俄罗斯在乌克兰的战争几乎使欧洲的火星探测器脱轨

俄罗斯在乌克兰的战争几乎使欧洲的火星探测器脱轨

斯基亚帕雷利号失控。2016年 10 月 19 日,当探测器进入火星大气层时,机载计算机错误计算了其高度,过早抛弃了飞船的降落伞。这颗圆盘状的探测器平坦的背部上装着看起来像未来派世界博览会的仪器,在坠入自由落体时,它向绕行的同伴——痕量气体轨道器发回了最后一包数据包。机载推进器点火时间只有 3 秒,而不是 30 秒。然后,约 1,272 磅的大气和气象传感器——以及近 20 年的欧洲深空野心——以 335 英里/小时的速度撞向火星。探测器在坑坑洼洼的火星表面上又增加了一个陨石坑,在红色星球的一片区域散落着机械碎片,并加入了欧洲航天局首次成功登陆火星的探索中越来越多的失望行列。

作为 ExoMars 计划(指外星生物学,研究地球以外生命的一门学科)首次任务的一部分,痕量气体轨道器至今仍在火星上空盘旋,位于失败的进入舱上方。但该计划的失败接踵而至。自 2001 年启动以来,该项目一直受到官僚主义拖延、预算不足、地缘政治动荡和机械故障的困扰。但 2022 年 2 月俄罗斯入侵乌克兰,ExoMars 遭受了 20 多年来最严重的打击。持续不断的战争让欧空局的下一次尝试——原定于 2023 年 6 月登陆火星——的未来悬而未决。

尽管这项任务背后的工程团队和科学家坚韧不拔,但他们的努力似乎越来越像西西弗斯,而不是赫拉克勒斯。当火星车静止不动地停在意大利北部的一座设施中时,它的珍贵部件(一些由稀土矿物和黄金制成)面临着萎缩和腐烂的风险。在美国国会和欧洲成员国决定是否投入更多资金之前,资金仍悬而未决。

如果该探测器按照目前的计划于 2028 年发射,它将代表 NASA 大约 30 年的耐心、重建和最近的欧洲重聚的巅峰。在此之前,俄罗斯在乌克兰的战争导致俄罗斯航天局 Roscosmos 及其助推器退出该计划之前,就已经经历了一系列挫折和失望。

ExoMars 痕量气体轨道器于 2016 年由欧洲航天局和俄罗斯联邦航天局合作发射,用于分析火星气体。欧洲航天局

要让罗莎琳德·富兰克林(以已故英国化学家罗莎琳德·富兰克林命名,她因发现 DNA 双螺旋结构而出名)安全着陆数百万英里之外,需要坚定的决心和全球合作水平,而这似乎越来越难以维持。如果他们想有机会到达终点线,任务的领导者将不得不放弃一些最初的目标。

正如ExoMars项目科学家Jorge Vago所说:“现在最重要的就是生存。”

自 1964 年 NASA 发射“水手 4 号”以来,火星一直是国际太空探索的主要目标。这次飞越任务增强了现代人类对这颗红色星球的迷恋,激发了人们数十年来不懈探索火星奥秘的热情。此次探索的核心是寻找外星生命,这一探索催生了众多火星车项目,并汇集了全球领先的航天机构。

1997 年,美国宇航局的探路者号抵达火星表面,拉开了火星探索的现代时代序幕。探路者号的发现包括确认火星上存在远古水源,以及有关该星球稀薄大气层的新信息,激发了科学界对这个地球邻居作为人类潜在栖息地的兴趣。这一关注推动了火星科学实验室的发射,该实验室于 2011 年发射,用于运送美国宇航局汽车大小的好奇号探测器。该实验室配备了最先进的科学有效载荷,在红色星球的土壤中发现了有机分子和复杂的化学物质,强化了火星过去甚至现在存在微生物生命的证据。通过这些发现,美国宇航局一直与欧空局保持密切合作,欧空局于 2003 年利用俄罗斯联盟号发射了火星快车轨道器。2009 年,美国宇航局和欧空局联合承诺执行另外两次火星任务。与此同时,欧空局于 2016 年与俄罗斯联邦航天局合作发射的火星外部气体轨道器仍在分析火星大气中与生物或地质活动有关的气体。

天文学家现在知道,火星曾经拥有适宜生命生存的气候,但后来发生了剧烈变化,使这颗布满尘埃的星球变得像今天这样恶劣。揭开数百万年前发生的事情,有助于我们更好地了解银河系中生命进化的方式和时间。它还可以为地球自身气候变化的轨迹提供线索。

太空项目也是外交工具,促进国际合作和共同的科学目标,以改善地球。ExoMars 原本就是这样的合作项目之一,但 NASA 无法维持其财务合作关系,并于 2012 年退出了该项目。俄罗斯航天局代替 NASA 与 ESA 合作,确保了该任务的未来。

但后来一切都变得不再如初了。

罗莎琳德·富兰克林号的地球孪生姐妹阿玛莉亚号在意大利都灵的 ALTEC 进行钻探测试,以帮助火星探测器为未来的任务做好准备。欧洲航天局

2022 年 2 月,俄罗斯军队和武器进入乌克兰,对这个东欧国家发动无端攻击。此后,欧空局根据西方制裁取消了与俄罗斯航天局的合同。该项目已经拥有了火星探测车,但尚未将其送往火星。欧空局取消了 2022 年 9 月的发射日期。

俄罗斯科学家花了 4 月份的时间拆卸着陆器上的设备,而欧洲航天局各设施的工程师则努力重新设想如何将外部设备纳入设计中。其中一个例子是轻型放射性同位素加热器装置,它可以节省能源,防止火星车在火星冬季被冻住。这些加热器只有俄罗斯和美国生产,但更换并非天衣无缝:俄罗斯版本的加热器每个都大约有一个迷你汽水罐大小,而罗莎琳德富兰克林火星车的设计可容纳三个。美国的替代品更像是 35 毫米胶卷罐,至少需要 30 个才能让火星车保持温暖。将它们安装起来需要一些灵活的调整。

现在,NASA 准备为 ESA 提供所需的助力,以克服任务的最后障碍。如果这些机构能够为着陆器部件改装为针对俄罗斯航天局技术定制的仪器(这也是一项不小的壮举),那么火星车就可以从肯尼迪航天中心用美国拥有的火箭发射。但打捞任务的成功不仅仅取决于工程技术。

欧空局火星首席工程师阿尔伯特·哈尔德曼 (Albert Haldemann) 表示:“从这个意义上说,我们建立的合作关系就像俄罗斯套娃一样。”现在,这两个航天机构必须组装这些部件,并确保它们足够紧密,以经受住火星之旅——以及火星不稳定的大气层。

自 2022 年以来,俄罗斯入侵乌克兰已造成数万人死亡,数百万人流离失所,加剧了全球政治紧张局势,并为包括国际空间站在内的未来太空探索合作蒙上阴影。瓦戈回忆说,他很难接受这个消息。“我们很伤心……很痛苦,”他说。

俄罗斯太空仪器和专业知识丢失后,团队面临两个现实的折磨:ExoMars 可能崩溃,世界天文知识将一片空白。阴郁的迷雾笼罩着任务。

过去和现在的火星探测器:1.毅力号(2021 年至今);2.好奇号(2012 年至今);3.索杰纳号(1997 年);4.机遇号(2004 年 - 2018 年);5.勇气号(2004 年 - 2010 年)。NASA / JPL-Caltech(1);NASA / JPL-Caltech(2);NASA / JPL(3);NASA / JPL / 康奈尔大学 / Maas Digital(4);NASA / JPL-太阳系可视化团队(5);NASA / JPL-Caltech / ASU / MSSS(背景)

“对正在发生的事情的认识在不同时间以不同的方式影响着不同的人,”瓦戈说。在很短的一段时间内,他们不清楚自己将如何或应该如何继续。“如果这是别人的任务,以超然的眼光来看,你会说,‘是的,当然你不能在战争正在进行的情况下与挑起战争的一方合作,’”他解释道。“你的另一半大脑在想,我一直在与美国、俄罗斯、欧洲的同事合作做这件事,他们很友好。这 20 年就白费了。”

哈尔德曼说,合作关系的突然结束也切断了双方的情感联系。“双方都有自己的故事。”俄罗斯的主要合作伙伴是 NPO Lavochkin,这是俄罗斯军队的军火供应商。“我怀疑和我一起工作的一些人是[入侵​​]的全力支持者,这感觉有点奇怪,”哈尔德曼补充道。

当俄罗斯的合作破裂时,欧洲团队又回到了着陆器开发的最初阶段之一,基本上从最终的飞行检查倒退回了制造基本设备的过程。NASA 看到了与长期盟友重新参与另一项任务的机会,如果 NASA 再次正式支持该项目,这将意味着出人意料的回归。ESA 目前正在制定一项新的计划,该计划考虑到了资源损失——并包括它希望能依靠的替代品。新的发射日期暂定为 2028 年;六年的延迟代表了团队设计、建造和测试新设备所需的最短时间。

瓦戈说:“现在的不确定性更多的在于我们是否能及时获得美国的援助,以配合我们目前的计划。”

许多美国参与者都渴望看到火星合作取得成功。2009 年至 2017 年担任 NASA 局长的查尔斯·博尔登 (Charles Bolden) 表示,在多年的“美国优先”外交之后,与海外合作伙伴重新接触是期待已久的。尽管 ExoMars 项目存在不确定性,但其通过科学探索促进国际合作的初衷仍然令人鼓舞。在世界努力应对当今挑战之际,探索火星的秘密和地球以外生命的可能性有力地提醒了我们,当人类共同努力实现共同目标时,可以取得什么成就。

博尔登说:“这对我们来说是一个与欧洲人合作开展这个项目的绝佳机会。”

从某种程度上来说,这次任务复制了围绕全球太空探索和合作未来的紧张局势。

今年 3 月,白宫提议为 NASA 2024 年预算拨款 272 亿美元,其中近 9.5 亿美元用于支持该机构与 ESA 的持续合作,将之前发射的 Mars 2020 项目的样本带回地球。预期预算还拨款一笔未指定的金额“用于美国与欧洲航天局 ExoMars 探测器任务的合作”。

总统办公室预算仍需经过国会的预算起草、修订和批准程序。因此,目前仍在等待。NASA 火星探索计划主任 Eric Ianson 表示:“我们看到的(美国)情况让我们感到鼓舞,因此希望我们能看到相应数额的资金。我们目前假设我们将获得资金,因此我们会继续。”

虽然这可能足以挽救任务,但不足以挽救这个“套娃”的每个部分。“如果有的话,我们会削减,”瓦戈在谈到任务的科学仪器时说。“我们(现在)想让事情尽可能简单。我们正在摆脱对着陆和帮助将探测器送上火星不必要的一切。”虽然钻头能够挖掘到两米深,但罗莎琳德·富兰克林的主要目标仍然没有改变,那就是提取和分析地下样本。与她的前辈相比,她将探测火星土壤更远的地方——除此之外,其他一切都是额外的收获。

由于欧空局工作人员投入大量时间和精力来推动美国设备的使用,每个月没有美国承诺都会加剧团队的焦虑。在某种程度上,这次任务复制了围绕全球太空探索和合作未来的紧张局势。

今年 3 月的一个下午,在意大利都灵阿尔卑斯山以南的工业区,一座不起眼的封闭式工厂里,摆放着一件让人想起解散的合作关系的东西。工厂位于风大浪高的工业区内。工厂内有一间经过改装的洁净室,任务控制站俯瞰着模拟的火星景观。俄罗斯的着陆平台被遗弃在一个角落里。这座曾经被誉为外星环境监测设备的坡道如今已积满灰尘。

罗莎琳德·富兰克林号被存放在几栋楼外的泰雷兹阿莱尼亚航天设施内一个压力过大的房间内。与她的地面训练孪生姐妹阿玛莉亚号一起,她正在接受定期维护和持续测试,为本应在去年发射的火星探测做好准备。科学家和工程师们继续训练火星车及其操作员,希望保持任务准备就绪,这次任务的希望和挫折显而易见。与此同时,他们争先恐后地寻找电池、钚和助推发动机,这些原本应该来自俄罗斯的合作者。

现在,任务的成功几率将由 NASA 决定,因为 NASA 拥有发射所需的发动机和钚。因此,ESA 团队的工作永无止境——这是一个必须重新审视、维护和更新的合作体系。

“欧盟成员国愿意出资确保火星探测车发射成功,这让我倍感振奋,”哈尔德曼说。他指出,对一些人来说,这项任务占据了他们职业生涯的大部分时间。俄罗斯在乌克兰的战争粉碎了其中一些人的梦想。“这真是喜忧参半。对于很多即将发射的团队成员来说,这就像坐过山车一样,让人情绪起伏不定。”

“战争的爆发让每个人都很担心,”瓦戈补充道。“如果我从任务的角度来看待这件事……战争影响了很多人,但也影响了俄罗斯和乌克兰团队的同事。”

在美国宇航局正式承诺执行任务之前,ExoMars 团队必须像多年来一样努力向前推进。“如果我们能从架子上取下一个现成的着陆器,我们就可以在 2024 年发射,”瓦戈说。“但没有这么幸运。”在战争时期,重要的是要足智多谋,选择正确的盟友,并生存下来。

肯尼斯·R·罗森 (Kenneth R. Rosen) 是一位驻意大利的独立记者,著有《陷入困境:美国行为治疗计划未能兑现的承诺》一书。

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