Att föra Mars till jorden. Planerna för ett Mars-återvändandeuppdrag

Pin
Send
Share
Send

En av de stora prestationerna med Apollo-uppdragen var att hämta hundratals kilo månrock. Dessa stenar och damm har varit under kontinuerlig analys sedan Apollo 11-astronauterna kom hem för över 50 år sedan.

Och de gör fortfarande upptäckter.

Forskare har prover av solens solvind, partiklar från en komet svans, några gram från en asteroid, med mer kommer snart.

Men det finns en värld, i fokus för så mycket vetenskaplig studie, som aldrig har fått ett prov tillbaka: Mars.

NASA och Europeiska rymdorganisationen har planerat att ta med ett prov hemifrån Mars i årtionden, och nu kan uppdrag flyga under de närmaste åren och äntligen föra en bit av den röda planeten hem till jorden för att vi ska kunna studera direkt.

Historik om exempelvis återuppdrag

Rymdutforskning sker i steg. Först börjar du med en scouting flyby, där ett rymdskepp går på en snabb bana förbi en värld, som ger en första uppsättning bilder och data. Tänk på Voyagers Grand Tour genom solsystemet eller New Horizons som besöker Pluto.

Sedan återvänder du med en orbiter, ett rymdskepp som kan förbli på plats i flera år och studera ytan i en värld i detalj. Tänk på Cassini-rymdskeppet, som kretsade kring Saturnus 294 gånger, tog mer än 450 000 bilder och förändrade vår förståelse för Ringed Planet för alltid.

Sedan kommer landarna och roverna. Naturligtvis är det bästa exemplet på detta Mars, med Spirit and Opportunity, samt Curiosity, som tillsammans har fångat hundratusentals bilder, borrat stenar och hittat bevis på tidigare vatten på Mars.

Sedan kommer provet tillbaka uppdrag. Detta är det stadium som rymdbyråerna bara har försökt några gånger.

Förutom Apollo-uppdraget var sovjetens Luna-uppdrag det första rymdskeppet som tog med sig prover från rymden tillbaka till jorden. 1970 tog Luna 16 hem 101 gram månregolit, följt av Luna 20 och Luna 24. Även om de tog med sig en bråkdel av materialet som återlämnades av Apollo-uppdragen, var det från olika platser på månen.

Nästa rymdskepp för att återlämna ett prov hem var NASA: s Genesis-uppdrag. Det lanserades 2001 för att samla in prover av solens solvind och föra dem tillbaka hem till jorden.

Den öppnade sina provsamlare den 1 april 2004 och återvände sedan till jorden i september samma år. Tyvärr misslyckades fallskärmen att öppnas ordentligt, och rymdskeppet krossade hårt in i Utah-öknen.

Trots den hårda landningen kunde forskare hämta användbara prover, vilket hjälpte dem att upptäcka att jorden kan ha bildats av olika solnebulära material än solen.

Sedan kom NASA: s Stardust-uppdrag, som flög genom svansen på Comet Wild 2 i januari 2004 och sedan återlämnade sin samlarkapsel tillbaka till jorden två år senare. Analys av dessa partiklar visade forskare att kometer innehöll partiklar som matats ut från solen tidigt i dess historia och kanske hade ett annat sätt att bilda än astronomer förutspådde.

Det sista exemplet av återuppdraget var JAXA: s Hayabusa-uppdrag, som övervann alla typer av svårigheter, inklusive att bli direkt träffad av en solfällning, och förlusten av dess reaktionshjul och misslyckandet med att sprida sin hoppande lander. Men otroligt, missionsledare kunde få rymdskeppet hem, med några få värdefulla mikrogram asteroidmaterial ombord.

Det finns uppdrag där ute just nu: Hayabusa 2 och OSIRIS-REx som kommer att ta med ännu fler asteroidprover hem för att studera. JAXA planerar till och med ett uppdrag att returnera ett prov från Mars månar.

Så hur är det med ett exempel på återvändande till Mars själv?

Vad kan vi lära oss av ett Mars-återvändandeuppdrag?

Vi har faktiskt lärt oss ganska mycket om geologin och atmosfären i Mars eftersom det finns bitar av den röda planeten som finns här på jorden. De krossades från Mars av en jättestorisk asteroidpåverkan för miljontals år sedan, och de flöt ut genom rymden, slog så småningom jorden och överlevde otroligt en tur genom atmosfären.

Forskare har slumpmässiga bitar av Mars, men nu vill de ha ett prov som de väljer. Och det innebär att du skickar ett exempel på återvändandemission direkt.

NASA har faktiskt planerat ett Mars-återvändandeuppdrag sedan början av 1970-talet, redan före Viking-rymdskeppet.

Målen för ett återuppdrag skulle inkludera sökandet efter livet, inte bara livet i dag, utan tidigare liv och till och med de kemiska föregångarna till livet.

Genom att returnera orörda prover av Mars hemma, kunde forskare utföra alla typer av experiment på Martian regolit, utsätta det för vatten, tjockare atmosfär och näringsämnen för att se om det finns några aktiva bakterier. Detta experiment försökte med Viking, men resultaten var otvetydiga och planetbiologer argumenterar fortfarande över dem.

De kunde analysera proverna under kraftfulla mikroskop, leta efter mikroskopiska fossiler eller någon annan indikation på att det finns liv där.

Dessutom kunde forskare förstå historien på Marsytan och hur den påverkades av vatten under miljoner år.

Prover kunde återlämnas från några av de mest intressanta platserna, som sediment av sjöar, avlagringar runt hydrotermiska ventilationsöppningar och deltor från gamla floder.

De kunde ta tillbaka prover från nyligen och forntida meteoritstrejker, vulkanutbrott och regioner som var utsatta för vind under lång tid.

De kunde också studera Mars långsiktiga historia över miljarder år för att försöka förstå när stora planetförändringar inträffade för att göra planeten så kallt och torrt. När satte sig asteroidbombardemanget ner?

De kunde till och med ta prov på bitar av meteoriterna som strö över ytan på Mars och sampling av andra världar samtidigt.

Dessa prover skulle helst skickas hem innan den första människan sätter foten på ytan av Mars. Vi vet redan att det finns giftiga kemikalier i den Martiska regoliten, men hur är det med dammet som slår ut ur atmosfären? Kommer det att vara en risk om astronauter andas in det? Vad sägs om material som är djupare nere under ytan?

Genom att studera detta material skulle forskare också kunna förstå hur väl astronauter kunde leva utanför landet. Att använda regolit för byggnadsmaterial och växande växter. Förutom att det bryts upp kemiskt för olika råvaror.

Är olika delar av Mars mer användbara än andra?

Mars Sample Return Mission Planer

En av de tidigaste planerna för ett återvändandeuppdrag till Mars kallades Sample Collection for Investigation of Mars (eller SCIM). Detta skulle vara ett relativt billigt uppdrag av speiderklass som skulle flyga genom Mars-atmosfären så lågt som 40 km höjd och samla damm och atmosfärisk gas.

Detta skulle vara tillräckligt högt så att rymdskeppet inte fångades av Mars. Sedan skulle det returnera proverna till jorden. Genom att studera dessa prover kunde forskare matcha atmosfärprovet med de gaser som finns i Mars-klipporna för att vara säkra på att de kom från Röda planeten. De skulle kunna studera Martian-dammet på nära håll, du vet, det damm som kan bilda planetomfattande stormar som kan avsluta roveruppdrag och kan vara en risk för framtida astronauter.

Förslaget togs 2001, för ett uppdrag som skulle flyga 2007 och returnera prover senast 2010, men det kom aldrig av marken.

Men 2009 började NASA och Europeiska rymdorganisationen göra allvarliga planer för att föra en bit av Mars hem, och formellt tillkännagav sitt samarbete om ett uppdrag.

Beträffande det framtida exemplet för återvändandeuppdrag har både NASA och ESA byggt sina kommande rovers för att vara det första steget i att skicka material hem.

När den kryper över ytan på Röda planeten kommer NASA: s Mars 2020-rover att samla intressanta prover och sedan släppa dem på ytan när det går. ESA: s Rosalind Franklin rover, som också kommer att lanseras 2020, kommer att samla in och lagra prover från ytan av Mars i pennstorlekar, som är redo att hämtas.

Ett exempel på återvändande uppdrag skulle ha tre delar.

Först skulle det finnas en snabbrörande hämtningsrover byggd av Europeiska rymdorganisationen för att samla in prover för studier. Sedan ett NASA-stigande fordon som skulle överföra proverna till Mars omloppsbana. Och slutligen ett kretslopp från ESA som skulle hämta proverna och föra dem tillbaka till jorden.

ESA: s Sample Fetch Rover skulle vara ett relativt lätt fordon, högst 120 kilo. Det skulle behöva kunna resa 20–30 kilometer med 200 meter per dag och autonomt föra runt faror på sitt sätt. Under denna period skulle den plocka upp dussintals prover kvar på ytan av Mars 2020 eller Rosalind Franklin och välja de 30 eller så mest vetenskapligt intressanta att skicka hem.

Efter flera månader med insamling av prover skulle Fetch Rover anlända till Mars Sample Retrieval Lander. Detta är ett rymdskepp som har många likheter med NASA: s Curiosity och Mars 2020-rovers.

Den skulle använda en kylskärm och sedan fallskärm när den kommer in i den Martiska atmosfären och sänker slutligen uppstigningsraket till ytan av Mars. Den skulle sitta på Mars i upp till 150 dagar och vänta på prover från Fetch Rover.

När proverna laddades ombord skulle Ascent Vehicle avfyra sin hybrid- eller solida raketmotor och transportera proverna i en bana på 350 km.

Då skulle det avlyssnas av ESA: s Earth Return Orbiter, vilket gör en helt autonom rendezvous miljon kilometer från jorden. Den kommer sedan att använda en solelektrisk jonmotor för att göra den långa resan tillbaka till jorden.

Och sedan någon gång under 2030-talet kommer forskare att få sina händer på cirka 500 gram material från Mars-ytan.

I början av 2019 inkluderade Vita huset pengar i sin föreslagna budget för ett Mars Sample Return-uppdrag, vilket idealiskt skulle kunna lanseras så snart som 2026. Även om ett uppdrag som detta har föreslagits många gånger tidigare, är det första gången som faktiska finansiering var avsätta. Det gav NASA 109 miljoner dollar 2020 för att arbeta med "framtida Mars-aktiviteter", vilket i huvudsak är återvändandemissionen.

Så nu, efter nästan 50 års planering, finns ett allvarligt provtagningsuppdrag till Mars i arbetena.

Hämta mitt nyhetsbrev per vecka:

En gång i veckan samlar jag in alla mina rymdnyheter i ett enda nyhetsbrev via e-post och skickar ut det. Det har bilder, korta höjdpunkter om historien och länkar så att du kan ta reda på mer. Gå till universetoday.com/newsletter för att registrera dig.

Pin
Send
Share
Send