Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Przed NASA i ESA nowe wielkie wyzwanie – przywiezienie próbek Marsa na Ziemię

Recommended Posts

Teraz, gdy łazik Perseverance pracuje na Marsie, przed NASA i ESA stoi nowe niezwykle trudne wyzwanie. Obie agencje przygotowują Mars Sample Return, misję, w ramach której próbki zebrane przez Perseverance mają trafić na Ziemię. Jeśli misja się uda, otworzy ona nowy rozdział w robotycznej eksploracji kosmosu.

Zgodnie z założeniami Mars Sample Return najpierw na Czerwoną Planetę zostanie wysłana misja Sample Retrieval Lander. Wyląduje ona w pobliżu miejsca lądowania misji Mars 2020 – czyli łazika Perseverance – i umieści tam specjalną platformę, z której wyjedzie zbudowany przez ESA niewielki łazik, Sample Fetch Rover. Łazik pozbiera próbki przygotowane przez Perseverance i wróci z nimi do platformy. Tam załaduje je do kontenera wielkości piłki do koszykówki znajdującego się na pokładzie Mars Ascent Vehicle (MAV). MAV będzie pierwszym w historii pojazdem, który wystartuje z powierzchni Marsa. Jego zadaniem będzie dostarczenie kontenera na orbitę Marsa.

W tym czasie na orbicie Czerwonej Planety krążył będzie Earth Return Orbiter autorstwa ESA. Ma on przechwycić orbitujący kontener, zdekontaminować go i umieścić w kapsule lądującej. Earth Return Orbiter wróci następnie w okolice Ziemi i uwolni kapsułę, która trafi na naszą planetę.

Skoordynowanie i przeprowadzenie tak złożonej misji to poważne wyzwanie inżynieryjne. Dość wspomnieć, że wszystko musi odbyć się automatycznie i musi udać się za pierwszym razem. Odległość pomiędzy Marsem a Ziemią jest tak duża, że sygnał w obie strony biegnie kilkanaście minut. Jeśli więc w krytycznych momentach misji pojawią się nieprzewidziane problemy, ludzie nie będą mogli im zaradzić.

Największe wyzwanie będzie stanowiło przeprowadzenie startu MAV z powierzchni Marsa. Za opracowanie odpowiednich technologi odpowiedzialna jest firma Northrop Grumman. Tworzymy napęd na paliwo stałe, który wyniesie MAV na orbitę. To kluczowy element powrotu próbek na Ziemię, mówi Mike Lara, dyrektor firmy ds. strategii i rozwoju biznesowego. Anita Sengupta, inżynier na Wydziale Inżynierii Kosmicznej University of Southern California mówi, że głównym problemem jest tutaj uwzględnienie różnic w grawitacji i oddziaływaniu atmosfery Marsa i Ziemi.

Grawitacja na Ziemi jest trzykrotnie większa. A ciśnienie na powierzchni Marsa jest około 100-krotnie niższe niż na Ziemi. Patrząc tylko na te czynniki, wyniesienie z Marsa tej samej masy co z Ziemi wymaga znacznie mniejszej rakiety. Jednak prawdziwym wyzwaniem jest fakt, że na miejscu nie będzie ludzi. Wszystko trzeba zrobić automatycznie. To musi zadziałać za pierwszym razem, stwierdza uczona.

Nawet na Ziemi, gdy mamy pełną kontrolę, start rakiety jest poważnym wyzwaniem, a niewielkie problemy techniczne czy zła pogoda niejednokrotnie powodują, że start przerywany jest dosłownie w ostatnich sekundach, przypomina Lara. Inżynierowie pracujący nad napędem dla MAV muszą też pamiętać, że na Marsie panują bardzo niskie temperatury. Sample Fetch Rover będzie zbierał pozostawione przez Perseverance próbki przez około 18 miesięcy. W tym czasie MAV będzie czekał na powierzchni Czerwonej Planety. Inżynierowie muszą więc zaprojektować taki system utrzymywania odpowiedniej temperatury układu napędowego, by MAV mógł bez przeszkód wystartować po kilkunastu miesiącach postoju w temperaturach minus kilkudziesięciu stopni Celsjusza.

Na szczęście dysponujemy odpowiednimi modelami i mocami obliczeniowymi, dzięki którym inżynierowie będą mogli sprawdzić np. jak zachowuje się paliwo w takich warunkach. Ponadto wiele systemów zostanie zdublowanych, więc gdy jeden zawiedzie, można będzie uruchomić drugi.

Bardzo pomocne będzie też to, czego dowiedzieliśmy się podczas misji Apollo, kiedy to startowano z powierzchni Księżyca, oraz z innych misji. Każda misja uczy nas czegoś, co wykorzystujemy w kolejnych misjach. Tak naprawdę jest to kwestia dobrego rozumienia fizyki, mówi Sengupta.

 


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzisiaj ok. godziny 11:30 czasu polskiego z przylądka Canaveral wystartowała misja Lucy – pierwsza w historii misja do asteroid trojańskich. Znajdują się one poza orbitą Jowisza, w odległości ok. 850 milionów kilometrów od Słońca. Są pozostałościami po formowaniu się planet, więc ich badania powinny dostarczyć nowych informacji na temat początków Układu Słonecznego. Lucy doleci do nich za 12 lat.
      Asteroidy trojańskie, zwane trojanami Jowisza lub po prostu Trojanami, tworzą dwie grupy. Jedna z nich znajduje się w punkcie libracyjnym L4 orbity Jowisza, a druga w punkcie L5. Przyjęło się, że asteroidy z punktu L4 nazywa się imionami greckich bohaterów, dlatego też cała grupa zyskała nieoficjalną nazwę „Greków”. Z kolei asteroidy z punktu L5 zwane są „Trojańczykami”. Obie grupy poruszają się po orbicie Jowisza, a kierunek ruchu powoduje, że Trojańczycy gonią Greków.
      Co interesujące, zanim taki podział na grupy został ustalony dwie wcześniej odkryte asteroidy – Patroklus i Hektor – zostały już nazwane. W efekcie, w grupie Trojańczyków znajduje się grecki szpieg, a w grupie Greków jest szpieg trojański.
      Lucy najpierw przeleci dwukrotnie w pobliżu Ziemi. Następnie poleci do L4, czyli Greków. Tam w latach 2027–2028 spotka się z Eurybatesem i jego satelitą Polimele, a następnie z Leukusem i Orusem. Później podąży w kierunku L5 (Trojańczyków). Po drodze odwiedzi Donaldjohansona, asteroidę z głównego pasa, nazwaną tak na cześć odkrywcy szczątków hominina Lucy, od którego misja wzięła nazwę. Ponownie przeleci też w pobliżu Ziemi. Po dotarciu do Trojańczyków w roku 2033 Lucy przeleci obok podwójnego układu Patroclus-Menoetius. Po wykonaniu zadania Lucy będzie krążyła pomiędzy obiema grupami asteroid trojańskich, odwiedzając każdą z nich co sześć lat.
      Co ciekawe, pojazd zasilany będzie przez energię słoneczną, a że będzie to najdalsza od Słońca misja zasilana w ten sposób, wyposażono ją w gigantyczne rozkładane panele słoneczne. Są tak wielkie, że mogłyby przykryć kilkupiętrowy budynek. Gdy są złożone ich grubość wynosi zaledwie 10 cm. Po rozłożeniu każdy z paneli ma średnicę 7,3 metra, waży 77 kilogramów i... nie jest w stanie utrzymać własnej wagi w polu grawitacyjnym Ziemi.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Łazik Perseverance pobrał pierwszą próbkę marsjańskiego gruntu. To rdzeń nieco grubszy od ołówka, który pobrano za pomocą wiertła. Został on przeniesiony do szczelnie zamykanego tytanowego pojemnika, w którym będzie czekał na transport na Ziemię. Jednym z zadań misji Mars 2020 jest pobranie około 35 próbek, które w ciągu dekady zostaną przywiezione na naszą planetę.
      NASA i ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) już planują Mars Sample Return, serię wypraw, które przywiozą próbki zebrane przez Perseverance. Będą to pierwsze w historii próbki przywiezione z innej planety na Ziemię. Tutaj zostaną szczegółowo zbadane przez naukowców.
      To historyczny moment dla wydziału naukowego NASA. Tak, jak misje Apollo dowiodły naukowej wartości próbek przywożonych z Księżyca, tak w ramach programu Mars Sample Return uczynimy to z próbkami zbieranymi przez Perseverance. Sądzimy, że dostępne w ziemskich laboratoriach instrumenty naukowe najwyższej klasy przyniosą zaskakujące odkrycia i pozwolą odpowiedzieć na pytanie, czy na Marsie kiedykolwiek istniało życie, stwierdził Thomas Zurbuchen, dyrektor NASA ds. naukowych.
      Pobieranie próbki rozpoczęto 1 września, kiedy to łazik rozpoczął wiercenie w skale nazwanej „Rochette”. Po zakończeniu wiercenia rdzeń został przeniesiony do tuby, a kamera Mastcam-Z wykonała zdjęcia jej wnętrza. Gdy dotarły one na Ziemię i kontrola misji potwierdziła, że próbki znajdują się w tubie, wysłano do łazika polecenie dokończenia całego procesu. Dzisiaj tuba o numerze seryjnym 266 została przeniesiona do wnętrza łazika, gdzie została zmierzona i sfotografowana. Następnie tuba została szczelnie zamknięta, Perseverance wykonał kolejne jej zdjęcie i przeniósł ją do magazynu w swoim wnętrzu.
      Sampling and Caching System składa się z ponad 3000 części. Jest to najbardziej skomplikowany mechanizm, jaki kiedykolwiek został wysłany w przestrzeń kosmiczną. Jesteśmy niezwykle podekscytowani widząc, jak dobrze spisuje się on na Marsie i że pierwszy krok w kierunku dostarczenia próbek na Ziemię został wykonany, cieszy się Larry D. James, dyrektor w Jet Propulsion Laboratory.
      Przypomnijmy, że miesiąc temu Perseverance próbował już pobrać rdzeń skały. Wówczas się to nie udało, a analiza danych wykazała, że skała, w której wiercono, była zbyt luźna, więc nie została pobrana.
      Perseverance znajduje się obecnie w regionie nazwanym Artuby. To szeroka na 900 metrów granica pomiędzy dwiema jednostkami geologicznymi. Naukowcy sądzą, że zawiera ona najgłębsze i najstarsze z odsłoniętych warstw skał krateru Jezero. Pobranie pierwszej próbki z tego obszaru to moment przełomowy. Gdy próbki trafią na Ziemię, zdradzą nam one wiele szczegółów na temat pierwszych rozdziałów ewolucji Marsa. Niezależnie jednak od tego, jak intrygujący materiał trafił do tuby numer 266, musimy pamiętać, że nie opowie nam całej historii. W kraterze Jezero jest jeszcze wiele do zbadania, a my będziemy prowadzili naszą misję jeszcze przez wiele miesięcy i lat, stwierdził Ken Farley, jeden z naukowców pracujących przy misji 2020.
      Podstawowy etap misji Perseverance zaplanowano na kilkaset marsjańskich dni. Taki dzień zwany jest sol. Zakończy się on, gdy Perseverance wróci do miejsca lądowania. W tym czasie łazik przejedzie od 2,5 do 5 kilometrów i pobierze próbki nawet z 8 miejsc. Następnie Perseverance uda się na północ, później skręci na zachód, w miejsce drugiego etapu swojej misji – delty rzeki, która wpadała niegdyś do jeziora w Jezero. Obszar ten może być bardzo bogaty w iły. Na Ziemi w takim materiale mogą być obecne mikroskopijne skamieniałe ślady, które mogą świadczyć o procesach biologicznych sprzed milionów lat. NASA liczy, że i na Marsie trafi na tego typu ślady.
      Głównym zadaniem misji Mars 2020 jest prowadzenie badań astrobiologicznych, w tym poszukiwanie śladów dawnego życia. To pierwsza misja, w ramach której zbierane są i przechowywane próbki marsjańskiego gruntu. Ma ona przetrzeć drogę załogowej misji na Czerwoną Planetę.
      Mars 2020 to część większego projektu o nazwie Moon to Mars. W jego ramach zaplanowano m.in. misję Artemis na Księżyc. Srebrny Glob będzie najprawdopodobniej przystankiem podczas załogowej eksploracji Marsa.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzięki teleskopowi ALMA (Atacama Large Milimeter/Submilimeter Array) udało się lepiej określić skład asteroidy Psyche. W sierpniu przyszłego roku ma wystartować misja, która dotrze do Psyche w 2026 roku. Przed kilkoma miesiącami NASA rozpoczęła końcowy montaż pojazdu, który poleci na spotkanie z asteroidą.
      Odkryta w 1852 roku Psyche to asteroida typu M, co oznacza, że jej spektrum najbardziej przypomina spektrum meteorytów żelaznych. Jako, że ma ona ponad 200 kilometrów średnicy, oznacza to, że jest największą znaną nam asteroidą żelazną.
      Psyche krąży wokół Słońca w głównym pasie asteroid, a jej odległość od Ziemi waha się między 180 a 329 milionów kilometrów.
      Ze względu na jej niewielkie rozmiary i dużą odległość, dość trudno jest badać ją z Ziemi. Dotychczas udawało się uzyskiwać jej obraz w postaci pojedynczego piksela. Jednak profesor Katherinie de Kleer i jej kolegom z Caltechu to nie wystarczało.
      Naukowcy połączyli dane z 66 anten wchodzących w skład ALMA. Dzięki wielokrotnym obserwacjom powierzchni Psyche byli w stanie uzyskać obraz złożony z 50 pikseli i zbadać inercję cieplną Psyche. Inaczej mówiąc, określili jak bardzo powierzchnia Psyche rozgrzewa się, gdy jest oświetlana przez Słońce i jak bardzo się chłodzi, gdy oświetlany dotychczas fragment odwraca się od Słońca.
      Okazało się, że Psyche kryje kilka tajemnic. Po pierwsze, niektóre obszary asteroidy mają inną temperaturę, niż pozostałe, co wskazuje, że powierzchnia nie jest jednorodna. Okazało się też, że Psyche charakteryzuje się relatywnie większą inercją cieplną niż inne asteroidy, ale jednocześnie wypromieniowuje około 60% mniej ciepła, niż można byłoby się spodziewać po obiekcie z tak dużą inercją. Naukowcy wysunęli hipotezę, że dzieje się tak, gdyż powierzchnia Psyche w co najmniej 30% jest metaliczna.
      Problem jednak w tym, że odbite od niej światło nie jest spolaryzowane, a tak by się działo, gdyby odbijało się od gładkiej lub stałej powierzchni metalicznej. Dlatego też naukowcy sądzą, że powierzchnia pokryta jest metalicznymi ziarnami, które rozpraszają światło.
      Jeśli rzeczywiście Psyche składa się głównie z metali, może to oznaczać, że jest jądrem protoplanety, która utraciła znaczną część swojej masy w wyniku kolizji i innym obiektem. Ewentualnie asteroida mogła powstać w innym – bliższym Słońcu – miejscu Układu Słonecznego niż to, gdzie obecnie się znajduje.
      Na ostateczne odpowiedzi co do natury Psyche będziemy musieli jeszcze kilka lat poczekać. Misja Psyche wystartuje w sierpniu 2022 roku. W maju 2023 pojazd zbliży się do Marsa, by skorzystać z jego asysty grawitacyjnej, a na początku 2026 wejdzie na orbitę Psyche i pozostanie tam przez 21 miesięcy.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...