阿波罗方案的一个最伟大成就，是将数百公斤月球样本带回地球。50年曩昔了，科学家仍对这些样本进行剖析并得出各种发现。除了月球样本，科学家还搜集了太阳风和彗尾颗粒样本。火星尽管是科学家研讨的一大焦点，但迄今为止，他们还没有取得任何火星样本。美国宇航局和欧洲航天局方案施行一项火星样本搜集-回来使命，协助科学家进一步了解这颗赤色星球。
火星样本搜集-回来使命艺术概念图
太空探究要分阶段进行。首要，你要差遣飞船飞掠星球，翻开快速勘察，获取星球的图画和数据。然后，你要差遣轨迹器拜访这颗星球。轨迹器将盘绕它飞翔数年，获取地表特征的很多细节。“卡西尼”号曾盘绕土星294圈，拍照了超越45万张相片，改变了咱们对土星的认知。
在此之后，你要差遣着陆器和勘探车。美国宇航局差遣“机会”号、“勇气”号和“猎奇”号勘察火星。它们拍照了数十万张相片，钻取岩石样本进行剖析而且还发现了火星曾有过水的依据。
“卡西尼”号飞船艺术概念图
迄今为止，各个航天组织一共只施行了几回样本回来使命。除了阿波罗方案，前苏联的“月球16”号、“月球20”号和“月球24”号使命也曾将月表土样本带回地球。尽管它们带回的样本数量远不及阿波罗方案，但这些样本来自不同的月球区域，因而也具有重要的研讨价值。
2001年，美国宇航局发射“创世纪”号飞船，担任搜集太阳风样本并带回地球。不幸的是，降落伞未能顺畅翻开，“创世纪”号样本回来舱在犹他州沙漠硬着陆。但尽管如此，科学家仍拿到一些样本。
“创世纪”号的样本回来舱在犹他州沙漠坠毁
2004年1月，美国宇航局的“星尘”号捉住彗星“怀尔德-2”的尾巴，两年后将彗尾样本带回地球。日本的“隼鸟2”号和美国的OSIRIS-Rex飞船将把小行星样本带回地球。日本国际航空研讨开发组织（JAXA）乃至方案施行一项使命，将火星卫星的样本带回地球。不过，科学家至今也没有施行火星样本回来使命。
地球上有不少来自火星的陨石，协助科学家了解这颗赤色星球的地貌和大气层。数百万年前，火星曾遭受一颗巨型小行星的碰击。此次碰击将很多火星岩石抛入太空，部分奔赴地球并在穿过地球大气层时幸存。地球上的火星陨石远远无法满意科学家的需求，他们期望取得特定的火星样本。这意味着科学家有必要施行一项火星样本回来使命。
小行星着陆器MASCOT在“龙宫”上的移动轨迹。这条轨迹使用MASCOT和母船“隼鸟2”号的观测数据制作
上世纪70年代以来，乃至在发射“海盗”号飞船前，美国宇航局就开端策划火星样本回来使命。这项使命的方针包含查找生命痕迹，不仅仅是现在有的生命，一起也包含曩昔的生命，乃至生命的化学前身。
在将火星样本带回地球后，科学家会用样本进行各式各样的试验。他们能够将火星表皮土暴露在水、更稠密的大气层和养分物等物质中，以确认是否存在任何活泼的细菌。（“海盗”号曾测验进行这种试验，但成果并不具有决定性，行星学家仍就试验成果翻开剧烈争辩。）此外，科学家还能够凭借高倍率的显微镜对样本进行剖析，查找微生物化石或许其它任何生命存在的依据。
“猎奇”号火星车自拍照
科学家能够通过样本了解火星地表演化史以及水怎么在曩昔数百万年影响这颗星球。他们能够获取最感兴趣的火星区域的样本，例如湖泊堆积层、热液喷口周围的堆积层以及古代河流三角洲。此外，他们还能够获取近期和古代陨石碰击区域、火山喷射区域以及长期暴露在风中的区域的样本。
凭借火星样本，科学家能够研讨几十亿年的火星前史，提醒哪个阶段的剧变导致火星沦为一个严寒而干躁的国际，一起确认小行星轰炸何时停息。火星外表遍及陨石，他们能够获取这些陨石的样本，从而了解其它星球。
“猎奇”号拍照的夏普山
火星样本最好在宇航员踏足火星前送回地球。咱们知道火星表皮土中存在有毒化学物质，但大气层外的尘土呢？假如宇航员将它们吸入体内，是否会危及健康？地下深处的物质又是怎样的状况？通过研讨这种样本，科学家能够了解怎么让宇航员更好地在火星上生计。此外，他们还能够使用表皮土出产建筑材料、栽培作物。通过化学手法分化表皮土，他们还能取得各种原材料。
火星勘察样本搜集（SCIM）是最早提出的样本回来使命之一。这是一项相对不算贵重的侦查级使命，飞船将穿过距地上40公里的火星大气层，搜集尘土和大气样本。这个高度足够高，飞船不会被火星抓获。在此之后，飞船将样本带回地球。通过研讨这些样本，科学家能够将大气样本与火星岩石中发现的气体进行比较。此外，他们还能够详尽研讨火星尘土。这些尘土能够构成全球性风暴，完结地表勘探使命，对未来的探火宇航员的安全也构成威胁。
美国科学家发现古代火星曾呈现一个原始海洋，水量超越北冰洋
SCIM方案于2001年提出，2007年发射，2010年将样本回来地球。不过，这项方案从未成为实际。2009年，美国宇航局和欧洲航天局开端仔细拟定火星样本回来方案，并正式宣告他们将协作施行这项使命。为了未来的样本回来使命，宇航员和欧航局都在研发火星车。
在火星上跋涉时，美国宇航局的“火星2020”号勘探车（将于2020年发射）将搜集科学家感兴趣的样本，然后将样本留在火星地表。欧航局的“罗莎琳·富兰克林”号火星车（也将于2020年发射）也会搜集样本并将其存放到钢笔巨细的容器。随后，欧航局的取样车取走样本并装上美国宇航局的上升飞翔器。飞翔器将样本送入火星轨迹。接下来的旅程由欧航局担任。
“猎奇”号在火星上发现的一颗铁陨石
欧航局的取样车选用轻型规划，分量不超越120公斤。抵达火星后，它每天要跋涉200米，主动躲避沿途的危险，整个火星之旅的旅程在20到30公里之间。跋涉途中，它会取走“火星2020”号或许“罗莎琳·富兰克林”号留在火星地表的样本，选择30个左右最具科学研讨价值的样本。几个月后，取样车抵达火星样本回来着陆器。
样本回来着陆器使用隔热罩和降落伞穿过火星大气层，终究将上升飞翔器放到火星。它最长将在火星停留150天，等候取样车带回样本。装载样本后，上升飞翔器点着发动机，将样本送入距地上350公里的轨迹。随后，欧航局的地球回来轨迹器接纳样本，使用离子发动机将样本送回地球。
欧航局的ExoMars火星车和俄罗斯的固定式地表科学渠道
本世纪30年代，科学家将取得大约500克火星地表样本。2019年头，白宫同意了火星样本回来使命的预算。这项使命最早将在2026年发射。尽管这种使命此前已被提议屡次，但这是第一次取得预算。2020年，白宫将为宇航局供给1.09亿美元预算，用于未来的火星探究活动，实质上便是样本回来使命。通过近50年的策划，火星样本回来使命终究要付诸施行。
排版：李安
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