Всего за десять лет маленькая капсула в форме летающей тарелки вылетит из космоса и врезается в пустую пустыню Юты. Внутри капсулы, защищенной амортизаторами, будет драгоценный груз: около пол килограмма камней, собранных на Марсе. После долгих лет мечты возвращение образца Марса (MSR) - это план стоимостью 7 миллиардов долларов, разработанный совместно НАСА и Европейским космическим агентством (ЕКА). Включая три тяжелых запуска ракет с Земли, два ровера, первый в истории запуск ракеты с другой планеты и дерзкое сближение между контейнером с образцом и космическим кораблем, который доставит его обратно на Землю. «Это так же сложно, как отправить людей на Луну, "говорит Брайан Мьюрхед, ведущий специалист по планированию MSR в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния.
В случае успеха MSR выполнит то, что в отчете Национальных академий наук, инженерии и медицины за 2011 год было указано, что НАСА является главным приоритетом в изучении Солнечной системы. Такие роверы, как Curiosity, робот размером с автомобиль, который в настоящее время исследует Марс, становятся все более и более способными, но их мобильные лаборатории не подходят для инструментов, доступных на Земле. Подобно скалам Аполлона-Луны, образцы Марса были бы ценны из поколения в поколение. Исследования могут показать, как теплый и влажный Марс стал холодным и сухим. Ученым также может повезти и найти доказательства жизни. «Это должно быть одной из величайших задач освоения космоса», - говорит ученый-космик Эндрю Коутс из Лондонского университетского колледжа.
Утверждение первоначального взноса ЕКА ожидается на следующей неделе, когда министры из 22 стран-членов ЕКА соберутся в Севилье, Испания, чтобы утвердить бюджет агентства на следующие 3 года. Дэвид Паркер, директор ЕКА по исследованиям человека и робототехники в Нордвейке, Нидерланды, говорит, что общий вклад ЕКА в течение 10 лет составит примерно 1,5 млрд. Евро, «что должно быть доступно государствам-членам». На министерском совещании он попросит заплатить чуть менее 600 миллионов евро за первые несколько лет MSR, а также за заключительные элементы отдельного проекта, марсоход ExoMars, который должен быть запущен в следующем году. Паркер уверен, что получит это. «Это министерство, на котором Европа выйдет на передний план и возьмет на себя обязательства по следующему этапу разведки», - говорит он.
Со своей стороны, НАСА завершит свою часть архитектуры MSR к январю 2020 года, и агентство надеется, что линия миссии MSR появится вскоре после этого в запросе бюджета администрации Трампа к 2021 году в Конгресс. Майкл Мейер, исследователь НАСА в Марсе в Вашингтоне, округ Колумбия, говорит, что это подходящий момент для миссии, в которой могут воспользоваться кадры инженеров и ученых, обладающих превосходным опытом, и набор все еще здоровых орбитальных аппаратов на Марсе, которые могут обеспечить коммуникационные реле. «Сейчас все как-то выстроено», - говорит Мейер.
Первый этап MSR почти завершен и в основном оплачен: марсоход NASA стоимостью 2,5 миллиарда долларов США. С момента запуска в июле 2020 года, ровер приземлится в кратере Джезеро, рядом с окаменелой дельтой реки, возраст которой почти 4 миллиарда лет. Марсоход будет широко варьироваться, выполняя научные эксперименты и время от времени сверляя небольшие керны из аргиллитов и других камней, которые могут содержать признаки древней жизни. Каждый образец, содержащий до 20 граммов камня и песка, будет храниться в пробирке размером с фонарик. НАСА, вероятно, кеширует некоторые трубы на земле и держит другие на ровере.
Следующий этап MSR наступит в 2028 году, когда прибудет другой спускаемый аппарат НАСА, несущий и возвратную ракету, и собранный ЕКА марсоход. После запуска в 2026 году спускаемый аппарат медленно и продолжительно направится к Марсу, что позволит ему доставить изрядную полезную нагрузку в 2100 килограммов - больше, чем объединенные марсоходы Curiosity и Mars 2020. Он приземлится в августе 2028 года, после сезона пыльных бурь на Марсе, и, скорее всего, с использованием ответных ракет, управляемых новой технологией, называемой относительной навигацией местности. При спуске спускаемый аппарат будет использовать установленную на животе камеру, чтобы подвести итоги местности и избежать опасностей, поместив ее в пределах 10 километров от кешированных образцов.
Марсоход, размером с журнальный столик, вылетит из посадочного аппарата, чтобы найти пробирки для образцов, хранящиеся много лет назад. Ровер будет полагаться на солнечную энергию, которая дает ему примерно 6 месяцев, чтобы выполнить свою работу, прежде чем он уступит убывающему зимнему солнцу. Чтобы соответствовать этому плотному графику, он будет путешествовать до 200 метров в день, ориентируясь в автономном режиме. «Это единственный способ преодолеть расстояния, которые нам нужны», - говорит Санджай Вижендран, руководитель кампании ESA для MSR в Нордвейке.
Как только извлекающий марсоход вернется к посадочному аппарату, роботизированный манипулятор, созданный ЕКА, извлечет пробирки для образцов из стоек на ровере и поместит до 30 из них, содержащих чуть более половины килограмма марсианской породы и почвы, в сферу размером баскетбола (Если Марс 2020 все еще работает и несет трубки, рука также может их разгрузить.) Ровер 2020 имеет 43 пробирки, но некоторые останутся на Марсе, поэтому ракета может оставаться разумного размера, говорит Мюрхед. Ученые, кажется, могут жить с ограничениями, говорит он. «По общему мнению,« принесите нам 30 хороших трубок, и мы будем счастливы ».
По словам Энджи Джекмана, инженера, который руководит разработкой обратной ракеты в Центре космических полетов НАСА им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, снять с планеты образец образца с планеты будет непросто. «Это будет первая ракета с другой планеты», - говорит она. НАСА знало, что ракета должна быть короткой и короткой, чтобы поместиться в защитную оболочку корабля. Он также должен был выживать месяцами на морозе. В течение многих лет агентство преследовало гибридную ракету, заправленную парафином и жидким окислителем. Но выбор Jezero, который имеет мягкий климат для Марса, означал, что обычная цельная ракета высотой менее 3 метров могла бы выполнять эту работу, не опасаясь растрескивания или взрыва топлива.
Пробная сфера будет запущена на орбиту высотой более 300 километров, чтобы встретить возвращающийся на Землю орбитальный спутник ЕКА, который должен следовать за посадочным аппаратом на Марс. Не имея марсианской версии GPS для управления, орбитальный аппарат ESA будет использовать камеры для отслеживания и захвата сферы. «То, как мы установили геометрию, у нас очень хорошие шансы увидеть ее в течение первых нескольких часов», - говорит Мюрхед.
После встречи роботы-роботы, построенные НАСА, сунут сферу в модуль сдерживания, закроют ее и стерилизуют. Как русская матрешка, модуль будет помещен в третью защитную оболочку, а затем, наконец, в четвертый сосуд: дискообразный корабль, способный противостоять огненному, без парашютного въезда в атмосферу Земли.
Чтобы свести к минимуму количество топлива, необходимого для отправки корабля обратно на Землю, ЕКА будет в основном полагаться на ионные двигатели, которые используют электричество от солнечных батарей, чтобы вытолкнуть поток ионов из космического корабля, создавая мягкий импульс, который может сохраняться в течение нескольких месяцев. , Подход, который использует зонд BepiColombo от ESA, чтобы добраться до Меркурия, генерирует настолько малую тягу, что каждый этап пути займет 2 года вместо обычных 9 месяцев или около того. «Это недостаток, но это означает, что мы можем сделать это в рамках возможностей запуска Европы», - говорит Вижендран.
Как только образцы поступят на Землю в 2031 году, с ними будут обращаться осторожно: они будут помещены в карантин на объекте, предназначенном для защиты камней от воздействия микробов на Земле и земной жизни от любых марсианских патогенов. По словам Мейера, разработка инструментов, которые не будут загрязнять образцы, будет сложной, но управляемой задачей.
Как именно ученые будут изучать образцы более десяти лет назад, предсказать сложно. Но они наверняка захотят проверить признаки прошлой или настоящей жизни. В прошлом году марсоход Curiosity идентифицировал два участка, заполненных сложными органическими макромолекулами, которые напоминают гуппи строительные блоки нефти на Земле. Но его инструменты не могут определить, породили ли эти молекулы жизнь или геология. Однако, имея всего несколько граммов материала, ученые на Земле смогут анализировать изотопы углерода в аналогичных материалах из кратера Джезеро, чтобы определить, сотворила ли их жизнь, говорит Мария-Пас Зорзано из Центра астробиологии в Мадриде, который помог определить MSR. научные приоритеты и отбор образцов для международной панели.
И если глины Джезеро не показывают признаков прошлой жизни, ученые захотят узнать почему. "Это было потому, что это не было пригодно для жилья или потому что жизнь не могла начаться?" спрашивает Бенджамин Вайс, ученый-планетолог из Массачусетского технологического института в Кембридже. Ученые полагают, что Марс потерял свое магнитное поле миллиарды лет назад, когда его ядро остыло, что позволило атмосфере покинуть его, оставив поверхность холодной, сухой и подверженной воздействию излучения из космоса. Датируя различные образцы и измеряя их ископаемый магнетизм и условия, в которых они сформировались, ученые могут проверить, верна ли эта теория - и, если это так, стала ли марсианская среда негостеприимной настолько рано, что жизнь никогда не могла начаться.
Зорзано говорит, что с созданием импульса для гораздо большего изучения Марса, в том числе и для людей, шансы на изучение планеты пока нетронуты. «Надеюсь, мы не упустим шанс сесть на этот поезд», - говорит она. «Если мы не вступим сейчас, мы упустим этот уникальный момент».
Понравилась статья?! Подпишись и поставь лайк, помоги развитию канал. Всем желаю удачи и успехов.
