火星样本: 如何将火星岩石带回地球?

美国国家航空航天局(NASA)将于2020年发射火星漫游者火星探测器,这是一项将火星岩石和泥土运输到地球上的最佳策略,现在已经成为讨论和争论的话题。

剧透(警示):从火星飞向我们的星球不是一个简单的任务!

插图为一位艺术家展示了一种携带样本的火箭从火星漫游者的视线下从火星星上迅速升空。图片:NASA/JPL-Caltech

为了解决科学、技术和政策问题,NASA创建了一个返回的样本科学委员会(RSSB)。7月23日在7月24日至7月28日举行的“流星学会”第80届年会之前,将在这里举行为期半天的研讨会。

研讨会的目的是国际抽样分析界熟悉火星2020号探测器的任务。这个六轮机器人正在准备收集样本,并将它们在火星上储存起来,以备将来运回地球。

NASA的“火星2020”号火星探测器计划收集和缓存火星的选择样本,这些样本将由未来的着陆器采集。火星岩石和泥土将被送到地球进行详细研究。图片:NASA/JPL-Caltech

成熟的技术

美国宇航局的2020年火星探测器计划于2020年7月或8月升空,并于2021年2月登陆火星。目前有三个候选着陆地点,所有这些都被认为是对过去火星生命的证据,如果它曾经存在的话,预计明年将会有一次亲密接触。

2020年的火星将收集未来可能返回地球的样本,样品分析社会是时候认真对待科学定义和优先火星样本,在有帮助的情况下对未来的任务会得到这些样品回家。首席科学家RSSB联队的队长大卫摇摆的火星探索理事会的美国宇航局喷气推进实验室(JPL)帕萨迪纳加利福尼亚州。

“飞回地球”已经经过了几十年的深思熟虑,Beaty说太空科学团体耐心地等待着这样一个机器人任务是可行的,机会在那里,但如果我们不小心,就有可能浪费这个机会。

一颗等待着的火星轨道器将一个从红色行星上抛出的标本囊。图片:NASA/JPL-Caltech

寻找生命的迹象

位于帕萨迪纳市的加州理工学院的项目科学家肯·法利(Ken Farley)说:对2020年的火星漫游者来说,缓存一套可回收的样品是一个首要的要求。

他们的目的是利用火星的机械,找到并描绘出古老的适宜居住的火星环境,如果它存在,就能找到保存远古火星生命迹象的最高机会,而且在这些环境中寻找生命的迹象。

具体来说机器人能够获得37个“科学诱人”的样本,任务的主要任务是在1.5个火星年里捕捉20个样本。这些样本将被密封在密封的管道中,然后再用一个后续的着陆器进行缓存,这在NASA还没有正式公布。

与 NASA 的猎户座宇宙飞船在地球-月球空间对接的栖息地是该机构深空门户概念的一部分。在通往地球的途中这个通道可以作为火星样品的交接点。图片:Lockheed Martin

在喷气推进实验室火星计划制定办公室的副经理 Joe 帕里什详细介绍了几种可能的样本返回策略,我们正在研究各种不同的任务体系结构。

一个涉及一个小的 "抓取漫游器", 收集和移动样品到固定的火星上升车辆或微型飞行器。其他的想法涉及一个更大的太阳能或核动力的火星漫游者,它的移动和周围的微型飞行器在其背后的船舶和拍摄的目的。

对于固定的MAV和fetch - rover概念,一旦被MAV驱动下的红色行星,封装的标本将进入火星轨道,由一个太阳能电力推进轨道器来会合和拾取。从那里开始graband - go的快递服务计划可能会将样品直接运送到地球,以实现高速的沙漠着陆。

火星样本也可以被带到地球-月球系统中,与美国国家航空航天局(NASA)提议的“深度空间网关/猎户座”航天器设施相结合。从那里一个人类船员可以把火星货物带回地球。

美国宇航局在加州帕萨迪纳市的喷气推进实验室正在进行测试,以演示一种直接到地球的火星返回样本胶囊和高速的沙漠撞击。图片:NASA/JPL-Caltech

处理样品

美国宇航局约翰逊空间中心的天体材料研究和探索科学部的馆长Francis McCubbin说:科学家们已经在考虑如何处理地球上的火星样本。

当样品回来的时候Curation还没有开始,当他们到达地球时,它还没有开始。而当你建造宇宙飞船的时候,它还没有开始,策划展开始于任务的开始。

火星采样返回将带来一些独特的挑战。例如火星——连同木星的卫星欧罗巴(Europa)和土星卫星恩克拉多斯(Enceladus)——被指定为行星保护类V有限地球返回体。这一术语只适用于那些被认为对化学进化和/或生命起源具有重大意义的宇宙物体。

David Beaty是位于加州帕萨迪纳市喷气推进实验室的火星探索理事会的首席科学家。他是美国国家航空航天局(NASA)成立的“返回样本科学委员会”的联席负责人,该委员会是一个独立的多元化科学家团队。图片:Barbara David

捕获和释放

在火星岩石和土壤上,有必要进行严格的控制,并使用经过批准的技术及时分析收集到的未经灭菌的样本并将其带回地球。如果发现一个非陆地复制实体的任何迹象,除非经过有效的消毒程序,否则返回的样本必须保持控制。

在任何火星样本被释放到普通科学界进行研究之前,McCubbin说样本预发布报告”必须准备好证明样本不会伤害地球的生物圈。这份报告证实了生物危害和生命检测协议已经实施,而且样本是安全的。

除了使用高级生物安全设施的技术之外,现在还使用了一些研究和技术,可以帮助指导正确处理火星样本。火星采样返回会带来一些独特的挑战,但说实话,我认为世界已经做好了准备。

2017年7月23日,在新墨西哥州的圣达菲举行的火星采样返回工作坊,召集了专家们讨论未来任务的前景,以返回地球火星土壤和岩石。图片:Barbara David

当研讨会结束时RSSB联合领导人Harry McSween说我希望每个人都参与这个研讨会,我们正在开发技术能力来收集这些样本,并把它们带回家,而缺少的是意志!


作者:Leonard David

来自:space

编译:中子星

审校:博科园