美国宇航局寻找地球以外生命的一项重要任务“火星样本返回”遇到了麻烦。其预算已从50亿美元激增至超过110亿美元，样本返回日期可能从本十年末推迟到2040年。

火星样本返回任务前景岌岌可危NASA呼吁私营公司提供支持

该任务将是第一个尝试将岩石样本从火星带回地球的任务，以便科学家能够分析它们是否存在过去生命的迹象。

NASA局长比尔·尼尔森在2024年4月15日的新闻发布会上表示，目前设想的任务成本太高且速度太慢。美国宇航局给私营公司一个月的时间提交建议，以更快、更实惠的方式带回样本。

作为一名研究宇宙学并写过一本关于早期火星任务的书的天文学家，我一直在关注样本返回传奇的上演。火星是寻找地球以外生命的最近且最好的地方，如果美国宇航局这项雄心勃勃的任务失败，科学家将失去更多地了解这颗红色星球的机会。

火星的宜居性

1976年，美国国家航空航天局(NASA)首次登陆火星表面，结果发现这颗行星是一片寒冷的沙漠，如果没有厚厚的大气层来保护生命免受太阳紫外线辐射，就无法居住。但过去十年进行的研究表明，地球在数十亿年前可能变得更加温暖和湿润。

好奇号和毅力号火星车均表明，地球的早期环境适合微生物生命。

他们在遥远的过去发现了生命的化学组成部分和地表水的迹象。好奇号于2012年登陆火星，目前仍然活跃;它的双胞胎“毅力”号于2021年登陆火星，将在样本返回任务中发挥至关重要的作用。

为什么天文学家想要火星样本

NASA第一次在火星岩石中寻找生命是在1996年。科学家声称他们在火星陨石ALH84001中发现了细菌的微观化石。这块陨石是一块13,000年前登陆南极洲的火星碎片，于1984年被回收。科学家们对于这块陨石是否真的曾经存在过生物存在分歧，但如今大多数科学家都认为没有足够的证据表明这块岩石中含有化石。

过去40年来，地球上发现了数百颗火星陨石。它们是掉落到地球上的免费样本，因此虽然研究它们似乎很直观，但科学家无法判断这些陨石起源于火星的何处。此外，它们还被撞击从地球表面炸飞，这些暴力事件很容易破坏或改变岩石中生命的微妙证据。

从一个已知过去适宜生命生存的地区带回样本是无可替代的。因此，该机构面临每盎司7亿美元的标价，使这些样品成为有史以来收集到的最昂贵的材料。

一项引人注目且复杂的使命

将火星岩石带回地球是美国宇航局有史以来尝试过的最具挑战性的任务，第一阶段已经开始。

毅力号已经收集了两打岩石和土壤样本，并将它们存放在杰泽罗陨石坑的底部，该地区可能曾经被水淹没，可能孕育着生命。流动站将样品插入试管大小的容器中。一旦漫游车装满所有样本管，它就会收集它们并将它们带到美国宇航局样本回收着陆器着陆的地点。样本回收着陆器包括一枚火箭，用于将样本送入火星轨道。

欧洲航天局设计了一个地球返回轨道飞行器，它将与在轨道上的火箭交会并捕获篮球大小的样本容器。然后，样本将被自动密封到生物防护系统中，并转移到地球返回舱中，该舱是地球返回轨道飞行器的一部分。在长途回家后，进入舱将降落伞到达地球表面。

这次任务的复杂编排是前所未有的，涉及漫游车、着陆器、火箭、轨道飞行器以及两个航天机构的协调。这是预算膨胀和时间过长的罪魁祸首。

样品退回让银行破产

火星样本返回使美国宇航局的预算出现了缺口，这威胁到其他需要资金的任务。

该任务背后的NASA中心喷气推进实验室刚刚解雇了500多名员工。火星样本返回的预算很可能是造成裁员的部分原因，但也归结于喷气推进实验室的行星任务任务过多，预算被削减。

在过去的一年里，独立审查委员会的报告和美国宇航局监察长办公室的报告对样本返回任务的可行性表示了深切担忧。这些报告称该任务的设计过于复杂，并指出了通货膨胀、供应链问题以及不切实际的成本和进度估计等问题。

美国宇航局也感受到了来自国会的压力。2024财年，参议院拨款委员会将NASA的行星科学预算削减了超过5亿美元。如果美国宇航局不能控制成本，该任务甚至可能被取消。

跳出框框思考

面对这些挑战，美国宇航局呼吁私营企业进行创新设计，目标是降低任务成本和复杂性。提案截止日期为5月17日，对于如此具有挑战性的设计工作来说，这是一个极其紧迫的时间表。私营公司很难改进喷气推进实验室专家十多年来制定的计划。

在这种情况下，商业航天公司SpaceX是一个重要的潜在参与者。NASA已经与SpaceX合作推动美国重返月球。对于阿耳忒弥斯III任务，SpaceX将尝试50多年来首次将人类送上月球。

然而，SpaceX将用于阿耳忒弥斯的大型星舰火箭只进行了三次试飞，在NASA信任它运送载人货物之前还需要进行更多的开发。

原则上，星舰火箭可以在两年的任务中带回大量火星岩石，而且成本要低得多。但星舰也伴随着巨大的风险和不确定性。目前尚不清楚该火箭是否能够返回毅力号已经收集的样本。

星舰使用发射台，回程时需要加油。但杰泽罗陨石坑没有发射台或加油站。Starship的设计初衷是载人，但如果宇航员前往火星采集样本，SpaceX将需要一枚比其迄今为止测试过的火箭更大的Starship火箭。

派遣宇航员还会带来额外的风险和成本，而且使用人员的策略最终可能会比美国宇航局当前的计划更加复杂。

面对所有这些压力和限制，美国宇航局选择看看私营部门是否能够拿出一个成功的解决方案。下个月我们就会知道答案。