为了降低取回样品的重量和成本，科学家们着眼于把火星的二氧化碳变成推进剂供返航使用。
大约6年前，国家航空航天局管理人员起草了一项关于100亿美元任务的建议，要把1个无人驾驶航天器和自主式越野车送到火星，去收集岩石、土壤和大气标本，并把它们运回地球。
今天，这个掌握经费的管理局正在安排一项不太豪迈的任务，只用2亿美元于2005年运回火星样品。国家航空航天局科学家们认为，降低成本的关键是，开采火星的资源，用来制造把样品运回地球所需的推进剂。
所谓的利用当地资源，这种想法涉及到把生产推进剂的“工厂”装入飞往火星的航天器。在小型越野车停留在该红色行星583天收集样品期间，该工厂从火星大气吸收二氧化碳，慢慢地把它变成推进剂，供起飞和205天回程使用。
建议利用当地资源的人士说，若可免去携带飞往火星途中携带回程所需的燃料，即使在增加推进剂工厂的情况下，航天器的重量至少也可减少三分之一。这就可以用1枚“阿特拉斯”或“德尔它”运载火箭发射该航天器，不必使用比较昂贵的“大力神4号”。
利用当地资源还意味着，着陆器能在无需与轨道器会合的情况下直接返回地球——这是“阿波罗”登月任务开辟的途径。
国家航空航天局以外的一些科学家怀疑，首次运回火星样品任务采用未经验证的技术是否妥当。而且怀疑，利用当地资源运回样品的航天器成本（目前估计是3~4亿美元）能否达到国家航空航天局提出的2亿美元指标。
建议利用当地资源的人士看出在节约重量以外的额外好处。他们说，此项正在进行的技术验证可以帮助国家航空航天局评估，人类移民者有朝一日登上火星用什么方法才能开采当地资源以保障生命。
专家们认为，人类探险能否成功的关键之一，就是能否利用当地资源。
利用火星当地资源运回样品的建议是国家航空航天局正在考虑的关于运回样品的几项建议之一，运回样品是该局“火星调查者”规划中最关键部分。这个规划以在今年11月发射“火星全球调查者”轨道器为开端（“火星探路者”着陆器是国家航空航天局另一项规划的组成部分，于今年12月发射）。此后，将于1998年、2001年和2003年每隔26个月当地球与火星处于最佳位置（所谓火星冲）时，发射一对“火星调查者”轨道器和着陆器。每发射一对，将花费2亿美元。只是在2005年才安排单个航天器去执行运回样
品的任务，因为它费用大，而且复杂。
“从根本上说，你务必要把1枚火箭运到火星，”加利福尼亚州帕萨迪纳喷气推进实验室火星探索规划办公室高级官员罗杰 · D · 波尔克（Roger D. Bourke）说。“这枚火箭要么是加燃料，要么不加燃料，在不加燃料的情况下，你务必要运一个生产推进剂的工厂到火
波尔克说，国家航空航天局对此项任务的第一个决定将是，采用利用当地资源的技术，还是沿用传统方法把回程任务所需的燃料随航天器一起从地球运去。
国家航空航天局官员估计，在2001年（发射前4年）之前，不会就此作出决定，这给该局一些时间去了解在研制利用当地资源的设备 :方面要做怎样的努力。
约翰逊空间中心的小组正在拟订的利用火星当地资源运回样品的建议是，现有设备与尖端技术相结合。它需要研制1个为飞行作准备的生产推进剂的工厂，并把它装入1个标准的“火星调查者”着陆器内。
在火星上，该工厂在寒冷夜间吸收二氧化碳。然后，太阳热量把二氧化碳排入化学反应器，该反应器便利用二氧化碳制造液态氧。
利用火星当地资源运回样品的设计师说，每天，火星上的阳光给利用当地资源的装置上的太阳电池板充电约10小时，这样可以产生4. 7公斤氧。返回地球总共需要970公斤氧。
国家航空航天局正在研究几种反应器，供生产推进剂的工厂使用。丹维尔市洛克希德 · 马丁宇航公司正在研究（Sabatier）反应器，它把从地球带来的氢与二氧化碳化合，产生甲烷和水。甲烷用作燃料，而水则经过电解产生氧和氢，氧贮藏起来作氧化剂，氢再循环使用n
亚利桑那州立大学1个小组正在研究，利用氧化锆电池把二氧化碳分解成氧和一氧化碳，其中一氧化碳被排出。根据这个方案，就要从地球带来可存放的丙烷作燃料。
“这两种反应器均已制成，在实验室里工作”，喷气推进实验室高级研究员和利用资源技术研究负责人唐 · 拉普（Don Rapp）说。
拉普说，国家航空航天局打算下个月对该两种方案作一次重要审查。在检查其结果后，该局就可以决定全力投入哪一种方案，或者两种方案都可以实施。
他说，“关键时期”在18个月之内。到时候，工程师们必须提出1个紧凑的工程模型以满足任务进度表的要求，
国家航空航天局的运回样品任务其主要目标是研究火星表面。为此，运回样品任务要利用为“火星探路者”任务研制的鞋盒大小的越野车。科学家从地球遥控该越野车，把它派遣到离着陆器几百米处，让其去拍摄、分析、取回和存放砾石、熔岩和土壤。此微型越野车的任务要在登陆火星后2~3个月时间内完成。
利用火星资源运回样品任务研究负责人凯普说，运回地球的1. 5~2. 5公斤样品能对火星上环境变化提供重要见解，火星上一度有过湖泊、江河和像地球那样的大气层。
国家航空航天局还在考虑利用火星资源运回样品任务的替代方案。有1个方案涉及到运送一辆小型越野车到火星，去收集样品，把样品装入外部有1个大钩的箱子里，然后，1架有悬停能力的航天器下降，在不着陆的情况下钩住该箱子。
另一种替代方案是，着陆器从火星起飞，把样品运到在太空会合的另一个航天器上。然而，问题是：需要6年时间该两航天器才能会合，这段时间，比利用火星当地资源运回样品的时间长2倍多。
[Aviation Week & Space Technology，1996年3月18日］