2020年7月，阿联酋的“希望号”、我国的“天问一号”以及美国的“毅力号”火星探测器，相继发射升空，这三个探测器在次年均抵达火星轨道。其中我国和美国的探测器在进入火星轨道后，择机释放了火星车，对火星地表开展了零距离的探测。这些天文探测活动，标志着人类对火星的探测进入了新的纪元。

(资料图)

三个探测器的探测侧重点不同

以上三个探测器的探测任务，有共同的方面，比如都可以对火星表面的地形地貌、大气层结构等，当然也有不一样的地方。由于阿联酋的希望号探测器没有火星车，因此它只能在火星轨道上进行低轨探测，重点探测火星大气层的特征、高低空大气的差异以及氢、氧分子的结构和动态。

我国“天问一号”释放的祝融号火星车，重点任务是 对 火星的表面的地形地貌、土壤特征、水资源分布、温度及变化、大气层结构和组成、火星磁场、浅层地质结构、寻找生命存在的证据等方面进行科学探测。

美国“毅力号”探测器，除了对火星表面开展一系列的探测活动以外，还包括从火星表面采集、封装一些岩石样本，然后在合适的时间带回地球，以便做更深入的分析研究。

毅力号火星车采集样本

在毅力号火星车上，配备有一个长2米多的机械臂，可以模拟人手的关节运动特征进行伸展。在机械臂的末端，安装有一个取芯钻头，其中含有研磨头和取样头，研磨头的作用是通过旋转摩擦的方式，将待取样的岩石表层部分磨除，确保取到的样本不含风化的部分，以还原岩石历史“面貌”；取样头的作用顾名思义，就是用来采取样本的。

在毅力号火星车的“腹部”，安置着多达43支取样管，另外还包括5个见证管，其中取样管准备盛放的是岩石和土壤样本，见证管准备盛放的是一些悬浮颗粒物和气体分子，以便分析采样点附近的环境特征。

截至目前，毅力号火星车已经在火星表面执行采样任务很多次了，其目标是采样40多次，也就是要将取样管和见证管都放上样本。在采样的过程中，毅力号火星车也遇到了一些困难和问题，比如选择的取样点岩石太硬，根本采不上；在取到样本送到取样管的过程中，不知什么原因取样管里面是空的。不过从现在看，大多数的采样任务还是成功了。

这些样本都采集全了之后，所有的取样管和见证管都将被密封保存，集中存放在火星表面的一个“样本缓冲存放点”上，也就是在“野外”保存。存放点的具体位置，将通过毅力号火星车携带的定位装置、位于火星上空轨道器上的相应测量装置进行“双保险”的记录。然后，就是等待今后实施的“取样返回”任务过来“取货”了。

采样返回为何需要那么长时间？

据美国公开的消息，原定是将于2026年，发射携带火星上升飞行器、样本返回着陆器的宇宙飞船，然后取上样本，最晚于2031年将样本带回地球。但是目前来看，这一时间估计实现不了，因为美国为了安全保险起见，NASA采用的是双着陆器的架构，而由于经费和国际合作等各方面的原因，只能将火星样本取回并返回地球的时间，推迟到2033年了。

有的朋友不禁有所疑问，从地球向火星发射探测器，差不多只需要200天的时间，为什么需要再等10多年，才能将火星样本从火星带回来呢？这里面有这么几个重要因素。

首先，是在火星上采样困难重重。虽然毅力号火星车带有自感应和自调节的系统，可以根据周围环境的特点来及时调整行动策略，但是由于火星表面的地形地貌和自然环境实在太过复杂，在执行采样的时候，仍需要地面控制中心来发号施令。

由于火星距离地球最近也有5500万公里，通讯信号传输需要一定的时间，因此毅力号火星车在火星表面采样，并非想象中那么简单，需要较长时间才能完成任务。完成采样任务后，还得寻找适合样本存放的暂存点，这也需要一定的时间。

其次，接应任务也很复杂。按照公开的计划，美国NASA最新公开的接应任务内容，需要在一次发射任务中，同时配备两个样本回收着陆器（一个出问题了，另一个可以顶上）、一个新的漫游火星车、一个上升飞行器和一个地球返回轨道器。

两个样本回收着陆器和漫游火星车同时着陆，然后根据之前记录的存放点坐标，漫游火星车到达指定地点，将样本取回然后再折返回来，利用上升飞行器从火星表面发射升空，最后经返回轨道器将样本带回地球。这其中哪一个环节出了问题，任务都将失败。而这些要携带的装置，研发和制造都需要很长的时间，其中第二个着陆器的开发，乐观估计也只能在2028年才开始启动，所以拉长了样本返回的时间。

第三，新宇宙飞船的标准更高。不同于美国第一次火星任务，后来要执行的第二次任务，由于搭载的设备更多，飞船的重量势必会增加很多，因此必须携带更多的燃料。这也给优化完善飞船的运力、发射火箭的推力、燃料能量转化效率等方面都提出了更高的需求，完成这些既定的目标，也得需要一定的时间。

所以，想将火星样本顺利带回地球，程序严谨、难度很大、时间漫长，再过十年美国才能将火星样本带回地球的原因，自然就清晰了。此外，我国的祝融号火星车目前仍然在紧张有序地开展工作，在后续的航天计划中，我国还将发射“天问二号”探测器，不久的将来，我们同样会完成将火星样本带回地球的壮举，让我们拭目以待吧。