Mēs dzīvojam paraugu atgriešanas misiju zelta laikmetā

NASA Perseverance rovera ilustrācija uz Marsa virsmas. NASA/JPL-Caltech

Vērot kosmosa akmeņus no tālienes ir ļoti labi, bet dažreiz jums ir nepieciešams piecelties tuvu.

Uz lielākajiem jautājumiem kosmosa zinātnē — kā veidojās Saules sistēma, kā tā radīja dzīvību uz Zemes un vai kādreiz ir bijusi dzīvība citās tuvējās pasaulēs — patiešām var atbildēt, tikai tieši pētot materiālus no šīm pasaulēm. Un tas nozīmē paņemt paraugu, lai pētītu mājās uz Zemes. Jūs varat modelēt tikai tik daudz, saka Tanja Bosak, MIT ģeobioloģe. Paraugi palīdz mums pārbaudīt un apstiprināt, kā mēs uzskatām, ka Visums darbojas.

2020. gads izrādījās nozīmīgs tā dēvētajām parauga atgriešanās misijām. NASA OSIRIS-REx misija veiksmīgi pieskārās asteroīdam Bennu un savāca pārpilnu summu materiālu, ko atvest atpakaļ uz Zemi. Ceļojumu tas sāks maijā. Decembrī Japānas Hayabusa2 misija beidzot atvests asteroīda Ryugu paraugi. Vēlāk tajā pašā mēnesī Ķīna piegādāja pirmā jaunā mēness iežu partija vairāk nekā 45 gadu laikā .

Aizraujošākās atgriešanās misijas paraugs vēl ir priekšā. Jau pēc dažām nedēļām Perseverance Rover, uzsākta pagājušajā gadā , nolaidīsies uz Marsa, lai izpētītu ainavu, lai iegūtu pierādījumus par seno (vai tagadējo) dzīvi, tostarp urbšanu un paraugu uzglabāšanu, lai vēlāk atgrieztos uz Zemi. Paredzams, ka Ķīna 2023. gadā veiks vēl vienu mēness akmeņu piegādi uz Zemi ar Chang'e 6. Krievija to pašu darīs ar Luna 28 2027. gadā. Paredzams, ka gan Krievija, gan Ķīna mēģinās veikt paraugu atgriešanas misijas uz Marsu pirms desmitgades beigām. . Japānas Marsa pavadoņu izpētes (MMX) misija, kas tiks uzsākta 2024. gadā, apmeklēs Marsa pavadoni Fobosu ar plānu savākt materiālu no virsmas un atgriezt to uz Zemi 2029. gadā. Ķīna ir muldēšana parauga atgriešanās misija uz pundurplanētu Cereru. Un iespējamais Fosfīna noteikšana Venēras atmosfērā (kurš ir joprojām apstiprina vairākas grupas ) liek zinātniekiem un inženieriem domāt par to, kā varētu izskatīties iespējamā misija uz dzelteno planētu.

Saistīts stāsts

Lūk, ko Ķīna vēlas no savas nākamās kosmosa stacijas Projekts ir saistīts ar prestižu un starptautisku ietekmi, un, iespējams, pat par labu zinātnisku eksperimentu vai diviem.

Tātad, kas padara iespējamu šo paraugu atgriešanas misiju zelta laikmetu? Palaišana ir lētāka, tāpat kā aparatūra, ko izmanto zondes un nolaišanās ierīču izgatavošanai. Instrumenti, piemēram, spektrometri, kas var identificēt dažādu elementu un savienojumu klātbūtni, ir mazāki un izturīgāki un patērē daudz mazāk enerģijas. The autonoma tehnoloģija izmantota, lai pārvietotos šajās pasaulēs, ir ārkārtīgi uzlabojusies — OSIRIS-REx jo īpaši guva labumu no tā, ka iebūvētā dabiskās iezīmes izsekošanas (NFT) sistēma nodrošināja virsmas kartēšanu reāllaikā lai pasargātu zondi no Bennu bīstamajiem laukakmeņiem. NFT ir gatavs palīdzēt turpmākajām robotu misijām darboties nevainojami un droši, paraugu atgriešanai vai citādi.

Inženieri nāk arī klajā ar jaunām idejām, kā faktiski savākt un uzglabāt šos paraugus. Neatlaidība kļūst par veco skolu, izmantojot urbjmašīnu, lai savāktu no zemes neskartas akmens serdes. OSIRIS-REx nāca klajā ar pogo stick līdzīgu touch and go savākšanas sistēmu, kas uz dažām sekundēm nolaida kosmosa kuģi no Bennu un izmantoja saspiestu gaisu, lai savākšanas konteinerā iepludinātu nelielas šķembas. Haybausa2 burtiski iešāva lodes Ryugu. MMX izmantos vienkāršu pneimatiku, lai savāktu smilšu materiālu no Phobos.

Venēras misijai zinātnieki ir apsvēruši kosmosa kuģi, kas var iegremdēties atmosfērā un iepildīt gāzi . Kriogēnās tehnoloģijas ļaus labāk uzglabāt ārpuszemes gaistošās vielas — vai sasaluši elementi, kurus var iztvaikot. Būtībā katrai pasaulei ir unikāla vide un apstākļu kopums, kas nosaka labāko pieeju paraugu ņemšanai, un mūsu tehnoloģijas beidzot ir nonākušas tādā līmenī, ka paraugu ņemšanas metodes, kas kādreiz šķita pārāk sarežģītas vai izaicinošas, ir saprātīgas izmantot.

Tās nav izmeklēšanas, kuras varat veikt, izmantojot tikai zondi uz zemes. Nekas vienkārši nevar aizstāt tādus pētījumus, kurus varat veikt, izmantojot laboratorijas aprīkojumu šeit uz Zemes. Pieņemsim, ka esam atraduši DNS pierādījumus uz Marsa — Perseverance nevar to secināt, un pagaidām nav iespējams nevienai Marsa zondei aprīkot nepieciešamo aprīkojumu, lai to izdarītu. Ja mēs vēlamies izpētīt iežu paraugus, lai izprastu Marsa magnētiskā lauka vēsturi, roveram vienkārši nav iespēju veikt šāda veida testus.

No papīra līdz praksei

Tātad, kā tieši parauga atgriešanas misija iet no idejas līdz izpildei? Atgriešanās misijas paraugam runa ir par pieejamību tur nokļūt un pieejamību atgriezties, saka Ričards Binzels, MIT astronoms un OSIRIS-REx līdzpētnieks.

Daži galamērķi, piemēram, Mēness un Marss, vienmēr ir bijuši planētu zinātnieku prātu priekšplānā, jo īpaši tāpēc, ka esam uzzinājuši vairāk par ūdens vēsturi abos ķermeņos. Taču ārpus šīm vietām paraugu atgriešanu ir grūtāk attaisnot.

Binzels uzskata, ka paraugu atgriešana joprojām ir pārāk sarežģīta, lai atrisinātu visus jautājumus, izņemot vissvarīgākos. Tie ir saistīti ar Saules sistēmas izcelsmi un ķīmiju, kas izraisīja dzīvību uz Zemes. Cik tālu mēs varam atgriezties un iegūt laika kapsulu par visa sākuma, kas ir Zeme, un mums? viņš saka. Tas viss ir saistīts ar nepastāvību. Planētu zinātnes kontekstā tas var nozīmēt ūdens ledu vai slāpekli, oglekļa dioksīdu, amonjaku, ūdeņradi, metānu, sēra dioksīdu — dzīvības sastāvdaļas. Ja nav gaistošu vielu — un tāpēc nav norādes, ka kādreiz tā būtu bijusi vai joprojām varētu būt apdzīvojama — parauga atgriešanas misija šķiet ļoti maz ticama.

Tomēr, kad mērķis ir izvēlēts, inženieri pārņem to, lai noskaidrotu, kā vislabāk savākt paraugu un atvest to atpakaļ. No turienes zinātniekiem vienkārši jāizspēlē kārtis, ar kurām viņi tiek izdalīti, un jācer, ka materiāls, kas tiek atgriezts, būs pietiekami piemērots, lai pētītu.

Izmaksas var būt milzīgas. No 1969. līdz 1972. gadam Apollo astronauti atveda 842 mārciņas mēness akmeņu. Vairāk nekā 50 gadus vēlāk cilvēki joprojām tos pēta un publicē rakstus, kuros sīki izklāstītas jaunas atziņas. Mēs atkārtoti analizējam un pārmērām un izmantojam jaunizveidotās metodes, lai aplūkotu paraugus un nāktu klajā ar jauniem jautājumiem, saka Bosaks. Tā ir dāvana, kas turpina dāvināt.

Fakts, ka šos paraugus var nodot no paaudzes paaudzē, kurā nākamie zinātnieki var izmantot jaunas tehnoloģijas un atziņas, lai sašaurinātu izmeklēšanu un meklētu jautājumus, par kuriem neviens vēl nav domājis, nozīmē, ka pastāv spēcīgs mantojums, kuru ir vērts turpināt. Kad Perseverance nolaidīsies uz Marsu un šomēnes apmeklēs Jezero krāteri, tas vāks materiālus, kurus zinātnieki uz Zemes pētīs gadu desmitiem, iespējams, simtiem gadu.

paslēpties