美國投入數百億美元的火星樣本返回計劃或打水漂,科學家要瘋了

在耗費數十億美元、歷經數十年籌劃後,美國航空航天局(NASA)可能被迫將珍貴的空氣、岩石與土壤樣本留在火星表面。
圖片來源:Pixabay
原作  Leonard David & Lee Billings
翻譯 科研圈bot
過去四年多來,NASA "毅力號"火星車一直在火星的耶澤羅隕石坑(Jezero Crater)區域開展探測工作。這個紅色星球上的遠古遺蹟曾承載過廣袤的河流三角洲、深邃的大型湖泊,甚至可能孕育過古老的火星生命。自 2021 年 2 月著陸以來,這輛汽車大小的核動力探測器穿越這片異星地貌,系統性採集了大量岩石和土壤樣本。這些封存在真空密封金屬管中的標本,未來將透過樣本返回任務運抵地球。在最先進的實驗室進行顯微分析後,或許終將揭開地球之外存在生命的首個確鑿證據。
NASA與歐洲航天局(ESA)合作的這項“火星樣本返回”(Mars Sample Return, MSR)計劃歷經數代人的努力,是行星科學家數十年規劃與政府數百億美元投入的結晶——這場始於半個多世紀前、至今仍在延續的以火星為核心的行星際探索壯舉,最終鑄就了這項巔峰成就。
然而,特朗普政府可能將它毀於一旦:5 月 2 日,美國白宮行政管理和預算局(OMB)丟擲一枚預算炸彈,提議將 NASA 的總資金削減四分之一,將該機構的科學預算砍去近半,並徹底取消"火星樣本返回"計劃。OMB 檔案聲稱取消該計劃是合理的,因為 MSR "嚴重超支",火星車採集的各類標本將"透過載人火星任務實現"。
這一訊息顯然令 NASA 高層官員感到意外。就在宣佈該訊息前兩天,MSR 專案主任多尼亞·道格拉斯-布拉德肖(Donya Douglas-Bradshaw)在 NASA 火星探測計劃分析小組(MEPAG)會議上還給出了態度樂觀的進展報告。她表示,火星樣本返回專案 "將成為人類首次前往另一顆行星的往返任務","也將是我們首次真正從另一顆星球上發射航天器"。
道格拉斯-布拉德肖在講話中承認,該計劃存在發展中的陣痛。多年來,MSR 的多次獨立審查都指出其預算不斷膨脹,進度持續落後。她表示,近期一項評估預計該專案需耗資約 110 億美元,並要到 2040 年才能將火星樣本送回地球——無論從成本還是時間維度看,這都"貴得離譜,慢得無法接受"。
2024 年,在上述資料的推動下,又一項評估報告提出了一項簡化的火星樣本返回方案,最早可在 2035 年以約 80 億美元的成本帶回火星樣本。這一新規劃要求 NASA 同時研究兩種方案,都旨在透過結合私營部門的創新,並利用現有"傳承"硬體來降低成本並加快進度。道格拉斯-布拉德肖向與會的 MEPAG 科學家們表示,NASA 預計將在 2026 年底前在兩種方案中做出選擇並最終確定火星樣本返回的新計劃。
“純屬無稽之談”
MEPAG 主席、美國西南研究院(Southwest Research Institute)空間科學家維多利亞·漢密爾頓(Victoria Hamilton)指出,取消MSR 將推翻美國數十年的艱苦規劃與審慎投資,削弱美國在全球空間領域的領導地位。她強調,該計劃連續兩次被美國《行星科學和天體生物學十年調查》Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey,以下簡稱《十年調查》)列為該國行星科學最高優先事項——這份權威共同體報告歷來為國會及聯邦機構制定未來行動方針提供依據。若放棄 MSR,其他國家或將搶先在美國及其盟友重啟前實施自主取樣返回任務。
在美國 2024 財年聯邦可自由支配支出的 1.8 萬億美元預算中,僅有 78 億美元用於 NASA 科學專案——不到總額的 0.5%。漢密爾頓表示,"正是這項投資,使 NASA 的機器人探索計劃位居世界前列,並激發著美國未來科學家和工程師的想象力。NASA 必須透過實施《十年調查》提出的宏偉目標,保持美國在深空探索領域的領導地位,這一點至關重要,否則我們將把領導權拱手讓給中國等其他國家。"
儘管載人火星任務長期以來確實是 NASA 的指導性目標,並且得到了特朗普政府以及前總統喬·拜登政府的認可,但“美國宇航員能在短期內帶回‘毅力號’火星車採集的火星樣本”這一說法,遭到了多方專家的猛烈抨擊。
“咱們現實點吧。我對‘宇航員將負責樣本返回’的反應是:什麼時候?!這種說法在多個層面上都站不住腳,”曾擔任 NASA 首任火星計劃總監(也被稱為“火星沙皇”)的美國斯坦福大學行星科學家斯科特·哈伯德(Scott Hubbard)表示,“據我所知,任何可信的‘人類登陸火星’方案都不會早於 2039 年或 2040 年。”
與此同時,哈伯德指出,中國已宣佈計劃在 2030 年左右開展一項更為基礎的火星取樣任務——很可能僅透過著陸器從火星表面某個易於到達的地點簡單抓取附近物質。哈伯德表示,即便僅有一次簡單取樣,(中國)也在這一方面超越了 NASA 和美國。
倡導太空科學與探索的非營利組織行星學會(Planetary Society)空間政策主管凱西·德賴爾(Casey Dreier)表示,MSR 的真正價值在於獲取全面和高質量的火星樣本,並以此回答一些核心科學問題,例如火星表面的年齡、可能存在的生物特徵,以及火星遠古大氣的性質。
此外,他表示,特朗普政府宣稱該任務成本過高——卻又聲稱載人探測可以輕而易舉取代該任務——這種論調值得懷疑。首先,任何稍有現實可行性的載人火星探測計劃都將比 MSR 昂貴得多。其次,人類登陸火星的行為本身就可能破壞深層次的天體生物學研究——這正是當初開展采樣工作的科學依據。多數專家認為,宇航員將不可避免地攜帶地球微生物登陸火星表面,這不僅可能破壞火星原始樣本的完整性,甚至可能危及火星本身的純淨環境。
德賴爾補充說,這並不意味著人類應該被永遠禁止前往火星,也不意味著宇航員在樣本返回任務中完全無法發揮作用。他總結道:"火星樣本返回仍有許多新穎方法值得考慮,包括與未來人類火星探索更緊密的結合。在現階段取消該專案為時過早,在 NASA 正式任命領導人並能夠對專案進行全面評估之前倉促作決定,顯然更加不妥。"
“既令人困惑又讓人憤怒”
的確,特朗普總統提名的 NASA 負責人、企業家兼兩次私人太空旅行者賈裡德·艾薩克曼(Jared Isaacman)尚未就 MSR 的新進展正式表態。在 4 月 9 日最近一次國會聽證會上——當時 OMB 的爆炸性訊息尚未震動整個美國航天科學界——他曾對 NASA 的光明未來作出樂觀證詞。
4 月 30 日,負責監督 NASA 及其他聯邦科學機構的參議院委員會批准艾薩克曼的任命進入國會的正式確認投票程式。不過該確認程式可能需要數日、數週乃至數月才能完成——且尚不確定艾薩克曼是否具備足夠的政治資本來反對、甚至質疑特朗普政府任何削減預算的行政命令。
美國行星科學研究所(Planetary Science Institute)所長兼執行長阿曼達·亨德里克斯(Amanda Hendrix)警告稱,政治領導層的這種潛在斷層可能造成的破壞性影響,甚至遠超於"令人困惑且憤怒"的 MSR 可能被取消這一事件本身。
“這就像(特朗普政府)希望美國放棄在太空探索和科學領域的領導地位,”她表示,“擬議的削減糟糕到我們無法坐等國會走常規撥款程式。國會現在必須大力反擊。”
要理解 MSR 可能失敗的前景究竟有多麼令人震驚,有一個事實可以參考——就連該計劃曾經的一些反對者現在也開始為其辯護(附帶保留意見)。美國航空航天工程師、火星學會創始人羅伯特·祖布林(Robert Zubrin)長期以來一直是該專案的激烈批評者,他認為 NASA 的火星探索計劃應透過更豐富多樣的中小型任務組合來實現更優效果。即便如此,他也無法讓自己支援取消該專案的提議。
“雖然你可以對火星樣本任務提出異議,但這筆資金應當重新規劃用於實施一個包含更多漫遊車、機器人直升機、軌道器及生命探測實驗的火星探索計劃,”祖布林表示,“然而(特朗普政府)卻直接取消任務,實質上終結了火星探索計劃。這是錯的。”

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能否挽回?
隨著不確定性和困惑籠罩著 MSR 及整個聯邦資助科學領域的前景,美國長期以來的國際合作夥伴除了對外展現平靜的姿態外,似乎別無選擇。例如,看看 ESA 總幹事約瑟夫·阿施巴赫(Josef Aschbacher)5 月 5 日發表的宣告——該宣告謹慎強調了美歐在太空活動中合作的重要性。
ESA 對"火星樣本返回"計劃的核心貢獻是建造地球返回軌道器(ERO)。該航天器將在火星軌道捕獲並儲存由地表發射的樣本返回艙,隨後將其運回地球。2020 年 10 月,ESA 與空客公司簽署了價值 4.91 億歐元的 ERO 設計與建造合同。目前該航天器已進入研發末期階段,各部件正在進行整合測試,為發射做最後準備。若計劃擱淺,這個斥資近五億歐元的專案恐將成為ESA的財政包袱,而該機構的年度預算與 NASA 相比可謂小巫見大巫。
阿施巴赫在宣告中並未直接提及 ERO 或 MSR,但指出特朗普政府預算申請的更詳盡版本預計將於 5 月底或 6 月初公佈。
“預算請求的釋出標誌著美國國會撥款程式的啟動,最終以總統簽署眾議院和參議院透過的預演算法案而告終,”阿施巴赫表示。“因此必須牢記,目前這仍是一項處於高度變化中的工作。”基於該程式結果及其他後續進展,ESA 將於今年晚些時候舉行會議,制定"受影響的 ESA 專案及相關歐洲工業的潛在行動與替代方案預案"。
這位歐洲航天機構的領導人尖銳地補充道:"ESA 已與全球各地的航天機構建立了強有力的夥伴關係,不僅致力於成為可靠的合作伙伴,還致力於成為強大且理想的合作伙伴。"
或許並非巧合的是,阿施巴赫發表上述言論兩天後便現身新德里,與印度空間研究組織(ISRO)簽署了聯合意向宣告,雙方將在未來低地球軌道及月球載人任務中展開合作。儘管 ESA 對當前吞噬美國的政治亂象採取了審慎的"觀望"態度,但歐洲接納美國以外的新夥伴參與太空探索的舉動印證了一句古老的箴言:未來不等人。
原文連結:
https://www.scientificamerican.com/article/trump-budget-calls-for-stranding-nasas-mars-samples-on-the-red-planet/
本文轉載自公眾號“環球科學科研圈”
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