Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

NASA's Mars Sample Return-missie zit in de problemen, maar het is een cruciale stap om mensen naar de rode planeet te sturen

Krediet:NASA/JPL-Caltech

NASA heeft onlangs de wetenschappelijke gemeenschap gevraagd om te helpen met het bedenken van innovatieve ideeën voor manieren om de Mars Sample Return (MSR)-missie uit te voeren. Dit was een reactie op een rapport van een onafhankelijk bestuur dat oordeelde dat het prijskaartje van 11 miljard dollar te duur was en dat de tijdlijn voor 2040 te ver in de toekomst lag.



Kortom, het ambitieuze plan was om gesteentemonsters te verzamelen die in containers waren opgeslagen door NASA's Perseverance-rover en deze af te leveren aan laboratoria op aarde. Perseverance onderzoekt sinds 2021 de Jezero-krater van Mars, vermoedelijk ooit een oud meer. De missie zou de monsters afleveren door een lander met een raket (NASA's Sample Retrieval Lander) naar het oppervlak van Mars te sturen. P>

Doorzettingsvermogen zou vervolgens de in de cache opgeslagen rotsmonsters naar de lander brengen, met kleine drone-helikopters als back-up op de lander. De monsters van Perseverance zouden vervolgens met behulp van de raket van de lander in de baan van Mars worden gelanceerd. Een ruimtevaartuig dat zich al in een baan om Mars bevindt, de Earth Return Orbiter, zou deze monsters vervolgens onderscheppen en naar de aarde brengen.

Het is niet nieuw dat deadlines naar de toekomst worden geschoven. Het is gebeurd met de plannen van NASA om terug te keren naar de maan en de Europese ExoMars-missie om leven op de rode planeet te vinden. Hoewel het goed is om realistisch te zijn over tijdlijnen, is het landschap van de ruimteverkenning de afgelopen twintig jaar veranderd, omdat organisaties als NASA te maken krijgen met grootschalige financiële spanningen en banenverlies.

Staatssupermachten sturen niet langer mensen met enorme budgetten naar de maan, zoals ze deden in het Apollo-tijdperk. Innovatie en efficiëntie zijn dus essentieel om ruimteverkenning financieel mogelijk te maken.

Particuliere bedrijven nemen een groter marktaandeel van de ruimte in het Westen in beslag. Dit is een keerpunt voor de ruimteverkenning en een wake-up call om innovatie na te streven die de uitgaven in toom houdt. Het alternatief is het risico lopen de laatste grens te verlaten.

Een proefrit voor astronauten

De terugkeer van Mars-monsters heeft het potentieel om op verschillende manieren wetenschappelijk baanbrekend te zijn. Gesteenten die zijn verzameld uit de Jezero-krater, met name een uitloper genaamd Bunsen's Peak, blijken te bestaan ​​uit mineralen die in water zijn afgezet.

Op aarde zijn mineralen die via water worden afgezet goed in het vasthouden van biologisch materiaal, zoals micro-organismen. Ze kunnen ook een indicatie geven van de klimaatomstandigheden op het moment dat het gesteente ontstond.

Er zijn grenzen aan de wetenschap die kan worden uitgevoerd met wetenschappelijke instrumenten die ook licht genoeg zijn om in een rover te worden geladen. De mogelijkheid om monsters van gesteente op Mars te analyseren in een laboratorium op aarde zou diepgaande inzichten kunnen opleveren in de mogelijkheden voor leven in de ruimte.

Maar er is een nog fundamentelere reden waarom de terugkeer van Mars-monsters zo belangrijk is. Het is een opstapje naar het plaatsen van mensen op Mars. NASA's programma voor bemande ruimteverkenning is er expliciet op gericht om mensen op Mars te plaatsen.

Perseverance heeft kernen verzameld uit wetenschappelijk interessante rotsen voor hun uiteindelijke terugkeer naar de aarde. Krediet:NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Als je geen steenmonster terug kunt brengen, hoe kun je dan ooit een astronaut terugbrengen? De veilige opslag en terugkeer van goederen door op een economisch haalbare manier vanaf een andere planeet terug naar de aarde te lanceren, zijn allemaal noodzakelijk voor een menselijke Mars-missie.

Missies in de ruimte zijn gevaarlijk, omdat astronauten niet kunnen vertrouwen op missiecontrole meer dan 160 miljoen kilometer verderop. Elke poging om Mars te betreden moet gefaseerd gebeuren om het risico te verkleinen.

Een aantal ruimtevaartorganisaties over de hele wereld onderzoeken de mogelijke missies om monsters van materiaal van Mars of zijn manen te leveren, waaronder China en Japan. Een deel van de reden voor deze interesse is als proof-of-concept voor menselijke landingen, zij het dan op kleinere schaal.

Innovatie en miniaturisatie

Ondanks het belang van de missie moet NASA het retourbudget voor Mars-monsters nog steeds verlagen van 11 miljard naar 8 miljard dollar om deze te kunnen verwezenlijken. Hoewel een herzien plan tot doel heeft de missiearchitectuur te stroomlijnen om deze minder complex te maken, zoals de oproep van NASA om ideeën suggereert, zal innovatie uit de academische wereld op ontwerpniveau moeten worden binnengebracht.

Er zijn veel voorbeelden waarin ingenieurs al met innovaties op het gebied van ruimteverkenningshardware komen die dergelijke efficiëntieverbeteringen kunnen opleveren. Kleinere, lichtere rovers die nog steeds bestand zijn tegen de barre omstandigheden op andere planetaire lichamen kunnen bijvoorbeeld kosten besparen en andere voordelen opleveren.

Een onconventioneel chassis, gebaseerd op de manier waarop zandvissen zich langs de kustlijn verplaatsen, zou rovers kunnen helpen grote obstakels te overwinnen met minder wielen, waardoor het gewicht en de afmetingen afnemen.

Er kan ook gewicht worden bespaard op rovers door innovatieve boor- en bemonsteringsmethoden te onderzoeken. Prototypeoplossingen met interne mechanismen die lichtere boren ondersteunen en uitgebreide monsteropslag zouden een prioriteit moeten zijn voor ontwerpers. Deze zullen misschien niet helpen bij de huidige monstermissie naar Mars, waarbij gebruik zal worden gemaakt van een rover die al op Mars is, maar het zou de kosten van toekomstige monsternamemissies kunnen verlagen.

NASA die de wetenschappelijke gemeenschap vraagt ​​om nieuwe manieren te bedenken om monsters van Mars terug te sturen, is een erkenning dat de dingen niet kunnen doorgaan zoals ze zijn. Ruimteverkenning moet innovatie omarmen, en een eerste stap daarvoor is samenwerking met de academische wereld.

Om transitieonderzoek te consolideren en te versnellen, zal het overbrengen van kennis van de oorspronkelijke uitvinders in het laboratorium naar het veld van cruciaal belang zijn voor de levensduur van het veld. Dit is afhankelijk van nauwere, duurzame relaties met academici en onderzoeksgroepen die naar de ruimte kijken.

Particuliere bedrijven die meedoen aan de ruimterace – en nieuwe ruimtemachten als India, China, Saoedi-Arabië en de VAE – hebben laten zien dat ze bereid zijn verder te kijken dan de ontwerpen die tot nu toe hebben gewerkt, en innovatie te omarmen om de kostenefficiëntie te verbeteren.

Tenzij bestaande organisaties serieus gaan nadenken over hoe innovatie en kennisoverdracht de verkenning van de ruimte goedkoper kunnen maken, zullen ze zichzelf in de toekomst lastige vragen moeten stellen als ze willen blijven deelnemen aan baanbrekende ruimteverkenning.

Aangeboden door The Conversation

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