Gyvename pavyzdinių grąžinimo misijų aukso amžiuje

NASA marsaeigio „Perseverance“ iliustracija Marso paviršiuje. NASA/JPL-Caltech

Stebėti kosmines uolas iš tolo yra labai gerai, bet kartais reikia iš arti.

Į didžiausius kosmoso mokslo klausimus – kaip susiformavo Saulės sistema, kaip ji atvedė į gyvybę Žemėje ir ar kada nors buvo gyvybės kituose netoliese esančiuose pasauliuose – iš tikrųjų galima atsakyti tik tiesiogiai ištyrus tų pasaulių medžiagas. Ir tai reiškia, kad reikia paimti mėginį, kad galėtumėte studijuoti grįžę į Žemę. Galite modeliuoti tik tiek, sako Tanja Bosak, MIT geobiologė. Mėginiai padeda mums patikrinti ir patvirtinti, kaip mes manome, kad visata veikia.

2020-ieji buvo dideli vadinamosioms pavyzdinėms grąžinimo misijoms. NASA OSIRIS-REx misija sėkmingai nusileido asteroidui Bennu ir surinko perpildytą sumą medžiagos, kurią reikia grąžinti į Žemę. Kelionę jis pradės gegužę. Gruodžio mėnesį Japonijos Hayabusa2 misija pagaliau grąžino asteroido Ryugu pavyzdžiai. Vėliau tą mėnesį Kinija pristatė pirmoji nauja mėnulio uolienų partija per daugiau nei 45 metus .

Įdomiausios grąžinimo misijos dar laukia. Vos po kelių savaičių Perseverance Rover, pradėta pernai , nusileis Marse, kad tyrinėtų kraštovaizdį ir ieškotų senovės (arba dabartinės) gyvybės įrodymų, įskaitant mėginių gręžimą ir saugojimą, kad vėliau būtų galima grįžti į Žemę. Tikimasi, kad Kinija 2023 m. vėl pristatys Mėnulio uolienas į Žemę su „Chang'e 6“. Rusija tą patį padarys su „Luna 28“ 2027 m. Tikimasi, kad Rusija ir Kinija bandys grąžinti pavyzdžius į Marsą dar nepasibaigus dešimtmečiui. . Japonijos Marso mėnulių tyrinėjimo (MMX) misija, prasidėsianti 2024 m., aplankys Marso mėnulį Fobą ir planuoja surinkti medžiagą iš paviršiaus ir 2029 m. grąžinti ją į Žemę. svarstydamas pavyzdinė grįžimo misija į nykštukinę Cererą. Ir galimas fosfino aptikimas Veneros atmosferoje (kuris yra vis dar patvirtina kelios grupės ) mokslininkai ir inžinieriai galvoja apie tai, kaip galėtų atrodyti potenciali misija į geltonąją planetą.

Susijusi istorija

Štai ko Kinija nori iš savo kitos kosminės stoties Projektas yra susijęs su prestižu ir tarptautine įtaka, o gal net ir puikiu moksliniu eksperimentu.

Taigi, kas įgalina šį pavyzdinių grąžinimo misijų aukso amžių? Paleidimai yra pigesni, kaip ir aparatinė įranga, naudojama zondams ir nusileidimams gaminti. Tokie instrumentai kaip spektrometrai, galintys nustatyti skirtingų elementų ir junginių buvimą, yra mažesni ir atsparesni bei sunaudoja daug mažiau energijos. The autonominė technologija Naudojamas naršyti šiuose pasauliuose nepaprastai patobulėjo – OSIRIS-REx ypač naudingas faktas, kad įmontuota natūralių savybių sekimo (NFT) sistema pateiktas paviršiaus žemėlapis realiuoju laiku kad zondas būtų apsaugotas nuo pavojingų Bennu riedulių. NFT yra pasirengęs padėti būsimoms robotų misijoms sklandžiai ir saugiai vykdyti, mėginio grąžinimui ar kitu būdu.

Inžinieriai taip pat pateikia daugiau naujų idėjų, kaip iš tikrųjų rinkti ir saugoti šiuos pavyzdžius. Atkaklumas pereina į seną mokyklą su gręžimo rinkiniu, kad iš žemės surinktų nepažeistas uolienų šerdis. OSIRIS-REx sukūrė „Pogo“ lazdelę primenančią „touch and go“ surinkimo sistemą, kuri kelioms sekundėms nuleido erdvėlaivį nuo Bennu ir panaudojo suslėgtą orą, kad į surinkimo konteinerį įneštų smulkias šiukšles. Haybausa2 tiesiogine prasme šaudė kulkas į Ryugu. MMX naudos paprastą pneumatiką, kad surinktų smėlėtą medžiagą nuo Phobos.

Veneros misijai mokslininkai svarstė erdvėlaivį, kuris gali panirti į atmosferą ir išpilstyti šiek tiek dujų . Kriogeninės technologijos leis geriau saugoti nežemiškas lakiąsias medžiagas – arba užšaldytus elementus, kurie gali būti išgarinami. Iš esmės kiekvienas pasaulis turi unikalią aplinką ir aplinkybių rinkinį, lemiantį geriausią mėginių ėmimo metodą, o mūsų technologijos pagaliau pasiekė tašką, kai mėginių ėmimo metodus, kurie kažkada atrodė per sunkūs ar sudėtingi, yra pagrįsta.

Tai nėra tyrimai, kuriuos galite atlikti naudodami tik žemėje esantį zondą. Tiesiog nėra pakaitalo tų tyrimų, kuriuos galite atlikti naudodami laboratorinę įrangą čia, Žemėje. Tarkime, kad Marse radome DNR įrodymų – „Perseverance“ neturi būdo jos nustatyti, ir kol kas nėra jokio būdo, kad Marso zondas galėtų būti aprūpintas reikiama įranga. Jei norėtume ištirti uolienų pavyzdžius, kad suprastume Marso magnetinio lauko istoriją, roveris tiesiog neturi galimybės atlikti tokių bandymų.

Nuo popieriaus iki praktikos

Taigi kaip tiksliai pavyzdinė grąžinimo misija pereina nuo idėjos iki įgyvendinimo? Kalbant apie pavyzdinę grįžimo misiją, svarbu pasiekti, kad būtų galima ten patekti ir grįžti, sako Richardas Binzelis, MIT astronomas ir vienas iš OSIRIS-REx tyrėjų.

Tam tikros paskirties vietos, tokios kaip Mėnulis ir Marsas, visada buvo planetų mokslininkų mintyse, ypač dėl to, kad sužinojome daugiau apie abiejų kūnų vandens istoriją. Tačiau už šių vietų pavyzdžių grąžinimą sunkiau pagrįsti.

Binzelio nuomone, mėginių grąžinimas vis dar per sunkus, kad būtų galima išspręsti visus klausimus, išskyrus pačius svarbiausius. Jie sukasi apie Saulės sistemos ir chemijos, paskatinusios gyvybę Žemėje, ištakas. Kaip toli galime grįžti atgal ir gauti laiko kapsulę apie visko, kas yra Žemė ir mūsų, pradžios? jis sako. Tai viskas apie nepastovius dalykus. Planetos mokslo kontekste tai gali reikšti vandens ledą arba azotą, anglies dioksidą, amoniaką, vandenilį, metaną, sieros dioksidą – gyvybės sudedamąsias dalis. Jei nepastovių medžiagų nėra (ir todėl nėra požymių, kad kažkada buvo galima gyventi ar vis dar gali būti), mėginio grąžinimo misija atrodo labai mažai tikėtina.

Tačiau pasirinkus tikslą, inžinieriai imasi pareigų išsiaiškinti, kaip geriausia paimti pavyzdį ir jį grąžinti. Iš ten mokslininkai turi tiesiog žaisti kortomis, su kuriomis jie susiduria, ir tikėtis, kad medžiaga, kuri grįžta, bus pakankamai tinkama studijuoti.

Atlyginimai gali būti didžiuliai. 1969–1972 m. „Apollo“ astronautai parsivežė 842 svarus mėnulio uolienų. Praėjus daugiau nei 50 metų, žmonės vis dar studijuoja juos ir skelbia straipsnius, kuriuose išsamiai aprašomos naujos įžvalgos. Mes iš naujo analizuojame, iš naujo matuojame ir naudojame naujai sukurtus metodus, kad galėtume peržiūrėti pavyzdžius ir pateikti naujų klausimų, sako Bosakas. Tai dovana, kuri ir toliau dovanojama.

Tai, kad šie pavyzdžiai gali būti perduodami iš kartos į kartą, o būsimieji mokslininkai gali panaudoti naujas technologijas ir įžvalgas, kad susiaurintų savo tyrimus ir ieškotų klausimų, apie kuriuos dar niekas negalvojo, reiškia, kad yra galingas palikimas, kurį verta sekti. Kai Perseverance nusileis į Marsą ir aplankys Jezero kraterį šį mėnesį, jis rinks medžiagą, kurią mokslininkai Žemėje tyrinės dešimtmečius – galbūt šimtus metų.

paslėpti