美国的火星专题计划.doc

美国火星筹划
作为人类最先进火星探测科学研究筹划，NASA“火星”任务将启动一种全新时代，新火星车将携带地球上全新、最尖端7种武器探测火星环境、气候、地质以及生物学潜在价值，为2030年前将人类送上火星铺平道路。在浩瀚宇宙中，人类最后会拥有地外第二生存空间吗？
今年12月８日，美国航空航天局（NASA）表达，“好奇”号火星车已成功破解火星夏普山形成之谜。这是继“好奇号” 获得发现火星湖泊遗迹、显示火星大气以二氧化碳为主等科学探测成果之后又一重要成果。
8月，“好奇号”成功降落在火星表面，启动其火星探测之旅。两年多时间里，“好奇号”不断传来科学探测“捷报”，人类在火星知识得以不断丰富同步，也在密切关注美国进一步火星探测筹划。
其实，早在NASA发布《美国～行星探测十年规划》中，就提出了将来十年火星探测“新任务”——火星采样返回。今年7月31日，NASA在“好奇号”火星探测器成功着陆以及科学探测上不断获得新进展基本上，又根据该规划，发布了新一代火星探测器——“火星”搭载科学有效载荷。
“火星”正是火星采样返回任务开路先锋，它与否将启动人类火星探测新模式，人类将来载人登陆火星与否因而初现曙光，人们无不期待谜底揭晓。
将来锁定采样返回
“火星”是NASA火星摸索筹划一某些，这一筹划也涉及了正在火星表面工作“机遇号”和“好奇号”火星车，火星轨道上运营“奥德赛号”、“火星勘测轨道器”，以及今年9月下旬刚刚到达火星“火星大气及挥发物演化探测器”。
NASA表达，与以往火星探测任务不同，“火星”任务中新一代火星车将搭载7台科学载荷，对火星进行原位探测，开展地质评估、分析火星远古生命迹象及其环境潜在宜居性。与此同步，它还将收集岩石样品，并将样品用密封罐储存起来，放置于火星表面，以便被将来任务航天器带回地球。
《美国～行星探测十年规划》指出，将来重点将是火星采样返回任务，一方面是巡视任务并收集和储存样品，然后提取样品并返回地球。火星科学界普遍接受观点是，使用先进分析技术来进一步分析返回火星样品，以高回报率获得关于火星系统科学成果。
图1 美国火星采样返回三步走示意图
任务大体分3步来完毕（图1）。第一步由“火星”来完毕，将发射一种火星车来收集和储藏样品，并放置于火星表面；第二步由将来发射第二个火星探测器来完毕，重要是提取第一种火星车放置于火星表面样品，并将样品送入火星轨道；第三步将发射一种火星探测器用来“抓取”位于火星轨道上样品，并将样品带回地球。预测每次任务间隔时间为4年。
“火星”将运用既有“好奇号”平台进行升级改进，打造全新火星车（图2）。采用“火星科学实验室（Mars Science Laboratory）”中“好奇号”火星车已获得实践检查着陆系统和火星车典型架构，以保证将任务成本和风险降到最低；在着陆前最后几秒钟，将使用“太空起重机”实现成功着陆。
“火星”探测任务将耗资19亿美元，预测7～9月择机发射，工作寿命约为一种火星年（687个地球日），，总重量为40公斤。
图2 “火星”火星车构造示意图
寻找生命、采集样本
“火星”将继续以探寻火星表面过去乃至当前也许存在生命信息，获取风化层、土壤、岩石、浅层构造等综合性火星地质特性信息，并开展原位探测和岩石/土壤样本采集返回。
据此，“火星”筹划拟定了两大主任务：一是探测火星表面环境中潜在宜居性和曾经也许存在生命痕迹；二是收集和存储火星岩石和土壤样本，并对其物理与化学等背景信息进行原位探测。
“火星”筹划提供了一种独特视角，可以“窥探”太阳系中也许宜居性。科学家也试图在火星上进行一系列技术验证，更加进一步地理解火星尘埃和天气对人类将来登陆火星也许导致影响，以寻找可以避免火星有害尘埃办法；同步，也将研究能否运用火星上资源制造出氧气和火箭燃料，为将来人类登陆火星创造条件。如果真可以实当前火星上实时制造氧气，这将加快人类登陆火星步伐。
“火星”任务规划是建立在其他火星任务获得成就基本上而设计一次任务。“机遇号”和“勇气号”以及其他火星探测器已经发现证据显示，火星曾经存在水，而“好奇号”进一步探测又获取了火星过去环境可以支持微生物存在某些证据。“火星”将在“好奇号”最新成果基本上，开展难度更大、新摸索任务，进一步摸索其宜居环境以及寻找过去生命存在信息。
按照筹划，“火星”后续任务将把岩心和土壤样品带回地球，继而展开实验室工作。通过样品分析，才可以获取火星与否曾在过生命等重大科学问题更加精准而明确答案。
火星“实验室”7种武器
“火星 ”将搭载当前世界上最为先进从58份载荷方案中遴选出来7台（套）探测仪器，犹如组建了一种全新火星“实验室”，以获取火星地质、大气、环境和潜在生命等信息。
图3 “火星”