對行星進行取樣返回有什麼難點？為什麼到目前為止一直採用原位分析？

行星分為太陽系內行星和系外行星。一般來說，探測手段有遙測（比如天文觀測）、飛臨觀測（比如軌道器進行觀測）、原位分析、採樣返回等，除了天文觀測以外的後面幾種一般都需要發射人造飛行器到近地空間以外的深空，因此一般也稱為深空探測。

不幸的是，我們目前還沒對系外行星進行過天文觀測以外的探測活動（霍金的「攝星」計劃倒是個讓人激動的想法），而即便是對太陽系內的行星，包括大行星和小行星在內，進行的深空探測次數也不多，所以其實還並不能說「一直採用原位分析」。

從1961年，前蘇聯首次發射金星探測器開始，人類拉開了行星際航天器發射的序幕。到目前為止，探測了離地球最近的月球，對太陽系所有的大行星都進行了探測，探測了冥王星、穀神星這樣的矮行星，還探測了為數眾多的小行星。上述這些探測活動中，採樣返回的只有月球（阿波羅，以及計劃中的嫦娥五號）、近地小行星（日本隼鳥1號/2號、美國OSIRIS-REx）。如果原位探測特指著陸器探測表面及表面以下，或者探測大氣層的話，那麼其實有原位探測的活動都並不多。大行星中，只有金星和火星有著陸器，其他都只有飛臨探測或者軌道器繞飛探測。

小結一下，採樣返回的任務確實稀少。那麼採樣返回的任務到底難在哪裡呢？

我認為，這裡有任務和技術兩個層面的難處。

首先是任務層面的難處。

採樣返回的任務周期長、成本高、目標選區難、難立項。

大名鼎鼎的卡西尼－惠更斯任務，從1997年發射到2004年才進入土星軌道，到2005年才著陸泰坦，而如果要返回，那至少還要再過7、8年的時間。被評選為2014年十大科技成果的羅塞塔任務，從發射開始算，過了10年才進入目標天體67P軌道。如果要返回，那又要在過10年才能完成任務了。任務的周期一旦長到這種程度，且不談帶來的成本增加和技術困難，光從政策風險、財政風險、人事風險來說，就是相當困難的。

此外，參考我剛剛回答的另一個關於小行星探測的回答：小行星那麼多， 是如何決定該研究哪顆？ - ZX Huo 的回答，選取探測目標要考慮投入產出比。要開展採樣返回任務，需要對目標天體有更為詳細的認識，而要獲取這麼多詳細的認識，則需要是熱門的高價值探測目標，例如火星。具備這樣條件的目標本來就不多。小天體中有趣的目標一定很多，但問題是我們對它們還缺乏了解。

最後，就是立項困難。成本高、周期長的任務，且不說如果立項之後實際開展的難度，立項本身就很困難。這裡不再展開了。相信大伙兒一定圍觀了很多關於大對撞機的討論吧。

其次，是技術層面的難處。

技術層面的難處，將要點概括起來說是：大個頭的目標返回時再發射難度大；小個頭的目標附著難、取樣難。

展開來說，大個頭的目標，例如火星、月球，重力加速度分別是地球重力加速度的約三分之一和約六分之一。也就是說，把著陸器再重新從目標天體表面發射到軌道，進而跟軌道器對接，要消耗的能量大約是從地球發射的三分之一、六分之一，都是不可忽略的量。而用於重新發射著陸器的推進劑，要在第一次從地球發射探測器的時候，就都攜帶上。

小個頭的目標，重力也弱。要採樣，先要附著在目標表面。啥叫附著？通俗的說，就是把探測器和目標固定在一起，不要亂動。如果沒有這一道工序，就無法採樣。常見的採樣方法，其實跟地質考察差不多，也是鑽頭、錘擊等這些操作。如果不附著上，那麼一鑽頭下去，可能探測器自己就旋轉起來了；一鎚子下去，探測器自己就彈飛了；因為重力太微弱呀。所以，微重力下的附著技術本身就是個研究熱門。我不懂，感興趣的同學可以自行查文獻學習。

此外，目標表面的環境未知數太多，也面臨困難。金星表面這種極端環境且先不說，就算是小天體的表面，也不那麼容易。比如，就算我們有了各種在地球模擬環境測試好用的附著手段，但如果事先不知道目標表面是冰還是岩石，是鬆散結合的還是緊密結合的，哪裡有溝，哪裡有坑，是不是有磁場干擾儀器工作，就還是沒辦法開展工作。這就又回到了第一部分說的任務層面的困難。

所以，歸根結底，採樣返回任務的難點就一個：成本（經費、周期、機會等各種成本）。

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