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？

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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（例如阿波羅，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、目標選取難、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，那又要再過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，目標價值要高、要熱門（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，假設探測目標行星質量為M, 表面半徑r, 軌道器質量 $m_1$ , 上升器質量 $m_2$ , 一開始軌道器和上升器一起到達距離行星中心R的軌道，然後上升器軟著陸，採樣，再上升回到軌道器所在的R高度軌道，與軌道器對接，然後一起加速離開。如果不考慮推進劑重量的變化，那麼整個過程中，減速消耗的能量是 $GM(frac{m_1}{2R}+frac{m_2}{r})$ ，加速逃逸消耗的能量也是 $GM(frac{m_1}{2R}+frac{m_2}{r})$ ，所以總共消耗的能量是 $E=GM(frac{m_1}{R}+2frac{m_2}{r})$ . 如果再進一步的假設行星密度 $ho$ （火星、地球、金星、月球密度接近，在3克每立方厘米到5克每立方厘米之間，略高與岩石的密度2克每立方厘米，後者是小行星的參考密度），再假設R略大於r（即 $R-rll r$ ）那麼總能量 $Eapproxfrac{4 pi G ho}{3} r^2 (m_1+2m_2)$ . 可見，能量消耗隨目標半徑平方增加而增加（副產品：上升器和軌道器總重不變的前提下，上升器輕量化一些更能節省能量）。
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）。

採取何種取樣分析方式，技術是一方面，主要取決於成本收益。之所以對月球進行取樣返回分析，是因為月球作為軌道穩定的距離地球較近的衛星，具有非常明確的開採前景，並且可以作為其他星際探測技術的試驗田。而在月球開採技術成熟之前，對於其他天體的開採並沒有太過明確的經濟前景，因而只需簡單標定成分即可。就像打星際，家門口的礦還顧不上采，遠處探出來的礦也就看看就行。

消耗DV太多啊！著陸起飛都是巨耗DV的，尤其是DV這東西越大燃料就指數倍增長。

其次深空探測也是個困難的事情。

謝邀，難點在於火箭運載能力，火箭如果有能力發射一個挖掘機上去再配備一個藍翔畢業的技術人才，再把人和東西用火箭發射回來唄，你有多大的火箭你就能在太空做什麼事情，難點都在火箭的運載能力和技術上面。

最重要的是能量問題，想要脫離行星的引力控制需要巨大的能量，而這些能量只能有運載火箭運載，而運載火箭每一寸重量都十分關鍵，返回式探測器想要回到地球除了攜帶必要的科學儀器還要攜帶返回地球使用的燃料，而行星間的距離巨大需要的燃料量也很大，然而運載火箭的能量有限，攜帶大量燃料，不如直接帶分析儀器上去。總的說儀器的質量遠遠小於把材料帶回地球需要的燃料的質量。

沒人提過防止生物入侵么？

隨隨便便帶點什麼東西回來砸吧？

在我看來，另外一個最大的難點是可以實現什麼樣的科學目標？回答什麼樣的科學問題？考慮到類似項目的超長周期，這意味著至少有一位學界公認的、大多數人都支持的知名科學家賭上自己的學術聲譽領導這個項目的科學部分，等待10到20年也不一定可能產生數據，有了數據也不一定有特別的發現。具體地說就是，在有限的載荷、技術等的制約下，決定到底探測什麼方面的科學數據最有可能實現最具突破性的科學發現，並獲得多數同行的支持。

小白問一下，電影里的情景會出現嗎？把外星病毒攜帶回地球，地球人類沒有抗體，輕易就中招了