Едно от големите постижения на мисиите на Аполон беше да донесе у дома стотици килограми лунна скала. Тези скали и прах са под непрекъснат анализ, откакто астронавтите Аполон 11 се прибраха преди 50 години.
И все още правят открития.
Учените имат проби от слънчевия вятър на Слънцето, частици от опашката на кометата, няколко грама от астероид, като много скоро ще дойдат.
Но има един свят, фокусът на толкова много научни изследвания, който никога не е връщал проба: Марс.
НАСА и Европейската космическа агенция правят планове да донесат проба у дома от Марс в продължение на десетилетия, а сега мисиите могат да летят в следващите няколко години, като най-накрая донесат късче от Червената планета до Земята, за да можем да проучим директно.
История на примерни мисии за връщане
Космическото проучване се извършва на етапи. Първо започвате с разузнаваща полета, при която космически кораб преминава по бърза траектория покрай свят, предоставяйки първоначален набор от изображения и данни. Помислете за голямата обиколка на Вояджъра през Слънчевата система или Новите хоризонти, посещаващи Плутон.
След това се връщате с орбитър, космически кораб, който може да остане на място с години, изучавайки повърхността на един свят с подробности. Помислете за космическия кораб Касини, който обикаля около Сатурн 294 пъти, направи повече от 450 000 снимки и промени нашето разбиране за Пръстенената планета завинаги.
Тогава идват ландшафтите и роувърите. Разбира се, най-добрият пример за това е Марс, с дух и възможност, както и любопитство, които заедно са заснели стотици хиляди изображения, пробити скали и са открили доказателства за минала вода на Марс.
Тогава идват примерните мисии за връщане. Това е етапът, който космическите агенции са опитвали само няколко пъти.
Освен мисията Аполон, първият космически кораб, който извади образци от космоса обратно на Земята, беше съветската мисия на Луна. През 1970 г. Луна 16 донесе 101 грама лунен реголит, последван от Луна 20 и Луна 24. Въпреки че донесоха част от материала, върнат от мисиите на Аполон, той беше от различни места на Луната.
Следващият космически кораб, който върна проба у дома, беше мисията на НАСА Genesis. Стартира през 2001 г., за да събере проби от слънчевия слънчев вятър и да ги върне у дома на Земята.
Тя отвори своите колектори за проби на 1 април 2004 г. и след това се върна на Земята през септември същата година. За съжаление нейният парашут не успя да се отвори правилно и космическият кораб се удари силно в пустинята Юта.
Въпреки трудното кацане, учените успяха да извлекат използваеми образци, което им помогна да открият, че Земята може да се е образувала от различни слънчеви мъгляви материали от Слънцето.
След това дойде мисията на НАСА Stardust, която прелетя през опашката на Комета Уайлд 2 през януари 2004 г. и след това две години по-късно върна колекционната си капсула обратно на Земята. Анализът на тези частици показа, че учените съдържат частици, изхвърлени от Слънцето в началото на неговата история, и може да имат различен начин на формиране, отколкото астрономите са предвидили.
Последната мисия за връщане на проба беше мисията на Hayabusa на JAXA, преодоляваща всякакви трудности, включително директно попадение от слънчева светкавица и загуба на реакционните й колела, както и неуспехът на разполагане на скачащия му кацач. Но невероятно е, че контрольорите на мисията успяха да върнат космическия кораб у дома, с няколко ценни микрограма астероиден материал на борда.
В момента има мисии: Hayabusa 2 и OSIRIS-REx, които ще донесат още повече проби от астероид обратно вкъщи, за да се изследват. JAXA дори планира мисия да върне проба от луните на Марс.
Какво ще кажете за примерната мисия за връщане на самия Марс?
Какво можем да научим от мисията за връщане на проба на Марс?
Всъщност научихме доста за геологията и атмосферата на Марс, защото тук на Земята има парчета от Червената планета. Те бяха разбити от Марс от гигантски удар от астероид преди милиони години и те преплуваха в космоса, в крайна сметка удряйки Земята и невероятно преживявайки пътуване през атмосферата.
Учените имат произволни парчета от Марс, но сега искат извадка по свой избор. А това означава директно изпращане на примерна мисия за връщане.
НАСА всъщност планира мисия за връщане на проби на Марс от началото на 70-те години, дори преди старта на космическия кораб „Викинг“.
Целите на мисията за връщане биха включили търсенето на живот, не само живота днес, но миналия живот и дори химическите предшественици на живота.
Връщайки девствени проби от Марс обратно у дома, учените могат да извършват всякакви експерименти върху марсианския реголит, излагайки го на вода, по-гъста атмосфера и хранителни вещества, за да видят дали има активни бактерии. Този експеримент се опита с Viking, но резултатите бяха неубедителни и планетарните биолози все още спорят за тях.
Те биха могли да анализират пробите под мощни микроскопи, да търсят микроскопични вкаменелости или всякакви други индикации, че има живот там.
Освен това учените биха могли да разберат историята на повърхността на Марс и как тя е била засегната от водата в продължение на милиони години.
Пробите могат да бъдат върнати от някои от най-интересните места, като утайките на езерата, отлаганията около хидротермалните отвори и делтите на древните реки.
Те биха могли да върнат проби от скорошни и древни метеоритни удари, вулканични изригвания и региони, изложени на вятър дълго време.
Те биха могли също да изучат дългосрочната история на Марс през милиарди години, за да се опитат и да разберат кога са настъпили огромни планетарни промени, които правят планетата толкова студена и суха. Кога се успокои бомбардировката с астероиди?
Те дори можеха да пробват парчета от метеоритите, които заливат повърхността на Марс, като в същото време вземат проби от други светове.
Тези проби в идеалния случай ще бъдат изпратени до дома преди първите хора да стъпят на повърхността на Марс. Вече знаем, че в марсианския реголит има токсични химикали, но какво ще кажете за праха, който се утаява извън атмосферата? Ще бъде ли риск, ако астронавтите го дишат? Какво ще кажете за материал, който е по-дълбоко под повърхността?
Изучавайки този материал, учените също биха могли да разберат колко добре астронавтите могат да живеят извън сушата. Да се използва regolith за строителни материали и за отглеждане на растения. Както и химическото му разбиване за различни суровини.
Дали различните части на Марс са по-полезни от другите?
Планове за връщане на проби от Марс
Един от най-ранните планове за примерна мисия за връщане на Марс беше наречен Избор на проби за изследване на Марс (или SCIM). Това би била сравнително евтина разузнавателна класа, която ще лети през атмосферата на Марс на 40 км надморска височина, събирайки прах и атмосферен газ.
Това би било достатъчно високо, така че космическият кораб да не бъде пленен от Марс. Тогава ще върне пробите на Земята. Изучавайки тези проби, учените могат да съчетаят атмосферната проба с газовете, открити в тези скали на Марс, за да бъдат сигурни, че те идват от Червената планета. Те ще могат да изучават марсианския прах отблизо, знаете, прахът, който може да формира бури в цялата планета, способни да прекратят мисии на роувъри, и може да представлява риск за бъдещите астронавти.
Предложението беше направено през 2001 г., за мисия, която ще лети през 2007 г. и ще върне проби до 2010 г., но така и не се спусна.
Но през 2009 г. НАСА и Европейската космическа агенция започнаха да правят сериозни планове да върнат късче от Марс у дома, като официално обявиха сътрудничеството си за мисия.
Предвиждайки бъдещата мисия за връщане на проби, НАСА и ESA са изградили своите предстоящи гребци, за да бъдат първият етап в изпращането на материали обратно у дома.
Докато пълзи по повърхността на Червената планета, роувърът на НАСА Марс 2020 ще събере интересни образци и след това ще ги пусне по повърхността, докато върви. Роулинд Франклин Ровер на ESA, който също трябва да стартира през 2020 г., ще събира и съхранява проби от повърхността на Марс в кутии с размер на химикалки, които ще бъдат готови за пикап.
Примерната мисия за връщане ще има три части.
Първо, трябва да има бързодвижещ се роувър, създаден от Европейската космическа агенция за събиране на проби за проучване. След това превозно средство за изкачване на НАСА, което ще прехвърли пробите на орбита на Марс. И накрая, орбитална мисия от ESA, която ще извади пробите и ще ги върне обратно на Земята.
Sample Fetch Rover на ESA би бил сравнително леко превозно средство, не по-голямо от около 120 килограма. Ще трябва да може да измине 20-30 километра, изминавайки 200 метра на ден, като автономно се движи около опасностите по пътя си. През този период тя ще вземе десетки проби, останали на повърхността до Марс 2020 или Розалинд Франклин, като избере 30-те най-интересни за науката пратки у дома.
След няколко месеца събиране на проби, Fetch Rover ще пристигне в Марса за извличане на проби от Марс. Това е космически кораб, който има много прилики с курсовете на НАСА „Любопитство“ и „Марс 2020“.
Той би използвал подгъва и след това парашут, когато навлиза в марсианската атмосфера, като накрая спуска ракетата за изкачване към повърхността на Марс. Щеше да седи на Марс до 150 дни, в очакване на проби от Fetch Rover.
Когато пробите са били натоварени на борда, превозното средство за изкачване ще изстрелва своя хибриден или твърд ракетен двигател, пренасяйки пробите в 350-километрова надморска орбита.
Тогава той ще бъде прихванат от орбитата за връщане на Земята на ESA, който прави напълно автономно срещи на милиони километри от Земята. След това ще използва слънчево-електрически йонни двигатели, за да извърви дългото пътуване обратно към Земята.
И тогава, известно време през 2030-те, учените ще получат ръцете си за около 500 грама материал от повърхността на Марс.
В началото на 2019 г. Белият дом включи пари в предложения им бюджет за мисия за връщане на проби от Марс, която в идеалния случай може да стартира още през 2026 г. Въпреки че подобна мисия беше предложена много пъти преди, това е първият път, когато действителното финансиране беше заделени. Той даде на НАСА 109 милиона долара през 2020 г. за работа по „бъдещи дейности на Марс“, което по същество е мисията за връщане на проби.
Така че, след почти 50 години планиране, се работи за сериозна пробна мисия за връщане на Марс.
Вземете моя седмичен имейл бюлетин:
Веднъж седмично събирам всички космически новини в един имейл бюлетин и го изпращам. Има снимки, кратки акценти за историята и връзки, за да можете да разберете повече. Отидете на universetoday.com/newsletter, за да се регистрирате.
