“毅力号”火星车已经在火星上探索了一年，考察这颗行星并收集可能揭示生命是否曾经存在过的碎片。虽然火星车以前也探索过火星，但“毅力号”收集的碎片将是首批来自另一个行星并带回地球的样本。如果一切顺利，火星的碎片可能在2033年之前回到地球。
将火星车送往火星是一回事——但将其样本带回地球则带来了全新的挑战。一次返回任务将需要多个复杂的部件协同工作，将珍贵的货物运回地球。
本月早些时候，NASA宣布，国防承包商洛克希德·马丁公司将负责制造火星上升飞行器（MAV），这枚火箭有一天将从火星表面发射升空，带着火星泥土、岩石和大气样本开始返回旅程。
MAV是什么？
MAV将是一枚小型火箭，设计用于从火星表面上升到行星轨道。NASA MAV首席工程师Philip Franklin解释说，在某些方面，它将与其他火箭没什么不同。它将使用固体推进剂，就像从地球起飞的其他火箭一样。
NASA已经做出了大部分主要设计决定，比如飞行器的尺寸和形状以及动力来源。Dave Murrow，洛克希德·马丁公司深空探索业务发展主管表示，可以将NASA视为MAV项目的建筑师。蓝图基本上已经完成。现在，洛克希德·马丁公司将根据NASA的计划来建造这枚火箭，并在需要时改进设计，以确保一切都能按预期工作。Murrow说，他的团队将处理诸如转向喷嘴的移动范围等细节，以高效地操纵火箭。
当然，火箭必须先到达火星，才能从那里起飞。NASA将在一个更大的航天器内发射MAV，该航天器应在2028年左右从地球起飞。由于它将被运往火星，团队特别注意保持飞行器的小型化和轻量化。“质量至上，”Franklin说。MAV将相当小巧。它高约10英尺，重不到半吨——比篮球框矮，重量与一架三角钢琴差不多，NASA MAV项目经理Angie Jackman说。
火箭顶部将有一个收集样本的隔间，以及两个将其送入轨道的引擎。与洛克希德·马丁公司的合同总价可能高达1.94亿美元。
这枚火箭如何到达火星——并返回？
MAV将与一个更大的航天器一起从地球发射，并由NASA的样本回收着陆器运送到火星表面。
在着陆器导航到杰泽罗撞击坑内部或附近的位置后，着陆器和火箭将留在火星上，直到需要带回样本。Murrow说，MAV将安装在一个保护性外壳内，工程师有时称之为“雪屋”。即使任务选择在相对温和的火星春季进行，气温很可能降至-90华氏度以下，这个“雪屋”也能帮助设备在严酷的火星条件下保持温暖。
“毅力号”火星车已经在收集火星土壤（称为表岩屑）样本，以及大气样本。到目前为止，它已经收集了七个样本，但任务完成后，应该有大约30个样本准备带回地球，每个样本都装在一个类似试管的容器里，长约八英寸，宽半英寸。一旦所有样本收集完毕，一个拾取漫游车将拾取它们并带到MAV所在的着陆器上。然后，一个机械臂会将样本装入MAV顶部的、大约篮球大小的特殊隔间。
火箭在火星停留期间将保持水平状态，平放在着陆器上。为了让火箭升空，着陆器将将其“抛上去”——基本上是将其向上抛。因为前面抛出的速度比后面快，火箭最终会以一定角度指向火星的天空。然后，在空中，固体推进剂将点燃，火箭将起飞。Murrow补充说，这个过程听起来很混乱，但部署机制的所有机械部件都经过仔细校准以适应火星重力——类似的过程如今也用于许多导弹发射。
这枚两级火箭随后将把货物送入火星轨道。第二级将采用所谓的“自旋稳定”来保持火箭在其旅程中直线飞行——其物理原理与橄榄球投掷时产生旋转以保持其直飞相似。最终，火箭的两个级在旅程中会脱落，直到只剩下样本隔间及其保护性外壳在轨道上漂浮。这一小部分随后将被欧洲航天局的一艘飞船接走，带回地球。（下方可观看关于此过程的动画。）
这一切何时发生？
NASA和洛克希德公司将在未来几年内建造和评估MAV。环境试验应在2026年左右开始，届时将在低温和真空室中测试部件，以模拟火星大气。样本回收航天器将于2028年搭载MAV从地球发射。如果一切按计划进行，火星碎片应在2033年左右返回地球。
MAV，以及任务中涉及的所有其他技术，本身就是一项壮举，但NASA和洛克希德公司的工程师们尤其对这枚火箭有望使科学家们实现的目标感到兴奋：近距离观察另一个行星的碎片。NASA的Franklin说：“想到这才是最终目标，我感到非常激动，那就是真正能够把另一个行星的样本带回地球。”
NASA项目经理Jackman说：“我们能建造出最酷的火箭，但这真的关乎科学。”
