Ένα από τα μεγάλα επιτεύγματα των αποστολών του Απόλλωνα ήταν να φέρει σπίτι εκατοντάδες κιλά σεληνιακού βράχου. Αυτοί οι βράχοι και η σκόνη βρίσκονται υπό συνεχή ανάλυση από τότε που οι αστροναύτες του Apollo 11 επέστρεψαν στο σπίτι πριν από 50 χρόνια.
Και εξακολουθούν να κάνουν ανακαλύψεις.
Οι επιστήμονες έχουν δείγματα του ηλιακού ανέμου του ήλιου, σωματίδια από την ουρά ενός κομήτη, λίγα γραμμάρια από έναν αστεροειδή, με περισσότερα να έρχονται σύντομα.
Αλλά υπάρχει ένας κόσμος, το επίκεντρο μιας τόσο μεγάλης επιστημονικής μελέτης, που δεν είχε ποτέ επιστρέψει ένα δείγμα: ο Άρης.
Η NASA και η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος έχουν σχεδιάσει να φέρουν ένα δείγμα σπίτι από τον Άρη για δεκαετίες και τώρα, οι αποστολές θα μπορούσαν να πετάξουν τα επόμενα χρόνια, φέρνοντας τελικά ένα κομμάτι του κόκκινου σπιτιού στον Κόκκινο Πλανήτη για να μελετήσουμε άμεσα.
Ιστορικό αποστολών επιστροφής δείγματος
Η εξερεύνηση του διαστήματος γίνεται σταδιακά. Αρχικά, ξεκινάτε με έναν εντοπισμό flyby, όπου ένα διαστημικό σκάφος πηγαίνει σε μια γρήγορη πορεία πέρα από έναν κόσμο, παρέχοντας ένα αρχικό σύνολο εικόνων και δεδομένων. Σκεφτείτε τη Μεγάλη Περιήγηση του Voyager μέσω του Ηλιακού Συστήματος ή τους Νέους Ορίζοντες που επισκέπτονται τον Πλούτωνα.
Στη συνέχεια επιστρέφετε με έναν τροχιά, ένα διαστημικό σκάφος που μπορεί να παραμείνει στη θέση του για χρόνια, μελετώντας την επιφάνεια ενός κόσμου με μεγάλη λεπτομέρεια. Εξετάστε το διαστημικό σκάφος Cassini, το οποίο σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο 294 φορές, τραβούσε περισσότερες από 450.000 φωτογραφίες και άλλαξε την κατανόησή μας για τον Ringed Planet για πάντα.
Έπειτα ελάτε τους εκφορτωτές και τους αναβάτες. Φυσικά, το καλύτερο παράδειγμα αυτού είναι ο Άρης, με Πνεύμα και Ευκαιρία, καθώς και Περιέργεια, οι οποίοι μαζί έχουν συλλάβει εκατοντάδες χιλιάδες εικόνες, διάτρητα βράχια και βρήκαν στοιχεία για το παρελθόν νερό στον Άρη.
Στη συνέχεια, έρθει το δείγμα αποστολές επιστροφής. Αυτό είναι το στάδιο που οι διαστημικές υπηρεσίες έχουν δοκιμάσει μόνο μερικές φορές.
Εκτός από την αποστολή Apollo, το πρώτο διαστημικό σκάφος που έφερε δείγματα από το διάστημα πίσω στη Γη ήταν η αποστολή Luna της Σοβιετικής. Το 1970, η Luna 16 έφερε στο σπίτι 101 γραμμάρια σεληνιακού regolith, ακολουθούμενα από τα Luna 20 και Luna 24. Παρόλο που έφεραν ένα μέρος του υλικού που επέστρεψε από τις αποστολές του Απόλλωνα, ήταν από διαφορετικές τοποθεσίες στη Σελήνη.
Το επόμενο διαστημικό σκάφος για να επιστρέψει ένα δείγμα σπίτι ήταν η αποστολή Genesis της NASA. Κυκλοφόρησε το 2001 για να συλλέξει δείγματα του ηλιακού ανέμου του Ήλιου και να τα φέρει πίσω στη Γη.
Άνοιξε τους συλλέκτες δειγμάτων την 1η Απριλίου 2004 και μετά επέστρεψε στη Γη τον Σεπτέμβριο του ίδιου έτους. Δυστυχώς, το αλεξίπτωτο του απέτυχε να ανοίξει σωστά και το διαστημικό σκάφος έσπασε σκληρά στην έρημο της Γιούτα.
Παρά την σκληρή προσγείωση, οι επιστήμονες μπόρεσαν να ανακτήσουν χρησιμοποιήσιμα δείγματα, τα οποία τους βοήθησαν να ανακαλύψουν ότι η Γη μπορεί να έχει σχηματιστεί από διαφορετικά υλικά ηλιακού νεφελώματος από τον Ήλιο.
Στη συνέχεια ήρθε η αποστολή Stardust της NASA, η οποία πέταξε από την ουρά του Comet Wild 2 τον Ιανουάριο του 2004 και στη συνέχεια επέστρεψε τη συλλεκτική της κάψουλα πίσω στη Γη δύο χρόνια αργότερα. Η ανάλυση αυτών των σωματιδίων έδειξε στους επιστήμονες ότι οι κομήτες περιείχαν σωματίδια που εκδιώχθηκαν από τον Ήλιο νωρίς στην ιστορία του, και θα μπορούσε να είχε διαφορετικό τρόπο σχηματισμού από ό, τι είχαν προβλέψει οι αστρονόμοι.
Το τελευταίο δείγμα αποστολής επιστροφής ήταν η αποστολή Hayabusa της JAXA, ξεπερνώντας κάθε είδους δυσκολίες, συμπεριλαμβανομένης της άμεσης χτυπήματος από ηλιακή φωτοβολίδα, και την απώλεια των τροχών αντίδρασης και την αποτυχία ανάπτυξης του προσγειωμένου προσγειωτή. Αλλά απίστευτα, οι ελεγκτές αποστολής μπόρεσαν να επιστρέψουν στο διαστημικό σκάφος, με μερικά πολύτιμα μικρογραμμάρια αστεροειδούς υλικού.
Υπάρχουν αποστολές εκεί έξω τώρα: Hayabusa 2 και OSIRIS-REx που θα φέρουν ακόμη περισσότερα αστεροειδή δείγματα στο σπίτι για να μελετήσουν. Η JAXA σχεδιάζει ακόμη και μια αποστολή να επιστρέψει ένα δείγμα από τα φεγγάρια του Άρη.
Τι γίνεται λοιπόν με μια αποστολή επιστροφής δείγματος στον ίδιο τον Άρη;
Τι μπορούμε να μάθουμε από μια αποστολή επιστροφής δείγματος του Άρη;
Στην πραγματικότητα, έχουμε μάθει αρκετά για τη γεωλογία και την ατμόσφαιρα του Άρη επειδή υπάρχουν κομμάτια του Κόκκινου Πλανήτη που βρίσκονται εδώ στη Γη. Έσπασαν έξω από τον Άρη από ένα τεράστιο αστεροειδές αντίκτυπο πριν από εκατομμύρια χρόνια, και επιπλέουν στο διάστημα, τελικά χτύπησαν τη Γη και επέζησαν απίστευτα ένα ταξίδι μέσα στην ατμόσφαιρα.
Οι επιστήμονες έχουν τυχαία κομμάτια του Άρη, αλλά τώρα θέλουν ένα δείγμα της επιλογής τους. Και αυτό σημαίνει την αποστολή δειγματοληπτικής αποστολής απευθείας.
Η NASA σχεδίαζε πραγματικά μια αποστολή επιστροφής δείγματος του Άρη από τις αρχές της δεκαετίας του 1970, ακόμη και πριν από την έναρξη του διαστημικού σκάφους των Βίκινγκ.
Οι στόχοι μιας αποστολής επιστροφής θα περιλαμβάνουν την αναζήτηση της ζωής, όχι μόνο τη ζωή σήμερα, αλλά την προηγούμενη ζωή, ακόμη και τους χημικούς προδρόμους της ζωής.
Επιστρέφοντας τα παρθένα δείγματα του Άρη στην πατρίδα τους, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να πραγματοποιήσουν όλα τα είδη πειραμάτων στον Αρειανό regolith, εκθέτοντάς το σε νερό, παχύτερη ατμόσφαιρα και θρεπτικά συστατικά για να δουν αν υπάρχουν ενεργά βακτήρια. Αυτό το πείραμα επιχειρήθηκε με τον Viking, αλλά τα αποτελέσματα ήταν ασαφή και οι πλανητικοί βιολόγοι εξακολουθούν να διαφωνούν για αυτά.
Θα μπορούσαν να αναλύσουν τα δείγματα κάτω από ισχυρά μικροσκόπια, ψάχνοντας για τυχόν μικροσκοπικά απολιθώματα ή οποιαδήποτε άλλη ένδειξη υπάρχει ζωή εκεί.
Επιπλέον, οι επιστήμονες μπορούσαν να κατανοήσουν την ιστορία της επιφάνειας του Άρη και πώς επηρεάστηκε από το νερό για εκατομμύρια χρόνια.
Τα δείγματα θα μπορούσαν να επιστραφούν από μερικά από τα πιο ενδιαφέροντα σημεία, όπως τα ιζήματα των λιμνών, τα αποθέματα γύρω από τους υδροθερμικούς αεραγωγούς και τα δέλτα των αρχαίων ποταμών.
Θα μπορούσαν να φέρουν πίσω δείγματα από πρόσφατες και αρχαίες απεργίες μετεωρίτη, ηφαιστειακές εκρήξεις και περιοχές που εκτέθηκαν στον άνεμο για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Θα μπορούσαν επίσης να μελετήσουν τη μακροπρόθεσμη ιστορία του Άρη για δισεκατομμύρια χρόνια, για να δοκιμάσουν και να καταλάβουν πότε έγιναν τεράστιες πλανητικές αλλαγές για να κάνουν τον πλανήτη τόσο κρύο και ξηρό. Πότε εγκαταστάθηκε ο αστεροειδής βομβαρδισμός;
Θα μπορούσαν ακόμη και να δείξουν κομμάτια των μετεωριτών που σκουπίζουν την επιφάνεια του Άρη, δείγμα άλλων κόσμων ταυτόχρονα.
Αυτά τα δείγματα θα στέλνονταν ιδανικά στο σπίτι πριν ο πρώτος άνθρωπος περπατήσει στην επιφάνεια του Άρη. Γνωρίζουμε ήδη ότι υπάρχουν τοξικές χημικές ουσίες στον Άγιο Ρολόλιθ, αλλά τι γίνεται με τη σκόνη που κατακλύζει την ατμόσφαιρα; Θα είναι κίνδυνος να το αναπνέουν οι αστροναύτες; Τι γίνεται με το υλικό που είναι βαθύτερα κάτω από την επιφάνεια;
Μελετώντας αυτό το υλικό, οι επιστήμονες θα μπορούσαν επίσης να καταλάβουν πόσο καλά θα μπορούσαν οι αστροναύτες να ζήσουν από τη γη. Για να χρησιμοποιήσετε το regolith για δομικά υλικά και για την καλλιέργεια φυτών. Εκτός από τη διάσπασή του χημικά για διάφορες πρώτες ύλες.
Είναι διαφορετικά μέρη του Άρη πιο χρήσιμα από άλλα;
Σχέδια αποστολής δειγμάτων Mars
Ένα από τα πρώτα σχέδια για μια αποστολή επιστροφής δείγματος στον Άρη ονομάστηκε Συλλογή Δείγματος για την Έρευνα του Άρη (ή SCIM). Αυτή θα ήταν μια σχετικά φθηνή αποστολή κατηγορίας ανιχνευτών που θα πετούσε μέσω της ατμόσφαιρας του Άρη σε ύψος 40 χλμ., Συλλέγοντας σκόνη και ατμοσφαιρικό αέριο.
Αυτό θα ήταν αρκετά υψηλό, ώστε το διαστημικό σκάφος να μην συλλαμβάνεται από τον Άρη. Τότε θα επέστρεφε τα δείγματα στη Γη. Μελετώντας αυτά τα δείγματα, οι επιστήμονες μπορούσαν να ταιριάξουν το ατμοσφαιρικό δείγμα με τα αέρια που βρέθηκαν σε αυτούς τους βράχους του Άρη για να είναι σίγουροι ότι προέρχονταν από τον Κόκκινο Πλανήτη. Θα μπορούσαν να μελετήσουν από κοντά τη σκόνη του Άρη, ξέρετε, τη σκόνη που μπορεί να σχηματίσει καταιγίδες σε ολόκληρο τον πλανήτη, ικανές να τερματίσουν τις αποστολές rover και θα μπορούσαν να αποτελέσουν κίνδυνο για μελλοντικούς αστροναύτες.
Η πρόταση υποβλήθηκε το 2001, για μια αποστολή που θα πετούσε το 2007 και θα επιστρέψει δείγματα έως το 2010, αλλά ποτέ δεν ξεκίνησε.
Αλλά το 2009, η NASA και η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος άρχισαν να κάνουν σοβαρά σχέδια για να φέρουν ένα κομμάτι του Άρη σπίτι, ανακοινώνοντας επίσημα τη συνεργασία τους σε μια αποστολή.
Προβλέποντας τη μελλοντική αποστολή δειγματοληπτικής αποστολής, τόσο η NASA όσο και η ESA δημιούργησαν τα επερχόμενα rover τους για να είναι το πρώτο στάδιο αποστολής υλικού στο σπίτι.
Καθώς σέρνεται στην επιφάνεια του Κόκκινου Πλανήτη, το πρόγραμμα περιήγησης Mars 2020 της NASA θα συλλέξει ενδιαφέροντα δείγματα και στη συνέχεια θα τα ρίξει στην επιφάνεια καθώς πηγαίνει. Το Rosalind Franklin της ESA, το οποίο επίσης πρόκειται να κυκλοφορήσει το 2020, θα συλλέξει και θα αποθηκεύσει δείγματα από την επιφάνεια του Άρη σε δοχεία μεγέθους στυλό, τα οποία θα είναι έτοιμα για παραλαβή.
Μια αποστολή επιστροφής δείγματος θα έχει τρία μέρη.
Κατ 'αρχάς, θα υπήρχε ένα ταχέως κινούμενο fetch rover που κατασκευάστηκε από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος για τη συλλογή δειγμάτων για μελέτη. Στη συνέχεια, ένα όχημα ανάβασης της NASA που θα μεταφέρει τα δείγματα σε τροχιά του Άρη. Και τέλος, μια αποστολή σε τροχιά από την ESA που θα ανακτήσει τα δείγματα και θα τα φέρει πίσω στη Γη.
Το Sample Fetch Rover της ESA θα ήταν ένα σχετικά ελαφρύ όχημα, όχι μεγαλύτερο από περίπου 120 κιλά. Θα πρέπει να είναι σε θέση να ταξιδεύει 20-30 χιλιόμετρα με 200 μέτρα την ημέρα, με αυτόνομο τρόπο να κινείται γύρω από κινδύνους. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, θα έπαιρνε δεκάδες δείγματα που είχαν απομείνει στην επιφάνεια μέχρι το Mars 2020 ή τον Rosalind Franklin, επιλέγοντας τα 30 ή τα πιο επιστημονικά ενδιαφέροντα για αποστολή στο σπίτι.
Μετά από αρκετούς μήνες συλλογής δειγμάτων, το Fetch Rover θα έφτανε στο Mars Sample Retrieval Lander. Πρόκειται για ένα διαστημικό σκάφος που έχει πολλές ομοιότητες με το Rios Curiosity και το Mars 2020.
Θα χρησιμοποιούσε ένα αλεξίπτωτο και έπειτα αλεξίπτωτο καθώς εισερχόταν στην Αρειανή ατμόσφαιρα, κατεβάζοντας τελικά τον πύραυλο ανάβασης στην επιφάνεια του Άρη. Θα καθόταν στον Άρη για έως και 150 ημέρες, περιμένοντας δείγματα από το Fetch Rover.
Όταν τα δείγματα φορτώθηκαν επί του σκάφους, το όχημα ανάβασης πυροβόλησε τον υβριδικό ή συμπαγή κινητήρα πυραύλων, μεταφέροντας τα δείγματα σε τροχιά ύψους 350 χιλιομέτρων.
Τότε θα μπορούσε να αναχαιτιστεί από το Earth Return Orbiter της ESA, κάνοντας ένα εντελώς αυτόνομο ραντεβού εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη. Στη συνέχεια, θα χρησιμοποιήσει έναν ηλιακό-ηλεκτρικό κινητήρα ιόντων για να κάνει το μακρύ ταξίδι πίσω στη Γη.
Και μετά, κάποια στιγμή στη δεκαετία του 2030, οι επιστήμονες θα πάρουν τα χέρια τους σε περίπου 500 γραμμάρια υλικού από την επιφάνεια του Άρη.
Στις αρχές του 2019, ο Λευκός Οίκος συμπεριέλαβε χρήματα στον προτεινόμενο προϋπολογισμό τους για μια αποστολή Mars Sample Return, η οποία ιδανικά θα μπορούσε να ξεκινήσει το 2026. Παρόλο που μια τέτοια αποστολή έχει προταθεί πολλές φορές πριν, αυτή είναι η πρώτη φορά που η πραγματική χρηματοδότηση ήταν αφήνω στην άκρη. Έδωσε στη NASA 109 εκατομμύρια δολάρια το 2020 για να εργαστεί σε «μελλοντικές δραστηριότητες στον Άρη», η οποία είναι ουσιαστικά η αποστολή επιστροφής δείγματος.
Τώρα, μετά από σχεδόν 50 χρόνια σχεδιασμού, βρίσκεται σε εξέλιξη μια σοβαρή αποστολή επιστροφής δείγματος στον Άρη.
Λήψη του εβδομαδιαίου ενημερωτικού δελτίου ηλεκτρονικού ταχυδρομείου μου:
Μία φορά την εβδομάδα συγκεντρώνω όλα τα διαστημικά νέα μου σε ένα ενημερωτικό δελτίο ηλεκτρονικού ταχυδρομείου και τα στέλνω. Έχει εικόνες, σύντομες επισημάνσεις σχετικά με την ιστορία και συνδέσμους, ώστε να μπορείτε να μάθετε περισσότερα. Μεταβείτε στη διεύθυνση universetoday.com/newsletter για να εγγραφείτε.
