原標(biāo)題：《從火星取樣返回，這三步很重要》

今日視點(diǎn)

實(shí)習(xí)記者 胡定坤

火星，一直是國(guó)際深空探測(cè)的重點(diǎn)。飛躍、環(huán)繞、著陸、巡視，人類(lèi)想盡一切辦法加深對(duì)紅色星球的認(rèn)識(shí)。現(xiàn)在，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)和歐洲航天局(ESA)準(zhǔn)備再進(jìn)一步——2031年，從火星上取點(diǎn)東西回來(lái)。畢竟探測(cè)器的儀器再先進(jìn)，也沒(méi)有在地球?qū)嶒?yàn)室里研究得全面。

可是，探測(cè)火星尚有難度，取樣返回談何容易？NASA和ESA準(zhǔn)備怎樣完成這一挑戰(zhàn)？

火星2020：“兼職”取樣并存儲(chǔ)

NASA計(jì)劃在2020年7月發(fā)射“火星2020”探測(cè)器，這一六輪火星車(chē)將在2021年2月著陸在Jezero火山口。

“火星2020”除了完成“本職”的巡視、探測(cè)任務(wù)，還要“兼職”收集精心挑選的火星巖石和土壤。它將攜帶43根特制試管，其中5根將作為“參考物”，幫助研究人員排除推進(jìn)劑等來(lái)自地球的無(wú)機(jī)和有機(jī)物污染，另外38根用于儲(chǔ)存樣本。

這些試管置于探測(cè)器的腹部，當(dāng)火星車(chē)的大機(jī)械臂伸出來(lái)鉆巖石、取土壤時(shí)，另一個(gè)小機(jī)械臂將拿起空的試管，移動(dòng)到大機(jī)械臂上的鉆頭附近，待其填充好樣本后，再把它轉(zhuǎn)移到密閉的存儲(chǔ)艙中。

之后，火星車(chē)將在巡視過(guò)程中把部分試管放在著陸點(diǎn)附近的指定位置，這些存儲(chǔ)點(diǎn)將被精確標(biāo)注且易于抵達(dá)，方便進(jìn)一步回收任務(wù)的開(kāi)展。

SRL：回收樣本、飛離火星

2026年，NASA將發(fā)射樣本回收著陸器(SRL)。SRL將包括一個(gè)固定不動(dòng)的著陸器、一個(gè)ESA提供的樣本回收車(chē)(SFR)和一個(gè)高度不超過(guò)3米的火星上升運(yùn)載火箭(MAV)。

SRL將降落在“火星2020”探測(cè)器的著陸點(diǎn)附近，并且釋放SFR。SFR不攜帶任何科學(xué)儀器，它唯一的工作就是把“火星2020”存儲(chǔ)的樣本帶回著陸器，并將它們放置在籃球大小的軌道樣本容器中。無(wú)論樣本是寄存在火星表面還是仍然待在“火星2020”里，SFR都將一一回收。

SRL地面任務(wù)預(yù)計(jì)將持續(xù)8個(gè)月左右，其中5個(gè)月的時(shí)間用于回收樣本。在這段時(shí)間里，MAV要一直孤獨(dú)地等待。NASA火星取樣返回任務(wù)負(fù)責(zé)人布萊恩·穆?tīng)柡诘卤硎荆琈AV必須要在低溫和多灰塵的火星環(huán)境中生存下來(lái)，然后還要成功發(fā)射并進(jìn)入火星軌道，“所以，這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的發(fā)射場(chǎng)景”。

穆?tīng)柡诘峦嘎叮琈AV的技術(shù)方案還沒(méi)有確定。研究人員在考慮兩種選擇：一種是兩級(jí)固體推進(jìn)火箭，另一種是采用混合推進(jìn)技術(shù)的單級(jí)火箭。最終的決定將在今年年底之前做出。

MAV的任務(wù)是把軌道樣本容器送到300公里的火星軌道上，再由ESA研制的地球返回軌道器(ERO)接力運(yùn)回。

ERO：迎接樣本到地球

與SRL任務(wù)一樣，ERO也計(jì)劃于2026年發(fā)射，ESA已經(jīng)邀請(qǐng)歐洲有關(guān)公司提交研制該航天器的方案建議。據(jù)悉，ERO將使用電力推進(jìn)系統(tǒng)，并配備多級(jí)可拆卸模塊，以充分利用代號(hào)“比皮科倫坡”的水星探測(cè)器的相關(guān)技術(shù)。

穆?tīng)柡诘陆榻B，ERO將把捕獲的軌道樣本容器安裝在一個(gè)無(wú)菌的密封系統(tǒng)內(nèi)，然后對(duì)該系統(tǒng)的接頭進(jìn)行消毒，以確保火星樣本在進(jìn)入地球大氣層時(shí)不會(huì)泄漏出來(lái)，從而避免污染我們的星球。

密封系統(tǒng)被放置在一個(gè)特殊的再入飛行器內(nèi)。當(dāng)ERO接近地球時(shí)，再入飛行器將從ERO分離，穿過(guò)地球大氣層，撞向猶他州的沙漠或干涸的湖床。該飛行器并不裝備降落傘，而是完全依靠被動(dòng)減速技術(shù)，避免產(chǎn)生不必要的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

穆?tīng)柡诘抡f(shuō)，地球表面的加速度定義為1G，如果再入飛行器撞到了沙漠中的泥土上，它將受到大約1000G的沖擊力，如果不幸撞到巖石上，可能會(huì)受到3000G的沖擊力。

NASA和ESA計(jì)劃樣本在2031年返回。火星和地球間每26個(gè)月才有一次行星際發(fā)射窗口，如果SRL和ERO在2026年還沒(méi)有準(zhǔn)備好，下一次機(jī)會(huì)將在2028年到來(lái)，樣本返回地球的時(shí)間也就推遲到2033年。

現(xiàn)在，火星取樣返回任務(wù)仍然處于概念階段，該項(xiàng)目還沒(méi)有正式列入NASA或ESA的預(yù)算中。

歐空局的一位官員認(rèn)為，這一任務(wù)很有難度，需要完成“比以前任何任務(wù)都更具挑戰(zhàn)性和更先進(jìn)的多個(gè)任務(wù)”。

(科技日?qǐng)?bào)北京7月31日電)