美國太空總署預計2033年將火星樣本帶回地球


美國太空總署已經完成火星樣本返回計劃的系統要求再審查,該計劃即將完成概念設計階段。在這個階段,計劃團隊評估和改進了火星樣本返回地球的架構,這些樣本目前正由美國太空總署的毅力號(perseverance)火星車在火星的傑澤羅隕石坑(Jezero Crater)收集。概念設計階段像顯微鏡般的檢視任務計劃的每一個面向,因為毅力號與獨創號(Ingenuity)火星直升機傑出的表現,火星樣本返回計劃做了重要且有益的改變。歐洲太空總署也參與該計劃,預計將降低未來任務的複雜性並增加成功的可能性。

由於毅力號在火星上性能和壽命的出色表現,使美國太空總署放棄了原本要發射樣本獲取火星車的計劃。取而代之的是以毅力號作為將樣本運送到樣本回收登陸器(Sample Retrieval Lander,附有火星上升火箭與歐洲太空總署樣本轉移手臂)的主要方式。樣本回收登陸器將包括兩架樣本回收直升機,是以獨創號火星直升機的設計為基礎。獨創號直升機已經在火星上執行了29次飛行,比原計劃壽命延長了一年多。如果毅力號出現故障,樣本回收直升機便可派上用場,將從登陸器起飛,並利用本身的機械手臂將樣本取回,並帶回登陸器。

歐洲太空總署的地球返回軌道飛行器(Earth Return Orbiter)及裝載美國太空總署開發的捕獲、圍阻和返回系統(Capture, Containment, and Return System)仍然是極為重要的計劃元素。

火星樣本返回計劃中的地球返回軌道飛行器和樣本回收登陸器的發射日期分別為2027年秋季和2028年夏季,預計樣本將於2033年運返地球。 另外,毅力號火星車會承擔雙重任務,包括持續在火星上採集樣本,並將樣本運送到樣本回收登陸器上,登陸器上的火星上升火箭載著火星樣本,發射升空後,將和地球返回軌道飛行器會合,取回樣本容器後返回地球。

火星樣本返回計劃的第一步已經開始。毅力號自2021年2月18日在傑澤羅隕石坑登陸以來,已經收集了十一個岩芯樣本和一個大氣樣本,最新的樣本是沉積岩,最有希望包含古代火星生命的可能證據。若火星樣本能順利帶回地球,將使科學家能夠運用更複雜的儀器來檢查樣本,以解決這些又大又複雜的儀器無法運送到火星直接進行採樣分析的難題。

在概念設計階段,架構得到鞏固後,將於今年10月進入初步設計階段,預計將持續約12個月,將完成技術開發和發明主要任務組件的工程原型。

【圖:美國太空總署;文:節錄自台北市立天文科學教育館網頁】

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