Misja Mars Sample-Return (MSR) jest proponowaną misją lotu kosmicznego, której celem jest zebranie próbek skał i pyłu na Marsie, a następnie zwrócenie ich na Ziemię.
Według Louisa Friedmana, dyrektora wykonawczego The Planetary Society, misja zwrotu próbek z Marsa jest często opisywana przez społeczność nauki planetarnej jako jedna z najważniejszych zrobotyzowanych misji kosmicznych, ze względu na wysoki oczekiwany naukowy zwrot z inwestycji i zdolność do stworzenia technologii potrzebnej do ludzkiej misji na Marsa.
Z biegiem czasu badano kilka koncepcji misji, ale żadna z nich nie wyszła poza fazę studialną. Trzy najnowsze koncepcje misji MSR to propozycja NASA-ESA, propozycja rosyjska (Mars-Grunt) i propozycja chińska.
Wartość naukowa
Zwrot próbek z Marsa przyniósłby korzyści nauce, pozwalając na przeprowadzenie szerszych analiz próbek, niż te, które mogłyby być wykonane przez instrumenty na Marsie. Ponadto, obecność próbek na Ziemi pozwoliłaby na użycie sprzętu naukowego na przechowywanych próbkach, nawet lata i dekady po misji zwrotu próbek.
W 2006 roku MEPAG zidentyfikowała 55 ważnych przyszłych badań naukowych związanych z eksploracją Marsa. W 2008 roku doszli do wniosku, że około połowa z tych badań "mogłaby być w takim czy innym stopniu podjęta przez MSR", co czyni MSR "pojedynczą misją, która poczyniłaby największy postęp w kierunku całej listy" badań. Co więcej, stwierdzono, że znaczna część badań nie może być znacząco zaawansowana bez zwróconych próbek.
Jednym ze źródeł próbek z Marsa jest to, co uważa się za marsjańskie meteoryty, czyli skały wyrzucone z Marsa, które przedostały się na Ziemię. Od kwietnia 2019 roku 266 meteorytów zostało zidentyfikowanych jako marsjańskie, z ponad 61 000 znanych meteorytów. Uważa się, że meteoryty te pochodzą z Marsa, ponieważ mają skład pierwiastkowy i izotopowy, który jest podobny do skał i gazów atmosferycznych analizowanych przez sondy kosmiczne na Marsie.
W 1996 roku możliwość życia na Marsie została ponownie zakwestionowana, gdy pozorne mikroskamieliny mogły zostać znalezione w meteorycie marsjańskim (patrz ALH84001).Doprowadziło to do ponownego zainteresowania powrotem próbek z Marsa i rozważano kilka różnych architektur. Administrator NASA Goldin przedstawił trzy opcje dla MSR: "paced", "accelerated" i "aggressive". Uważano, że MSR może być wykonany za mniej niż 100 milionów dolarów rocznie, z czymś podobnym do ówczesnych budżetów na eksplorację Marsa.
Pomysł NASA–ESA
W połowie 2006 roku International Mars Architecture for the Return of Samples (iMARS) Working Group została powołana przez International Mars Exploration Working Group (IMEWG) w celu nakreślenia naukowych i inżynieryjnych wymagań sponsorowanej i realizowanej przez społeczność międzynarodową misji zwrotu próbek z Marsa w latach 2018-2023.
W październiku 2009 roku NASA i ESA utworzyły Mars Exploration Joint Initiative, aby kontynuować program ExoMars, którego ostatecznym celem jest "powrót próbek z Marsa w latach 2020".Pierwsza misja ExoMars miałaby wystartować w 2018 roku z nieokreślonymi misjami powrotu próbek w przedziale czasowym 2020-2022. Odwołanie łazika buforującego MAX-C, a później wycofanie się NASA z ExoMars, odsunęło misję powrotu próbek na nieokreśloną datę. Ze względu na ograniczenia budżetowe misja MAX-C została odwołana w 2011 r., a ogólna współpraca w 2012 r. Wycofanie zostało opisane jako "traumatyczne" dla społeczności naukowej.
W kwietniu 2018 roku został podpisany list intencyjny przez NASA i ESA, który może stanowić podstawę dla misji zwrotu próbek z Marsa. W lipcu 2019 roku zaproponowano architekturę misji, która ma zwrócić próbki na Ziemię do 2031 roku: W kwietniu 2020 roku przedstawiono zaktualizowaną wersję misji.
Łazik Perseverance będzie zbierał próbki i pozostawiał je na powierzchni do późniejszego pobrania.Po starcie w lipcu 2026 roku lądownik z dwustopniową, napędzaną paliwem stałym rakietą wznoszącą na Marsa (opracowaną przez NASA) i łazik zbierający próbki (opracowany przez ESA) (lub może być na dwóch oddzielnych lądownikach lub podwójnej sondzie lądownika) ląduje w pobliżu łazika Mars 2020 w sierpniu 2028 roku. Nowy łazik zbiera próbki pozostawione przez Mars 2020 i dostarcza je do rakiety wznoszącej. Jeśli Mars 2020 jest nadal sprawny, może również dostarczyć próbki do miejsca lądowania. Po załadowaniu próbkami rakieta wznosząca Marsa wystartuje z pojemnikiem na próbki wiosną 2029 roku i osiągnie niską orbitę Marsa.
Zbudowany przez ESA orbiter powracający z Ziemi wystartuje na rakiecie Ariane 6 w październiku 2026 roku i dotrze na Marsa w 2027 roku, wykorzystując napęd jonowy do stopniowego obniżenia orbity do odpowiedniej wysokości w lipcu 2028 roku. Orbiter pobierze pojemnik z próbkami na orbicie i zwróci go na Ziemię podczas okna transferu Mars-Ziemia w 2031 roku.
Kanister z próbkami, zamknięty w ziemskim module re-entry, wyląduje na Ziemi później w 2031 roku.
