火星探测: 不讲武德的中国人要领先了! NASA计划太完美却无法完成

天问一号的总设计师、出席两会的全国人大代表孙泽洲表示“天问三号”的所需的关键技术都已经就位，目前进展顺利，正在按计划在2030年左右收集火星岩石并带回地球！与此同时，美国宇航局的最新审计却表明，MSR（火星采样返回）任务不切实际，需要进行重新评估，舆论普遍认为，中国很有可能超越美国成为第一个从火星采样返回地球的国家。

火星采样有多难？但是中国关键技术已经就位

孙泽州在央视记者采访时表示，火星采样返回任务前所未有，到目前为止还没有任何一个国家完成这项任务，中国的天问三号必须要克服两大挑战才能取得成功：

“一个是取回岩石样本，然后从火星表面起飞。第二个是在轨交会并将样本转移到返回舱。他们要求我们的航天器在系统设计层面具有高度智能化。”

孙总同时表示，火星岩石能解决目前科学家心中的巨大疑问，通过对火星岩石样本的研究，科学家能回答火星上是否存在过任何形式的生命！

原因并不复杂，就算地球上最干燥的沙漠中采掘回来的岩石样本也将存在生命的痕迹，比如只有生命才能合成的代谢或者产生的有机物，甚至是生命体或者生命体的尸体甚至是微体化石等等，美国、前苏联与中国都将探测器送达了火星表面，但任何一家科研机构都无法直接回答这个问题，因为以目前火星探测器在火星表面的“粗糙技术分析”还不能就此断定火星有或者无生命存在过。

当然带回火星岩石不只是解决火星是否有存在生命过的问题，还能研究火星的地质与内部结构，甚至还能追溯火星的历史，甚至是火星气候变迁史，能为地球未来的变化给出部分答案，这个诱惑实在是太大了，当然对于普通民众来说，祖国成为第一个带回火星样本的国家，那个嘚瑟就别提了，超越NASA竟然被中国航天里程碑式的任务完成了。

两个任务有多难？究竟要如何完成？

其实火星探测任务本来就很难，火星探测的成功率不到50%，登陆火星的技术难度尤其大，一个是火星实在是太远了，火星距离地球最近时也有5000万千米左右，最远时则高达4亿千米，地球与火星之间的通信延迟从5分钟到44分钟不等，完全无法实时控制，只能自主操作，并且因为地球自转与火星的自转，因此与着陆探测器在火星表面需要中继卫星通信，还需要全球测控，能完成这个操作的只有美俄中三家。

另一个是火星着陆任务，火星与月球不同存在稀薄大气，因此着陆火星与地球有些相似，飞行器也会经历一个“黑障”过程，但因为大气非常稀薄，减速效果有限，着陆探测器需要再超音速下开伞，对降落伞提出了很高的要求。

软着陆火星与月球任务差不多，一般情况下都是变推力的缓冲火箭加上支撑腿，比如中国的天问一号用的就是这种“经典POSE”，不过NASA玩出了新花样，经典POSE着陆、“吊车”着陆以及缓冲气球着陆等都尝试了一遍，不知道下次NASA准备用哪种方式。

对于火星采样返回任务而言，除了测控、着陆两个高难度任务以外，还需要采样与上升到火星轨道，前者是如何将样品从火星表面装入采样容器，看起来似乎很简单，但这个操作机构从地球发射到火星采样可能会经历1~2年的时间，还会经历超高的震动以及大量宇宙射线的环境，甚至在火星上还可能遭遇沙尘暴，确保准确可靠的采样是一项非常艰巨的任务。

采样后还需要将样品从火星表面发射到火星轨道，火星的入轨速度为3.6km/s，比地球的7.9千米/秒小不少，并且火星还没有大气层，这让在火星上起飞变得很容易，但问题是火星上没有制造工厂，将样品发射到火星轨道的火箭必须从地球上带过去，从地球发射到火星采样成功后发射，至少需要2-3年甚至更久，并且火星上还没有发射台，地球上的控制人员还无法直接控制，这个难度可想而知。

另一个高难度任务则是抵达火星轨道的样品如何转移到正在轨待命的返回飞船中，因为距离太远通信演示过大，只能自动操作完成，一切可能发生的问题必须有预案，中国有月球轨道对接转移样品的经验，这个完成应该小事一桩，不过不一样的是月球轨道可以“遥控操作”，火星轨道就只能自主操作了。

除了这个以外，最后一个高难度动作时火星入射地球并着陆，这个难度与月球返回有些类似，速度比月球返回要略高一些，不过也属于第二宇宙速度返回。很有可能会采用和月球采样返回进入大气层“跳跃弹道”的方式。

整个任务历时约3年，探测器飞行距离大约为21亿千米以上，科学家需要在这个周期内日夜值班在控制室随时恭候“紧急频道”传回的消息，并且在第一时间处理这些信息。无论是对探测器还是对测控探索团队都是一个非常大的考验。

中国航天有天问一号的着陆技术打底，有嫦娥五号的采样返回技术支撑，并且在针对火星探测任务要求上做了特别的测试，相信CSNA的任务控制与规划能力，先预祝中国航天按计划时间表顺利完成任务。

中国人不讲武德：NASA计划太完美，掉巨坑了

在中国人高歌猛进的同时，NASA的MSR（火星采样返回）任务却有些不太顺利，据美媒SpaceNews报道，NASA监察长办公室 (OIG) 于2月28日发布了对MSR计划的审计，得出的结论是，成本估算不断上升可能与该项目的关键要素缺乏稳定的设计以及项目中“最初的过度乐观”有关！

早在ASA监察长办公室公布数据前的2023年9月份，独立审查委员会就已经公布了对MSR任务的审计结果，显示该任务成本和进度估计不切实际，MSR原计划预算是40亿美元左右，但目前审计后认为，该计划的最终成本将会在110亿美元左右，差不多是之前的3倍少一丢丢。

这个结果让国会老爷们心情很不爽，因为近些年来NASA的每一项任务都是严重超标，其中最著名的就是“鸽王”詹姆斯·韦伯望远镜，从10亿美元涨到了100亿美元，这个预算控制能力简直就让全球吃瓜群众惊掉了下巴。

所以自韦伯望远镜后NASA的计划远超预算就成了压轴的好戏，比如阿尔忒弥斯计划，目前已经耗资300多亿美元，只是第一次发射而已，据说用上了航天飞机老发动机的SLS火箭每次发射成本20亿，马斯克的重型猎鹰才1.5亿美元，还是一次性的价格，要是重复使用价格更低，据美国家审计最新估计，该计划到2025年前将消耗总资金超过930亿美元，NASA原计划只打算耗资280亿美元。

为何会远超预算？两个原因：一个大家知道，另一个大家也知道

NASA的计划每次都远超预算的原因其实挺简单的，计划太过庞杂，比如阿尔忒弥斯计划，登月并返回的任务被NASA拆分成了地球到月球的“班车”、月球空间站“中转”，空间站到月面登陆“班车”，并且各个任务段使用不同的火箭与飞船，结果造成计划失控，资金严重超标。

MSR计划其实也是类似的，NASA原计划分三个探测器完成任务，一个是MAS2000中的毅力号，目前已经在火星执行采样任务，并且是边探测边采样，无疑这种方式很不错，有针对性的采样。另一个是着陆采样+上升探测器，还有一个是返回探测器，带样品回地球。

看着也不错，但NASA发现这个第二阶段的“着陆采样+上升探测器”组合后太重，超过NASA历史上任何一次探测器任务的着陆重量，需要重新设计着陆缓冲机构，NASA认为风险太大，不能把鸡蛋装在一个篮子里，所以将该任务拆分，这样一来故事就发生了。

三次发射原计划任务

原计划“着陆采样+上升探测器”在2028年发射，2031年采样返回，以NASA的火箭技术，同年返回肯定比不上NASA，一定是NASA的探测器先期抵达地球！但是问题来了，“着陆采样+上升探测器”拆分后变成两个探测器，分别在火星冲日的两个年份里发射，这样横插进一个额外的任务，返回任务就只能拖到2033年了，比中国规划的2031年晚了两年！

四次发射的任务

与NASA冗长的任务不一样，中国航天的探测器就分两个，两次发射，一个探测器着陆采样+上升，另一个探测器返回，并且采样也不像毅力号那样走一路采一路，天问三号探测器没有行进装置，着陆火星后直接钻孔带走，所以有网友才形象的说“挖一勺就走”，简单暴力直接，解决问题为主，炫技为次。

太过复杂的任务直接导致了预算严重超标，也增加了任务的不确定性，据美国家审计最新估计，MSR任务的返回时间极有可能被推迟到2035年，比原先预计的晚了4年，比后来修正的晚了2年，因为火星每隔两年才靠近地球一次，如果推迟就至少2年。

火星任务周期越长风险越大，因为火星存在沙尘暴可能很大，每年都会发生一次（火星年，按地球时间算大约为2年不到一点），所以2年返回为最佳，可以避开沙尘暴季节。NASA的计划从2028年到2035年，间隔7年，将会经历2.5个沙尘暴季，当然也有可能没有沙尘暴，但这个可能性极低，NASA的探测器很有可能在某个沙尘季节中彻底挂了。

用中国人说的话就是夜长梦多！美国家审计署的审计结果还只是延迟到2035年，而这次NASA 监察长办公室 (OIG)给出的结果却是“该计划的成本和进度估计不切实际”，简单的说就是这次任务有点离谱了，搞不好连2035年也没法完成，变成一个遥遥无期的计划。

以上说了两个大家都知道的为何会严重超标的原因，笔者再说一个大家也知道的原因，那就是美国目前被各种机构给绑架了，就像战争被军工复合体绑架了一样，美国政府在打美国人民不愿意打的战争，NASA的科学探索部分则被军工搞的企业给瓜分了，除此一家别无分店，美国政府不掏钱项目就要黄了。因此美国的各项任务计划遥遥无期，没法结案，预算大大超标，搞不好就搞不下去了，这样其实不合适，中国航天业需要有团队竞争才会不断保持活力。