Eden od velikih dosežkov misij Apollo je bil prinesti domov sto kilogramov lunarne skale. Te kamnine in prah so bile nenehne analize, odkar so astronavti Apollo 11 prišli domov pred več kot 50 leti.
In še vedno odkrivajo.
Znanstveniki imajo vzorce Sončevega sončnega vetra, delce iz kometovega repa, nekaj gramov iz asteroida, pri čemer jih kmalu prihaja več.
Toda tu je en svet, v katerem je toliko znanstvenih raziskav, na katerih še nikoli ni bil vrnjen vzorec: Mars.
NASA in Evropska vesoljska agencija že desetletja načrtujeta, da bi z Marsa pripeljali vzorec domov, zdaj pa bi lahko misije poletele v naslednjih nekaj letih in končno prinesle košček Rdečega planeta na Zemljo, da bomo neposredno študirali.
Zgodovina misij za vrnitev vzorcev
Raziskovanje vesolja poteka po fazah. Najprej začnete s skavtskim letenjem, kjer se vesoljsko plovilo poda po hitri poti mimo sveta in tako zagotovi začetni nabor slik in podatkov. Pomislite na veliko turnejo Voyagerja po Osončju ali na Nova obzorja, ki obiščejo Pluton.
Potem se vrneš z orbiterom, vesoljskim plovilom, ki lahko ostane na svojem mestu dolga leta in podrobno preučuje površino sveta. Pomislimo, da je vesoljsko plovilo Cassini, ki je kroglo na Saturn 294-krat, posnelo več kot 450.000 slik in za vedno spremenilo naše razumevanje Obročastega planeta.
Potem pridejo landers in roverji. Seveda je najboljši primer tega Mars z Duhom in priložnostjo, pa tudi Radovednost, ki sta skupaj posnela sto tisoč slik, izvrtala skale in našla dokaze o pretekli vodi na Marsu.
Potem pridejo vzorčne povratne misije. To je faza, ki so jo vesoljske agencije poskusile le nekajkrat.
Poleg misije Apollo je bila sovjetska misija Luna prvo vesoljsko plovilo, ki je na Zemljo prineslo vzorce iz vesolja. Leta 1970 je Luna 16 domov prinesla 101 gram lunarnega regolita, sledila sta ji Luna 20 in Luna 24. Čeprav so prinesli del materiala, ki so ga vrnili misiji Apollo, je bil z različnih lokacij na Luni.
Naslednje vesoljsko plovilo, ki je vrnilo vzorec domov, je bila Nasina misija Genesis. Začeli so ga leta 2001 zbrati vzorce sončevega sončnega vetra in jih vrniti domov na Zemljo.
Svoje zbiralce vzorcev je odprla 1. aprila 2004, nato pa se septembra istega leta vrnila na Zemljo. Na žalost se njegovo padalo ni uspelo pravilno odpreti, vesoljsko plovilo pa se je močno razbijalo v puščavo Utah.
Kljub trdi pristanki so znanstveniki lahko prišli do uporabnih vzorcev, kar jim je pomagalo odkriti, da bi Zemlja lahko nastala iz različnih materialov sončne meglice kot Sonce.
Sledila je Nasina misija Stardust, ki je januarja 2004 preletela rep reke Comet Wild 2, nato pa dve leti pozneje vrnila svojo zbiralno kapsulo na Zemljo. Analiza teh delcev je pokazala znanstvenikom, da so kometi vsebovali delce, ki so bili izločeni s Sonca že zgodaj v svoji zgodovini in bi lahko imeli drugačen način tvorbe, kot so predvidevali astronomi.
Zadnja misija za vračanje vzorcev je bila misija Hayabusa JAXA, ki je premagala vse težave, vključno z neposrednim napadom sončne bliskavice in izgubo reakcijskih koles, ter neuspehom nameščanja skokajočega pristanka. Neverjetno pa so kontrolorji misij lahko vesoljsko plovilo odpeljali domov, z nekaj dragocenimi mikrogrami materiala za asteroid.
Trenutno se nahajajo misije: Hayabusa 2 in OSIRIS-REx, ki bosta domov prinesla še več vzorcev asteroidov na študij. JAXA celo načrtuje misijo, da bi vrnila vzorec iz lune na Marsu.
Kaj pa vzorčna povratna misija na sam Mars?
Kaj se lahko naučimo iz misije vračanja vzorca z Marsa?
Pravzaprav smo izvedeli kar nekaj o geologiji in ozračju Marsa, ker so tukaj na Zemlji kosi Rdečega planeta. Pred milijoni let jih je pred Marsom razbil velikanski asteroid in lebdeli skozi vesolje, sčasoma udarili na Zemljo in neverjetno preživeli potovanje skozi ozračje.
Znanstveniki imajo naključne koščke Marsa, zdaj pa želijo vzorec po lastni izbiri. To pa pomeni neposredno pošiljanje vzorčne misije za vrnitev.
NASA dejansko načrtuje misijo za vračanje vzorcev na Mars od začetka sedemdesetih let, še pred izstrelitvijo vesoljskega plovila Viking.
Cilji povratne misije bi vključevali iskanje življenja, ne le življenja danes, ampak preteklega življenja in celo kemičnih predhodnikov življenja.
Z vrnitvijo neokrnjenih vzorcev Marsa nazaj domov so znanstveniki lahko izvajali vse vrste eksperimentov na marsovskem regolitu in ga izpostavili vodi, debelejši atmosferi in hranilom, da bi videli, ali je aktivnih bakterij. Ta poskus so poskušali z Vikingom, vendar so bili rezultati neprekosljivi in planetarni biologi se še vedno prerekajo nad njimi.
Lahko bi analizirali vzorce pod močnimi mikroskopi, iskali kakršne koli mikroskopske fosile ali druge znake, ki tam živijo.
Poleg tega so znanstveniki lahko razumeli zgodovino površja Marsa in kako ga je vplivala voda v milijonih let.
Vzorce je mogoče vrniti z nekaterih najzanimivejših krajev, kot so usedline jezer, nanosi okoli hidrotermalnih odprtin in delte starodavnih rek.
Lahko bi prinesli vzorce iz nedavnih in starodavnih napadov meteorita, vulkanskih izbruhov in regij, ki so bili dolgo časa izpostavljeni vetru.
Prav tako bi lahko preučili dolgoročno zgodovino Marsa več milijard let, da bi poskusili in razumeli, kdaj so se pojavile ogromne planetarne spremembe, da bi bil planet tako hladen in suh. Kdaj se je bombardiranje asteroida umirilo?
Lahko so celo vzorčili koščke meteoritov, ki so zasutili površino Marsa, hkrati pa so vzorčili druge svetove.
Te vzorce bi v idealnem primeru poslali domov, preden bi se človek postavil na površino Marsa. V Marsovskem regolitu že vemo, da obstajajo strupene kemikalije, kaj pa prah, ki se usede iz ozračja? Bo nevarnost, če jo astronavti vdihnejo? Kaj pa material, ki je globlje pod površjem?
S preučevanjem tega gradiva bi znanstveniki lahko razumeli tudi, kako lahko astronavti živijo zunaj kopnega. Uporaba regolita za gradbeni material in gojenje rastlin. Kot tudi, da se kemično razbije za različne surovine.
Ali so različni deli Marsa bolj uporabni od drugih?
Načrti za vračanje vzorcev z Mars
Eden najzgodnejših načrtov vzorčne povratne misije na Mars se je imenoval Zbirka vzorcev za raziskovanje Marsa (ali SCIM). To bi bila razmeroma poceni skavtska klasa, ki bi letela skozi ozračje Marsa na 40 km nadmorske višine in zbirala prah in atmosferski plin.
To bi bilo dovolj visoko, da Mars ne bi zajel vesoljskega plovila. Potem bi vzorce vrnil na Zemljo. Znanstveniki so lahko s preučevanjem teh vzorcev primerjali atmosferski vzorec s plini, ki jih najdemo v teh skalah na Marsu, saj so bili prepričani, da prihajajo z Rdečega planeta. Marsijanski prah bodo lahko preučevali od blizu, saj veste, prah, ki lahko tvori nevihte po vsem svetu, ki so sposobne končati misije roverjev, in bi lahko predstavljal tveganje za prihodnje astronavte.
Predlog je bil pripravljen leta 2001, za misijo, ki bi poletela leta 2007 in vzorce vrnila do leta 2010, vendar se ni nikoli umaknil.
Toda NASA in Evropska vesoljska agencija sta leta 2009 začela resno načrtovati, da bi košček Marsa pripeljali domov, uradno pa napovedali sodelovanje na misiji.
V pričakovanju prihodnje misije vračanja vzorcev sta NASA in ESA zgradili svoje prihajajoče roverje, ki so prva faza pri pošiljanju materiala nazaj domov.
Ko se bo plazil po površini Rdečega planeta, bo NASA-in rover Mars 2020 zbral zanimive vzorce in jih nato spustil na površje. ESA-jev Rosalind Franklin rover, ki naj bi bil predstavljen leta 2020, bo zbral in shranil vzorce s površine Marsa v kaniste velikosti peresa, ki bodo pripravljeni za prevzem.
Vzorčna misija vračanja bi bila sestavljena iz treh delov.
Najprej je na voljo hiter rover roverja, ki ga je zgradila Evropska vesoljska agencija za zbiranje vzorcev za študij. Nato vozilo z vzponom z NASA, ki bi vzorce preneslo na orbito Marsa. In končno misija orbite ESA, ki bi odvzela vzorce in jih vrnila na Zemljo.
ESA-jev Sample Fetch Rover bi bil razmeroma lahka vozila, ne večja od približno 120 kilogramov. Moral bi biti sposoben prepotovati 20–30 kilometrov na 200 metrov na dan, pri čemer avtonomno usmerja okoli nevarnosti. V tem obdobju bi zbrala na desetine vzorcev, ki jih je na površju zapustilo Mars 2020 ali Rosalind Franklin, izbrala pa bo 30 najbolj znanstveno zanimivih za pošiljanje domov.
Po več mesecih zbiranja vzorcev bi Fetch Rover prispel v odlagališče za iskanje vzorcev Mars. To je vesoljsko plovilo, ki ima veliko podobnosti z Nasinimi rolerji Curiosity in Mars 2020.
Ko bi vstopilo v marsovsko ozračje, bi uporabil vročo lupino, nato pa raketo za vzpon spustil na površino Marsa. Na Marsu bi sedel do 150 dni in čakal na vzorce iz Fetch Roverja.
Ko so bili vzorci naloženi na krovu, bi vozilo za vzpon izstrelilo svoj hibridni ali trdi raketni motor, prenašalo vzorce v 350-kilometrsko višino.
Nato bi ga ESA prestregla Orbita za vračanje Zemlje in naredila popolnoma samostojen shod v milijonih kilometrov od Zemlje. Nato bo z dolgim potovanjem nazaj na Zemljo uporabil sončno-električni ionski motor.
In potem bodo nekaj časa v 2030-ih znanstveniki dobili približno 500 gramov materiala s površine Marsa.
V začetku leta 2019 je Bela hiša vključila denar v svoj predlagani proračun za misijo za vračanje vzorcev Mars, ki bi se v idealnih razmerah lahko začela že leta 2026. Čeprav je bila takšna misija že pred časom predlagana, je to dejansko prvič financiranje dati na stran. Nasi je leta 2020 namenilo 109 milijonov dolarjev za delo na "prihodnjih dejavnostih na Marsu", kar je v bistvu vzorčna misija za vrnitev.
Po skoraj 50-letnem načrtovanju je v resnici misija za vrnitev vzorcev na Mars.
Pridobite moje tedensko e-poštno glasilo:
Enkrat na teden zberem vse svoje vesoljske novice v eno samo e-poštno glasilo in ga pošljem ven. Na voljo so slike, kratki poudarki o zgodbi in povezave, da boste lahko izvedeli več. Pojdite na universetoday.com/newsletter in se prijavite.
