火星样本返回计划，都有哪些技术挑战？美国航空航天局（NASA）正与欧

美国航空航天局（NASA）正与欧洲航天局（EuropeanSpaceAgency ， ESA）合作，将火星样本送回地球。

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NASA的毅力号漫游车已成功完成样本收集尝试，这幅由两张图片组成的合成图显示了它钻出的洞。
图片来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工
2021年9月1日， NASA的毅力号（Perseverance）火星车展开了它的手臂，在火星表面放置了一个钻头，并向下钻了大约2英寸（约6厘米），以提取岩芯样本。后来，毅力号将岩芯密封在样品管中。这一历史性事件标志着探测器首次从另一颗行星成功收集岩石样本，这些样本可能会在未来通过探测器送回地球。
火星样本返回（MarsSampleReturn）是一个多任务计划，目的在于取回毅力号在未来几年中将收集的火星岩芯样本。目前，该计划仍处于概念设计和技术开发阶段，作为人类航天史上最为雄心壮志的尝试之一，这项计划涉及多个航天器、多次发射和数十个政府机构。
“上世纪80年代以来，将火星样本送回地球一直都是行星科学界的优先事项，而如今，实现这一目标的潜在机会已经激发出了新一轮创新浪潮， ”迈克尔·迈耶（MichaelMeyer）说道，他是NASA华盛顿总部火星探测计划（MarsExplorationProgram）的首席科学家。

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上面的这张动图来自NASA毅力号漫游车的采样与缓存系统相机（SamplingandCachingSystemCamera ， CacheCam），图片中心显示的是毅力号收集的第一个火星岩石岩芯样本，被置于钛样本收集管内。这张动图拍摄于系统将金属盖盖上并密封样品管之前，时间是2021年9月6日，即任务的第194个火星日。拍摄图像时相机将岩芯样本作为焦点，样本周围的暗环是样品管内壁的一部分；围绕样品管和样本的明亮金色环状物是“轴承座圈” ，这是一个不对称的凸缘，一旦取芯钻钻进岩石中，它就会帮助切断样本；图中最外围的斑驳棕色圆盘是毅力号漫游车自适应缓存组件内样本处理臂的一部分。
图片来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工
相比让火星车在火星表面直接分析样本，在地球上对它们进行分析的好处是，科学家们可以使用多种先进的实验室技术，这些技术往往体积过大、结构过程太复杂而无法被送上火星。在地球的实验室中，他们可以以更快的速度进行分析，破解更多火星上是否曾经存在生命的相关信息。
“在我还是一名研究生的时候，我就一直梦想着能对火星样本进行分析。 ”火星样本返回计划的首席科学家米纳克希·瓦德瓦（MeenakshiWadhwa）说，该计划由位于美国南加州的NASA喷气推进实验室（JetPropulsionLaboratory）负责管理。 “这些样本有据可查，收集它们最终将使我们能够在它们返回地球后在最好的实验室里对它们进行分析。 ”
火星样本返回计划将包含多个“首次” ，目标在于解决一个悬而未决的问题：除了地球之外，生命是否也已出现在了太阳系的其他地方？“我的整个职业生涯都在努力寻找机会来回答这个问题。 ”来自NASA位于美国马里兰州格林贝尔特的戈达德航天飞行中心（GoddardSpaceFlightCenter）的天体生物学家丹尼尔·格拉文（DanielGlavin）说。格拉文正参与设计一种特殊的系统，用于保护火星样本在从火星返回地球的整个旅程中免受污染。
从火星收集样本然后带回地球将是一项载入史册的人类壮举，而这一壮举始于2020年7月30日，当NASA的毅力号漫游车发射升空之时。毅力号在2021年9月收集了第一批岩芯样本，它们将被暂时保留在火星上，等待未来的任务将它们取回并送返地球。对于这项提议的火星样本返回计划， NASA和ESA正在落实相关概念。目前涉及的概念包括一个着陆器、一个取回漫游车、一个将样本容器发射到火星轨道的上升飞行器，以及一个带有有效载荷的回收航天器用来捕获和容纳样本，然后将它们送回地球，最终降落在地球上的无人区。
视频来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工、ESA、NASA/戈达德航天中心、NASA/格伦研究中心
技术支持：詹姆斯·特拉利（JamesTralie）/NASA戈达德
背景音乐：阿克塞尔·库恩（AxelCoon）和拉尔夫·格贝尔（RalfGoebel）/环球制作音乐（UniversalProductionMusic）
火星返回计划由NASA与欧洲航天局（EuropeanSpaceAgency ， ESA）合作展开，需要从火星表面自主发射装满珍贵“外星货物”的火箭。工程师需要确保火箭的轨迹与绕火星运行的航天器轨迹一致，以便将样本舱转移到轨道飞行器上。在此之后，轨道飞行器会将样本舱送回地球，科学家将在那里等待并安全地接收样本，然后再将它们运送到防止生物性危害传播至外界的设施（目前正在开发中）。