火星样品返航的假想图。(图片：NASA/JPL)

研究火星的科学家们几十年来一直想把火星样本带回地球，现在，他们终于有机会设计一次任务来获得这些样品了。

阿波罗计划精心收集的月球岩石重塑了我们对月球和地球的科学认识。火星样品返回任务也会有着同样的效果，但火星比月球要危险得多。不过，在第70届国际宇航大会上，领导加州NASA喷气推进实验室火星样品返回任务的Brian Muirhead在一次演讲中说，这项任务的确会更艰巨，但也很值得。

Muirhead说：“现在科学界的共识认为，如果我们要回答关于火星的最大难题——例如，火星上是否曾经有生命存在过——我们就需要把火星上的物质带到我们的地面实验室。”

安排这样的一次样本采集任务是一个挑战，所以NASA打算与欧洲航天局(European Space Agency)进行合作。Muirhead说：“这个过程是相互关联的，在某种程度上，一切都相互关联。”任务包含有许多航天器组件：选择样本的NASA火星2020探测车，采集样本的“采集探测车”，发射样本的火箭，以及一个把样本带回地球的胶囊。

火星2020任务将于明年夏天发射升空，并于2021年2月在火星Jezero陨石坑着陆。它将会在火星上进行独立调查，并将一些有趣的岩石收藏起来，以便后续任务带回地球。

Muirhead说，该后续任务可能会在2026年发射，任务早期阶段和其他火星任务一样。但这项任务的首要挑战之一，就是要求航天器工程师将更多的重量安全着陆到火星上，这样做的话会延长火星任务的着陆过程。

“一旦到达火星，火星任务就会开始进入、下降和着陆的过程，这是我们著名的恐怖七分钟，”Muirhead说，“我们可能会把着陆过程延长至8到9分钟。”但他表示，该团队已经找到了一种方法，这种方法可以将比火星2020任务还要重得多的物体安全着陆到火星表面。

一旦探测器着陆，它将部署一辆漫游车去收集火星2020精心准备的样品容器。Muirhead说，这辆漫游车将比火星2020漫游车和好奇号都要更小，更像勇气号和机遇号。

该辆火星车的设计灵感来自欧洲航天局(European Space Agency)即将发射的罗莎琳·富兰克林火星车(Rosalind Franklin rover)，ESA这辆火星车的发射时间与2020火星任务相似，但它最终的外观将与之前的火星车截然不同。Muirhead在谈到计划旅行数据的时候说：“ExoMars是一辆严肃的科学漫游车;而富兰克林火星车是一辆极速赛车，它是一辆可以快速移动，并且高度自主的漫游车。”

任务清单上的下一个任务就是为返航长途旅行打包样品。科学家们正在设计一种可以安全携带多达30个岩石样本和两个空气样本的返回舱。“所有这些样本都能装进达斯·维达的头盔里，”Muirhead这里指的是容器的形状，然后容器就会被装进一个太空舱里面，再准备进行长途航行。在这个任务时间段，样本容器将会被密封和消毒，确保火星物质不会污染地球。

尽管此前有许多航天器飞向过火星，但没有一艘飞船返航过。Muirhead说：“火星单程旅行是传统的做法，返程旅行非常具有挑战性。”该飞行器将会依靠电子推进返航，在2031年返回到地球。

任务团队不想使用降落伞，Muirhead称降落伞为“臭名昭著的诡计”;相反，太空舱将会在地球大气层中自主导航。这意味着飞行器需要小心地减速，以免撞落到地面上，但也不能慢到大气摩擦把它烧成灰烬的程度。

在演讲结束的时候，Muirhead回答了观众提出的几个问题，这些问题都与几个正在讨论的任务设计具体方面有关。一名观众对返航任务无法测试人类返航航天器表示失望。还有人认为，如果忽略火星物质污染地球的风险的话，这项任务的成本可能会更低。

在这两种情况中，Muirhead都强调，火星样本返回任务将会专注于这些样本中蕴含的科学秘密。他在谈到行星保护时说：“这次任务的目标是带回样本，从架构角度以及确保科学样本完整性的角度来看，我认为我们现在正在考虑的方案应该是最简单的方案了。”