绕火星飞了20多年：这两台老探测器为何还没退休

一台探测器在火星轨道上飞了二十多年，另一台也飞了二十年。它们原本只打算工作几年，如今却成了NASA火星探测体系里最难替代的资产。这件事本身没那么神奇，真正值得拆开看的是：它们到底靠什么撑到了今天，以及科学家为什么开始担心，这样的探测器可能不会再有了。

先看时间线。火星奥德赛号（Mars Odyssey）于2001年10月24日抵达火星，它的同伴火星勘测轨道飞行器（MRO）也已服役二十年。两台探测器在火星上空积累的长期观测记录，改写了关于这颗行星过去与现在是否有水的故事。普渡大学行星科学家布里奥妮·霍根（Briony Horgan）没有参与这两个任务，她的评价是：奥德赛号和MRO是“有史以来最高产的一些航天器”，对NASA整体火星研究计划而言是“关键的”。

它们的作用不只是拍照。奥德赛号对火星冰层的观测，加上MRO追踪地表特征随时间变化的能力，让科学家得以把火星看作一颗仍在活动的行星，而不是一块石头。更实际的一点是：火星车无法直接与地球通信，奥德赛号和MRO承担着把每一台NASA火星车的数据传回地球的中继工作。

太空环境以严酷著称，撑过几十年需要运气，也需要韧性。最棘手的问题之一是高能粒子的轰击——足够强的一击打在足够精密的器件上，可能是致命的。加州大学伯克利分校的行星与空间物理学家罗布·利利斯（Rob Lillis）参与过多个较新的火星轨道器任务，他指出，环绕地球的卫星可以被工程师持续盯着，而通往火星的带宽更有限，科学航天器可能一周只联络一两次。他的说法很直接：“火星探测器必须能自己管好自己。”

坏掉一台仪器是坏事，但失去电力或计算系统，整台探测器就可能彻底报废。NASA的常见做法是对航天器的关键部件做双份配置，确保重要部件失效时，任务能靠备份继续运行，直到工程师排查出问题。

有意思的是，MRO遇到的一个挑战恰恰来自它的“长寿”。这台轨道器通过把相机所见与机载星图比对来确定自己的精确位置和姿态，问题出在星图上。NASA喷气推进实验室工程师、MRO首席工程师保罗·菲塞勒（Paul Fieseler）说：“MRO确实老到——其中一些恒星已经在夜空中移动了，非常轻微，但确实移动了。”这些微小的错位让探测器产生困惑，去年工程师不得不向它上传一份更新后的星图，以保证它未来仍能正确定向。

奥德赛号眼下最大的风险则朴素得多：用来做姿态微调的推进剂可能快用完了。这台探测器没有油量表——在没有重力把燃料往下压的情况下，没有体积可测——所以NASA无法确定它还剩下多少。工程师们临时想出了新办法，让它靠每次几滴推进剂就能完整运行，以延长寿命。

两台探测器的“抗造”，某种程度上要感谢NASA那段著名的“更快、更好、更便宜”时代的失败。1999年，NASA在抵达火星阶段损失了两个任务：火星气候轨道器在大气层中烧毁，几个月后火星极地着陆器在进入阶段出错，撞上地表。调查认定，两起灾难的成因在更日常的领域里大概会被叫作粗心错误——第一起是依赖英制单位的地面系统与使用公制的飞行系统之间沟通失误，第二起是测试中未被发现的软件错误。

JPL工程师、火星奥德赛号项目与任务经理格伦·哈文斯（Glen Havens）说：“那些失败非常深地印在组建奥德赛号团队的心里。”带着这些损失的刺痛，NASA在发射前对奥德赛号和MRO投入更多，把每一台都设计得尽可能有韧性，并测试每一个微小部件和每一种系统配置。

其中一个关键原则，NASA称之为“余量”（margin）——相当于航天器随身多带一份零食，以防万一。密歇根大学航天工程师尼尔顿·雷诺（Nilton Renno）没有参与这两个任务，他的解释是：“意外可能发生，你要确保航天器能活下来。”菲塞勒提到，MRO发射时带的电池和推进剂都超出严格所需，这份余量如今正在支撑任务继续，NASA希望它还能再运行十年。

但在火星轨道上，什么都不能当作理所当然。就在去年，NASA失去了服役11年的火星大气与挥发物演化探测器（MAVEN）——它是最年轻的火星轨道器——这台探测器在行星背面意外失去电力。随着奥德赛号和MRO继续老去，关于NASA下一步用什么火星轨道器的问题一直悬着。

目前能看到的安排是这样的：

• NASA已委托蓝色起源（Blue Origin）建造一颗专用通信卫星，至少五年内把大量数据传回地球；但与前辈们先做科学任务、后转通信工作不同，这颗轨道器只负责为其他航天器中继信号。
• NASA的火星科学议程中只剩相对有限的项目。利利斯领导的一个任务包含两颗轨道器，目前正在途中，研究火星如何响应太阳持续流出的带电粒子流。但连他自己都说，这个任务“正好处在小到难以做出好科学的边缘”。
• 还有“天降”（Skyfall），三架小型直升机，计划在两年内随第一艘核动力航天器发射——时间表快得令人吃惊，而这个任务回答实质性研究问题的能力很有限。

在科学家看来，这些举措都没有真正接续奥德赛号和MRO的遗产，甚至可能让人想起当年那场著名的火星失败。霍根说：“他们显然在推动更快、更便宜。在这种环境里做出好科学，会困难得多。”

所以真正的问题不是这两台老探测器还能撑多久，而是它们之后，火星轨道上还会不会有同等量级的继任者。这个问题目前没有答案。