Jedním z velkých úspěchů misí Apollo bylo přinést domů stovky kilogramů měsíční horniny. Najednou měli geologové měsíční vzorky zachycené z několika různých míst na Měsíci za celý život. Tyto kameny a prach jsou neustále analyzovány od doby, kdy se astronauti Apolla 11 před více než 50 lety vrátili domů.
A stále objevují objevy.
Vědci mají vzorky slunečního větru Slunce, částice z ohonu komety, několik gramů z asteroidu a další budou brzy přibývat.
Ale je tu jeden svět, na který se zaměřuje tolik vědeckých studií, z něhož se nikdy nevrátil vzorek: Mars.
NASA a Evropská vesmírná agentura plánovaly přinést vzorek domů z Marsu po celá desetiletí a nyní by mohly v příštích několika letech létat mise, které by konečně přinesly kus rudé planety domů na Zemi, abychom je mohli přímo studovat.
Historie ukázkových návratových misí
Průzkum vesmíru probíhá po etapách. Nejprve začnete průzkumným průletem, kde se kosmická loď vydá na rychlou trajektorii kolem světa a poskytne počáteční sadu obrázků a dat. Vzpomeňte si na Velkou cestu Voyageru přes Sluneční soustavu nebo na návštěvu New Horizons na Pluto.
Ilustrace sondy Cassini. Měření hmotnosti Saturnových prstenců provedená sondou Cassini umožňují vědcům odhadnout stáří prstenců. Obrázek: NASA/JPL-Caltech
Pak se vrátíte s orbiterem, kosmickou lodí, která může zůstat na místě roky a studovat povrch světa velmi podrobně. Vezměme si kosmickou loď Cassini, která obíhala Saturn 294krát, pořídil více než 450 000 snímků a navždy změnil naše chápání prstencové planety.
Pak přijdou landery a rovery. Nejlepším příkladem toho je samozřejmě Mars s Spirit a Opportunity, stejně jako Curiosity, které dohromady zachytily stovky tisíc snímků, vyvrtaly skály a našly důkazy o minulé vodě na Marsu.
Selfie zachycená sondou NASA Curiosity Rover na Marsu. Poděkování: NASA/JPL-Caltech
Pak přijdou ukázkové návratové mise. Toto je fáze, kterou vesmírné agentury vyzkoušely jen několikrát.
Kromě mise Apollo byla první kosmickou lodí, která přinesla vzorky z vesmíru zpět na Zemi, sovětská mise Luna. V roce 1970 přinesla Luna 16 domů 101 gramů lunárního regolitu , následovala Luna 20 a Luna 24. Přestože přinesli zlomek materiálu vráceného misemi Apollo, pocházel z různých míst na Měsíci.
Další kosmická loď, která vrátila vzorek domů, byla mise NASA Genesis . Byl vypuštěn v roce 2001, aby shromáždil vzorky slunečního větru Slunce a přivedl je zpět domů na Zemi.
Vzorová návratová kapsle z Genesis se zřítila v poušti Utah. Poděkování: NASA/JPL
1. dubna 2004 otevřela své sběrače vzorků a poté se v září téhož roku vrátila na Zemi. Bohužel se mu nepodařilo správně otevřít padák a kosmická loď tvrdě narazila do pouště v Utahu.
Navzdory tvrdému přistání se vědcům podařilo získat použitelné vzorky, což jim pomohlo zjistit, že Země mohla vzniknout z jiných materiálů slunečních mlhovin než Slunce.
Pak přišel Mise Stardust NASA , která v lednu 2004 proletěla ohonem komety Wild 2 a o dva roky později vrátila svou sběratelskou kapsli zpět na Zemi. Analýza těchto částic vědcům ukázala, že komety obsahovaly částice vyvržené ze Slunce na počátku své historie a mohly mít jiný způsob vzniku, než astronomové předpovídali.
Poslední ukázková návratová mise byla Mise Hayabusa společnosti JAXA , překonání všech druhů obtíží, včetně přímého zásahu sluneční erupcí, ztráty reakčních kol a selhání rozmístění skákacího přistávacího modulu. Ale neuvěřitelně se řídícím mise podařilo dostat kosmickou loď domů s několika vzácnými mikrogramy materiálu asteroidu na palubě.
Cesta MASKOTA po povrchu asteroidu Ryugu. Cesta byla znovu vytvořena pomocí dat z robota a z mateřské sondy Hayabusa2. Stín Hayabusy2 je vidět vpravo dole. Obrazový kredit: DLR/JAXA
Právě tam jsou mise: Hayabusa 2 a OSIRIS-REx, které přinesou ještě více vzorků asteroidů zpět domů ke studiu. JAXA dokonce plánuje misi s cílem vrátit vzorek z měsíců Marsu.
Co tedy ukázková návratová mise na samotný Mars?
Co se můžeme naučit ze vzorové návratové mise na Mars?
Ve skutečnosti jsme se naučili docela dost o geologii a atmosféře Marsu, protože zde na Zemi se nacházejí kusy Rudé planety. Byly vymrštěny z Marsu nárazem obřího asteroidu před miliony let a vznášely se vesmírem, nakonec zasáhly Zemi a neuvěřitelně přežily cestu atmosférou.
Pohled Curiosity na Mount Sharp na Marsu, starověký impaktní kráter, který odhaluje historii Marsu prostřednictvím jeho sedimentárních vrstev. Poděkování: NASA/JPL
Vědci mají náhodné kousky Marsu, ale nyní chtějí vzorek podle svého výběru. A to znamená poslat přímo vzorovou návratovou misi.
NASA ve skutečnosti plánovala návrat vzorku na Mars již od počátku 70. let, ještě před startem kosmické lodi Viking.
The cíle návratové mise by zahrnovalo hledání života, nejen dnešního, ale i minulého života, a dokonce i chemických prekurzorů života.
Vrácením nedotčených vzorků Marsu domů mohli vědci provádět nejrůznější experimenty na marťanském regolitu, vystavovat jej vodě, hustší atmosféře a živinám, aby zjistili, zda tam nejsou nějaké aktivní bakterie. Tento experiment byl proveden s Vikingem, ale výsledky byly neprůkazné a planetární biologové se o ně stále dohadují.
Mohli analyzovat vzorky pod výkonnými mikroskopy, hledat jakékoli mikroskopické fosílie nebo jakýkoli jiný náznak, že tam je život.
Vědci z NASA zjistili, že primitivní oceán na Marsu obsahoval více vody než pozemský Severní ledový oceán a že rudá planeta ztratila 87 procent této vody ve vesmíru. Poděkování: NASA/GSFC
Kromě toho mohli vědci porozumět historii povrchu Marsu a tomu, jak byl ovlivňován vodou po miliony let.
Vzorky by se mohly vrátit z některých nejzajímavějších míst, jako jsou sedimenty jezer, usazeniny kolem hydrotermálních průduchů a delty starých řek.
Mohli by přinést vzorky z nedávných a starověkých meteoritů, sopečných erupcí a oblastí, které byly dlouhou dobu vystaveny větru.
Mohli také studovat dlouhodobou historii Marsu po miliardy let, aby se pokusili pochopit, kdy došlo k rozsáhlým planetárním změnám, které způsobily, že planeta byla tak studená a suchá. Kdy se bombardování asteroidy ustálilo?
Mohli dokonce ochutnat kousky meteoritů, které pokrývají povrch Marsu, a zároveň odebírat vzorky z jiných světů.
Železný meteorit na povrchu Marsu. Poděkování: NASA/JPL
Tyto vzorky by v ideálním případě byly odeslány domů dříve, než první člověk vstoupí na povrch Marsu. Už víme, že v marťanském regolitu jsou toxické chemikálie, ale co prach, který se usazuje z atmosféry? Bude to riziko, když to astronauti dýchají? A co materiál, který je hlouběji pod povrchem?
Studiem tohoto materiálu by vědci byli také schopni pochopit, jak dobře mohou astronauti žít mimo zemi. Chcete-li použít regolit pro stavební materiál a pěstování rostlin. Stejně jako jeho chemické štěpení na různé suroviny.
Jsou různé části Marsu užitečnější než jiné?
Mars vzorové plány návratové mise
Jeden z prvních plánů na vzorovou návratovou misi na Mars byl nazýván Sbírka vzorků pro vyšetřování Marsu (nebo SCIM) . Jednalo by se o relativně levnou misi třídy scout, která by prolétla atmosférou Marsu až do výšky 40 km a sbírala prach a atmosférický plyn.
To by bylo dostatečně vysoké, aby kosmická loď nebyla zachycena Marsem. Pak by vzorky vrátil na Zemi. Studiem těchto vzorků mohli vědci porovnat vzorek atmosféry s plyny nalezenými v těchto horninách Marsu, aby si byli jisti, že pocházejí z Rudé planety. Byli by schopni zblízka studovat marťanský prach, víte, prach, který může vytvářet celoplanetární bouře schopné ukončit mise roverů a mohl by být rizikem pro budoucí astronauty.
Srovnávací snímky Marsu pořízené Hubbleem (vlevo) a ukazující globální prachovou bouři, která jej pohltila (vpravo). Astronomové, kteří během osmi let studují prachové bouře v oblasti Aonia-Solis-Valles Marineris, zjistili výraznou periodicitu jejich výskytu. Obrazový kredit: NASA
Návrh byl podán v roce 2001 na misi, která by letěla v roce 2007 a vrátila vzorky do roku 2010, ale nikdy nevznikla.
V roce 2009 však NASA a Evropská vesmírná agentura začaly vážně plánovat, jak přivézt kousek Marsu domů, a formálně oznámily svou spolupráci na misi.
V očekávání budoucí mise s návratem vzorků postavily NASA i ESA své nadcházející rovery, které mají být první fází odesílání materiálu zpět domů.
Umělecký dojem z roveru ExoMars ESA (v popředí) a ruské stacionární povrchové vědecké platformy (v pozadí) na povrchu Marsu. Umělecký dojem z roveru ExoMars ESA (v popředí) a ruské stacionární povrchové vědecké platformy (v pozadí) na povrchu Marsu. Kredit: ESA/ATG medialab
Jak se plazí po povrchu Rudé planety, Rover NASA Mars 2020 bude sbírat zajímavé vzorky a pak je pouštět na povrch, jak to jen jde. Rover Rosalind Franklin ESA, který má být také vypuštěn v roce 2020, bude shromažďovat a uchovávat vzorky z povrchu Mars v kanystrech velikosti pera , který bude připraven k vyzvednutí.
Vzorová návratová mise by měla tři části.
Zaprvé by tu byl rychle se pohybující přiváděcí rover, který postavila Evropská kosmická agentura, aby sbíral vzorky pro studium. Pak výstupové vozidlo NASA, které by přeneslo vzorky na oběžnou dráhu Marsu. A nakonec mise ESA na oběžnou dráhu, která by získala vzorky a přivezla je zpět na Zemi.
Sample Fetch Rover ESA by bylo relativně lehké vozidlo, ne větší než asi 120 kilogramů. Musel by být schopen ujet 20-30 kilometrů při rychlosti 200 metrů za den a autonomně obcházet překážky, které mu stojí v cestě. Během tohoto období by vyzvedl desítky vzorků, které na povrchu zanechal Mars 2020 nebo Rosalind Franklinová, a vybralo by asi 30 vědecky nejzajímavějších, které poslali domů.
Po několika měsících sbírání vzorků by Fetch Rover dorazil na Mars Sample Retrieval Lander. Jedná se o kosmickou loď, která má mnoho podobností s rovery Curiosity a Mars 2020 NASA.
Při vstupu do atmosféry Marsu by použila tepelnou skořápku a poté padák, čímž by nakonec spustila stoupající raketu na povrch Marsu. Na Marsu by seděla až 150 dní a čekala na vzorky z Fetch Roveru.
Když byly vzorky naloženy na palubu, Ascent Vehicle by odpálil svůj hybridní nebo pevný raketový motor a vynesl vzorky na oběžnou dráhu ve výšce 350 km.
Pak by to bylo zachyceno Orbiter ESA pro návrat Země , čímž se uskutečnilo zcela autonomní setkání miliony kilometrů od Země. Poté použije solárně-elektrický iontový motor k dlouhé cestě zpět na Zemi.
A pak, někdy ve 30. letech 20. století, se vědcům dostane do rukou asi 500 gramů materiálu z povrchu Marsu.
Začátkem roku 2019 Bílý dům zahrnul peníze do svého navrhovaného rozpočtu na misi Mars Sample Return, která by v ideálním případě mohla odstartovat již v roce 2026. Přestože mise jako tato byla navržena již mnohokrát, je to poprvé, kdy bylo skutečné financování dát stranou. V roce 2020 poskytla NASA 109 milionů dolarů na práci na „budoucích aktivitách na Marsu“, což je v podstatě návratová mise vzorku.
Takže nyní, po téměř 50 letech plánování, se připravuje seriózní ukázková návratová mise na Mars.
Získejte můj týdenní e-mailový zpravodaj:
Jednou týdně shromažďuji všechny své vesmírné novinky do jediného e-mailového zpravodaje a rozesílám je. Obsahuje obrázky, stručné zajímavosti o příběhu a odkazy, takže se můžete dozvědět více. Jít do Universtoday.com/newsletter zaregistrovat se.