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《Nature》24亿美元NASA从火星拿块石头回地球,到底值不值?

2017年1月18日的《自然》新闻上AlexandraWitze以The $2.4-billion plan to steal a rock from Mars为标题发表了一篇文章,文章指出美国宇航局NASA,算了一笔账,要想把一块石头从火星拿回来,最少得24亿美元。火星是如此遥远,花费又是天文数字,为什么美国宇航局要执着于从火星带回一块石头,这块石头对人类了解火星会起到什么作用?这块价值24亿的石头要如何从外星搬回来?NASA回答一共需要三步:

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第一步:造探测器

美国喷气推进实验室

如果想要从火星带来样本的前提是你必须有能抵达火星的探测器,这就是火星探测器。坐落于美国洛杉矶山脉北部和东部的喷气推进实验室(简称JPL),是一栋仓库式的建筑,历史上有许多航天器都是在那里研发装配,无数奔向月球、火星、星际空间的设备也诞生与此。而这里也将是2020年美国航天局NASA下一个火星探测器成型的地方。2016年6月15日,美国航天局宣布,美国的下一代火星探测器——2020火星车即将进入最终的设计与建造阶段。

2020火星车

如果一切顺利,这辆火星车将于2020年夏天发射,2021年2月抵达火星,展开火星生命迹象的搜寻工作,并收集火星土壤和岩石样本。美国航天局代理副局长杰弗里·约德在声明中说:“把精心挑选的密封火星岩石样本带回地球是一个多次工作任务,而2020火星车项目的实施是其中第一步。为降低任务风险和成本,2020火星车将使用类似“好奇”号火星车的设计和制造技术,比如都有六个轮子,但它会携带一些新的科学仪器,开展一些新的科学探索,包括将首次调查火星上是否有足够的氧等资源供未来人类登陆火星使用。

新火星车将携带的新仪器包括一个全新的子系统,供采集火星岩石和土壤使用,其中大约30个样本管可存储在选定地点,以便未来火星探测任务中的探测器取出并送回地球。新火星车上还装有一系列摄像头和麦克风,可捕捉火星车从进入、下降到着陆过程中的图像与声音。这些都是人类从未获取过的。此前火星任务的探测器曾携带过麦克风,但从未在火星表面真正使用过。

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第二步:定着陆点

火星2020探测器能否成功在很大程度上取决于它的着陆点。NASA正在考虑八个可能的着陆点。其中一半地点都是曾经的湖泊、三角洲,或其它长期有水和沉积物的环境,因为这些环境能保存古生物存在的证据。另一类可能的着陆点则在更古老的岩石间,在那里,温暖的热泉水曾渗过火星地壳,或许在很久以前滋养过生命。

八个可能的着陆点

刚刚于加利福尼亚州蒙罗维亚落幕的登陆研讨会上,NASA的科学家委员会宣布,已经根据火星勘测轨道飞行器发回的数据和图像从备选的30个火星着陆点中选择了3个,作为最后的候选目标。

3个候选地点包括曾拥有古代湖泊的耶泽罗火山口;火星表面的古老区域东北流沙;以及可能拥有过古代火星温泉、之前“勇气号”火星车曾探测过的哥伦比亚山脉。NASA在声明中指出,3个地点在历史上都有液态水存在的证据。耶泽罗火山口曾是一个古老的火星湖泊所在地,具有支持微生物存活的条件,目前最令科学家们满意。未来两年,科学家们将进一步筛选3个潜在着陆点,分析哪个周围有值得分析的各种岩石和土壤,哪个曾有支持生命存活的最佳条件,以及哪个拥有过去生命证据的岩石类型。

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第三步:采集、回程

工程师们设计了火星2020探测器的钻孔系统

2020火星车样本采集机制:探测器伸出手臂触及岩石,然后钻孔并提取一份重15克的样本。探测器将牢牢封住金属管,随后把它们存放在探测器内。为了减少样本暴露在火星大气中的时间,并尽可能减少样本污染,整个采样过程只用时1小时。其中大约30个样本管可以被密封存放在火星表面,等待几年、甚至几十年后另一架火星探测器送回地球。这将是人类把火星物质带回地球的首次尝试,也会成为有史以来最珍贵的地外样本。

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