从火星取样返回，这三步很重要
火星，一直是国际深空探测的重点。飞跃、环绕、着陆、巡视，人类想尽一切办法加深对红色星球的认识。现在，美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）准备再进一步——2031年，从火星上取点东西回来。毕竟探测器的仪器再先进，也没有在地球实验室里研究得全面。
可是，探测火星尚有难度，取样返回谈何容易？NASA和ESA准备怎样完成这一挑战？
火星2020：“兼职”取样并存储
NASA计划在2020年7月发射“火星2020”探测器，这一六轮火星车将在2021年2月着陆在Jezero火山口。
“火星2020”除了完成“本职”的巡视、探测任务，还要“兼职”收集精心挑选的火星岩石和土壤。它将携带43根特制试管，其中5根将作为“参考物”，帮助研究人员排除推进剂等来自地球的无机和有机物污染，另外38根用于储存样本。
这些试管置于探测器的腹部，当火星车的大机械臂伸出来钻岩石、取土壤时，另一个小机械臂将拿起空的试管，移动到大机械臂上的钻头附近，待其填充好样本后，再把它转移到密闭的存储舱中。
之后，火星车将在巡视过程中把部分试管放在着陆点附近的指定位置，这些存储点将被精确标注且易于抵达，方便进一步回收任务的开展。
SRL：回收样本、飞离火星
2026年，NASA将发射样本回收着陆器（SRL）。SRL将包括一个固定不动的着陆器、一个ESA提供的样本回收车（SFR）和一个高度不超过3米的火星上升运载火箭（MAV）。
SRL将降落在“火星2020”探测器的着陆点附近，并且释放SFR。SFR不携带任何科学仪器，它唯一的工作就是把“火星2020”存储的样本带回着陆器，并将它们放置在篮球大小的轨道样本容器中。无论样本是寄存在火星表面还是仍然待在“火星2020”里，SFR都将一一回收。
SRL地面任务预计将持续8个月左右，其中5个月的时间用于回收样本。在这段时间里，MAV要一直孤独地等待。NASA火星取样返回任务负责人布莱恩·穆尔黑德表示，MAV必须要在低温和多灰尘的火星环境中生存下来，然后还要成功发射并进入火星轨道，“所以，这是一个具有挑战性的发射场景”。
穆尔黑德透露，MAV的技术方案还没有确定。研究人员在考虑两种选择：一种是两级固体推进火箭，另一种是采用混合推进技术的单级火箭。最终的决定将在今年年底之前做出。
MAV的任务是把轨道样本容器送到300公里的火星轨道上，再由ESA研制的地球返回轨道器（ERO）接力运回。
ERO：迎接样本到地球
与SRL任务一样，ERO也计划于2026年发射，ESA已经邀请欧洲有关公司提交研制该航天器的方案建议。据悉，ERO将使用电力推进系统，并配备多级可拆卸模块，以充分利用代号“比皮科伦坡”的水星探测器的相关技术。
穆尔黑德介绍，ERO将把捕获的轨道样本容器安装在一个无菌的密封系统内，然后对该系统的接头进行消毒，以确保火星样本在进入地球大气层时不会泄漏出来，从而避免污染我们的星球。
密封系统被放置在一个特殊的再入飞行器内。当ERO接近地球时，再入飞行器将从ERO分离，穿过地球大气层，撞向犹他州的沙漠或干涸的湖床。该飞行器并不装备降落伞，而是完全依靠被动减速技术，避免产生不必要的风险点。
穆尔黑德说，地球表面的加速度定义为1G，如果再入飞行器撞到了沙漠中的泥土上，它将受到大约1000G的冲击力，如果不幸撞到岩石上，可能会受到3000G的冲击力。
NASA和ESA计划样本在2031年返回。火星和地球间每26个月才有一次行星际发射窗口，如果SRL和ERO在2026年还没有准备好，下一次机会将在2028年到来，样本返回地球的时间也就推迟到2033年。
现在，火星取样返回任务仍然处于概念阶段，该项目还没有正式列入NASA或ESA的预算中。
欧空局的一位官员认为，这一任务很有难度，需要完成“比以前任何任务都更具挑战性和更先进的多个任务”。
（科技日报北京7月31日电）
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