Jednym z wielkich osiągnięć misji Apollo było przyniesienie do domu setek kilogramów księżycowej skały. Te skały i pył są nieustannie analizowane, odkąd astronauci Apollo 11 wrócili do domu ponad 50 lat temu.
I wciąż dokonują odkryć.
Naukowcy mają próbki słonecznego wiatru słonecznego, cząstki z ogona komety, kilka gramów z asteroidy, a wkrótce więcej.
Ale jest jeden świat, który jest przedmiotem wielu badań naukowych, w którym nigdy nie zwrócono próbki: Mars.
NASA i Europejska Agencja Kosmiczna od dziesięcioleci planują sprowadzić próbkę z Marsa, a teraz misje mogą latać w ciągu najbliższych kilku lat, w końcu przynosząc kawałek Czerwonej Planety na Ziemię, abyśmy mogli studiować bezpośrednio.
Historia przykładowych misji powrotnych
Eksploracja kosmosu odbywa się etapami. Najpierw zacznij od przelotowego przelotu, podczas którego statek kosmiczny leci szybką trajektorią przez świat, dostarczając początkowy zestaw obrazów i danych. Pomyśl o wielkiej wycieczce Voyagera przez Układ Słoneczny lub o nowych horyzontach odwiedzających Plutona.
Następnie wracasz z orbiterem, statkiem kosmicznym, który może pozostać na miejscu przez lata, badając bardzo szczegółowo powierzchnię świata. Pomyśl o statku kosmicznym Cassini, który okrążył Saturn 294 razy, wykonał ponad 450 000 zdjęć i na zawsze zmienił nasze rozumienie Pierścieniowej Planety.
Potem nadchodzą lądowniki i łaziki. Oczywiście najlepszym tego przykładem jest Mars, z Duchem i Okazją, a także Ciekawość, które razem uchwyciły setki tysięcy zdjęć, wierciły skały i znalazły ślady wody z przeszłości na Marsie.
Potem są przykładowe misje powrotne. Na tym etapie agencje kosmiczne próbowały tylko kilka razy.
Oprócz misji Apollo, pierwszym statkiem kosmicznym, który przyniósł próbki z kosmosu z powrotem na Ziemię, była misja radziecka Luna. W 1970 roku Luna 16 przyniosła do domu 101 gramów księżycowego regolitu, a następnie Luna 20 i Luna 24. Chociaż przyniosły one ułamek materiału zwróconego przez misje Apollo, pochodziły one z różnych miejsc na Księżycu.
Następnym statkiem kosmicznym, który zwrócił próbkę do domu, była misja Genesis NASA. Został uruchomiony w 2001 roku w celu zebrania próbek słonecznego wiatru słonecznego i sprowadzenia ich z powrotem na Ziemię.
Otworzył swoje kolekcjonery próbek 1 kwietnia 2004 r., A następnie powrócił na Ziemię we wrześniu tego samego roku. Niestety jego spadochron nie otworzył się prawidłowo, a statek kosmiczny uderzył mocno w pustynię Utah.
Pomimo trudnego lądowania naukowcy byli w stanie pobrać użyteczne próbki, które pomogły im odkryć, że Ziemia mogła powstać z innych materiałów mgławicy słonecznej niż Słońce.
Potem przyszła misja NASA Stardust, która przeleciała przez ogon komety Wild 2 w styczniu 2004 r., A następnie dwa lata później zwróciła kapsułę zbierającą z powrotem na Ziemię. Analiza tych cząstek pokazała naukowcom, że komety zawierały cząstki wyrzucone ze Słońca na wczesnym etapie swojej historii i mogły mieć inny sposób formowania się niż przewidywali astronomowie.
Ostatnią próbną misją powrotną była misja Hayabusa firmy JAXA, która przezwyciężyła wszelkie trudności, w tym bezpośrednie uderzenie rozbłysku słonecznego, utratę kół reakcyjnych oraz niepowodzenie w rozmieszczeniu skaczącego lądownika. Ale niewiarygodnie kontrolerom misji udało się zabrać statek kosmiczny do domu z kilkoma cennymi mikrogramami materiału asteroid na pokładzie.
Istnieją teraz misje: Hayabusa 2 i OSIRIS-REx, które przyniosą jeszcze więcej próbek asteroid z powrotem do domu na studia. JAXA planuje nawet misję zwrotu próbki z księżyców Marsa.
A co z przykładową misją powrotną na sam Mars?
Czego możemy się nauczyć z misji zwrotu próbki Marsa?
Dowiedzieliśmy się sporo o geologii i atmosferze Marsa, ponieważ na Ziemi znajdują się fragmenty Czerwonej Planety. Zostały one rozbite z Marsa przez gigantyczną asteroidę uderzającą miliony lat temu i płynęły w przestrzeni kosmicznej, ostatecznie uderzając w Ziemię i niesamowicie przeżywając podróż przez atmosferę.
Naukowcy mają losowe fragmenty Marsa, ale teraz chcą próbki, którą wybiorą. A to oznacza bezpośrednie wysłanie przykładowej misji powrotnej.
NASA planuje misję powrotu próbki Marsa od wczesnych lat siedemdziesiątych, jeszcze przed wystrzeleniem statku kosmicznego Viking.
Cele misji powrotnej obejmowałyby poszukiwanie życia, nie tylko życia dzisiaj, ale życia przeszłego, a nawet chemicznych prekursorów życia.
Zwracając nieskazitelne próbki Marsa z powrotem do domu, naukowcy mogli przeprowadzać wszelkiego rodzaju eksperymenty na marsjańskim regolicie, wystawiając go na działanie wody, gęstszej atmosfery i składników odżywczych, aby sprawdzić, czy są jakieś aktywne bakterie. Próbowano tego eksperymentu z Wikingiem, ale wyniki były niejednoznaczne, a biolodzy planetarni wciąż się o to kłócą.
Mogą analizować próbki pod potężnymi mikroskopami, szukając jakichkolwiek mikroskopijnych skamielin lub jakichkolwiek innych oznak życia w tym miejscu.
Ponadto naukowcy mogli zrozumieć historię powierzchni Marsa i jej wpływ na wodę przez miliony lat.
Próbki można było zwrócić z najciekawszych miejsc, takich jak osady jezior, osady wokół otworów hydrotermalnych i delty starożytnych rzek.
Mogli przywieźć próbki ostatnich i starożytnych uderzeń meteorytów, erupcji wulkanicznych i regionów, które były przez długi czas narażone na wiatr.
Mogli również przestudiować długoterminową historię Marsa na przestrzeni miliardów lat, aby spróbować zrozumieć, kiedy nastąpiły ogromne zmiany planetarne, powodujące, że planeta stała się tak zimna i sucha. Kiedy ustało bombardowanie asteroidami?
Mogli nawet próbkować fragmenty meteorytów zaśmiecających powierzchnię Marsa, próbkując jednocześnie inne światy.
Próbki najlepiej byłoby wysłać do domu, zanim pierwszy człowiek postawi stopę na powierzchni Marsa. Wiemy już, że w marsjańskim regolicie znajdują się toksyczne chemikalia, ale co z pyłem, który osiada z atmosfery? Czy będzie to ryzykowne, jeśli astronauci zaczną oddychać? Co z materiałem głębiej pod powierzchnią?
Studiując ten materiał, naukowcy mogliby również zrozumieć, jak dobrze astronauci mogliby żyć poza lądem. Aby użyć regolitu do budowy materiałów i uprawy roślin. Oprócz chemicznego podziału na różne surowce.
Czy różne części Marsa są bardziej przydatne niż inne?
Przykładowe plany powrotu Marsa
Jeden z najwcześniejszych planów misji powrotu na Marsa nazwano Sample Collection for Investigation of Mars (lub SCIM). Byłaby to stosunkowo niedroga misja zwiadowcza, która latałaby w atmosferze Marsa na wysokości 40 km, zbierając pył i gaz atmosferyczny.
Byłby wystarczająco wysoki, aby statek kosmiczny nie został schwytany przez Marsa. Następnie zwróciłby próbki na Ziemię. Badając te próbki, naukowcy mogli dopasować próbkę atmosferyczną do gazów znajdujących się w tych skałach Marsa, aby mieć pewność, że pochodzą z Czerwonej Planety. Będą w stanie badać marsjański pył z bliska, wiesz, pył, który może tworzyć burze na całej planecie, zdolne do zakończenia misji łazika, i może stanowić ryzyko dla przyszłych astronautów.
Propozycję złożono w 2001 r. W sprawie misji, która poleci w 2007 r. I zwróci próbki do 2010 r., Ale nigdy nie odniosła skutku.
Ale w 2009 roku NASA i Europejska Agencja Kosmiczna rozpoczęły poważne plany sprowadzenia kawałka Marsa do domu, oficjalnie ogłaszając współpracę w misji.
Przewidując przyszłą próbną misję powrotną, zarówno NASA, jak i ESA zbudowały nadchodzące łaziki, aby były pierwszym etapem wysyłania materiałów z powrotem do domu.
Gdy czołga się po powierzchni Czerwonej Planety, łazik Mars 2020 NASA zbierze ciekawe próbki, a następnie upuści je na powierzchnię w miarę upływu czasu. Łazik Rosalind Franklin ESA, który również ma zostać wprowadzony na rynek w 2020 r., Będzie zbierał i przechowywał próbki z powierzchni Marsa w pojemnikach wielkości długopisu, które będą gotowe do odbioru.
Przykładowa misja powrotna składałaby się z trzech części.
Po pierwsze, będzie istniał szybko poruszający się łazik do pobierania, zbudowany przez Europejską Agencję Kosmiczną do pobierania próbek do badań. Następnie wynurzający się pojazd NASA, który przenosiłby próbki na orbitę Marsa. I wreszcie misja orbitująca z ESA, która miała pobrać próbki i sprowadzić je z powrotem na Ziemię.
Przykładowy łazik Fetch ESA byłby stosunkowo lekkim pojazdem, nie większym niż około 120 kilogramów. Musiałby być w stanie pokonać 20-30 kilometrów, pokonując 200 metrów dziennie, autonomicznie omijając na swojej drodze zagrożenia. W ciągu tego okresu zbierałby dziesiątki próbek pozostawionych na powierzchni do Mars 2020 lub Rosalind Franklin, wybierając 30 lub więcej najbardziej interesujących naukowo odesłań do domu.
Po kilku miesiącach pobierania próbek łazik Fetch przybył do lądownika pobierania próbek Marsa. Jest to statek kosmiczny, który ma wiele podobieństw do łazików NASA Curiosity i Mars 2020.
Użyłby radiatora, a następnie spadochronu, gdy wejdzie w marsjańską atmosferę, w końcu opuszczając rakietę wynurzającą się na powierzchnię Marsa. Siedziałby na Marsie do 150 dni, czekając na próbki z łazika Fetch.
Gdy próbki były ładowane na pokład, pojazd wznoszący strzelał swoim hybrydowym lub stałym silnikiem rakietowym, przenosząc próbki na orbitę o wysokości 350 km.
Następnie zostałby przechwycony przez Ziemski Orbiter Powrotu ESA, tworząc całkowicie autonomiczne miejsce spotkań miliony kilometrów od Ziemi. Następnie użyje silnika jonowo-słonecznego, aby odbyć długą podróż z powrotem na Ziemię.
A potem, w pewnym czasie w latach 30. XX wieku, naukowcy zdobędą około 500 gramów materiału z powierzchni Marsa.
Na początku 2019 r. Biały Dom włączył pieniądze do proponowanego budżetu na misję zwrotu próbki Marsa, która idealnie mogłaby się rozpocząć już w 2026 r. Chociaż taka misja była proponowana wiele razy wcześniej, to po raz pierwszy rzeczywiste finansowanie odłożyć na bok. Dało to NASA 109 milionów dolarów w 2020 roku na pracę nad „przyszłymi działaniami Marsa”, które są zasadniczo próbną misją powrotną.
Więc teraz, po prawie 50 latach planowania, trwa poważna próbna misja powrotna na Marsa.
Otrzymuj mój cotygodniowy biuletyn e-mail:
Raz w tygodniu zbieram wszystkie moje kosmiczne wiadomości w jednym biuletynie e-mail i wysyłam je. Ma zdjęcia, krótkie informacje o historii i linki, dzięki czemu możesz dowiedzieć się więcej. Przejdź do universetoday.com/newsletter, aby się zarejestrować.
