Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.
НАСА недавно обратилось к научному сообществу с просьбой помочь придумать инновационные идеи для выполнения миссии по возвращению образцов с Марса (MSR). Это было ответом на отчет независимого совета директоров, который посчитал, что цена проекта в 11 миллиардов долларов США (8,7 миллиарда фунтов стерлингов) слишком высока, а сроки до 2040 года слишком отодвинуты в будущее.
Короче говоря, амбициозный план заключался в том, чтобы собрать образцы горных пород, хранящиеся внутри контейнеров марсоходом НАСА «Персеверанс», и доставить их в лаборатории на Земле. С 2021 года компания Perseverance исследует марсианский кратер Езеро, в котором, как полагают, когда-то находилось древнее озеро. Миссия будет доставлять образцы, отправив посадочный модуль с ракетой (посадочный модуль НАСА для поиска образцов) на поверхность Марса.
Затем компания Perseverance доставит хранящиеся в тайнике образцы горных пород на посадочный модуль, а в качестве резерва на посадочный модуль доставят небольшие беспилотные вертолеты. Затем образцы Perseverance будут запущены на орбиту Марса с помощью ракеты посадочного модуля. Космический корабль, уже находящийся на марсианской орбите, «Земной возвратный орбитальный аппарат», затем перехватит эти образцы и доставит их на Землю.
Видеть, как сроки сдвигаются в будущее, не ново. Это произошло с планами НАСА по возвращению на Луну и европейской миссией «ЭкзоМарс» по поиску жизни на Красной планете. Хотя хорошо быть реалистичным в отношении сроков, ландшафт освоения космоса изменился за последние два десятилетия, поскольку такие организации, как НАСА, испытывают крупномасштабные финансовые трудности и потери рабочих мест.
Государственные сверхдержавы больше не отправляют людей на Луну с огромными бюджетами, как это было в эпоху Аполлона. Таким образом, инновации и эффективность жизненно важны для того, чтобы сделать исследование космоса экономически возможным.
Частные компании занимают большую долю рынка на западе. Это переломный момент для освоения космоса и тревожный сигнал для внедрения инноваций, которые сдерживают расходы. Альтернатива – рискнуть покинуть последнюю границу.
Пробный пробег для космонавтов
Возвращение образцов с Марса может стать революционным с научной точки зрения по нескольким причинам. Было обнаружено, что камни, собранные в кратере Езеро, в частности в обнажении под названием Пик Бунзена, состоят из минералов, отложенных в воде.
На Земле минералы, осаждаемые через воду, хорошо улавливают биологический материал, например микроорганизмы. Они также могут дать представление о климатических условиях в то время, когда формировалась порода.
Существуют ограничения в науке, которую можно проводить с помощью научных инструментов, которые к тому же достаточно легки, чтобы их можно было загрузить на марсоход. Возможность анализировать образцы марсианской породы в лаборатории на Земле может дать глубокое понимание возможностей существования жизни в космосе.
Но есть еще более фундаментальная причина, почему возвращение образцов с Марса так важно. Это ступенька к отправке людей на Марс. Программа НАСА по исследованию космоса человеком явно направлена на отправку людей на Марс.
Настойчивость собирала керны интересных с научной точки зрения пород для их возможного возвращения на Землю. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/АСУ/МССС.
Если вы не можете вернуть образец камня, как вы сможете вернуть космонавта? Безопасное хранение и возврат товаров путем запуска с другой планеты обратно на Землю экономически выгодным способом — все это необходимо для миссии человека на Марс.
Миссии в космосе опасны, поскольку астронавты не могут рассчитывать на управление полетами на расстоянии более 100 миллионов миль. Любая попытка высадиться на Марс должна осуществляться поэтапно, чтобы снизить риск.
Ряд космических агентств по всему миру изучают потенциальные миссии по доставке образцов материала с Марса или его спутников, включая Китай и Японию. Одной из причин этого интереса является проверка концепции высадки людей, хотя и в уменьшенном масштабе.
Инновации и миниатюризация
Несмотря на важность миссии, НАСА все еще необходимо сократить бюджет возврата образцов с Марса с 11 до 8 миллиардов долларов США, чтобы выполнить ее. Хотя пересмотренный план направлен на оптимизацию архитектуры миссии, чтобы сделать ее менее сложной, как предполагает призыв НАСА к идеям, инновации из академических кругов необходимо будет привнести на уровне проектирования.
Есть много примеров, когда инженеры уже разрабатывают инновации в оборудовании для исследования космоса, которые могут обеспечить такую эффективность. Например, меньшие по размеру и более легкие марсоходы, которые все еще способны противостоять суровым условиям на других планетах, могли бы сократить расходы и принести другие выгоды.
Нетрадиционное шасси, основанное на том, как песчаная рыба передвигается по береговой линии, может помочь марсоходам преодолевать большие препятствия с меньшим количеством колес, уменьшая их вес и размер.
Вес марсоходов также можно снизить, изучая инновационные методы бурения и отбора проб. Решения-прототипы с внутренними механизмами, которые поддерживают более легкие сверла и расширенное хранилище образцов, должны быть приоритетом для проектировщиков. Это может не помочь текущей миссии по возврату образцов с Марса, в которой будет использоваться марсоход, уже находящийся на Марсе, но это может снизить стоимость будущих миссий по отбору проб.
Обращение НАСА к научному сообществу с просьбой найти новые способы возврата образцов с Марса является признанием того, что все не может продолжаться так, как есть. Исследование космоса должно включать в себя инновации, и первым шагом к этому является взаимодействие с научными кругами.
Для консолидации и ускорения переходных исследований передача знаний от первоначальных изобретателей в лаборатории в полевые условия будет иметь жизненно важное значение для долголетия этой области и зависит от более тесных и устойчивых отношений с учеными и исследовательскими группами, изучающими космос.
Частные компании, вступающие в космическую гонку, а также новые космические державы, такие как Индия, Китай, Саудовская Аравия и ОАЭ, продемонстрировали, что они готовы выйти за рамки уже зарекомендовавших себя разработок и использовать инновации для повышения экономической эффективности.
Если устаревшие организации не начнут серьезно задумываться о том, как инновации и передача знаний могут удешевить освоение космоса, им придется в будущем задавать себе непростые вопросы, если они хотят продолжать участвовать в передовых исследованиях космоса.
Информация от: Разговором
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
