Stel je astronauten op Mars voor, belast met het plukken van gesteentemonsters die door wetenschappers zullen worden gebruikt om te zoeken naar tekenen van leven. Maar ze kunnen maar een beperkt aantal terug naar de aarde vervoeren. Waar moeten ze naar zoeken? Zijn sommige soorten stenen beter dan andere? Ze zouden kunnen proberen om advies te vragen aan het team van geologen en biologen op aarde, maar vanwege de afstand tussen de aarde en Mars kan het ongeveer 40 minuten duren voordat ze een reactie krijgen.

Dit is niet praktisch wanneer de tijd buiten het ruimtevaartuig maar een paar uur kan duren.

Als mensen naar Mars worden gestuurd, het is belangrijk dat deze ontdekkingsreizigers de steun krijgen die nodig is om hen te helpen de best mogelijke wetenschap te doen.

Hoe kunnen we goede wetenschap onderzoeken en doen, gegeven de nodige operationele beperkingen? Dit is een belangrijke vraag die de National Aeronautics and Space Administration (NASA) en andere ruimteagentschappen, waaronder de Canadian Space Agency, geïnteresseerd zijn om te antwoorden. Analoge missies op aarde helpen onderzoekers te begrijpen hoe ze hun werk moeten doen terwijl ze worden geconfronteerd met de vele uitdagingen die zich voordoen vanwege de vijandige omgeving van de ruimte.

Mars op aarde

Het onderzoeksprogramma Biologic Analog Science Associated with Lava Terrains (BASALT) onderzoekt en verzamelt monsters van plaatsen op aarde die analoog zijn aan Marsomgevingen. Voortbouwend op soortgelijke eerdere analoge onderzoeken in Canada en de VS, het BASALT-programma werkt onder gesimuleerde Mars-missieomstandigheden. Het samenvoegen van wetenschappelijke, technische en operationele onderzoeksdoelstellingen, de inzichten die zijn opgedaan tijdens twee grote analoge missie-implementaties worden gedetailleerd beschreven in een speciale uitgave van het tijdschrift Astrobiologie .

Menselijke verkenning van Mars voegt een dynamiek toe die niet bestaat bij het gebruik van rovers. In tegenstelling tot een rover, een mens kan beslissingen nemen en reageren op nieuwe onverwachte ontdekkingen tijdens een extravehicular activiteit (EVA). Deze flexibiliteit is waardevol voor wetenschappelijke ontdekkingen, maar brengt enkele uitdagingen met zich mee voor het plannen van EVA's. Een belangrijk aspect van de verkenning van Mars zal het nemen van beslissingen zijn over de te verzamelen gesteentemonsters die zullen helpen bij het beantwoorden van wetenschappelijke vragen over de geschiedenis van Mars. Terwijl de bemanningen training krijgen in geologie en biologie, deskundige wetenschappers op aarde zijn beschikbaar om hen te helpen die beslissingen te nemen.

Maar vergeet de onvermijdelijke communicatievertraging tussen de aarde en Mars niet.

Communicatie vertraging

Gesimuleerde EVA's werden uitgevoerd in twee analoge Mars-omgevingen:Hawai'i Volcanoes National Park en Craters of the Moon National Monument and Preserve in Idaho. Wetenschappers denken dat het vroege Mars ooit vulkanische activiteit had die de soorten habitats had kunnen creëren waarvan we weten dat ze leven op aarde bevatten.

Deze twee veldlocaties zijn gekozen omdat ze de vroegere en huidige omstandigheden op Mars vertegenwoordigen. Wetenschappers kunnen dan proberen het verband tussen biologie en de geologische kenmerken te begrijpen om bemonsteringslocaties voor astrobiologische studies te identificeren.

Ideaal, dit zouden geologische kenmerken zijn die vanuit de baan van de aarde kunnen worden gezien, waardoor Mars-onderzoekers naar dezelfde kenmerken kunnen zoeken en aandachtspunten voor toekomstige missies kunnen identificeren.

De Mars-omgeving simuleren

Een missie naar Mars plannen, zelfs een gesimuleerde, is geen gemakkelijke opgave.

Eerst en vooral, de vragen die het onderzoek leidden, waren op geen enkele manier gesimuleerd:dit waren echte vragen over hoe microben leven in en omgaan met vulkanisch gesteente.

Ik ben een geobioloog en mijn expertise ligt in de organische geochemie. Ik wil weten wat microben in het milieu doen en, belangrijk voor astrobiologie, welke tekenen ze achterlaten. Binnen het BASALT-programma vereiste mijn onderzoek dat de monsters op een steriele manier werden verzameld, een nieuwe complexe laag toevoegen aan een toch al complexe reeks activiteiten die moeten worden gedaan terwijl we de uitdagingen van het zijn in de ruimte het hoofd bieden.

Afwijkingen van bemonsteringsprotocollen of het niet voldoende verzamelen van contextuele gegevens over de bemonsteringslocaties zouden gevolgen hebben voor de validiteit van de resultaten.

Het BASALT-team besteedde maanden aan het plannen van de veldimplementaties tot in het kleinste detail, inclusief hoeveel foto's je moet nemen en een schatting van hoe lang het kan duren om elke steen te bemonsteren. Individuele monsterlocaties in Idaho en Hawaï werden geselecteerd op basis van teledetectie-informatie die beschikbaar was voor het team (vergelijkbaar met het gebruik van orbitale satellietgegevens om landingslocaties op Mars te selecteren).

Op elke locatie, mensen die aan de oppervlakte werkten (een extravehicular bemanning) verzamelden informatie en stuurden deze naar een bemanning in de ruimte-habitat (de intravehicular bemanning). De verzamelde informatie werd vervolgens teruggestuurd naar de aarde. De intravehicular bemanning was de tussenpersoon, interactie in realtime met de extravehicular bemanning.

Op Mars, zodra astronauten op de grond zijn, ze zouden vooraf geplande traverses volgen en op zoek gaan naar basaltrotsen die door de wetenschappers zouden worden gebruikt voor onderzoek.

Bevindingen communiceren

Er is veel nagedacht over niet alleen de type van gegevens die de Mars-bemanning zou verzamelen en terugsturen naar de aarde voor de wetenschappers om te onderzoeken, maar ook hoe ze zouden er dan mee werken en tot een beslissing komen over welke steen ze de bemanning op Mars wilden laten bemonsteren. Dit kan worden beïnvloed door de voorwaarden voor communicatie, inclusief de beschikbare bandbreedte:als er omstandigheden zijn met een lage bandbreedte die de overdracht van gegevens beperken, kunnen foto's worden gebruikt in plaats van video met hoge resolutie? Het is net als internetsnelheid, als je verbinding extreem traag is, denk je misschien opnieuw aan het kijken naar Netflix, maar je kunt nog steeds die kattenfoto's downloaden.

Het BASALT-programma toonde aan dat het mogelijk is om na verloop van tijd nuttige input te ontvangen van een op aarde gebaseerd team. Aan het einde van het programma hebben we heel wat geleerd over hoe we dit effectief kunnen doen. Bijvoorbeeld, hoewel video nuttig is, hoge resolutie foto's hebben de voorkeur onder bandbreedtebeperkingen. Tekst, in plaats van spraakcommunicatie waren het beste voor het doorgeven van belangrijke beslissingen tussen de aarde en Mars. Deze en andere resultaten zullen worden gebruikt om missies te plannen, zodat wanneer we mensen naar Mars sturen, we ons best doen om fundamentele vragen te beantwoorden over de vraag of er ooit leven is geweest.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.