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NASA紧急寻找火星样本返回的“可行”路径

访问次数: 532 次    作者: 远望智库开源情报中心 忆竹 编译    发布时间: 2024-01-02

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美国宇航局10月27日报道,NASA正在为其火星样本返回(MSR)旗舰任务开发新的架构和年度预算,该任务现在面临数十亿美元的意外成本,数年的计划延迟,以及国会取消的威胁。

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美国宇航局(NASA)海盗1号飞船拍摄的火星马赛克图像

1、火星样本返回(MSR)任务调整

美国宇航局正在考虑对其火星样本返回任务进行重大修改,MSR项目主任杰夫·格拉姆林10月20日在火星探索计划咨询小组(MEPAG)的一次会议上报告说,MEPAG是一个科学界论坛。他称,“我们以全新的视角退后一步,以确保我们拥有一个可行的、可持续发展的建筑。”

这将是MSR两年内的第三次架构调整。这一最新的反思是在独立审查委员会(IRB)的调查结果之后进行的,该任务面临至少两年的延迟,其成本被低估了数十亿美元,改变其多飞行器架构可以增加其对计划中断的“弹性”。格拉姆林说,修订还将考虑如何在年度资金限制内进行,这可能会减少对美国宇航局(NASA)科学任务理事会其他项目的干扰,代价是进一步延长MSR的发展。

国会最终将决定MSR每年获得多少资金,SMD的预算是否增长以适应它,以及该任务是否应该继续。对于刚刚开始的2024财年,参议院拨款人提议对MSR进行大幅削减,并提出了取消任务的前景。众议院拨款者对MSR的计划仍处于保密状态,但他们提出的SMD主线没有留下任何空间,在不大幅削减其他科学活动的情况下大力资助它。

2、NASA和审查委员会表示支持MSR

尽管受到批评,IRB的报告呼吁MSR继续下去,并建议NASA更好地宣传其重要性,指出其科学价值,其在NASA火星探测计划中的地位,以及其对美国太空领导地位的意义。它还敦促NASA打消“取消MSR必然意味着行星科学部门甚至火星探索计划中其他人的更多预算”的想法

NASA预计在2024年3月底之前完成对审查的正式回应,包括任何架构修订。与此同时,官员们表示,MSR仍然是NASA机构的优先事项。

SMD副主管桑德拉·康纳利(Sandra Connelly)领导着美国宇航局的响应小组,她告诉MEPAG,“正是这些旗舰式的任务真正激励了世界。所以,它们很复杂,很困难,也很昂贵。这是值得投资的,我们将在评估IRB建议并决定如何推进的同时进行投资。”

NASA行星科学部主任洛里·格雷兹将迫在眉睫的预算限制描述为一场有待抵御的风暴,并指出它们与国会和拜登政府同意的本财年和下一财年的联邦支出上限有关。

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NASA行星科学部主任洛里·格雷兹展示了一张图表,显示了国会如何增加该部门的上限,以适应火星样本返回工作的增加。

最近外行星和海洋世界、发现号和火星探索计划预算的减少分别代表了“欧

罗巴快船”、“露西”和“波西卡”小行星任务和毅力漫游者计划工作的减少。

“我们会渡过难关,而且我们会比以前更强大,”格雷兹说,要求科学界围绕NASA的优先事项保持团结。她还指出,国会大幅增加对MSR的拨款是在其他活动拨款的基础上进行的,而其他活动的拨款基本保持稳定。

然而,在这些活动的资金之内和之外,NASA对MSR的优先考虑已经导致它推迟了对某些项目的请求,如近地天体探测器和太阳物理学的地球空间动态星座。推迟MSR也可能会推迟未来的任务,如计划中的天王星旗舰任务。

这样的权衡已经激怒了国会。值得注意的是,虽然参议院的提案主要是取消而不是重新分配MSR的预算,但它确实恢复了NASA提议从太阳物理学中削减的资金。这一分配很可能反映了参议员珍妮·沙欣(Jeanne Shaheen)的影响,她是参议院对NASA的主要拨款人,也是新罕布什尔大学太阳物理学工作的倡导者。

行星科学界对MSR也有不满。MEPAG指导委员会主席维基·汉密尔顿(Vicky Hamilton)承认,人们对个人的研究和职业轨迹以及任务的科学回报的价值感到担忧。虽然她表达了自己对NASA立场的支持,但她说,“你应该知道,指导委员会对MSR没有统一的看法,这些担忧存在于各个层面。”

3、平衡预算、进度和技术风险的新计划

NASA对MSR的担忧早于IRB,但委员会的报告已经澄清了围绕该任务的困难程度。根据其说法,NASA可以按计划在2028年发射MSR的着陆器,或者欧洲航天局(ESA)可以在2027年发射地球返回轨道飞行器(Earth Return Orbiter)的概率“接近于零”。此外,据评估,NASA预计将在MSR上总共花费80亿~110亿美元。

该报告批评NASA从一开始就采用“不切实际的预算和进度估计”,并指出NASA对该任务的贡献最初被限制在30亿美元。去年,美国国家科学院的行星科学十年调查将MSR列为其首要任务,并提出了53亿美元的成本数字,其中包括IRB估计中没有考虑的样本处理设施。

该报告建议,如果MSR的总成本超过53亿美元的20%,NASA应该“与政府和国会合作,确保预算增加”。然而,参议院拨款者的提案指出,如果MSR不能满足53亿美元的数字,美国宇航局应该“提供选择,以缩小或返工任务,否则将面临任务取消。”然而,这一立场并不是国会的最终决定,立法者可能会采取不同的政策。

NASA的新方法是控制MSR的年度预算,与十年调查的建议保持预算低于行星科学部门预算的35%一致。IRB还建议,如果NASA认为限制年度预算更为重要,那么就不要把总成本作为“MSR项目成功的关键衡量标准”。

根据IRB的说法,NASA从2025财年开始,将在三年内每年需要超过10亿美元,以满足2030年使用当前任务架构的发射日期。替代架构可以将每年的成本保持在8.5亿~10亿美元之间,推出日期在2030年~2035年之间。该报告发现,NASA的2024财年预算请求中提出的一年寻求9.5亿美元以及此后每年6亿~7亿美元的计划是不可行的。

无论如何,MSR项目主任格拉姆林表示,由于迫在眉睫的资金限制,NASA预计MSR建筑审查将在任务“瘦身”期间展开。他说,约翰·霍普金斯应用物理实验室的史蒂夫·蒂博(Steve Thibault)已经加入MSR,担任首席工程师,并领导一个团队确定两三个候选架构,NASA的目标是在明年3月份之前筛选出一个。他说,如果资金允许,NASA希望从现在起大约一年后建立一个基线技术设计、时间表和成本估算。

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“火星样本返回(MSR)”目前的多航天器架构包括,从左上角顺时针方向,最多两个样本回收直升机,

欧洲航天局提供的轨道飞行器,从火星表面发射样本的登月舱,登陆艇,以及已经在火星上的毅力号火星车。

格拉姆林没有暗示NASA正在考虑什么样的架构,或者NASA可能考虑什么样的目标发射日期。然而,他说,这项任务的各种“构件”已经取得了实质性进展,NASA认为,这些工作中的大部分可以整合到一个修改后的架构中。迄今为止,国会已经为MSR拨款超过17亿美元。

IRB的报告指出,MSR目前的架构面临的风险包括“毅力漫游者”的老化,这是向MSR样本发射火箭运送样本的主要选择。报告还指出,虽然“毅力”号留下了10个样本,如果失败,直升机可以收集这些样本,但火星车仍然持有的样本以及尚未收集的样本都有很大的科学价值。该报告指出了与目前在火星轨道上的电信基础设施退化以及MSR在火星表面花费太多时间相关的进一步风险。

根据该报告,架构修改可能包括重新引入2022年从任务中放弃的“fetch”火星车,采用放射性同位素电源,以及向火星部署新的电信资产等步骤。

4、审查委员会呼吁对任务管理进行彻底改革

IRB的报告指出,在诊断MSR号如何到达目前位置时,NASA并没有从最近的大型任务内部研究中吸取教训。该机构未能承认其估算的不确定性,低估了重复设计变更的影响,并实施了“无效的制衡体系”。

该报告强调了MSR轨道样本(OS)系统的问题,该系统将在样本管从火星发射、转移到欧空局航天器并返回地球时对其进行装载。“NASA中心和ESA的主要合作伙伴报告了由于反复重新设计操作系统的适应性和界面而导致的成本影响、进度延迟和人员压力,”报告指出。

更广泛地说,该报告批评了MSR的组织和管理,包括NASA领导人没有给予这项任务的重要性和难度所要求的关注。它敦促,“MSR的整个管理和组织结构应该重新审视。”

IRB主席、NASA退休官员奥兰多·菲格罗亚(Orlando Figueroa)向MEPAG阐述了这一点,他说:“这些都是在雷达下发生的事情,直到你开始深入了解并理解整个项目中出现的紧张局势。”他补充说,不明确的角色和权力线“对于任何项目来说都是死亡之吻,如果这一点没有得到重视和及早重视的话。”


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