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日前，中国探月工程总设计师吴伟仁表示，我国计划在2030年前实现火星采样返回任务。其实，这不是官方第一次如此表态了，在今年1月份《2021中国的航天》白皮书发布的时候，就已经确定要实施火星采样返回，甚至在2021年6月12日国家航天局的新闻发布会上，天问一号火星探测任务工程总设计师张荣桥就对媒体公开表示过，我国要开展火星采样返回。不过，当时只是说时间在2030年前后，现在则确定是在2030年之前，更确切地说是在2028年发射，2030年前返回地球。  我国将实施火星采样返回  时间就在2030年之前  这回的火星车肯定要带机械臂  而火星采样返回，首先需要解决的问题就是要研制更大推力的运载火箭，目前的长征五号无法满足这一任务需求。这是因为火星距离地球非常遥远，最近的时候也有约5000万公里，时地月距离的130倍，最远的时候甚至达到4亿公里，而且火星有引力，上升器点火时要求的推力较大，所以需要更多的燃料和更重的载荷。  火星采样着陆器和上升器  上升器点火瞬间 而长征五号地火转移轨道的有效载荷大约是6到7吨，执行“天问一号”任务，让“祝融”号成功登陆火星没有问题，但带着火星样品重新起飞就比较难了。这个更大推力的运载火箭，应该就是正在研制中的我国登月火箭新921，它预计在2026年首飞，2028年出发执行火星采样任务，2030年前返回地球和实现载人登月，时间刚刚好。  我国的大型运载火箭在外星探测方面的分工是这样的：长征三号甲/丙负责月球轨道无人探测、长征三号乙负责月球无人着陆探测，长征五号负责月球采样返回和火星着陆无人探测，新921火箭负责载人登月和火星采样返回，长征九号负责载人登火和更遥远目标探测、更大质量探测器发射任务。  长征五号不足以实施火星采样返回 让我们回到火星采样返回这个话题，其实，美国这一次的行动比较快，以及在实施火星采样返回任务了，2020年7月30日发射的“毅力”号火星车，就是该任务的一部分。没错，美国的火星采样返回方案和我国不同，它是先放出“毅力”号在火星上进行采样，采集到的样品被放在金属罐里，留在原地，等到2026年的时候，再发射一辆欧洲制造的“取货车”，将“毅力”号采集的样品金属罐一一收集起来。  毅力号火星车已经在采样了  采样车和取货车 而“取货车”把收集到的样本罐装到一个安全容器和传输舱里，再将它装到一个小火箭（MAV）上。随后，小火箭发射升空，将样本容器送到火星轨道，再让一颗欧洲卫星在火星轨道上“截获”这个样本容器。然后，这颗卫星就像货运飞船一样，负责把火星岩石和土壤样本带回地球。这个过程将非常漫长，预计最早在2031年才能完成任务。  样品罐的传输舱 欧洲的取货车 欧哲的取货卫星 这样说来，如果顺利的话，我国的火星采样任务开始的时间虽然比美国晚，但是完成的时间却比美国要早。美国的火星采样返回任务从2026年一直持续到2031年，需要5年时间，如果从“毅力”号发射算起，则需要约11年的时间。之所以如此漫长，就是因为SLS火箭发展不顺利，现有火箭推力不够，不得不采取分次接力、欧美联合的方式来进行。 2031年才能返回地球 而我国则直接是嫦娥五号式的采样返回，一次将1个样本回收着陆器、1个样本采集漫游车、1个火星上升飞行器和1个地球返回轨道器发射到火星上，其中最为关键的依仗就是新921火箭。当然，如果美国SLS火箭发展顺利，或者SpaceX公司的“星舰”异军突起的话，它也可以实现类似是嫦娥五号式的采样返回。 美国火星采样的登陆器和上升器 上升器两个角度都可以点火 最后，必须要说的是，火星采样返回只是我国航天在21世纪20年代星辰大海的一小部分梦想，在2030年前，我们还会实现载人登月、建设月球联合科研基地、发射2到3个“星际快车”探测太阳系外层空间、进行主带彗星、小行星、以及木星系探测，一个走向太空的黄金时代，正在缓缓开启。 火星采样返回的流程 取货车比采样车要小很多 |
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