Viens no lieliskajiem Apollo misiju sasniegumiem bija mājās nogādāt simtiem kilogramu Mēness iežu. Šie ieži un putekļi tiek nepārtraukti analizēti kopš Apollo 11 astronautu atgriešanās mājās pirms vairāk nekā 50 gadiem.
Un viņi joprojām atklāj.
Zinātniekiem ir Saules saules vēja paraugi, daļiņas no komētas astes, daži grami no asteroīda, un drīzumā to parādīsies citi.
Bet ir viena pasaule, kuras uzmanības centrā ir tik daudz zinātnisku pētījumu, kam nekad nav atgriezts paraugs: Marss.
NASA un Eiropas Kosmosa aģentūra gadu desmitiem plāno plānot nogādāt paraugu mājās no Marsa, un tagad misijas varētu lidot tuvāko gadu laikā, beidzot atvedot uz Zemes Sarkanās planētas gabalu, lai mēs varētu tieši studēt.
Paraugu atgriešanas misiju vēsture
Kosmosa izpēte notiek pakāpeniski. Vispirms jums jāsāk ar izlūkojošo lidmašīnu, kur kosmosa kuģis ātri pārvietojas pa pasaules trajektoriju, nodrošinot sākotnējo attēlu un datu kopu. Padomājiet par Voyager lielo ceļojumu caur Saules sistēmu vai New Horizons, kas apmeklē Plutonu.
Tad jūs atgriezīsities ar orbiteru - kosmosa kuģi, kas var palikt savā vietā gadiem ilgi, ļoti detalizēti izpētot pasaules virsmu. Apsveriet Cassini kosmosa kuģi, kurš 294 reizes riņķoja ap Saturnu, uzņēma vairāk nekā 450 000 attēlu un uz visiem laikiem mainīja mūsu izpratni par Gredzenoto planētu.
Tad nāc krastā zemnieki un braucēji. Protams, labākais piemērs tam ir Marss ar Garu un Iespēju, kā arī Curiosity, kas kopā ir iemūžinājuši simtiem tūkstošu attēlu, izurbuši klintis un atraduši pierādījumus par pagātnes ūdeni uz Marsa.
Tad seko atgriešanās misiju paraugi. Šajā posmā kosmosa aģentūras ir izmēģinājušas tikai dažas reizes.
Bez Apollo misijas pirmais kosmosa kuģis, kas atnesa paraugus no kosmosa atpakaļ uz Zemi, bija padomju misija Luna. 1970. gadā Luna 16 atnesa mājās 101 gramu Mēness regolīta, kam sekoja Luna 20 un Luna 24. Lai arī viņi atnesa daļu materiāla, ko atgriezušās Apollo misijas, tas atradās no dažādām vietām uz Mēness.
Nākamais kosmosa kuģis, lai atgrieztos parauga mājās, bija NASA Genesis misija. Tā tika uzsākta 2001. gadā, lai savāktu Saules saules vēja paraugus un nogādātu tos atpakaļ mājās uz Zemes.
Tā savus paraugu kolekcionārus atvēra 2004. gada 1. aprīlī un pēc tam tā paša gada septembrī atgriezās uz Zemes. Diemžēl tā izpletni neizdevās pareizi atvērt, un kosmosa kuģis smagi iegrima Jūtas tuksnesī.
Neskatoties uz smago nosēšanos, zinātnieki spēja izgūt izmantojamos paraugus, kas viņiem palīdzēja atklāt, ka Zeme varētu būt veidota no citiem Saules miglāja materiāliem nekā Saule.
Pēc tam nāca NASA misija Stardust, kas 2004. gada janvārī lidoja cauri Comet Wild 2 astei un pēc diviem gadiem savu kolekcijas kapsulu atdeva atpakaļ uz Zemes. Šo daļiņu analīze zinātniekiem parādīja, ka komētas satur daļiņas, kuras ir izmestas no Saules agrīnā tās vēstures posmā, un tām varētu būt savādāks veidošanās veids, nekā bija paredzējuši astronomi.
Pēdējais atgriešanās misijas paraugs bija JAXA Hayabusa misija, pārvarot visa veida grūtības, ieskaitot tiešu saules trieciena triecienu un tās reakcijas riteņu zaudēšanu, kā arī tā lēciena izlaišanas nespēju. Bet neticami, ka misijas kontrolieri spēja nokļūt kosmosa kuģa mājās, uz klāja atradoties pāris dārgiem mikrogramiem asteroīdu materiāla.
Šobrīd notiek misijas: Hayabusa 2 un OSIRIS-REx, kas vēl vairāk asteroīdu paraugu atvedīs mājās studēt. JAXA pat plāno misiju, lai atgrieztu paraugu no Marsa pavadoņiem.
Kā tad ir ar atgriešanās misijas paraugu uz pašu Marsu?
Ko mēs varam mācīties no Marsa atgriešanās misijas?
Mēs patiesībā esam diezgan daudz iemācījušies Marsa ģeoloģiju un atmosfēru, jo šeit uz Zemes ir atrodami Sarkanās planētas gabali. Viņus pirms miljoniem gadu izšāva no Marsa milzu asteroīdu trieciens, un viņi peldēja pa kosmosu, galu galā sitot Zemi un neticami izdzīvojot ceļojumu caur atmosfēru.
Zinātniekiem ir nejauši Marsa gabali, bet tagad viņi vēlas, lai viņi izvēlētos paraugu. Un tas nozīmē atgriešanās misijas parauga nosūtīšanu tieši.
NASA faktiski ir plānojusi Marsa parauga atgriešanās misiju kopš 70. gadu sākuma, pat pirms kosmiskā kuģa Viking palaišanas.
Atgriešanās misijas mērķi ietver dzīvības meklēšanu, ne tikai mūsdienu dzīvi, bet arī pagātnes dzīvi un pat dzīvības ķīmiskos priekšgājējus.
Atdodot neskartos Marsa paraugus mājās, zinātnieki varēja veikt visa veida eksperimentus ar Marsa regolītu, pakļaujot to ūdenim, biezākai atmosfērai un barības vielām, lai redzētu, vai tajā ir aktīvās baktērijas. Šis eksperiments tika mēģināts ar Vikingu, taču rezultāti nebija pārliecinoši, un planētu biologi joprojām par tiem strīdas.
Viņi varēja analizēt paraugus ar jaudīgiem mikroskopiem, meklējot mikroskopiskas fosilijas vai jebkādas citas norādes par to dzīvi.
Turklāt zinātnieki varēja saprast Marsa virsmas vēsturi un to, kā miljoniem gadu to ietekmēja ūdens.
Paraugus varēja atdot no dažiem interesantākajiem punktiem, piemēram, ezeru nogulumiem, atradnēm ap hidrotermiskajām atverēm un seno upju deltām.
Viņi varēja atgriezt neseno un seno meteorītu streiku, vulkānu izvirdumu un reģionu, kas ilgu laiku bija pakļauti vērošanai, paraugus.
Viņi varēja arī izpētīt Marsa ilgtermiņa vēsturi miljardu gadu laikā, lai mēģinātu saprast, kad notika milzīgas planētu izmaiņas, lai planētu padarītu tik aukstu un sausu. Kad asteroīdu bombardēšana nokārtojās?
Viņi pat varēja paraugus ņemt no meteorītu gabaliem, kas pakaiš Marsa virsmu, vienlaikus ņemot paraugus citām pasaulēm.
Šos paraugus ideālā gadījumā nosūtītu mājās, pirms pirmais cilvēks nostājas uz Marsa virsmas. Mēs jau zinām, ka Marsa regolītā ir toksiskas ķīmiskas vielas, bet kā ir ar putekļiem, kas izdalās no atmosfēras? Vai tas būs risks, ja astronauti to elpos? Kā ir ar materiālu, kas atrodas dziļāk zem virsmas?
Izpētot šo materiālu, zinātnieki arī spētu saprast, cik labi astronauti varētu dzīvot ārpus zemes. Izmantot regolītu celtniecības materiālu un augu audzēšanai. Kā arī ķīmiski sadalot dažādas izejvielas.
Vai dažādas Marsa daļas ir noderīgākas par citām?
Marsa atgriešanās misijas plānu paraugs
Viens no agrākajiem atgriešanās misijas uz Marsu plāniem tika saukts par paraugu kolekciju Marsa izmeklēšanai (vai SCIM). Šī būtu salīdzinoši lēta skautu klases misija, kas lidotu cauri Marsa atmosfērai 40 km augstumā, savācot putekļus un atmosfēras gāzi.
Tas būtu pietiekami augsts, lai kosmosa kuģi Marss neuztvertu. Tad tas atgrieztu paraugus uz Zemes. Izpētot šos paraugus, zinātnieki varēja salīdzināt atmosfēras paraugu ar gāzēm, kas tika atrasti šajos Marsa klintīs, lai pārliecinātos, ka tie nāk no Sarkanās planētas. Viņi, iespējams, varētu izpētīt Marsa putekļus tuvu, putekļus, kas var radīt planētas mēroga vētras, kas var izbeigt Rover misijas, un kas varētu radīt risku nākamajiem astronautiem.
Priekšlikums tika izteikts 2001. gadā par misiju, kas lidos 2007. gadā un atgriezīs paraugus līdz 2010. gadam, taču tā nekad netika atklāta.
Bet 2009. gadā NASA un Eiropas Kosmosa aģentūra sāka nopietnus plānus nogādāt Marsa gabalu mājās, oficiāli paziņojot par savu sadarbību misijā.
Paredzot turpmāko atgriešanās misijas paraugu, gan NASA, gan ESA ir izveidojuši savus gaidāmos braucējus, lai būtu pirmais posms materiālu nosūtīšanai atpakaļ uz mājām.
Pārvietojoties pa Sarkanās planētas virsmu, NASA maršrutētājs Mars 2020 savāc interesantus paraugus un pēc tam nomet tos virspusē, kad iet. ESA Rosalind Franklin roveris, kuru paredzēts laist tirgū arī 2020. gadā, no Marsa virsmas ņems un glabās paraugus pildspalvas izmēra kārbās, kuras būs gatavas saņemšanai.
Atgriešanās misijas paraugam būtu trīs daļas.
Pirmkārt, būs ātri pārvietojams atnācējs, kuru būvēja Eiropas Kosmosa aģentūra, lai savāktu paraugus pētījumiem. Pēc tam NASA pacelšanās spēkrats, kurš novirzīs paraugus uz Marsa orbītu. Visbeidzot, ESA riņķošanas misija, kas izgūst paraugus un nogādās tos atpakaļ uz Zemi.
ESA Fetch Rover paraugs būs salīdzinoši viegls transportlīdzeklis, kura svars nepārsniedz 120 kilogramus. Būtu jāspēj nobraukt 20–30 kilometrus 200 metru dienā dienā, patstāvīgi pārvietojoties pa briesmām. Šajā laika posmā tas varētu paņemt desmitiem paraugu, ko uz virsmas atstājis Mars 2020 vai Rosalind Franklin, izvēloties 30 vai vismaz zinātniski visinteresantākos, ko sūtīt mājās.
Pēc vairākus mēnešus ilgas paraugu vākšanas Fetch Rover ieradīsies Marsa paraugu iegūšanas zemē. Šis ir kosmosa kuģis, kam ir daudz līdzību ar NASA Curiosity un Mars 2020 rovers.
Kad tas nonāk Marsa atmosfērā, tam būtu jāizmanto heatshell un tad izpletnis, beidzot nolaižot pacelšanās raķeti uz Marsa virsmas. Tas sēdētu uz Marsa līdz 150 dienām, gaidot paraugus no Fetch Rover.
Kad paraugi tika ielādēti uz kuģa, pacelšanās spēkrats izšauj hibrīdo vai cieto raķešu motoru, pārvadājot paraugus 350 km augstuma orbītā.
Tad to pārtvertu ESA Zemes atgriešanas orbiters, padarot pilnīgi autonomu satikšanos miljonu kilometru attālumā no Zemes. Pēc tam tā izmantos saules elektrisko jonu motoru, lai veiktu tālo ceļojumu atpakaļ uz Zemi.
Un tad kādu laiku 2030. gados zinātnieki saņems rokas uz apmēram 500 gramiem materiāla no Marsa virsmas.
2019. gada sākumā Baltais nams savā ierosinātajā budžetā iekļāva naudu Marsa parauga atgriešanās misijai, kas ideālā gadījumā varētu sākties jau 2026. gadā. Lai arī tāda misija kā šī ir ierosināta jau daudzas reizes iepriekš, šī ir pirmā reize, kad tika piešķirts faktiskais finansējums. atlikt malā. Tas NASA piešķīra USD 109 miljonus 2020. gadā darbam ar “nākamajām Marsa darbībām”, kas būtībā ir atgriešanās misijas paraugs.
Tāpēc tagad, pēc gandrīz 50 gadu plānošanas, nopietna parauga atgriešanās misija uz Marsu ir paredzēta darbu sākšanā.
Iegūstiet manas nedēļas e-pasta biļetenu:
Reizi nedēļā visas kosmosa ziņas apkopoju vienā e-pasta biļetenā un izsūtu. Tajā ir attēli, īsi izklāsti par stāstu un saites, lai jūs varētu uzzināt vairāk. Lai reģistrētos, dodieties uz vietni universetoday.com/newsletter.
