“猎户座”号探测器失控了。 2016 年 10 月 19 日,探测器进入火星大气层时,机载计算机错误地计算了其高度,过早地抛出了探测器的降落伞。这个圆盘状的探测器,装载着看起来像未来世界博览会的仪器,在自由落体中,向其轨道伴侣——痕量气体轨道器(Trace Gas Orbiter)——发送了最后一份数据包。机载推进器只 firing 了三秒钟,而不是 30 秒。然后,重达约 1272 磅的大气和气象传感器——以及欧洲近二十年的深空探索雄心——以每小时 335 英里的速度撞击火星。该探测器在布满弹坑的火星表面又增添了一个陨石坑,将机械碎片散落在红色星球的一片区域,并加入了欧洲航天局(ESA)在火星着陆上的又一次失败尝试的不断增长的名单。
作为 ExoMars 项目的第一个任务(该项目旨在研究地外生物学,即地球以外的生命研究),痕量气体轨道器今天仍在绕火星运行,高高地飞越其失效的着陆模块。但该项目却因持续的挫折而定义。自 2001 年项目启动以来,它一直饱受官僚延误、资金短缺、地缘政治动荡和机械故障的困扰。然而,ExoMars 在二十多年来遭受了最猛烈的打击,那就是 俄罗斯于 2022 年 2 月入侵乌克兰。持续的战争使 ESA 下一次尝试的未来——原定于 2023 年 6 月登陆火星——变得悬而未决。
尽管任务背后的工程团队和科学家们表现出了韧性,但他们的努力越来越显得像西西弗斯推石,而非赫拉克勒斯的神力。由于探测器停滞在意大利北部的一个设施中,其珍贵的部件——其中一些由稀土矿和黄金制成——面临着退化和腐蚀的风险。资金悬而未决,直到美国国会和欧洲成员国决定是否继续投入更多资金。
如果探测器按计划于 2028 年发射,它将代表着大约 30 年的耐心、重新开发以及最近的某种程度上的欧洲与 NASA 的重聚。这标志着一系列挫折和失望,这些挫折和失望早在俄罗斯入侵乌克兰并将其航天局 Roscosmos 及其助推发动机从项目中移除之前就已经开始。
要让 Rosalind Franklin(以已故的英国化学家命名,她因在识别 DNA 双螺旋结构方面的贡献而闻名)安全着陆在数百万英里外的目的地,需要不屈不挠的决心和越来越难以维持的全球合作水平。如果他们想有机会抵达终点线,任务负责人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:“现在是关于生存。”
自 NASA 于 1964 年发射了“水手 4 号”探测器以来,火星一直是国际空间探索的主要目标。 这次飞掠任务极大地激发了现代人类对这颗红色星球的迷恋,并催生了近几十年来揭示其秘密的不懈探索。这项探索的核心是寻找地外生命,这一追求催生了无数的探测器项目,并汇集了全球领先的航天机构。
火星探索的现代时代始于 NASA 的 Pathfinder 于 1997 年抵达火星表面。它的发现包括证实了古代存在水的证据,以及关于这颗行星稀薄大气层的新信息,这进一步激发了科学界对地球邻居作为潜在人类栖息地的兴趣。这种关注促使了火星科学实验室(Mars Science Laboratory)的诞生,该实验室于 2011 年发射,用于运载 NASA 的汽车大小的 Curiosity(好奇号)探测器。它配备了最先进的科学载荷,发现了火星土壤中的有机分子和复杂的化学物质,增强了过去甚至现在存在微生物生命的说法。通过这些发现,NASA 与 ESA 保持着紧密的合作关系,ESA 于 2003 年在俄罗斯的联盟号(Soyuz)火箭上发射了其火星快车(Mars Express)轨道器。2009 年,NASA 和 ESA 就另外两个火星任务达成了联合承诺。与此同时,ESA 的 ExoMars 痕量气体轨道器,于 2016 年与俄罗斯航天局合作发射,至今仍在分析火星大气中的气体,以寻找与生物或地质活动相关的气体。
天文学家们现在知道,火星曾经拥有一个能够维持生命的宜人气候,但在经历了剧烈的变化后,这颗多尘的行星变得像今天一样贫瘠。揭示数百万年前发生的事件,可能有助于我们更好地理解生命在银河系中是如何以及何时演化的。它也可能为地球自身气候变化的轨迹提供线索。
天上的项目也是外交的工具,促进国际合作和共同的科学目标,以改善地球。ExoMars 本应成为这样的合作项目之一,但 NASA 无法维持其财政合作,并于 2012 年退出了该项目。俄罗斯航天局(Roscosmos)取而代之与 ESA 合作,为该任务的未来提供了保障。
然后一切都分崩离析了。
2022 年 2 月,在俄罗斯军队和武器进入乌克兰,对这个东欧国家发动无端袭击后,ESA 依据西方制裁取消了与俄罗斯航天局的合同。该项目已经有了探测器,但没有东西能将它送往火星。ESA 删除了 2022 年 9 月的发射日期。
次年 4 月,俄罗斯科学家正在拆除他们在着陆器上的设备,而欧洲各地的 ESA 工 程师们则在努力重新构想如何将外部设备整合到他们的设计中。一个例子是轻型放射性同位素加热器单元,它能够节省能源,并在火星冬季防止探测器结冰。这些加热器仅由俄罗斯和美国生产,但更换并非易事:俄罗斯版本每个大约是一个迷你苏打水罐的大小,而 Rosalind Franklin 探测器设计用于容纳三个。美国的替代品更像是 35 毫米胶卷盒,需要至少 30 个才能保持探测器温暖。安装它们将需要一些巧妙的调整。
现在,NASA 准备为 ESA 提供所需的动力,以克服任务的最后障碍。如果这两个航天局能够为定制的仪器(这些仪器也是为 Roscosmos 技术定制的)改装着陆器部件(这也不是一件小事),那么该探测器就可以从肯尼迪航天中心发射,使用美国拥有的火箭。但这个拯救下来的任务的成功,不仅仅取决于工程技术。
“从这个意义上说,它就像一个俄罗斯套娃,我们就是这样建立合作关系的,”ESA 的火星总工程师 Albert Haldemann 说道。现在,这两个航天局必须将这些部件组装起来,并确保它们能够很好地契合,足以承受前往火星的旅程——以及火星多变的大气层。
自 2022 年以来, 俄罗斯入侵乌克兰已导致数万人死亡,数百万人流离失所,加剧了全球政治紧张局势,并给包括国际空间站在内的未来太空探索合作蒙上了阴影。Vago 回忆说,他很难处理这个消息。“我们非常痛苦……心如刀绞,”他说。
在失去俄罗斯的空间仪器和专业知识后,团队遭受了双重现实的折磨:ExoMars 项目可能崩溃,以及世界天文学知识的空白。一种忧郁的阴霾笼罩着整个任务。
“发生的事情对不同的人在不同的时间以不同的方式产生了影响,”Vago 说。有一段时间,他们不清楚如何或应该继续。“如果这是别人的任务,带着一点超然的态度来看,你会说,‘是的,战争还在进行,与发动战争的一方合作,当然不能发射,’”他解释道。“你大脑的另一半在想,我和美国、俄罗斯、欧洲的同事们一起做这件事,他们都很好很善良。那可是 20 年的心血啊。”
Haldemann 说,这次合作的突然结束也切断了情感联系。“双方都有个人的故事。”主要的俄罗斯合作伙伴是 NPO Lavochkin,这是一个俄罗斯军队的军事供应商。“我怀疑我的一些同事是(入侵的)坚决支持者,这感觉有点奇怪,”Haldemann 补充道。
当俄罗斯的合作崩溃后,欧洲团队回到了着陆器开发的最早阶段之一,基本上是从最终的飞行检查回溯到基础设备创建过程。NASA 看到一个机会,可以重新加入一项与长期盟友的合作任务,如果他们再次正式支持该项目,这将是一次意外的回归。ESA 现在正在拼凑一个新的计划,该计划考虑了资源损失,并包括了他们希望能够依赖的替代品。新的发射日期暂定为 2028 年;六年的延迟代表了团队设计、制造和测试新设备所需的最低时间。
“现在的悬念更多在于我们能否及时获得美国的贡献,以匹配我们目前的计划,”Vago 说。
许多美国参与者都渴望看到火星上持续成功的合作。NASA 前局长 Charles Bolden(2009-2017 年)表示,在经历了几年的“美国优先”外交政策之后,与海外伙伴重新接触早已是时候了。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是一个鼓舞人心的目标。当世界正在努力应对当前的挑战时,揭示火星秘密和寻找地球以外生命的可能性,有力地提醒着人类在为共同目标而共同努力时能够取得的成就。
“这对我们来说是一个与欧洲人在这个项目上合作的绝佳机会,”Bolden 说。
在某种程度上,这次任务反映了围绕全球太空探索和合作未来的紧张关系。
今年三月,白宫提议为 NASA 2024 年的预算拨款 272 亿美元,其中近 9.5 亿美元用于支持该机构与 ESA 合作,将早期发射的火星 2020 项目的样本带回地球。该预算还分配了未具体说明的数额,“用于美国与欧洲航天局的 ExoMars 探测器任务的合作。”
总统办公室的预算案仍需经过国会的预算起草、修正和批准程序。所以目前,等待还在继续。“我们对[美国]的动向感到鼓舞,所以希望我们能看到相应的资金,”NASA 火星探索项目主任 Eric Ianson 说。“我们目前假设我们将获得资金,所以我们将继续进行。”
但虽然这可能足以挽救这项任务,却不足以挽救这个套娃的每一个部分。“如果说有什么的话,我们是在削减,”Vago 谈到任务的科学仪器时说。“我们[现在]只对保持简单化感兴趣。我们正在摒弃任何对登陆和帮助将探测器送往火星不必要的东西。”然而,凭借能够挖掘到两米深度的钻头,Rosalind Franklin 的主要目标——地下样本的提取和分析——仍然不变。它将比它之前的任何探测器都更深入地钻探火星土壤,其他的都将是附加值。
随着 ESA 工作人员投入时间和脑力来协助使用美国设备,每一个没有美国承诺的月份都加剧了团队可感知的焦虑。在某种程度上,这项任务反映了围绕全球太空探索和合作未来的紧张关系。
三月份的一个下午,在阿尔卑斯山以南都灵一条风大工业区的、不起眼的带门工厂里,人们看到了解散的伙伴关系的象征。里面是一个改装过的洁净室,一个任务控制站俯瞰着一个模拟火星景观。俄罗斯的着陆平台被遗弃在角落里。这个曾经旨在提供自身仪器包以监测外星环境的华丽斜坡,如今正在积灰。
Rosalind Franklin 存放在几栋楼之外,在 Thales Alenia Space 公司的超压房间里。和它的地面训练双胞胎 Amalia 一起,它正在接受定期维护和持续测试,以保持为本应去年发生的发射做准备。该任务的希望和挫折都体现在科学家和工程师们继续操练探测器及其操作员,以期保持任务的就绪状态。与此同时,他们正在争相采购原本来自俄罗斯合作方的电池、钚和助推发动机。
现在,任务的机会将取决于 NASA,它同时拥有发射所需的发动机和钚。因此,ESA 团队的工作永无止境——这是一个需要不断重新访问、维护和更新的合作套娃。
“我感到重振精神,因为[欧盟]成员国已经投入了资金,确保探测器能够实现,”Haldemann 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。俄罗斯在乌克兰的战争粉碎了一些人的梦想。“这是苦乐参半的。对于许多即将发射的团队成员来说,这是一场情感的过山车。”
“战争的发生困扰着每个人,”Vago 补充道。“如果我从任务的角度来看……战争影响了这么多人,但也影响了我们那些来自俄罗斯和乌克兰的同事。”
在 NASA 正式承诺参与该任务之前,ExoMars 团队不得不像过去许多年一样,努力前进。“如果我们可以从货架上拿到一个现成的着陆器,我们就可以在 2024 年发射,”Vago 说。“但运气不佳。”在战争时期,重要的是要有创造力,选择正确的盟友,并生存下来。
Kenneth R. Rosen 是一位常驻意大利的独立记者,也是《Troubled: The Failed Promise of America’s Behavioral Treatment Programs》一书的作者。
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