美国国家航空航天局（NASA）近日公布了一项关于火星样本取回（MSR）任务的重要进展，该任务旨在将“毅力号”火星车收集的火星样本带回地球，以进一步探索火星的历史和潜在的生命迹象。NASA宣布已经确定了两种创新的着陆方案，这不仅有望大幅降低任务成本，还可能提前实现样本的返回。
MSR任务原本预计耗资高达80亿至110亿美元，且样本回归地球的时间被推迟至2040年之后。面对高昂的成本和时间压力，NASA局长比尔·纳尔逊于2024年4月宣布对MSR战略进行全面改革，并积极向研究中心、私营企业和学术界寻求创新方案。经过深入研究和评估，NASA最终筛选出了两种具有潜力的着陆方案。
第一种方案将沿用曾在“好奇号”和“毅力号”火星车任务中大放异彩的火箭动力“天空起重机”系统。该系统凭借其卓越的性能和安全性，被寄予厚望能够再次成功执行样本取回任务。而第二种方案则更具开创性，计划委托私营企业设计和提供着陆系统，以期通过市场竞争进一步降低成本。
据纳尔逊介绍，采用“天空起重机”方案的MSR任务预计成本为66亿至77亿美元，而商业方案的预算则更为紧凑，约为58亿至71亿美元。“这两种方案都更加简洁、高效且经济，相比最初的计划有了显著改进。”纳尔逊表示。他还透露，如果国会能够提供足够的资金支持，样本最早有望在2035年返回地球。为确保任务的顺利进行，NASA预计本财年及未来每年将为MSR的研发投入约3亿美元。
两种方案均将在火星表面部署相同的硬件，包括一个配备小型火箭“火星上升飞行器”（MAV）的着陆器。着陆器将在“毅力号”附近着陆，并与其进行协同作业。利用为“毅力号”任务开发的备用机械臂，着陆器将抓取样本管，并将其安全地放入MAV上的容器中。随后，MAV将把样本发射至火星轨道，与欧洲航天局（ESA）提供的航天器进行对接，最终将样本带回地球。
值得注意的是，为了适配“天空起重机”系统，MAV和着陆器的设计都进行了优化，质量比最初设想的更轻。NASA官员表示，最初的MAV/着陆器概念设计过于庞大，无法使用“天空起重机”，因此需要开发一种全新的、未经证实的着陆系统。即使经过重新设计，“天空起重机”也需要比将“毅力号”送上火星的那台大约20%左右。
着陆器还将采用核动力源——放射性同位素热电发生器（RTG），与“好奇号”和“毅力号”相同。NASA的MSR项目主管杰夫·格拉姆林指出，RTG具有两大显著优势：一是能够在沙尘暴季节进行作业，确保有足够的时间转移30个样本管；二是能够保持MAV上的固体火箭发动机处于最佳工作温度。
目前，NASA正在对这两种着陆方案进行深入研究，包括详细的工程工作。预计将在2026年中期做出最终决定。按照这一时间表，欧洲的返回轨道器最早将于2030年发射，而着陆器/MAV则最早于2031年发射。中国也计划于2028年启动火星样本取回任务，并有望在2031年将样本带回地球。
