地球是人類(lèi)的搖籃，但人類(lèi)不可能永遠(yuǎn)生活在這個(gè)“搖籃”里，正因?yàn)槿绱?，自從進(jìn)入航天時(shí)代以來(lái)，人類(lèi)就一直在致力于探索太陽(yáng)系中的其他天體，隨著時(shí)間的流逝，人類(lèi)的深空探測(cè)能力也在不斷進(jìn)步，時(shí)至今日，人類(lèi)已經(jīng)具備了將其他天體的土壤帶回地球的能力，除了月球之外，人類(lèi)還實(shí)現(xiàn)了從幾億公里外的小行星采集樣本并返回。
然而，火星——這顆備受人類(lèi)關(guān)注的行星，盡管人類(lèi)對(duì)其進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的探索，甚至還有多個(gè)火星探測(cè)器已經(jīng)在火星表面登陸，并傳回了大量的探測(cè)數(shù)據(jù)，但迄今為止，人類(lèi)從未將火星上的土壤帶回地球，這不免會(huì)令人產(chǎn)生疑惑，火星上的土壤究竟有多可怕？為什么人類(lèi)不敢將其帶回地球呢？下面我們就來(lái)聊一下這個(gè)話題。
根據(jù)已知的探測(cè)數(shù)據(jù)，早期火星曾經(jīng)也像地球一樣“宜居”，很可能生命繁茂，盡管現(xiàn)在火星上的自然環(huán)境已變得非常惡劣，但我們并不能排除一些生命力極為頑強(qiáng)的微生物仍然存活的可能。
假設(shè)火星土壤中存在微生物，那它們對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力就很可能遠(yuǎn)超地球生物，在地球優(yōu)渥的自然環(huán)境中，它們很可能會(huì)大量繁殖，在此基礎(chǔ)上，再加上地球生物與它們沒(méi)有共同的進(jìn)化歷史，缺乏相應(yīng)的抵御機(jī)制，因此如果它們進(jìn)入了地球的自然環(huán)境，就很可能引發(fā)災(zāi)難式的生物入侵，其后果將會(huì)是難以預(yù)測(cè)的。
從這方面來(lái)講，火星上的土壤確實(shí)有一定的可怕之處，然而這并不是人類(lèi)遲遲不將其帶回地球的理由，因?yàn)槲覀冎恍枰龊眠m當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，就足以應(yīng)對(duì)火星土壤中可能存在的生物威脅。
以人類(lèi)目前的科技水平，這其實(shí)是可以做到的，要知道在之前的月球和小行星的采樣返回任務(wù)中，人類(lèi)就使用了嚴(yán)密的防護(hù)措施，返回的樣本都可以做到在完全封閉的環(huán)境中進(jìn)行研究，在此過(guò)程中，任何潛在的生物威脅都可以被隔離，確保它們不會(huì)擴(kuò)散，而這樣的防護(hù)措施當(dāng)然也可以應(yīng)用于火星樣本的回收，
既然如此，那為什么人類(lèi)不敢將火星上的土壤帶回地球呢？實(shí)際上，之所以會(huì)這樣，并不是因?yàn)槿祟?lèi)不敢，而是因?yàn)檫@一任務(wù)在技術(shù)層面上難度很高。
如果人類(lèi)要將火星土壤帶回地球，整個(gè)任務(wù)可以分為4個(gè)關(guān)鍵步驟：1. 飛往火星，2. 在火星表面著陸并采樣，3. 從火星表面發(fā)射樣本到太空，4.返回地球。在這4步中，1、2、4步難度都不是太高，因?yàn)樵谶^(guò)去的月球和小行星采樣返回任務(wù)中，人類(lèi)已經(jīng)積累足夠多的經(jīng)驗(yàn)，但第3步，卻是整個(gè)過(guò)程中最具挑戰(zhàn)性的一環(huán)。
雖然火星比地球小很多，但作為太陽(yáng)系八大行星之一，火星的引力還是不可小覷，根據(jù)科學(xué)家的測(cè)算，火星表面的逃逸速度約為5.027公里/秒，與之相比，月球表面的逃逸速度大約為2.38公里/秒，至于小行星表面的逃逸速度，則低至每秒幾米的數(shù)量級(jí)，基本上可以忽略不計(jì)。
由此可見(jiàn)，與月球和小行星相比，從火星表面發(fā)射樣本到太空所需要的燃料要多得多，而我們都知道，由于燃料的效率問(wèn)題，在目前的航天任務(wù)中，有效載荷都會(huì)受到極大的限制，所以相關(guān)設(shè)計(jì)必須非常高效，在輕量化和推力之間取得極為精妙的平衡。
另一方面來(lái)講，由于火星和地球的通訊延遲很大，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)操控發(fā)射是不可能的，因此火星表面的發(fā)射還必須全程自動(dòng)完成，這意味著火星樣本返回的發(fā)射器必須具備高精度的自動(dòng)控制系統(tǒng)，考慮到火星地表的復(fù)雜地形，以及火星大氣層的影響，這無(wú)疑又是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
總而言之，正是因?yàn)殡y度很高，人類(lèi)才遲遲沒(méi)有將火星上的土壤帶回地球，不過(guò)這樣的情況只是暫時(shí)的。
事實(shí)上，NASA和歐洲航天局（ESA）已經(jīng)聯(lián)合啟動(dòng)了“火星樣本回收計(jì)劃”（Mars Sample Return），旨在從火星采集樣本并將其帶回地球，該計(jì)劃由多個(gè)步驟構(gòu)成，包括著陸、采樣、發(fā)射樣本回到火星軌道、軌道對(duì)接以及樣本返回地球。
就目前的情況來(lái)看，“毅力號(hào)”火星車(chē)（Perseverance）已經(jīng)在火星表面成功收集了多管土壤樣本，這些樣本被儲(chǔ)存在密封容器中，等待在后續(xù)的任務(wù)中將其送回地球。
按照最初的計(jì)劃，這些火星樣本的返回時(shí)間應(yīng)該是2030年代初，但根據(jù)NASA在2024年4月發(fā)布的評(píng)估報(bào)告，后續(xù)任務(wù)的成本和風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了最初的預(yù)期，為了控制成本、降低風(fēng)險(xiǎn)，后續(xù)任務(wù)還需要大量的時(shí)間來(lái)優(yōu)化，預(yù)計(jì)樣本返回的時(shí)間會(huì)推遲到“不早于2040年”。
看樣子，人類(lèi)通過(guò)“火星樣本回收計(jì)劃”將火星上的土壤帶回地球，還需要等待很長(zhǎng)一段時(shí)間，那還有沒(méi)有更高效的任務(wù)呢？答案是肯定的，那就是中國(guó)的“天問(wèn)三號(hào)”火星采樣返回任務(wù)。
根據(jù)2024年9月5日“天問(wèn)三號(hào)”任務(wù)總設(shè)計(jì)師劉繼忠的介紹，該計(jì)劃將于2028年實(shí)施兩次發(fā)射任務(wù)，分別將“天問(wèn)三號(hào)”的著陸器-上升器組合體和軌道器-返回器組合體送往火星，前者負(fù)責(zé)降落在火星表面，執(zhí)行火星土壤樣本采集任務(wù)，然后將收集到的樣本送入火星軌道，與運(yùn)行在火星軌道上的軌道器-返回器組合體對(duì)接，并將火星樣本轉(zhuǎn)移到返回器，最終，返回器會(huì)攜帶樣本飛回地球，預(yù)計(jì)樣本返回的時(shí)間是2031年左右。
也就是說(shuō)，如果一切順利的話，人類(lèi)將在于2031年首次將火星上的土壤帶回地球，不得不說(shuō)，這實(shí)在是令人期待，你覺(jué)得呢？
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