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NASA：第一支火星火箭将从半空发射

人类第一次从火星取回岩石样品的壮举正在醖酿之中。最新信息显示，到时候将使用的火箭发射技术很奇特——不能像在地面一样点火发射，而是把火箭抛到空中，再从半空中点火发射。

将采集的样品从火星运回地球示意图。（NASA/ESA/JPL-Caltech）

美国宇航局（NASA）正在和欧洲太空局（ESA）合作规划这项复杂的任务。大致过程是，将再派去一辆漫游车和登陆器搜集近几年毅力号（Perseverance）探测车在火星各地采集的样品，然后用一支火箭把样品发射到火星空中的轨道，转交给在那里接应的飞船，再由飞船把样品送回地球。

但是项目的细节、比如具体每个环节由哪个机构承担都还在商议之中。不过，科学美国人杂志（Scientific American）了解到，上个月，NASA与老牌军工厂商洛克希德·马丁（Lockheed Martin）签订了一份价值大约是1.94亿美元、制造一辆火星起飞车（Mars Ascent Vehicle，缩写MAV）的合同。这项合同中终于让其中不少细节逐渐浮现。

“火星起飞车”就是将来把样品发射到火星轨道的运载火箭，大约3米长，将是人类制造的第一支从外星球发射的火箭。

这套方案将用到的设备包括一辆新的获取样品漫游车（Sample Fetch Rover）、一个固定在原处的样品搜集登陆器（Sample Retrieval Lander），和一辆火星起飞车。漫游车和登陆器将由欧洲太空局设计和制造，火星起飞车将由NASA制造。

项目计划让获取样品漫游车开动到火星的各个地点，把现在毅力号这几年内钻凿取得的样品搜集起来，集中放到样品搜集登陆器上。

前些年NASA发射去火星的登陆器的主要任务是进行科研工作，所以搭载了大量的科研仪器。而样品搜集登陆器将不需要携带任何仪器，它只需能够在火星上起到保护火星起飞车的作用，并作为其起飞发射的平台。

洛克希德·马丁公司的业务发展经理戴夫·默罗（Dave Murrow）说：“到时候我们将找一个平坦的、没有太多石头的地点，作为样品搜集登陆器的登陆地点。”当然，这个地点也在毅力号目前的活动地点杰泽罗撞击坑（Jezero Crater）内。

工程师认为，最佳的计划是在火星的夏季登陆杰泽罗撞击坑，以避免遇上沙尘暴。另外，漫游车在火星上四处搜集样品也需要一些时间。而火星上的温度一般只有零下60摄氏度。在这样的环境下，登陆器要能够给火箭引擎内的燃料适当加温，防止燃料凝结。

NASA喷气动力实验室（JPL）的首席工程师克里斯·查泰利埃（Chris Chatellier）说，最初他们考虑让火箭从样品搜集登陆器上发射升空，只需要把各种技术调整能够适应火星只有地球百分之一密度的大气、和三分之一的引力。可是他们发现，由于没办法把登陆器牢固地固定在火星地面，在火星较低的引力环境下，发射的冲击力很可能会把发射支架弹射到空中，甚至会撞上火箭。

于是项目组想到了一个奇特的主意：把火箭抛到空中，再让火箭点火发射。于是，他们设计了这套名为垂直弹射受控释放系统（Vertically Ejected Controlled Tip-Off Release，缩写为VECTOR）。

在过去两年里，NASA的工程师都在设计、制造和测试这套系统。NASA公布的视频展示了他们多次测试的结果。科学美国人的报道提到，这个系统将以每秒5米的速度将火箭抛向空中，只需大约一秒后，让火箭引擎点火，从空中发射。

之后，这套系统还要帮助火箭调整方向，使其从原来水平的位置侧倾45度，才能发射到距离火星地面400公里高空的轨道上。

届时他们将安排毅力号探测车在不远处用相机记录整个发射过程，让地球人观赏这个激动人心的场景。

如果一切顺利，欧洲太空局制造的飞船将从轨道上接住火星起飞车送来的样品舱，把它送回地球。按照计划，样品最早在30年代初降落于美国犹他州（Utah）的沙漠。

这些设备大约在2026年可以造好并从地球出发，不过很多人估计可能至少要到2028年才能启程。