好的探测器正等待在意大利都灵的一个设施中发射。然而,ExoMars 似乎越来越有可能永远无法升空。欧洲航天局 (ESA) 官员目前正在权衡是尝试第四次发射,还是取消任务并继续前进。这个受诅咒的探测器可能仍然可以被拯救——但代价是什么?
欧洲的探测器以发现 DNA 双螺旋结构的著名英国化学家罗莎琳德·富兰克林的名字命名,它将是在红色星球上寻找生命方面迈出的重要一步。美国宇航局的“毅力号”探测器目前正在探索杰泽罗陨石坑内的古代河流三角洲,它依赖于精心设计的抓取式 火星样本返回计划,将火星物质送回地球进行天体生物学分析,而富兰克林号探测器将进行直接搜索,无需样本返回。它还将探测更深的地方:使用钻头,它可以到达地表以下两米深的地方,那里的生命证据不太可能被宇宙辐射的冲击抹去。(“毅力号”及其近亲“好奇号”探测器都没有配备探测如此深度的设备。)“ExoMars 探测器的建造完全以天体生物学为目的,”英国莱斯特大学的梅丽莎·麦克休说,她是探测器激光光谱仪科学团队的成员。“火星表面之下有什么对生物学具有巨大的意义。”
如果一切都按计划在今年早些时候进行,富兰克林号探测器本应在 9 月份由俄罗斯质子号火箭发射升空,然后在 2023 年 6 月由俄罗斯动力着陆平台“卡扎乔克”号降落到火星表面。但在 2022 年 3 月 17 日,在俄罗斯受到广泛谴责的入侵乌克兰之后,ESA 选择切断与该国在该任务上的联系,无限期暂停富兰克林号探测器。ESA 官员预计将在 2022 年 11 月的机构部长级会议之前正式决定是否继续执行该任务。
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通往红色星球的路线
探测器到达火星表面的一个可能路线是经由美国,通过 NASA 提供的组件和能力来增强 ESA 构建的新型着陆器,以取代卡扎乔克号。“我们的团队正在与 NASA 的团队合作,讨论需要采取的技术步骤,”ESA 总干事约瑟夫·阿施巴赫在4 月份接受SpaceNews采访时表示。在给大众科学的电子邮件声明中,NASA 官员证实了这些探索性努力:“我们最近开始对 ExoMars 任务的选项进行联合评估,”他们写道。“一旦我们了解更多信息,我们将把这些信息纳入我们的计划。”
另一种选择(尽管不太可能)是,任务的路线仍然可以通过俄罗斯。ESA 的探测器项目科学家豪尔赫·瓦戈表示,鉴于探测器及其着陆平台都已建成,重新与俄罗斯合作在 2024 年发射将是“最快速、最简单的方式”到达火星。但是,“鉴于战争的走向,很难想象这可能会实现。”考虑到这种伙伴关系重新出现的障碍,瓦戈表示,唯一真正可行的选择是 ESA 在 NASA 的帮助下建造自己的着陆器。“这需要时间,”他补充道。
然而,时间并不完全站在 ESA 这边。地球到火星的航行在两个行星适当对齐时最容易,这种情况每 26 个月发生一次。瓦戈说,建造和测试新硬件的繁琐过程将使 2024 年的发射成为不可能,但 2026 年或 2028 年的发射可能是一个可能性。ESA 可能会重新利用其为卡扎乔克号着陆器提供的部件,但俄罗斯制造的部件——着陆腿、隔热罩、下降发动机等等——将不得不从头开始开发。发动机尤其成问题,因为没有欧洲制造商提供任何能够在火星上着陆的发动机。同样,ESA 也缺乏放射性同位素加热装置所需的钚来保持探测器温暖——美国(或俄罗斯)可以提供这种钚。“所以我们正在询问 NASA 是否可以提供这些,”瓦戈说。“这些是我们现在正在进行的谈判。”
ESA 和 NASA 已经在就其联合火星样本返回计划的后续步骤进行合作,欧洲被指派开发取回探测器来拾取“毅力号”缓存的样本,以及将这些样本带回家的航天器。瓦戈表示,ESA 可能会要求 NASA 帮助 ExoMars,以换取 ESA 锁定其计划对样本返回工作做出的贡献。这种情况具有相当大的讽刺意味:在 2000 年代初期,欧洲和美国曾初步计划合作开展一项寻找生命的火星任务,涉及两辆探测器,它们的科学目标将重叠。但 NASA 在 2011 年退出了这项努力,理由是缺乏资金,然后在当年晚些时候宣布了将成为数十亿美元的“毅力号”探测器的任务概念。另一个欧洲主导的组成部分变成了富兰克林号探测器,ESA 不得不转向俄罗斯作为合作伙伴。这种经历给许多欧洲人留下了苦涩的滋味。“我们感到困惑,”英国航天局前首席空间科学家克里斯·李说。“人们非常恼火。”
奥克西亚平原或失败
富兰克林号探测器将在火星北半球的一个名为奥克西亚平原的区域着陆。这个地点是另一个古代河流三角洲的所在地,据认为可以追溯到 41 亿年前——比“毅力号”和“好奇号”探测器在其各自地点现在正在探索的地质特征古老数亿年。如果探测器被拯救,ESA 不太可能考虑将其发送到不同的地点。“我们想去我们拥有的地点,”瓦戈说。“这太棒了。这将是火星任务访问过的最古老地点。它为我们提供了独特的机会来观察火星上最早产生的矿物质。”
然而,另一个令人不安的可能性是,ESA 可能会止损并选择取消任务。除了开发新的着陆系统和购买新的火箭发射外,在完全清洁的条件下储存探测器六年也需要大量投资。即使现在,工程师也必须不断地用氩气冲洗探测器,以确保它保持在所需的原始状态,以最大限度地减少地球微生物污染的可能性。一些专家想知道这些资源是否可以更好地用于其他地方。“这值得吗?”李说。“除非 NASA 与 ESA 的讨论都是关于试图将 ExoMars 从寒冷中带回来的,否则我真的看不到它会继续前进。” 但 ESA 前科学和机器人探索主任大卫·索斯伍德表示,该机构应尽一切努力将探测器送往火星。“这将是我愿望清单上的最高优先级,”他说。
可以肯定的是,这辆长期以来饱受困扰的探测器的命运可能会持续数月。这让从事该任务的科学家不确定他们的未来会怎样。“如果 ExoMars 永远不会发射,这将是对我们时间和精力的浪费,”恰莱蒂说。“近 20 年来,我们一直在为一个[探测器]仪器工作。这绝对令人失望。” 目前,渴望看到他们的第一个本土探测器到达火星的欧洲科学家只能等待。