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火星上曾經(jīng)有過生命嗎？重建這顆鄰近星球的歷史，了解其演化進(jìn)程與地球的演化進(jìn)程有何不同，是火星探測任務(wù)的核心所在。

歐洲航天局的第一次火星探索之旅始于16年前，即2003年6月2日火星快車的發(fā)射。到目前為止，火星快車已經(jīng)拍攝了火星絕大部分表面的圖像，并一直在持續(xù)傳回大量的科學(xué)數(shù)據(jù)，包括火星從前比現(xiàn)在更“濕潤”證據(jù)，這暗示著火星曾經(jīng)可能適合于生物生存。因?yàn)樗侨f物之源，生命之本。哪里有水，哪里就可能有生命。

通過數(shù)字，了解火星快車

2016年，歐洲航天局（ESA）和俄羅斯聯(lián)邦航天局（Roscosmos）聯(lián)合發(fā)射了火星微量氣體軌道探測器(ExoMars Trace Gas Orbiter,TGO)，該軌道器重達(dá)3.7噸，是目前在火星軌道運(yùn)行的最重的航天器。它的使命是以前所未有的精度對(duì)火星的上層大氣進(jìn)行詳盡分析，并正在對(duì)火星上的微量氣體進(jìn)行檢測，以查明這些氣體的成因來源是生物成因還是地質(zhì)成因。此外，它還提供了火星淺層地表之下水-冰或水合礦物質(zhì)的水分布圖。

TGO還為NASA的“機(jī)遇”號(hào)和“好奇”號(hào)探測器執(zhí)行火星表面探測任務(wù)提供通信中繼服務(wù)，這將是ExoMars第二階段任務(wù)的主要通信中繼。根據(jù)任務(wù)計(jì)劃，第二階段的俄制登陸平臺(tái)與歐洲火星漫游車將于2020年7月25日發(fā)射升空，并于2021年3月抵達(dá)火星。TGO已經(jīng)為新的著陸做好了準(zhǔn)備：下個(gè)月它將調(diào)整軌道確保處于正確的位置，以支持下降模塊的進(jìn)入、下降和著陸。

在離開地面平臺(tái)并對(duì)其周圍環(huán)境進(jìn)行研究后，以著名科學(xué)家羅莎琳德?富蘭克林（Rosalind Franklin）的名字命名的火星漫游者將選擇有科學(xué)意義的地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查。因不斷受到宇宙射線的輻射，火星表面的環(huán)境異常惡劣，然而地表以下可以提供更好的保護(hù)，因此漫游者將從火星地面以下2米處提取樣品。采集的樣品將在其非常先進(jìn)的機(jī)載實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，以尋找任何關(guān)于生命跡象的蛛絲馬跡。

火星樣本返回 - 概覽

美國國家航空航天局(NASA)下一代火星車“火星2020”也將在2021年初著陸，對(duì)一個(gè)古老的河流三角洲 —“耶澤洛（Jezero）隕石坑”進(jìn)行探索。除了展開搜尋火星生命跡象的任務(wù)之外，它還將收集土壤樣本，并將其儲(chǔ)存在在鋼筆大小的容器，為將來的樣品采集和返回地球做好準(zhǔn)備 — 這是機(jī)器化探索火星情理之中的下一個(gè)步驟。

將火星土壤樣本帶回地球需要通過三個(gè)不同的任務(wù)完成，同時(shí)也需要國際各方通力合作，在這過程中歐洲是一個(gè)重要的合作伙伴，NASA“火星2020”采集并儲(chǔ)存樣本只是第一步。ESA正在研發(fā)一種小型、靈活的“取樣火星車”（Sample Fetch Rover），以取回儲(chǔ)存在“火星2020”上的樣本并帶回裝入“火星上升飛行器”（Mars Ascent Vehicle）上足球大小的樣本容器里。然后，“火星上升飛行器”將通過NASA登陸平臺(tái)發(fā)射升空，并將樣本容器送入火星軌道。第三個(gè)任務(wù)將是由ESA的“地球返回軌道器”（Earth return orbiter）捕獲圍繞火星運(yùn)行的樣本容器，將其密封在生物防護(hù)系統(tǒng)內(nèi)，并帶回地球。

“地球返回軌道器”將使用ESA最近啟動(dòng)的首個(gè)水星探測任務(wù)“比皮科倫坡”(BepiColombo)的技術(shù)遺產(chǎn)：兩者都使用離子推進(jìn)器和多級(jí)可拆卸模塊。為了捕獲樣本容器，它還將利用ESA研制的自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器（Automated Transfer Vehicles）的技術(shù)遺產(chǎn)進(jìn)行自主交會(huì)，這些自動(dòng)轉(zhuǎn)移飛行器為國際空間站提供貨物、燃料和氧氣。

火星樣本返回概覽信息圖

就像月球巖石返回地球一樣，帶回火星樣本將是太空探索的決定性時(shí)刻。在這首次火星樣本返回任務(wù)中，將從不同的地點(diǎn)收集大約500克的物質(zhì)。一旦返回地球，這些樣本將在特殊設(shè)施中進(jìn)行管理，確保符合行星保護(hù)的要求。將樣本帶回地球?qū)⒋龠M(jìn)微型火星車實(shí)驗(yàn)室不可能完成的研究，無論這些研究多么復(fù)雜。或許更重要的是，隨著分析技術(shù)的不斷改進(jìn)，將助力實(shí)現(xiàn)未來更多的太空探索。

展望未來，火星在迎來人類造訪火星之前的環(huán)境需要進(jìn)一步研究。從火星上帶回的樣本不僅具有科學(xué)價(jià)值，還將有助于評(píng)估與土壤粉塵有關(guān)的危害，這與人類健康問題和在粉塵環(huán)境中操作工程設(shè)備有關(guān)。同時(shí)，這些樣本也將有助于了解如何利用火星上的資源，這是為實(shí)現(xiàn)火星長期停留創(chuàng)造自給自足環(huán)境的一個(gè)重要方面。

ExoMars漫游車內(nèi)部

歐洲還參與了JAXA主導(dǎo)的火星衛(wèi)星探測任務(wù)（Martian Moons Exploration，MMX），該任務(wù)將研究火星的兩顆衛(wèi)星，火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，并從火衛(wèi)一采樣返回地球，以更好地了解火星衛(wèi)星的起源。

ESA人類和機(jī)器人探索主管戴維?帕克(David Parker)博士表示，“在我們持續(xù)最大化我們的兩個(gè)火星軌道飛行器的科學(xué)回報(bào)的同時(shí)，我們也在為未來安全著陸和在火星表面漫游做準(zhǔn)備。”

Parker博士補(bǔ)充道,“為了確保我們?cè)诨鹦翘剿黝I(lǐng)域的未來，展望人類對(duì)這顆紅色星球的探索，我們已經(jīng)在計(jì)劃合乎邏輯的下一個(gè)步驟，即作為首次往返火星表面的機(jī)器化采樣返回任務(wù)。NASA“火星2020”任務(wù)將很快到位，作為這一具有挑戰(zhàn)性任務(wù)的第一步。現(xiàn)在我們要努力完成它。”

歐洲航天局（ESA）已經(jīng)展示了從軌道上研究火星的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，現(xiàn)在我們正在尋求安全著陸，在火星表面漫游，并在地下鉆探以尋找生命跡象。我們的軌道飛行器已經(jīng)就位，為火星表面探測任務(wù)提供數(shù)據(jù)中繼服務(wù)。下一個(gè)合乎邏輯的步驟是將樣本帶回地球，為全球科學(xué)家提供進(jìn)進(jìn)一步了解火星的途徑，并為未來人類探索這顆紅色星球做好更充足的準(zhǔn)備。

原文連接：

http://m.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/Europe_to_Mars_and_back

文章來源：ESA

IEEE Spectrum

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