50年了!这个计划终于要实现了!火星,我们来了,把你带回家

50年了!这个计划终于要实现了!火星,我们来了,把你带回家众所周知,阿波罗任务的伟大成就之一就是带回了数百公斤的月球岩石。而在地球上,地质学家们从地球上的几个不同地点采集到了月球样本,但是阿波罗带回来的

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众所周知,阿波罗任务的伟大成就之一就是带回了数百公斤的月球岩石。而在地球上,地质学家们从地球上的几个不同地点采集到了月球样本,但是阿波罗带回来的样本价值相当于他们一生发现的总和,由此可知,直接挖掘行星样本的价值将是无法估量的,它可以让我们更加快速地揭开某个星球的过去神秘线索。

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而自从阿波罗11号宇航员在50多年前返回家园以来,这些岩石和尘埃一直在进行持续的分析,到现在为止科学家还通过这些岩石他持续不断地发现新的线索!除了月球外,科学家们还获得了太阳风的样本,彗星尾巴上的粒子,小行星上的几克样本,不久还会有更多。但有一个世界,是多年来科学研究的焦点,但却从未传回过一个样本,它就是火星。

几十年来,美国宇航局和欧洲航天局一直在计划从火星带回一个样本,而现在令人振奋地消息已经传来,火星样本返回计划即将执行,任务可能在未来几年内完成,最终将这颗红色星球的一大块带回地球,供我们直接研究!

样本返回任务的历史

据悉,太空探索是分阶段进行的。首先,必须从侦察飞越开始,然后一艘宇宙飞船沿着快速的轨道飞过一个世界,提供了一组初始的图像和数据。然后你带着一个轨道飞行器回来,一个可以在原地停留数年的航天器,可以详细地研究一个世界的表面。比如卡西尼号飞船,它环绕土星294圈,拍了45万多张照片,极大地改变了我们对这颗环状行星的理解。

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然后是着陆器和漫游者。当然,这方面最好的榜样是火星,有勇气,有机会,还有好奇号,它们一起捕捉了成千上万的图像,发现了火星上曾经有水存在的证据。

然后是样本返回任务,但是除了阿波罗任务,苏联的月球任务是第一艘将太空样本带回地球的宇宙飞船。1970年,“月神16号”带回了101克月球风化层,随后是“月神20号”和“月神24号”。虽然他们带来了阿波罗任务返回物质的一小部分,但这些物质来自月球上的不同地点。

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下一个返回样本家园的航天器是美国宇航局的创世纪号任务。它于2001年发射,目的是收集太阳太阳风的样本,并将它们带回地球。

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它在2004年4月1日开放了它的样本收集器,然后在同年9月返回地球。不幸的是,它的降落伞没有打开,飞船重重地撞进了犹他州的沙漠。尽管进行了“硬”着陆,科学家们还是能够找到有用的样本,这帮助他们发现地球可能是由不同于太阳的太阳星云物质形成的。

2004年1月,美国宇航局的“星尘号”任务飞越怀尔德2号彗星的尾部,两年后将收集舱送回地球。对这些粒子的分析表明,科学家们发现,彗星在其历史早期就含有从太阳中喷射出来的粒子,其形成方式可能与天文学家的预测不同。

那么,返回火星本身的样本任务呢?

事实上,我们已经对火星的地质和大气有了相当多的了解,因为在地球上发现了火星的大块。数百万年前,一颗巨大的小行星撞击火星,把它们撞出了火星,它们漂浮在太空中,最终撞上了地球,并在一次穿越大气层的旅行中令人难以置信地幸存了下来。

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好奇号拍摄的是火星上的夏普山,这是一个古老的陨石坑,通过它的沉积层揭示了火星的历史。来源:美国航天局/喷气推进实验室

科学家们有随机的火星碎片,但现在他们想要一个他们选择的样本。这意味着必须直接发送一个样本返回任务。实际上,早在海盗号宇宙飞船发射之前,美国宇航局就从20世纪70年代初就开始计划火星样本返回任务。返回任务的目标将包括寻找生命,不仅是今天的生命,而且是过去的生命,甚至是生命的化学前体。

火星样本能带来什么?

通过将火星的原始样本带回国内,科学家们可以对火星的表层进行各种各样的实验,将其暴露在水、更厚的大气和营养物质中,看看是否有任何活跃的细菌。这个实验是在维京号上进行的,但结果并不确定,行星生物学家仍在争论不休。他们可以在强大的显微镜下分析样本,寻找任何微观化石,或任何其他生命迹象。

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美国国家航空航天局的科学家们已经确定,火星上的原始海洋比地球的北冰洋拥有更多的水,而这颗红色星球已经向太空流失了87%的水。此外,科学家可以了解火星表面的历史,以及数百万年来它是如何受到水的影响的。样本可以从一些最有趣的地方返回,比如湖泊沉积物、热液喷口周围的沉积物和古老河流的三角洲。

他们可以从近期和古代的陨石撞击、火山爆发以及长期暴露在风中的地区带回样本。他们还可以研究火星数十亿年的长期历史,试图理解是什么时候发生了巨大的行星变化,使火星变得如此寒冷和干燥。小行星撞击是什么时候发生的?他们甚至可以对火星表面的陨石碎片进行采样,同时对其他星球进行采样。

这些样本最好能在人类踏上火星表面之前送回地球。我们已经知道火星表层含有有毒化学物质,但是大气中的尘埃呢?宇航员呼吸它会有风险吗?那么深于地表以下的物质呢?通过研究这种材料,科学家们也能了解宇航员在陆地上生活地差异。

火星样本返回任务计划

最早的火星样本回收计划之一是火星调查样本收集计划(简称SCIM)。这将是一个相对便宜的侦察级任务,它将飞越火星的大气层,低至40公里的高度,收集灰尘和大气气体。然后它会把样本送回地球。通过研究这些样本,科学家可以将大气样本与火星岩石中发现的气体进行比对,以确定这些气体来自火星。他们将能够近距离研究火星尘埃,你知道,这些尘埃可以形成行星范围的风暴,能够结束漫游者的任务,并可能对未来的宇航员构成风险。

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该计划是在2001年提出的,任务是在2007年飞行,到2010年返回样本,但从未成功。但在2009年,NASA和欧洲航天局(European Space Agency)开始认真制定将火星碎片带回家的计划,正式宣布他们在一项任务上的合作。为了预测未来的样品返回任务,美国宇航局和欧洲航天局都建造了他们即将发射的漫游者,作为将材料送回地球的第一步。

美国宇航局的“火星2020”探测器在火星表面爬行时,将收集重要的样本,并在爬行过程中把它们扔到火星表面。同样将于2020年发射的欧洲航天局的罗莎琳德·富兰克林号火星车,将从火星表面收集和储存样本,放在钢笔大小的罐子里,随时可以取走。

一个样本返回任务将包括三个部分

首先,欧洲航天局将建造一个快速移动的探测器来收集样本进行研究。然后NASA的上升飞行器将样本转移到火星轨道。最后,欧空局的一项轨道任务将回收样本并带回地球。

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欧洲航天局的取样漫游者将是一种相对较轻的车辆,重量不超过120公斤。它需要能够以每天200米的速度行驶20-30公里,自动绕过沿途的危险。在此期间,它将收集到2020年火星或罗莎琳德·富兰克林(Rosalind Franklin)之前留在火星表面的几十个样本,从中挑选出30个左右最具科学意义的样本送回家。

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在收集了几个月的样本后,Fetch探测器将抵达火星样本回收着陆器。这是一艘与美国宇航局的“好奇号”和“火星2020”探测器有很多相似之处的航天器。它将使用一个热壳,然后进入火星大气层的时候使用降落伞,最终降低上升火箭到火星表面。它将在火星上停留150天,等待探测器采集样本。

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当样本被装载上太空后,登月舱将发射混合动力或固体火箭发动机,将样本送入350公里高空轨道。然后,它将被欧洲航天局的地球返回轨道飞行器拦截,在距离地球数百万公里的地方实现完全自主的会合。然后,它将使用太阳能-电力离子发动机进行返回地球的长途旅行。然后,在21世纪30年代的某个时候,科学家们将从火星表面获得大约500克的物质。

所以现在,长达近50年的计划,一个严肃的火星样本返回任务正在进行中!敬请期待!火星,我们来了!

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