Марсианский астробиологический исследователь-Качер - Mars Astrobiology Explorer-Cacher

Марсианский астробиологический исследователь-Качер
MAX-C-Rover.jpg
Тип миссииРовер
ОператорНАСА
Продолжительность миссииОдин земной год (предлагается)
Свойства космического корабля
Стартовая масса300 кг (660 фунтов)
 

В Марсианский астробиологический исследователь-Качер (МАКС-С), также известный как Миссия Марс 2018 был НАСА концепция для Марс марсоход миссия, которую предлагается запустить в 2018 году вместе с Европейским ЭкзоМарс вездеход.[1][2][3] Концепция марсохода MAX-C была отменена в апреле 2011 года из-за сокращения бюджета.[4][5]

Ровер был бы питаемый солнечной энергией, с максимальной массой 300 кг и в основном на основе Любопытство марсоход компоненты, но повлекло бы за собой систему, адаптированную к конкретной полезной нагрузке. Ровер MAX-C выполнил бы на месте астробиологический разведка, оценить потенциал обитаемости различных марсианских сред, и он собирал, документировал и кэшировал образцы для возможного возвращения на Землю в ходе будущей миссии.[6]

История

Необходимые потребности в энергии, воде и питательных веществах для поддержки и поддержания жизнь на Марсе присутствуют в настоящее время, и марсианские геологические данные предлагают заманчивую подсказку о многих древних обитаемых средах.[7] Если жизнь возникла и эволюционировала на раннем Марсе, то вполне возможно, и действительно вероятно, что физическая или химическая биосигнатуры сохранились в открытой летописи. Эти открытия и выводы являются убедительным аргументом в пользу миссии марсохода, предназначенной для исследования доказательств прошлого. Марсианская жизнь.[7]

Более десяти лет Программа исследования Марса придерживается стратегии «следовать за водой». Хотя эта стратегия была очень успешной в марсианских миссиях 1996-2007 годов, все больше осознается, что оценка полного астробиологического потенциала марсианской среды требует выхода за рамки определения мест, где присутствовала жидкая вода. Таким образом, чтобы искать признаки прошлой или настоящей жизни на Марсе, необходимо более полно охарактеризовать макроскопическую и микроскопическую ткань осадочные материалы. Этот тип информации будет иметь решающее значение для отбора и хранения соответствующих образцов для решения вопроса о жизни в образцах, предназначенных для изучения в сложных лабораториях на Земле.[7]

Возможная стратегия использования марсоходов для сбора и хранения геологических образцов для возможного последующего возвращения на Землю обсуждалась еще как минимум в середине 1990-х годов. В 2007 году было рекомендовано кэширование образцов для всех наземных миссий, следующих за Марсианская научная лаборатория Любопытство вездеход таким образом, чтобы подготовить к относительно раннему возвращению образцов на Землю. В середине 2007 года НАСА распорядилось добавить очень простой кэш в Любопытство rover, и, хотя они одобрили потенциальную ценность кэширования выборки, эксперты выразили серьезные опасения относительно качества выборки для этой конкретной реализации. В ноябре 2008 года кэш был удален, чтобы освободить место для инструментов для очистки оборудования для сбора образцов марсохода, которые были добавлены из-за проблем с обработкой образцов, с которыми столкнулся Феникс посадочный модуль.[7]

Концепция марсохода средней дальности изначально была включена в проектную работу Mars Architecture Tiger Team (MATT). Ко времени публикации отчета MATT-3 в 2009 году потенциальная миссия упоминалась под несколькими разными рабочими названиями, включая как «вездеход среднего радиуса действия», так и «марсоход-разведчик», а концепция миссии в целом предполагалась как включающая один Марсоход для исследования Марса или же Марсианская научная лаборатория марсоход с точной посадкой и возможностью выборки / кэширования. Чтобы предоставить название, которое лучше соответствовало концепции миссии, в августе 2009 года он был изменен с универсального вездехода среднего диапазона (MRR) на Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C).[7]

И MAX-C, и Марс 2020 планировалось, что вездеход будет использовать функции, разработанные для Любопытство марсоход

В апреле 2011 года из-за бюджетного кризиса было объявлено о предложении запустить в 2018 году только один марсоход, который будет больше любого из транспортных средств в парной концепции. ЭкзоМарс (ESA) и MAX-C (НАСА).[8] Одно из предложений заключалось в том, чтобы новый автомобиль был построен в Европе и сочетал в себе европейские и американские инструменты. НАСА предложило предоставить ракету-носитель и систему приземления «Небесный кран».[8] В феврале 2012 года НАСА прекратило свое участие в ExoMars из-за бюджетных сокращений,[9][10] и когда Конгресс возобновил финансирование исследования Марса после громкого протеста планетологов и энтузиастов, НАСА объявило в декабре 2012 г. Марс 2020 Rover, а позже и что он действительно подготовит образец кеша.[11]

Цели

Основная цель находилась на участке с высоким потенциалом сохранения физических и химических веществ. биосигнатуры, оценить палеоэкологические условия, охарактеризовать потенциал для сохранения биосигнатур и получить доступ к многочисленным последовательностям геологических единиц в поисках свидетельств прошлой жизни и / или пребиотической химии. Образцы, необходимые для достижения научных целей предлагаемой будущей миссии по возврату образцов, будут собраны, задокументированы и упакованы таким образом, чтобы их можно было вернуть. земной шар.[3]

Основная научная цель заключалась в том, чтобы приземлиться на участке, который интерпретируется как представляющий высокий обитаемость потенциал и с высоким потенциалом сохранения физических и химических биосигнатур:

  • Ранненоевская астробиология - пребиотический контекст окружающей среды, в котором потенциально возникла жизнь.
  • Стратиграфия Ноаха-Геспера - были ли условия на поверхности до и после снижения эрозии, выветривания воды, речной активности и магнитного поля пригодными для жизни.
  • Астробиология - Проверка гипотез, связанных с жизнью, в контексте другого конкретного вида геологической местности. Сбор образцов, которые могли бы сохранить доказательства химического состава пребиотиков или жизнь на Марсе; характеризуют возможность сохранения биосигнатур.
  • Выбросы метана из недр.
  • Радиометрическое датирование
  • Глубокий корончатое сверло — образцы керна с глубины ~ 2м
  • Полярные слоистые отложения - исследуйте потенциальную запись недавних глобальных изменений климата.
  • Мелководный лед средних широт - исследуйте обитаемость льда средних широт и как перхлорат повлиять на нынешнюю обитаемость Марса. Могут ли льды средних широт предоставить ресурсы для использования ресурсов на месте (ISRU)?

Вторичной научной целью было бы удовлетворить потребность в долгосрочных данных об атмосферном давлении с поверхности Марса. Были исследования, оценивающие возможности совместной науки между марсоходом MAX-C и ЭкзоМарс ровер, если приземлились вместе в одном месте.[12][13]

Посадка

Предлагаемая миссия MAX-C должна была прибыть на Марс в январе 2019 года в северном полушарии зимой, учитывая благоприятное атмосферное давление в этом сезоне и производительность системы доставки «небесного крана».[7] Из-за эксцентриситета марсианской орбиты, широты доступа для марсохода на солнечной энергии, северные широты менее суровы с точки зрения мощности / теплового дизайна, чем южные широты, что позволяет эффективно работать на объектах, расположенных далеко на север до 25 ° северной широты и на юге до 15 градусов. ° ю.

Учитывая, что интересные с научной точки зрения объекты часто представляют собой местность, на которой слишком опасно приземляться, посадочный эллипс часто приходится размещать вплотную к интересующим объектам, а не поверх них. В результате доступ часто является результатом как размера эллипса, так и возможности перемещения марсохода, достаточной для выхода за пределы эллипса за разумный промежуток времени по сравнению со сроком действия миссии. Система входа, спуска и посадки должна была иметь высокую точность с точностью прицеливания 7 км (4,3 мили).[7] Марсоход на солнечной энергии должен был иметь дальность действия не менее 10 км (6,2 мили) и срок службы не менее одного земного года.

Ровер

Ровер MAX-C мог бы полагаться на значительную унаследованность MSL Любопытство марсоход дизайн, дизайн полета, дизайн испытаний, оборудование для тестирования и обслуживания для минимизации затрат и рисков. Этот марсоход на солнечной энергии требовал дальности не менее 20 км (12 миль) и срока службы не менее 500 марсианских дней (солей).[13] Поскольку многие из геологически интересных ландшафтов на Марсе обнажают стратифицированные слои на склонах в кратерах, каналах и склонах холмов, было бы чрезвычайно полезно, чтобы предлагаемая миссия MAX-C была способна перемещаться на склонах до 30 градусов, поскольку оба из них то MER духа и возможностей сделано.

Масса была бы около 300 кг, больше, чем у MER, по массе сопоставимой с ЭкзоМарс вездеход, но легче, чем Любопытство вездеход.

Предлагаемое научное оборудование

На марсоходе должно было быть оборудование, достаточное для научного отбора образцов для кэширования. Предполагалось, что это означает следующие инструменты и возможности:[13]

  • Должен иметь возможность удаленно (например, с помощью инструментов, установленных на мачте) охарактеризовать обнажения и идентифицировать интересующие объекты (панорамная камера, Спектрометр ближнего ИК-диапазона )
  • Должен уметь собирать микромасштабные изображения обнажений; контактный инструмент (микроскопический формирователь изображения )
  • Должен быть в состоянии обнажить неответренные поверхности горных пород с помощью инструмента для абразивной обработки поверхности (шлифовальные насадки).
  • Должен уметь измерять минералогию в микромасштабе на абразивных поверхностях горных пород; контактный инструмент (Рамановская спектроскопия )
  • Должен уметь измерять объемный химический состав элементов на истираемых поверхностях горных пород; контактный инструмент (Рентгеновский спектрометр альфа-частиц )
  • Должен уметь измерить органические соединения на истираемых поверхностях горных пород; контактный прибор (Рамановская спектроскопия)
  • Должен быть в состоянии соотнести состав с микромасштабными структурами и текстурами в породах (микроскопический формирователь изображений)

Образец кеша

Возврат образцов с Марса необходим для достижения высших научных целей Программы исследования Марса.[3] Однако Миссия по возврату образцов на Марс влечет за собой высокую стоимость и риск, а также влечет за собой выбор, сбор и документирование научных образцов для потенциального возвращения на Землю, поэтому он также должен иметь беспрецедентную ценность. Несмотря на то, что любой образец, возвращенный с Марса, может быть полезен для некоторого направления научного исследования, также верно и то, что не все образцы будут одинаково полезны для подробного научного исследования.[3] Для решения наиболее приоритетных научных вопросов потребуется отбор «выдающихся образцов».[1] Образцы, необходимые для достижения научных целей предлагаемой будущей миссии по возврату образцов, будут собраны, задокументированы и упакованы таким образом, чтобы их можно было вернуть на Землю. Будущее рандеву на поверхности позволит найти тайник и загрузить его в «Марсианский восходящий корабль» для доставки на Землю.[1][14]

Если в MSL Любопытство место посадки марсохода (2012 г.), ученые не распознают выдающийся образец, они захотят отправить марсоход на альтернативное место, выбранное из орбитальных данных и в отношении которого можно было бы привести аргумент, что есть более точные научные данные или потенциал доступа; если MSL действительно обнаружит выдающиеся образцы, ученые, вероятно, захотят отправить марсоход обратно, чтобы собрать их и вернуть,[3] Следовательно, разработка MAX-C для запуска в 2018 году могла бы сэкономить время и ресурсы. Предлагаемое требование к отбору проб будет заключаться в отборе 20 проб в четырех точках вне посадочного эллипса в течение одного земного года. Затем марсоход отправится в безопасное место, чтобы поместить кэш на 20 отсчетов, который может быть извлечен марсоходом где-то после 2020 года. Для такого сценария ожидается, что марсоход MAX-C преодолеет 10 км за 150 дорожных зол, т. Е. , В среднем ~ 67 м / соль, поэтому для предполагаемой миссии MAX-C потребуется повышенная автономность марсохода.[6]

Ровер MAX-C мог собирать образцы путем удаления керна и истирания. Керлинг должен был производиться за счет использования корончатое сверло это могло бы производить сердечники диаметром примерно 10 мм и длиной до 50 мм, которые можно было бы заключить в отдельные рукава с запрессованными крышками. Абразивная обработка поверхностного материала будет выполняться с помощью специального абразивного сверла, помещенного в инструмент для отбора керна. Этот инструмент предназначен для удаления небольшого количества поверхностного материала, чтобы обеспечить доступ инструментам за пределы любого слоя пыли и / или атмосферных воздействий. Он обработал бы круглую область такого же диаметра, что и сердцевина (8–10 мм). Трансляция руки будет использоваться для сканирования отдельных пятен истирания.[7] Ровер должен иметь возможность кэшировать не менее 38 образцов ядра.[13]

Развитие технологий

Стоимость финансирования деятельности по развитию технологий оценивалась в 70 миллионов долларов;[7] концепция миссии потребует развития технологий в четырех ключевых областях:[3][7]

  • Коррекция, инкапсуляция и кэширование: легкие инструменты / механизмы для получения и обработки проб с сердцевиной.
  • Инструменты: Дополнительные технологии ориентированы на усовершенствованные инструменты, которые могут удовлетворить изложенные здесь потребности в измерениях, в частности, для составления карт минералогии, органических веществ и элементного состава в микромасштабе.
  • Планетарная защита / контроль загрязнения: биоочистка, каталогизация биозагрязнителей и моделирование транспорта для обеспечения возврата кэшированных образцов.
  • Навигация ровера: бортовая обработка изображений и навигация для увеличения скорости движения.
  • Точная посадка: основным научным приоритетом является улучшение доступа к сложной местности, что требует значительного сужения посадочного эллипса.

На основании чернового расписания проекта и полного JPL Экспериментальное исследование группы, общая стоимость проекта в долларах, без учета ракеты-носителя, оценивается в 1,5-2,0 миллиарда долларов.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c МакЛеннан, Скотт (10 сентября 2009 г.), «Предлагаемая миссия Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C) на 2018 год» (PDF), Предложение исследовательской группы MEPAG по среднему марсоходу (MRR-SAG), НАСА Лаборатория реактивного движения
  2. ^ Анализ программы исследования Марса (9 июля 2009 г.)
  3. ^ а б c d е ж грамм Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C): потенциальная миссия марсохода на 2018 год В архиве 2010-05-28 на Wayback Machine (15 сентября 2009 г.)
  4. ^ де Сельдинг, Питер Б. (20 апреля 2011 г.). "ЕКА прекращает работу над орбитальным аппаратом и вездеходом ExoMars". Космические новости. Получено 2011-04-21.
  5. ^ Свитак, Эми (18 апреля 2011 г.). «США и Европа планируют полет на Марс с одним вездеходом на 2018 год». Космические новости. Получено 2011-04-21.
  6. ^ а б Стратегическое развитие технологий для будущих миссий на Марс (2013-2022 гг.) В архиве 2010-05-28 на Wayback Machine (PDF) 15 сентября 2009 г.
  7. ^ а б c d е ж грамм час я j Пратт, Лиза, изд. (14 октября 2009 г.), «Mars Astrobiology Explorer-Cacher: потенциальная миссия марсохода на 2018 год» (PDF), Обзор документов JPL, стр.94 с.
  8. ^ а б Амос, Джонатан (7 апреля 2011 г.). "США и Европа обсуждают единый марсоход 2018 года". Новости BBC. Получено 2011-04-08.
  9. ^ Морринг-младший, Фрэнк (14 февраля 2012 г.). «Подразделения НАСА надеются на запуск роботов на Марс в 2018 году». Авиационная неделя.
  10. ^ Кремер, Кен (1 февраля 2012 г.). «Эксперты реагируют на удар Обамы по поводу исследований Марса и планетологии НАСА». Вселенная сегодня.
  11. ^ Инструменты, выбранные для Mars 2020, последнего марсохода НАСА. Астробиты, Джозеф О'Рурк. 9 сентября 2014 г.
  12. ^ MEPAG 2-Rover International Science Analysis Group (2R-iSAG) (сентябрь 2010 г.), «Два марсохода к одному месту на Марсе, 2018: возможности для совместной науки», Астробиология, 10 (7): 663–685, Bibcode:2010AsBio..10..663M, Дои:10.1089 / аст.2010.0526, PMID  20932131.
  13. ^ а б c d Сальво, Кристофер Дж .; Эльфвинг, Андерс, ред. (17 марта 2010 г.), «Предложенный астробиологический исследователь Марса - статус формулировки миссии Cacher (MAX-C) и ExoMars 2018 (MXM-2018)» (PDF), 22-е заседание MEPAG, Монровия, Калифорния, США: Лаборатория реактивного движения
  14. ^ Бойл, Алан (24 февраля 2010 г.). "Возвращение Марсу жизни". Новости MSNBC. Архивировано из оригинал 27 февраля 2010 г.

внешняя ссылка