Mars Astrobiology Explorer-Cacher

Mars Astrobiology Explorer-Cacher
MAX-C-Rover.jpg
Typ misji Wędrowiec
Operator NASA
Czas trwania misji Jeden rok ziemski (proponowane)
Właściwości statków kosmicznych
Uruchom masę 300 kg (660 funtów)
 

Mars Astrobiology Explorer-Cacher ( MAX-C ), znana również jako misja Mars 2018 , była koncepcją NASA dotyczącą misji łazika marsjańskiego , której wystrzelenie miało nastąpić w 2018 roku wraz z europejskim łazikiem ExoMars . Koncepcja łazika MAX-C została anulowana w kwietniu 2011 roku z powodu cięć budżetowych.

Łazik byłby zasilany energią słoneczną , o maksymalnej masie 300 kg i opierałby się głównie na komponentach łazika Curiosity , ale wymagałby systemu dostosowanego do konkretnego ładunku. Łazik MAX-C przeprowadziłby astrobiologiczną in situ , oceniłby potencjał do zamieszkania w różnych środowiskach marsjańskich oraz zebrałby, udokumentował i zapisał w pamięci podręcznej próbki do potencjalnego powrotu na Ziemię w ramach przyszłej misji.

Historia

Zasadnicze zapotrzebowanie na energię, wodę i składniki odżywcze niezbędne do podtrzymania życia na Marsie jest obecnie obecne, a marsjański zapis geologiczny dostarcza kuszących wskazówek na temat wielu starożytnych środowisk nadających się do zamieszkania. Jeśli życie pojawiło się i ewoluowało na wczesnym Marsie, jest możliwe, a nawet prawdopodobne, że fizyczne lub chemiczne biosygnatury są zachowane w odsłoniętym zapisie skalnym. Te odkrycia i wnioski stanowią przekonujący argument przemawiający za misją łazika mającą na celu poszukiwanie dowodów na istnienie życia na Marsie w przeszłości .

Od ponad dekady program eksploracji Marsa realizuje strategię „podążania za wodą”. Chociaż strategia ta odniosła duży sukces w misjach marsjańskich w latach 1996-2007, coraz bardziej docenia się fakt, że ocena pełnego potencjału astrobiologicznego środowisk marsjańskich wymaga wyjścia poza identyfikację miejsc, w których występowała woda w stanie ciekłym. Tak więc, aby szukać śladów przeszłego lub obecnego życia na Marsie, konieczne jest dokładniejsze scharakteryzowanie makroskopowej i mikroskopowej tkanki materiałów osadowych . Ten rodzaj informacji byłby krytyczny do wybrania i przechowywania odpowiednich próbek w celu rozwiązania kwestii życia w próbkach przeznaczonych do badań w zaawansowanych laboratoriach na Ziemi.

Możliwa strategia wykorzystania łazików do zbierania i przechowywania próbek geologicznych w celu ewentualnego późniejszego powrotu na Ziemię była dyskutowana co najmniej od połowy lat 90. W 2007 roku zalecono buforowanie próbek we wszystkich misjach powierzchniowych, które następują po Mars Science Laboratory Curiosity , w sposób przygotowujący do stosunkowo wczesnego powrotu próbek na Ziemię. W połowie 2007 roku NASA poleciła dodanie do Curiosity bardzo prostej pamięci podręcznej rover i chociaż poparli potencjalną wartość buforowania próbek, eksperci wyrazili poważne obawy dotyczące jakości próbek dla tej konkretnej implementacji. W listopadzie 2008 r. Skrzynka została rozebrana, aby zrobić miejsce na narzędzia do czyszczenia sprzętu do pobierania próbek łazika, które zostały dodane z powodu problemów z obsługą próbek napotkanych przez lądownik Phoenix .

Koncepcja łazika średniego zasięgu została pierwotnie uwzględniona w pracach planistycznych zespołu Mars Architecture Tiger Team (MATT). Do czasu publikacji raportu MATT-3 w 2009 roku, potencjalna misja była określana kilkoma różnymi nazwami roboczymi, w tym zarówno „Mid-Range Rover”, jak i „Mars Prospector Rover”, a koncepcja misji była ogólnie przewidywana jako obejmująca jeden Mars Exploration Rover lub Mars Science Laboratory -łazik klasy z precyzyjnym lądowaniem i możliwością próbkowania/buforowania. Aby zapewnić nazwę, która lepiej pasuje do koncepcji misji, w sierpniu 2009 roku zmieniono ją z ogólnego Mid-Range Rover (MRR) na Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C).

Zarówno MAX-C, jak i Perseverance łazik Mars 2020 miały wykorzystywać funkcje opracowane dla łazika Curiosity

W kwietniu 2011 r., Z powodu kryzysu budżetowego, ogłoszono propozycję latania tylko jednym łazikiem w 2018 r., Który byłby większy niż którykolwiek z pojazdów w sparowanej koncepcji, ExoMars (ESA) i MAX-C (NASA). Jedną z sugestii było, aby nowy pojazd był budowany w Europie i stanowił kombinację instrumentów europejskich i amerykańskich. NASA zaproponowała dostarczenie rakiety startowej i systemu lądowania „Sky Crane”. W lutym 2012 NASA zakończyła swój udział w ExoMars z powodu cięć budżetowych, a kiedy Kongres przywrócił finansowanie eksploracji Marsa po głośnym oburzeniu naukowców i entuzjastów planetologii, NASA ogłosiła w grudniu 2012 r. Mars 2020 , a później, że faktycznie przygotuje przykładową pamięć podręczną.

Cele

Głównym celem była lokalizacja o wysokim potencjale zachowania biosygnatur fizycznych i chemicznych, ocena warunków paleośrodowiskowych, scharakteryzowanie potencjału zachowania biosygnatur oraz dostęp do wielu sekwencji jednostek geologicznych w poszukiwaniu dowodów na dawne życie i/lub prebiotyki chemia. Próbki niezbędne do osiągnięcia celów naukowych proponowanej przyszłej misji zwrotu próbek byłyby zbierane, dokumentowane i pakowane w sposób odpowiedni do potencjalnego powrotu na Ziemię .

Głównym celem naukowym było wylądowanie w miejscu interpretowanym jako reprezentujące wysoki potencjał zamieszkania i wysoki potencjał ochrony biosygnatur fizycznych i chemicznych:

  • Wczesna astrobiologia noahicka — Prebiotyczny kontekst środowiskowy, w którym potencjalnie powstało życie.
  • Stratygrafia noahicko-hesperska — czy warunki powierzchniowe przed i po spadku erozji, wietrzenia wodnego, aktywności fluwialnej i pola magnetycznego nadawały się do zamieszkania.
  • Astrobiologia — Testuj hipotezy związane z życiem w kontekście innego określonego rodzaju terenu geologicznego. Zbiór próbek, który mógł zachować dowody chemii prebiotycznej lub życia na Marsie ; scharakteryzować potencjał zachowania biosygnatur.
  • Emisja metanu spod powierzchni.
  • Datowanie radiometryczne
  • Głębokie wiertło rdzeniowe — próbki rdzenia z głębokości ~2m
  • Polarne osady warstwowe — Zbadaj potencjalny zapis ostatnich globalnych zmian klimatu.
  • Płytki lód na średnich szerokościach geograficznych — Zbadaj, czy lód na średnich szerokościach geograficznych nadaje się do zamieszkania i jak nadchloran wpływa na obecną zdolność do życia na Marsie. Czy lód na średnich szerokościach geograficznych może stanowić źródło wykorzystania zasobów in-situ (ISRU)?

Drugorzędnym celem naukowym byłoby zaspokojenie zapotrzebowania na długoterminowe dane dotyczące ciśnienia atmosferycznego z powierzchni Marsa. Przeprowadzono badania oceniające możliwości współpracy naukowej między łazikiem MAX-C i ExoMars , jeśli wylądują razem w tym samym miejscu.

Lądowanie

Proponowana misja MAX-C dotarłaby na Marsa w styczniu 2019 r. na półkuli północnej zimą, biorąc pod uwagę korzystne ciśnienie atmosferyczne w tym sezonie i wydajność systemu dostarczania „podniebnego dźwigu”. Ze względu na ekscentryczność orbity marsjańskiej, dostęp do szerokości geograficznej dla łazika zasilanego energią słoneczną, północne szerokości geograficzne są mniej dotkliwe pod względem projektu zasilania / termicznego niż szerokości geograficzne południowe, umożliwiając efektywną pracę w miejscach tak daleko na północ, jak 25 ° N i tak daleko na południe, jak 15 °S.

Biorąc pod uwagę, że interesujące z naukowego punktu widzenia obiekty często przedstawiają teren zbyt niebezpieczny, aby na nim lądować, elipsa lądowania jest często ustawiana bezpośrednio na interesujących obiektach, ale nie na ich wierzchu. W rezultacie dostęp jest często iloczynem zarówno wielkości elipsy, jak i możliwości przechodzenia przez łazik, wystarczających do wydostania się poza elipsę w rozsądnym czasie w stosunku do czasu trwania misji. System wejścia, zejścia i lądowania byłby bardzo precyzyjny z dokładnością celowania 7 km (4,3 mil). Łazik zasilany energią słoneczną musiałby mieć zasięg nie mniejszy niż 10 km (6,2 mil) i żywotność co najmniej jednego roku ziemskiego.

Wędrowiec

Łazik MAX-C opierałby się na znaczącym dziedzictwie projektu łazika Curiosity MSL , projektu lotu, projektu testu, sprzętu testowego i obsługi, aby zminimalizować koszty i ryzyko. Ten zasilany energią słoneczną łazik wymagał zasięgu nie mniejszego niż 20 km (12 mil) i żywotności co najmniej 500 dni marsjańskich (soli). Ponieważ wiele geologicznie interesujących terenów na Marsie ma warstwy uwarstwione na zboczach w kraterach, kanałach i na zboczach wzgórz, byłoby niezwykle przydatne, aby proponowana misja MAX-C mogła nawigować po zboczach o nachyleniu do 30 stopni, ponieważ oba Spirit i Opportunity MER zrobiły.

Masa byłaby około 300 kg, większa niż MER , porównywalna masą do łazika ExoMars , ale lżejsza niż łazik Curiosity .

Proponowane oprzyrządowanie naukowe

Łazik byłby wyposażony w oprzyrządowanie wystarczające do naukowego wybrania próbek do buforowania. Przyjęto, że przekłada się to na następujące instrumenty i możliwości:

  • Musi być w stanie zdalnie (tj. za pomocą przyrządów zamontowanych na maszcie) charakteryzować odkrywki i identyfikować interesujące ich cechy (kamera panoramiczna, spektrometr bliskiej podczerwieni )
  • Musi być w stanie zbierać zdjęcia wychodni w mikroskali; przyrząd kontaktowy ( kamera mikroskopowa )
  • Musi być w stanie odsłonić niezwietrzałe powierzchnie skalne za pomocą narzędzia do ścierania powierzchni (wierteł ściernych)
  • Musi być w stanie zmierzyć mineralogię w mikroskali na ścieranych powierzchniach skalnych; instrument kontaktowy ( spektroskopia ramanowska )
  • Musi być w stanie zmierzyć chemię pierwiastków masowych na ścieranych powierzchniach skał; instrument kontaktowy ( spektrometr rentgenowski cząstek alfa )
  • Musi być w stanie zmierzyć związki organiczne na wytartych powierzchniach skalnych; instrument kontaktowy (spektroskopia ramanowska)
  • Musi być w stanie skorelować skład ze strukturami i teksturami w skali mikro (mikroskopowy imager)

Przykładowa pamięć podręczna

Zwrot próbek z Marsa jest niezbędny do osiągnięcia najwyższych priorytetowych celów naukowych Programu Eksploracji Marsa. Jednak misja zwrotu próbki z Marsa wiąże się z wysokimi kosztami i ryzykiem, a także naukową selekcją próbek, pozyskiwaniem i dokumentacją potencjalnego powrotu na Ziemię, więc musi również zapewniać bezprecedensową wartość. Nawet jeśli jakakolwiek próbka zwrócona z Marsa byłaby przydatna w jakimś kierunku badań naukowych, prawdą jest również, że nie wszystkie próbki byłyby równie przydatne w szczegółowych badaniach naukowych. Aby zająć się kwestiami naukowymi o najwyższym priorytecie, wymagany byłby wybór „wybitnych próbek”. Próbki niezbędne do osiągnięcia celów naukowych proponowanej przyszłej misji zwrotu próbek byłyby zbierane, dokumentowane i pakowane w sposób odpowiedni do potencjalnego powrotu na Ziemię. Przyszłe spotkanie na powierzchni miałoby odzyskać pamięć podręczną i załadować ją do „pojazdu Mars Ascent” w celu dostarczenia na Ziemię.

Jeśli w MSL Curiosity miejsce lądowania łazika (2012), naukowcy nie rozpoznają wybitnej próbki, będą chcieli wysłać łazik do alternatywnego miejsca wybranego z danych orbitalnych, dla którego można by argumentować, że istnieje lepszy potencjał naukowy lub dostępowy; jeśli MSL odkryje wybitne próbki, naukowcy prawdopodobnie będą chcieli odesłać łazik z powrotem, aby je zebrać do zwrotu, dlatego opracowanie MAX-C do wystrzelenia w 2018 r. mogłoby zaoszczędzić czas i zasoby. Proponowanym wymogiem pobierania próbek byłoby pobranie 20 próbek w czterech miejscach poza elipsą lądowania w ciągu jednego roku ziemskiego. Następnie łazik pojechałby w bezpieczne miejsce, aby zdeponować 20-próbkową pamięć podręczną, którą łazik mógłby potencjalnie odzyskać po 2020 roku. W takim scenariuszu oczekuje się, że łazik MAX-C przejedzie 10 km w 150 solach jazdy, tj. , średnio ~67 m/sol, więc dla kandydata na misję MAX-C potrzebna byłaby lepsza autonomia łazika.

Łazik MAX-C byłby w stanie pobrać próbki poprzez rdzeniowanie i ścieranie. Wiercenie miało być wykonane za pomocą wiertła rdzeniowego które mogłyby wytwarzać rdzenie o średnicy około 10 mm i długości do 50 mm, które byłyby zamknięte w pojedynczych tulejach z wciskanymi nasadkami. Ścieranie materiału powierzchniowego odbywałoby się za pomocą specjalistycznego wiertła ściernego umieszczonego w narzędziu rdzeniowym. To narzędzie byłoby przeznaczone do usuwania niewielkich ilości materiału powierzchniowego, aby umożliwić instrumentom dostęp poza wszelkie warstwy kurzu i/lub czynników atmosferycznych. Spowodowałoby to ścieranie okrągłego obszaru o średnicy podobnej do rdzenia (8–10 mm). Przesunięcie ramienia posłużyłoby do zeskanowania poszczególnych miejsc otarcia. Łazik powinien być w stanie przechowywać w pamięci podręcznej co najmniej 38 próbek rdzenia.

Rozwój technologii

Koszt działań związanych z rozwojem technologii oszacowano na 70 mln USD; koncepcja misji wymagałaby rozwoju technologii w czterech kluczowych obszarach:

  • Rdzenie, enkapsulacja i buforowanie: Lekkie narzędzia/mechanizmy do uzyskiwania i obsługi próbek rdzeniowych.
  • Instrumenty: Dodatkowa technologia koncentruje się na dojrzałych instrumentach, które mogą zaspokoić określone tutaj potrzeby pomiarowe, w szczególności mapowanie mineralogii w mikroskali, związków organicznych i składu pierwiastków.
  • Ochrona planetarna/kontrola skażeń: biooczyszczanie, katalogowanie biozanieczyszczeń i modelowanie transportu w celu zapewnienia możliwości zwrotu przechowywanych w pamięci podręcznej próbek.
  • Nawigacja łazikiem: Wbudowane przetwarzanie obrazu i nawigacja w celu zwiększenia prędkości obrotu.
  • Precyzyjne lądowanie: Głównym priorytetem naukowym jest poprawa dostępu do złożonego terenu, co wymaga znacznego zawężenia elipsy lądowania.

Na podstawie wstępnego harmonogramu projektu i pełnego badania eksperymentalnego zespołu JPL , całkowity koszt projektu w dolarach, nie licząc rakiety nośnej, oszacowano na 1,5-2,0 miliardy dolarów.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Mars_Astrobiology_Explorer-Cacher&oldid=1125092179 ”