إحضار قطع من المريخ إلى الأرض في عام 2031: كيف تخطط ناسا وأوروبا للقيام بذلك

فنان

رسم توضيحي لفنان لعينات إطلاق مركبة صعود المريخ المخطط لها التابعة لوكالة ناسا من سطح الكوكب الأحمر. (رصيد الصورة: NASA / JPL-Caltch)



ستنزل عينات بدائية من الكوكب الأحمر إلى الأرض بعد ما يزيد قليلاً عن عقد من الآن ، إذا سار كل شيء وفقًا للخطة.



تعمل وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA) معًا في مهمة العودة إلى المريخ المرتقبة للغاية ، والتي يقول المدافعون عنها إنها الخطوة المنطقية التالية في دراستنا للكوكب الأحمر وإمكاناته لاستضافة الحياة.

قال بريان مويرهيد ، من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في باسادينا ، كاليفورنيا ، خلال عرض تقديمي مع مجموعة عمل العمليات المستقبلية في الفضاء (FISO) التابعة لناسا الشهر الماضي: 'نحتاج إلى إعادة المواد [المريخية] وإحضارها إلى مختبراتنا'.



متعلق ب: البحث عن الحياة على المريخ (تسلسل زمني للصور)

سيتمكن العلماء في المختبرات في جميع أنحاء العالم من تحليل مثل هذه العينات بشكل أكثر دقة ، وبطرق أكثر بكثير ، مما يمكن أن تفعله العربة الجوالة بمفردها على الكوكب الأحمر ، مما يساعدنا على 'فهم تاريخ المريخ من وجهة نظر بيولوجية أضاف مويرهيد ، الذي يقود حملة إعادة عينات المريخ التابعة لوكالة ناسا.

يمكن للباحثين حتى العثور على علامات الحياة في صخور المريخ هذه ، والتي من المقرر أن تعود إلى الأرض في عام 2031.



وأكد مويرهيد أن خطة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ليست رسمية بعد ، ولا تزال التفاصيل قيد الإعداد. ولكن إليك ملخص للمفهوم ، كما هو متصور حاليًا.

عربة جوالة تمزق عينة

تبدأ الحملة في يوليو المقبل ، بإطلاق مركبة ناسا الفضائية المريخ 2020 بحجم سيارة. من المقرر أن يهبط الروبوت ذو الست عجلات في فبراير 2021 داخل حفرة جيزيرو التي يبلغ عرضها 30 ميلاً (50 كيلومترًا) ، والتي استضافت دلتا نهر في الماضي القديم.

مارس 2020 (والذي سيحصل قريبًا على لقب أكثر جاذبية ، عبر a مسابقة تسمية الطلاب ) سوف يميز جيولوجيا Jezero ، ويبحث عن علامات الحياة القديمة ، ويوضح التقنيات المختلفة التي يمكن أن تمكن الإنسان من الاستكشاف المستقبلي للكوكب الأحمر وأداء مجموعة متنوعة من الأعمال الأخرى ، بما في ذلك جمع العينات وتخزينها مؤقتًا.



وقال مويرهيد إن العربة الجوالة تحمل 43 أنبوبًا لهذا الغرض ، خمسة منها ستكون 'مراجع' تساعد الباحثين على فهم البيئة التي مرت بها الأنابيب الأخرى. لذلك يمكن أن يتعطل مارس 2020 بحد أقصى 38 عينة. وأضاف أنه من الناحية المثالية ، ستُسقط العربة الجوالة بعضًا منها في مكان يسهل الوصول إليه وتحتفظ بالآخرين على جسدها.

تأتي الخطوة الكبيرة التالية في عام 2026 ، مع إطلاق مهمة NASA's Sample Retrieval Lander (SRL). سيشمل SRL مركبة هبوط ثابتة ، و Sample Fetch Rover (SFR) الذي توفره وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ، وصاروخ يسمى Mars Ascent Vehicle (MAV) ، والذي لن يزيد ارتفاعه عن 10 أقدام (3 أمتار) ، على حد قول مويرهيد.

ستهبط المهمة بالقرب من موقع هبوط مارس 2020 ، ثم ستضرب SFR الأوساخ الحمراء. سيكون هذا الروبوت الصغير أصغر من سبيريت وأوبورتيونيتي بحجم عربة الجولف التابعة لناسا ، وسيستفيد من التكنولوجيا المطورة لمركبة إكسومارس ESA التي تصطاد الحياة ، والتي من المقرر إطلاقها باتجاه الكوكب الأحمر الصيف المقبل ، بعد أسبوع واحد فقط من مارس 2020. هل.

وقال مويرهيد إن SFR لن يحمل أي أدوات علمية. وظيفتها الوحيدة ، كما يشير اسمها ، ستكون إعادة العينات بحلول مارس 2020 إلى المسبار ، حيث سيتم وضعها في حاوية العينة المدارية بحجم كرة السلة ، أو OS. (تعد حملة إعادة العينات معقدة ، لذا فهي أثقل في الاختصارات من معظم المهمات الفضائية.) إذا احتفظ مارس 2020 بالفعل ببعض العينات التي تم جمعها ، يمكن لهذه العربة الجوالة الأكبر أن تنتقل إلى المسبار أيضًا.

قال مويرهيد: 'لقد اضطررنا إلى تصميم المسبار لاستيعاب كل من هذه المركبات الجوالة القادمة وتسليم الأنابيب إلينا'.

متعلق ب: أجرأ بعثات المريخ في التاريخ

الانطلاق من سطح المريخ

نظرة عامة على حملة إعادة عينات المريخ المخططة لناسا ووكالة الفضاء الأوروبية.

نظرة عامة على حملة إعادة عينات المريخ المخططة لناسا ووكالة الفضاء الأوروبية.(رصيد الصورة: K. Oldenburg / ESA)

كل هذا سيستغرق وقتا. وقال مويرهيد إنه من المتوقع أن تستمر مهمة SRL السطحية حوالي ثمانية أشهر ، مع تخصيص خمسة أشهر للجلب. في هذه الأثناء ، ستجلس مركبة الصعود من المريخ هناك ، في انتظار لحظتها.

قال مويرهيد: 'يجب أن تبقى على قيد الحياة في البيئة السطحية - معظمها [منخفضة] في درجة الحرارة ، ولكن الغبار أيضًا'. ومن ثم يجب إطلاقه وتسليمه إلى مدار المريخ. لذا ، فهي بيئة مليئة بالتحديات لدفع الصواريخ.

أطلقت المركبة الفضائية من سطح قمر الأرض من قبل - بعثات أبولو فعل هذا عدة مرات - ولكن لم تترك أي مركبة كوكب المريخ الأكثر ضخامة بعد الهبوط هناك. لذا فإن مركبة الصعود من المريخ ستصنع من تاريخ الاستكشاف.

وقال مويرهيد إن مواصفات مركبة الصعود من المريخ لم يتم تأكيدها بعد. يبحث فريق إعادة العينة في خيارين: نسخة تعمل بالوقود الصلب على مرحلتين ، وصاروخ أحادي المرحلة يستخدم تقنية الدفع الهجين. وقال مويرهيد إن القرار بشأن التصميم يجب أن يصدر بحلول نهاية العام.

بعد أخذ نظام التشغيل على متنها ، ستطلق مركبة الصعود من المريخ من مركبة الهبوط التي تعمل بالطاقة الشمسية وتنشر حاوية نظام التشغيل في مدار المريخ ، على ارتفاع 190 ميلاً (300 كيلومتر) على الأقل فوق سطح الكوكب. سيتم انتزاعها من الفراغ بواسطة القطعة الثالثة الكبيرة من هذه الخطة الكبرى: ESA's Earth Return Orbiter (ERO).

أعيد كل شيء إلى المنزل

مثل مهمة SRL ، من المقرر إطلاق ERO في عام 2026. قامت وكالة الفضاء الأوروبية مؤخرًا بدعوة الشركات الأوروبية لتقديم مقترحات لبناء المركبة الفضائية.

قال أورسون ساذرلاند من ESA ، مدير الدراسة في ERO ، 'لقد أصبحت المهمة حقيقة ، ونحن فخورون بمنح الصناعة الأوروبية الفرصة للانضمام إلى التحدي' قال في بيان .

قال مسؤولو وكالة الفضاء الأوروبية إن ERO سيستخدم الدفع الكهربائي ويتميز بوحدات قابلة للفصل متعددة المراحل ، والاستفادة من التقنيات المطورة لمهمة BepiColombo التي تم إطلاقها مؤخرًا إلى Mercury.

وقال مويرهيد إن المركبة المدارية الأوروبية ستثبت نظام التشغيل الذي تم التقاطه حديثًا داخل نظام احتواء معقم ثم تعقم مفاصل ذلك النظام ، باستخدام الحرارة على الأرجح. ستضمن مثل هذه البروتوكولات عدم تسرب أي مادة من المريخ أثناء دخولها الغلاف الجوي للأرض ، مما قد يؤدي إلى تلويث كوكبنا.

سيتم وضع نظام الاحتواء داخل مركبة دخول خاصة ، والتي سيتم نشرها من ERO عندما تقترب المركبة الفضائية من الأرض. ستنطلق مركبة الدخول عبر الغلاف الجوي لكوكبنا وتصطدم ببلايا ، أو قاع البحيرة الجافة ، في ولاية يوتا.

صمم الفريق سيارة الدخول لتعمل بدون مظلات ، معتمدين بدلاً من ذلك على تقنيات سلبية تمامًا. قال مويرهيد إن هذه الاستراتيجية تأخذ نقطة فشل محتملة كبيرة من اللعب.

قال مويرهيد إن مركبة الدخول ستواجه قوى تصادم تبلغ حوالي 1000 جي إس إذا اصطدمت بأوساخ بلايا ، وربما 3000 جي إس إذا لم يكن محظوظًا بما يكفي لتصطدم بصخرة. (التسارع على سطح الأرض بسبب جاذبية كوكبنا هو 1 غ.)

وأضاف: 'نحن نصمم لكلا السيناريوهين'.

تاريخ الهبوط المستهدف هو 2031. يتوافق المريخ والأرض بشكل إيجابي مع عمليات الإطلاق بين الكواكب مرة واحدة فقط كل 26 شهرًا. لذلك ، إذا لم تكن SRL و ERO جاهزين في عام 2026 ، فستأتي الفرصة التالية في عام 2028 ، مع عودة 2033 عينة إلى الأرض.

قال مويرهيد ، 'ولكن بعد ذلك ، فإننا نفقد بالفعل فرصًا لإجراء MSR [عودة عينة المريخ]'. 'إنها حقًا فرصة جيدة ، ونحن نعمل بجد لجعل هذه الفرصة تؤتي ثمارها.'

بانتظار الموافقة

مرة أخرى ، الحملة الموضحة أعلاه هي مجرد مفهوم في الوقت الحالي. على الرغم من أن طلب الميزانية الفيدرالية لعام 2020 يخصص بعض الأموال إلى وكالة ناسا لتطوير MSR ، إلا أن المشروع ليس رسميًا في كتب ناسا بعد ، أو في كتب وكالة الفضاء الأوروبية.

لذلك نحن لا نعرف كم سيكلف كل هذا. قال مويرهيد إن الفريق يتعامل مع الحملة على أنها مقيدة بالتكلفة بغطاء صلب ، على الرغم من أنه من غير الواضح ما هو هذا الحد الأقصى.

سيكون تنفيذ MSR صعبًا ، حيث يتطلب `` مهام متعددة ستكون أكثر تحديًا وأكثر تقدمًا من أي مهام روبوتية من قبل '' ، وفقًا لمسؤولي ESA قال في بيان مختلف .

لكن الفريق يعتقد أن الأمر على مستوى التحدي.

قال مويرهيد: 'الحملة ودراسات التصميم التي أجريناها مع وكالة الفضاء الأوروبية تسير بشكل جيد للغاية'. 'نحن على استعداد للمضي قدمًا في هذه الشراكة لتنفيذ الأهداف ، في انتظار الموافقة من وكالات التمويل الخاصة بنا'.

  • عودة عينة المريخ: يناقش العلماء كيفية إحضار صخور الكوكب الأحمر إلى الأرض
  • أكبر 7 ألغاز من المريخ
  • لماذا لا يمكننا الاعتماد على الروبوتات لإيجاد الحياة على المريخ

كتاب مايك وول عن البحث عن حياة فضائية ، في الخارج (جراند سنترال للنشر ، 2018 ؛ يتضح من كارل تيت ) ، خارج الآن. تابعوه على تويتر تضمين التغريدة . تابعنا على تويتر تضمين التغريدة أو موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك .