Новини » Світ 2428 Читать эту новость на русском

Як вперше в історії з іншої планети запустять ракету

Science
Science

Журнал Американської асоціації сприяння розвитку науки

Як вперше в історії з іншої планети запустять ракету
ESA/ATG medialab

НАСА і Європейське космічне агентство (ЄКА) запускають проєкт з доставлення зразків ґрунту з Марсу. Вперше в історії буде здійснено запуск ракети з іншої планети. Очікується, що корабель зі зразками ґрунту повернеться на Землю у 2031 році. Можливо, вченим навіть пощастить, і вони знайдуть докази життя.

Про це пише Science.

Всього через якихось десять років маленький апарат у формі літаючої тарілки повернеться з космосу і приземлиться в пустелі штату Юта. Всередині спускного апарату, забезпеченого амортизаторами, буде зберігатися дорогоцінний вантаж   близько півкілограма ґрунту, зібраного на Марсі. Після довгих років мрій і сподівань проект Mars Sample Return (MRS) вартістю сім мільярдів доларів, розроблений спільно NASA і Європейським космічним агентством (ЄКА), нарешті, знаходить форму. В рамках цього проекту належить запустити з Землі три важкі ракети, два марсоходи, здійснити перший в історії запуск ракети з іншої планети і організувати стикування між контейнером зі зразком марсіанського ґрунту і космічним кораблем, який доставить його на Землю. "Це настільки ж складно, як відправити людей на Місяць", — затверджує Брайан Мьюрхед (Brian Muirhead), провідний фахівець з планування в рамках проекту MSR з Лабораторії реактивного руху НАСА в Пасадені, штат Каліфорнія.

У разі успіху MSR виконає завдання в області вивчення Сонячної системи, яка у звіті Національної академії наук, інженерної справи та медицини за 2011 рік значиться як одна з пріоритетних. Сучасні марсоходи типу "Кьюріосіті" (Curiosity) являють собою робота розміром з автомобіль. Вони стають все більш і більш сучасними, але їх мобільні лабораторії не підходять для досліджень марсіанського ґрунту. Подібно до зразків, доставлених у свій час "Аполлоном" з поверхні Місяця, марсіанський ґрунт буде представляти таку ж цінність для нас і для наступних поколінь: вивчивши його, можна з'ясувати, яким чином теплий і вологий клімат Марса раптом став холодним і сухим. Можливо, вченим навіть пощастить, і вони знайдуть, нарешті, докази життя. "Це одне з найбільших завдань освоєння космосу", — говорить учений в області космонавтики Ендрю Коутс (Andrew Coates) з Університетського коледжу Лондона.

На наступному тижні міністри з 22 країн-членів Європейського космічного агентства (ЄКА) проведуть зустріч в іспанській Севільї, щоб затвердити бюджет агентства на наступні три роки. Очікується, що буде затверджена сума початкового внеску. За повідомленням Девіда Паркера (David Parker), директора ЄКА з дослідження людини і робототехніки в Ноордвійку (Нідерланди), внесок Європейського космічного агентства в проект тривалістю десять років складе близько 1,5 мільярда євро, і ця сума "повинна бути по силам державам-членам агентства". На нараді міністрів Паркер попросить виділити трохи менше 600 мільйонів євро на перші кілька років реалізації проекту MSR, а також на фінансування заключного етапу проекту по створенню марсохода ExoMars, який повинен початися в наступному році. Паркер упевнений, що необхідні суми будуть виділені. "Все це дозволить Європі вийти на передній план і приступити до наступного етапу реалізації космічних досліджень", — вважає він.

Зі свого боку, НАСА завершить свою частину роботи в рамках проекту MSR до січня 2020 року. Фахівці агентства сподіваються, що контури проекту MSR проясняться в 2021 році після того, як адміністрація Трампа направить бюджетну заявку в Конгрес. Майкл Майєр (Michael Meyer), учений НАСА з Вашингтона (округ Колумбія), що займається дослідженнями Марса, стверджує, що відповідний момент для здійснення космічної місії вже настав. І тут можуть знадобитися інженери і вчені, які вміють обслуговувати марсоходи, а також групування апаратів, які все ще функціонують на орбіті Марса, що буде забезпечувати зв'язок. "Зараз у нас майже все готово", — запевняє Мейер.

Перший етап MSR майже завершений і марсохід NASA вартістю 2,5 мільярда доларів США вже майже готовий. Його запустять в липні 2020 року, і він опуститься на поверхню Марса в кратері Джезеро, поруч зі скам'янілою дельтою річки, вік якої складає майже 4 мільярди років. Завдання у марсохода досить широкі — виконувати наукові експерименти і здійснювати забір невеликих кернів з аргіллітових та інших порід, в яких можливо містяться ознаки життя. Кожен зразок ґрунту вагою до 20 грамів буде зберігатися в маленькому контейнері розміром з ліхтарик на авторучці. НАСА, ймовірно, залишить частину контейнерів на марсіанській поверхні, а інші завантажить в марсохід.

Наступний етап проекту MRS запланований на 2028 рік, коли NASA запустить ще один посадковий модуль, на борту якого буде знаходитися ракета, яка повертається, і зібраний ЄКА марсохід. Ракети з посадковим модулем на борту після запуску у 2026 році належить пройти довгий шлях до Марса; величина корисного навантаження ракети досить велика — 2100 кілограмів. Це більше, ніж два разом узятих марсоходи — "Кьюріосіті" і "Марс 2020" (Mars 2020). Посадка на поверхню намічена на серпень 2028 року, відразу по закінченні сезону марсіанських пилових бур, і швидше за все буде здійснена за допомогою гальмової рухової установки, в якій буде застосована нова технологія здійснення навігації по місцевості. Під час посадки апарат буде використовувати підфюзеляжну камеру, її завдання — аналізувати рельєф місцевості з метою запобігання позаштатних ситуацій; корабель здійснить посадку в радіусі 10 кілометрів від зібраних раніше контейнерів із зразками ґрунту.

Потім, з посадочного апарату викотиться марсохід, завбільшки з журнальний стіл, і почне шукати контейнери зі зразками, які за кілька років до цього були залишені на поверхні. Марсохід буде підживлюватися сонячною енергією, якої йому повинно вистачити приблизно на шість місяців, щоб зібрати контейнери зі зразками ґрунту, здобутими раніше, і встигнути перш ніж зимові сонячні дні підуть на спад. Щоб виконати намічену програму, марсоходу доведеться проходити до двохсот метрів в день, виробляючи орієнтацію в автономному режимі. "Це єдиний спосіб подолати такі відстані", — говорить Санджай Вижендран (Sanjay Vijendran), представник ЄКА і керівник проекту MSR в Ноордвійку.

Як тільки марсохід повернеться до посадочного апарату, роботизований маніпулятор, створений ЄКА, витягне контейнери зі спеціальних стійок, встановлених на марсоході, і помістить їх в герметичну сферу розміром з баскетбольний м'яч, закріплену на борту ракети, яка повертається. Всього планується зібрати до 30 контейнерів із загальною вагою близько 0,5 кг (Якщо марсохід "Марс 2020" все ще буде працювати і переносити контейнери, то рука теж зможе їх розвантажувати). У марсохода "Марс 2020" є 43 контейнера, але деякі з них залишаться на Марсі, оскільки це пов'язано з місткістю ракети, каже Мюрхед. Так, здається, що вченим до обмежень не звикати, додав він: "Дайте нам хоча б тридцять нормальних контейнерів, і ми будемо щасливі, — на цей рахунок всі одностайні".

"Доставити з цієї планети сферу з поміщеними у неї контейнерами — завдання непросте", — стверджує інженер Енджі Джекман (Angie Jackman), яка керує розробкою ракети, що повертається, в Центрі космічних польотів НАСА ім. Маршалла у Хантсвіллі, штат Алабама. "Це буде взагалі перша ракета, яка прилетить на Землю з іншої планети", — підкреслила Джекман. Фахівці НАСА розуміли, що ракета повинна бути невеликою, щоб поміститися на борту корабля, і при цьому витримувати низькі марсіанські температури протягом кількох місяців. Протягом багатьох років НАСА розробляло гібридну ракету, заправлену рідким парафіном і окислювачем. Але оскільки був обраний кратер Джезеро, де за мірками Марса клімат більш м'який, то це означає, що поставлене завдання можна виконати за допомогою звичайної металевої ракети висотою менше трьох метрів, не побоюючись розтріскування корпусу або вибуху палива.

Ракета зі сферою на борту підніметься з поверхні Марса на висоту понад 300 кілометрів. Там вона має зістикуватися з орбітальним апаратом, який ЄКА відправить на Марс слідом за ракетою НАСА. А оскільки на Марсі жодного аналога GPS немає, то орбітальний апарат буде оснащений камерами для відстеження та захоплення сфери. "У неї спеціальна конфігурація, тому є дуже велика ймовірність помітити її протягом перших декількох годин", — пояснює Мюрхед.

Після стикування роботизовані механізми, створені НАСА, помістять сферу в захищений модуль, герметично її закриють, а потім стерилізують. Модуль буде поміщений в потрійну захисну оболонку, на кшталт російської матрьошки, а потім — у четвертий контейнер, який представляє собою диск, здатний подолати щільні шари земної атмосфери без парашута і не згоріти.

Щоб мінімізувати кількість палива, необхідного для відправки корабля назад на Землю, ЄКА буде в основному покладатися на іонні двигуни, що використовують електрику сонячних батарей. Ці двигуни створюють реактивну тягу (нехай і не велику) на базі іонізованого газу; в результаті виникає імпульс, який можна підтримувати протягом декількох місяців. Даний підхід використовувався зондом ЄКА BepiColombo під час польоту до Меркурія. Правда, тяга іонних двигунів настільки мала, що політ на кожній стадії проекту займе близько двох років, замість звичайних дев'яти місяців. "Так, це недолік. Але зате ми покажемо, що у Європи вистачить власних сил для здійснення запуску", — запевняє Вижендран.

Очікується, що корабель із зразками ґрунту повернеться на Землю в 2031 році. Як тільки він опиниться на земній поверхні, зразки з найбільшою обережністю будуть поміщені в карантин, щоб захистити марсіанський ґрунт від впливу земних мікробів, а землян від можливих марсіанських хвороботворних мікроорганізмів. За словами Мейєра, виникає досить важке завдання розробки інструментів, які не змогли б забруднити зразки ґрунту. Але ця задача розв'язана.

Поки важко сказати, як саме вчені збираються вивчати здобуті зразки. Але вони напевно захочуть виявити з їх допомогою докази життя. У минулому році марсохід "Кьюріосіті" виявив на поверхні Марса дві ділянки зі складними органічними макромолекулами, які нагадують молекули нафти на Землі. Але його інструменти не можуть визначити, чи є ці молекули доказом життя або вони породжені геологічними процесами. Однак вченим цілком вистачить кількох грамів ґрунту, щоб на Землі проаналізувати ізотопи вуглецю в зразках з кратера Джезеро і потім визначити, чи є вони проявом життя, пояснює Марія-Пас Зорзано (Maria-Paz Zorzano) з Центру астробіології в Мадриді. Вона брала участь у визначенні наукових пріоритетів проекту MSR та відбір зразків для міжнародної групи експертів.

А якщо в зразках ґрунту з кратера Джезеро ознак життя виявлено не буде, вчені захочуть дізнатися причину. "Це сталося через те, що планета не була населена, або через те, що життя на ній ще не встигло еволюціонувати?", — задається питанням Бенджамін Вайс (Benjamin Weiss), вчений-планетолог з Массачусетського технологічного інституту в Кембриджі. Вчені вважають, що Марс втратив своє магнітне поле мільярди років тому, коли його ядро охололо. З-за цього атмосфера зникла, залишивши марсіанську поверхню холодною, сухою і схильною до впливу космічної радіації. Визначивши вік різних зразків марсіанського ґрунту, а також вимірявши його магнетизм і умови, в яких він сформувався, вчені можуть перевірити правильність висунутої гіпотези — і, якщо вона вірна, то виникає питання: а чи не було марсіанське середовище несприятливим для життя із самого початку?

На думку Зорзано, більш активне вивчення Марса, в тому числі за допомогою відправки туди людей, буде знижувати шанси на вивчення цієї планети в її первозданності. "Але поки що час ще є. І я сподіваюся, ми не втратимо свій шанс, — говорить Зорзано. — Але якщо ми не будемо діяти зараз, то ми втратимо цей унікальний момент".

Деніел Клер, Пол Воозен

За матеріалами: ІноЗМІ

Loading...
Loading...

Редакція не несе відповідальності за думку, яку автори висловлюють у блогах на сторінках ZIK.UA

*Якщо Ви знайшли помилку в тексті новини, виділіть її та натисніть Ctrl+Enter.

Loading...