Одним з найважливіших досягнень місій "Аполлона" було привезти додому сотні кілограмів місячної скелі. Ці скелі та пил перебувають під постійним аналізом з моменту, коли космонавти Аполлона 11 повернулися додому понад 50 років тому.
І вони все ще роблять відкриття.
Вчені мають зразки сонячного вітру Сонця, частинки з хвоста комети, кілька грамів від астероїда, і незабаром з'явиться більше.
Але є один світ, на якому зосереджується стільки наукових досліджень, що ніколи не повертався зразок: Марс.
НАСА та Європейське космічне агентство десятиліттями планували привезти зразок додому з Марса, і тепер місії можуть полетіти в найближчі кілька років, нарешті, принести шматочок Червоної планети додому для нас безпосередньо для вивчення.
Історія місій повернення місій
Космічна розвідка відбувається поетапно. Спочатку ви починаєте з розвідувальної прольоту, коли космічний апарат рухається по швидкій траєкторії повз світу, надаючи початковий набір зображень та даних. Подумайте про грандіозну подорож Вояджера по Сонячній системі або Нові горизонти, що відвідують Плутон.
Тоді ви повертаєтесь з орбітальним апаратом, космічним кораблем, який може залишатися на місці роками, вивчаючи поверхню світу дуже детально. Розглянемо космічний корабель Кассіні, який крутився навколо Сатурна 294 рази, зробив понад 450 000 знімків і назавжди змінив наше розуміння Кільцевої планети.
Тоді приїжджають лендери та ровери. Звичайно, найкращим прикладом цього є Марс із духом та можливістю, а також цікавість, які разом відзняли сотні тисяч зображень, пробурили скелі та знайшли свідчення про минулу воду на Марсі.
Потім приходять зразки повернення місій. Це етап, який космічні агенції спробували лише кілька разів.
Окрім місії «Аполлон», першим космічним апаратом, який доставив зразки з космосу на Землю, була радянська місія Luna. У 1970 році Luna 16 принесла додому 101 грам місячного реголіту, за ним 20 та Luna 24. Хоча вони принесли частину матеріалу, повернутого місіями Аполлона, він був з різних місць на Місяці.
Наступним космічним кораблем, який повернув зразок додому, була місія NASA Genesis. Він був запущений у 2001 році для збору зразків сонячного вітру Сонця та повернення їх додому на Землю.
Він відкрив своїх колекторів зразків 1 квітня 2004 року, а потім повернувся на Землю у вересні того ж року. На жаль, його парашут не вдалося відкрити належним чином, і космічний корабель важко врізався в пустелю Юти.
Незважаючи на важку посадку, вченим вдалося відшукати корисні зразки, що допомогло їм виявити, що Земля, можливо, утворилася з різних сонячних туманностей, ніж Сонце.
Потім прийшла місія NASA Stardust, яка пролетіла через хвіст Comet Wild 2 у січні 2004 року, а потім через два роки повернула свою колекційну капсулу на Землю. Аналіз цих частинок показав вченим, що комети містять частинки, викинуті з Сонця на початку своєї історії, і можуть мати інший спосіб формування, ніж передбачили астрономи.
Останньою місією повернення зразка була місія JAXA Hayabusa, подолання всіляких труднощів, в тому числі потрапляння безпосередньо під сонячну спалах, втрата його реакційних коліс та неможливість розгортання прискорюючого приземлення. Але неймовірно, контролери місії змогли повернути космічний корабель додому, на борту якого було кілька дорогоцінних мікрограмів астероїдного матеріалу.
Зараз там є місії: Hayabusa 2 та OSIRIS-REx, які принесуть ще більше зразків астероїдів додому для вивчення. JAXA навіть планує місію з повернення зразка з лун Марса.
То як щодо вибіркової місії повернення на сам Марс?
Що ми можемо навчитися з місії повернення зразка Марса?
Ми насправді дізналися трохи про геологію та атмосферу Марса, тому що тут на Землі знайдені шматки Червоної планети. Вони були вибиті з Марса гігантським ударом астероїда мільйони років тому, і вони пливли космосом, врешті-решт вразивши Землю і неймовірно переживши поїздку в атмосферу.
Вчені мають випадкові шматки Марса, але тепер вони хочуть вибірки на свій вибір. А це означає безпосередньо відправляти зразок повернення місії.
НАСА насправді планувала місію повернення зразків Марса з початку 1970-х років, ще до запуску космічного корабля "Вікінг".
Цілі повернення місії включали б пошук життя, не тільки життя сьогодні, але минулого життя і навіть хімічних попередників життя.
Повертаючи незаймані зразки Марса додому, вчені могли проводити всілякі експерименти на марсіанському реголіті, піддаючи його воді, густішій атмосфері та поживних речовин, щоб побачити, чи є активні бактерії. Цей експеримент намагався здійснити з «Вікінгом», але результати були непереконливими, і планетарні біологи все ще сперечаються щодо них.
Вони могли аналізувати зразки під потужними мікроскопами, шукаючи будь-які мікроскопічні скам’янілі або будь-які інші показання, що там є.
Крім того, вчені могли зрозуміти історію поверхні Марса та те, як на нього впливала вода протягом мільйонів років.
Зразки можна повернути з деяких найцікавіших місць, таких як осади озер, поклади навколо гідротермальних отворів та дельти стародавніх річок.
Вони могли повернути зразки недавніх і стародавніх ударів метеориту, виверження вулканів та регіонів, які тривалий час зазнавали впливу вітру.
Вони також могли вивчити багаторічну історію Марса протягом мільярдів років, щоб спробувати зрозуміти, коли відбулися величезні планетарні зміни, щоб зробити планету такою холодною і сухою. Коли вщухло бомбардування астероїдом?
Вони могли навіть випробовувати шматочки метеоритів, що засмічують поверхню Марса, відбираючи одночасно інші світи.
Ці зразки в ідеалі відправлятимуть додому до того, як перша людина ступить на поверхню Марса. Ми вже знаємо, що в марсіанському реголіті є токсичні хімічні речовини, але як бути з пилом, який осідає з атмосфери? Чи буде це ризиком, якщо космонавти його вдихнуть? Що з матеріалом, який знаходиться глибше під поверхнею?
Вивчаючи цей матеріал, вчені також змогли зрозуміти, наскільки добре космонавти можуть жити на суші. Використовувати реголіт для будівельного матеріалу та вирощування рослин. А також розбивати його хімічно для різних видів сировини.
Чи різні частини Марса корисніші за інші?
Плани місії повернення зразка Марса
Один з найбільш ранніх планів зразкової місії повернення на Марс отримав назву Збірник зразків для дослідження Марса (або SCIM). Це була б відносно недорога скаутська місія, яка пролетіла б через атмосферу Марса на висоті 40 км, збираючи пил та атмосферний газ.
Це було б досить високо, щоб космічний корабель не був захоплений Марсом. Тоді воно поверне зразки на Землю. Вивчаючи ці зразки, вчені могли зіставити пробу атмосфери з газами, виявленими в цих скелях Марса, щоб бути впевненим, що вони походять з Червоної планети. Вони зможуть вивчити марсіанський пил близько, ви знаєте, пил, який може утворювати бурі по всій планеті, здатні закінчувати місії ровера, і може бути ризиком для майбутніх космонавтів.
Пропозиція була зроблена в 2001 році, для місії, яка пролетить у 2007 році та поверне зразки до 2010 року, але вона ніколи не збилася з місця.
Але в 2009 році НАСА та Європейське космічне агентство почали робити серйозні плани повернути частину Марса додому, офіційно оголосивши про свою співпрацю в місії.
Передбачаючи майбутню місію повернення зразків, і NASA, і ESA створили свої майбутні мотори, щоб стати першим етапом відправки матеріалів додому.
Коли він повзе по поверхні Червоної планети, марсохід NASA Mars 2020 збиратиме цікаві зразки, а потім викидає їх на поверхню, коли йде. Ровер Росалінд Франклін, який також повинен бути запущений у 2020 році, збиратиме та зберігатиме зразки з поверхні Марса в каністрах розміром з пером, які будуть готові до збору.
Зразок місії повернення мав би три частини.
По-перше, існував швидкохідний ровер, який побудував Європейське космічне агентство для збору зразків для вивчення. Потім транспортний засіб НАСА, який передавав би зразки на орбіту Марса. І нарешті, орбітальна місія з ESA, яка б отримала зразки та повернула їх на Землю.
ESA-зразок Fetch Rover був би відносно легким автомобілем, не більшим приблизно 120 кілограмів. Потрібно мати можливість проїжджати 20-30 кілометрів, пробігаючи 200 метрів на день, автономізуючи навколо себе небезпеки. Протягом цього періоду він зібрав би десятки зразків, залишених на поверхні Марсом 2020 або Розалінд Франклін, вибравши 30 чи більше науково цікавих для відправки додому.
Після кількох місяців збору зразків, Fetch Rover приїхав до Марсового пошукового зонду. Це космічний корабель, який має багато схожого з маршрутами НАСА «Цікавість» та «Марс 2020».
Він би використовував нагрівальну оболонку, а потім парашут, коли він потрапляє в марсіанську атмосферу, остаточно опускаючи ракету підйому на поверхню Марса. Він просидів на Марсі до 150 днів, чекаючи зразків з Fetch Rover.
Коли зразки завантажували на борт, автомобіль підйому стріляв із свого гібридного або твердого ракетного двигуна, перевозячи зразки на орбіту висотою 350 км.
Тоді його перехопить орбіта Землі повернення Землі, зробивши повністю автономне зібрання мільйонів кілометрів від Землі. Потім буде використовувати сонячно-електричний іонний двигун, щоб здійснити довгу подорож до Землі.
А потім, через деякий час у 2030-х роках, вчені дістануть до рук близько 500 грам матеріалу з поверхні Марса.
На початку 2019 року Білий дім включив гроші у свій запропонований бюджет на місію "Повернення зразків Марса", яка в ідеалі може початися вже в 2026 році. Хоча така місія була запропонована багато разів раніше, це вперше фактичне фінансування переносити, відкладати. Це дало НАСА 109 мільйонів доларів у 2020 році для роботи над «майбутніми заходами на Марсі», що по суті є зразком повернення місії.
Отже, після майже 50-річного планування, серйозна місія повернення зразків на Марс працює.
Отримайте мій щотижневий електронний лист:
Раз на тиждень я збираю всі свої космічні новини в одну електронну розсилку та надсилаю їх. У ньому є фотографії, короткі основні відомості про історію та посилання, щоб ви могли дізнатися більше. Перейдіть на universetoday.com/newsletter, щоб зареєструватися.
