Марсианский астробиологический исследователь-кешер

Марсианский астробиологический исследователь-кешер
Тип миссии	Ровер
Оператор	НАСА
Продолжительность миссии	Один земной год (предлагается)
Свойства космического корабля
Стартовая масса	300 кг (660 фунтов)

Mars Astrobiology Explorer-Cacher ( MAX-C ), также известный как миссия Mars 2018 , представлял собой концепцию NASA для , миссии марсохода которую предлагалось запустить в 2018 году вместе с европейским марсоходом ExoMars . ^[1]^[2]^[3] Концепция вездехода MAX-C была отменена в апреле 2011 года из-за сокращения бюджета. ^[4]^[5]

Ровер должен был работать на солнечной энергии , с максимальной массой 300 кг и в основном основываться на Curiosity компонентах марсохода , но повлек за собой систему, адаптированную к конкретной полезной нагрузке. Ровер MAX-C должен был провести исследование на месте астробиологическое , оценить потенциал обитаемости различных марсианских сред, а также собрать, задокументировать и сохранить образцы для потенциального возвращения на Землю в рамках будущей миссии. ^[6]

Миссия Марс 2020 с марсоходом Perseverance преследовала те же научные цели, что и Марс 2018 и MAX-C.

История

Важнейшие потребности в энергии, воде и питательных веществах для поддержания жизни на Марсе в настоящее время присутствуют, а марсианские геологические данные предлагают дразнящие подсказки о многих древних обитаемых средах. ^[7] Если жизнь возникла и развивалась на раннем Марсе, то вполне возможно, и даже вероятно, что физические или химические биосигнатуры сохранились в обнаженных породах. Эти открытия и выводы дают убедительные аргументы в пользу миссии марсохода, предназначенной для поиска доказательств прошлой жизни на Марсе . ^[7]

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

Возможная стратегия использования марсоходов для сбора и кэширования геологических образцов для возможного последующего возвращения на Землю обсуждалась еще, по крайней мере, в середине 1990-х годов. В 2007 году было рекомендовано кэшировать образцы во всех наземных миссиях, которые следуют за марсоходом Марсианской научной лаборатории Curiosity , таким образом, чтобы подготовиться к относительно раннему возвращению образцов на Землю. В середине 2007 года НАСА распорядилось добавить к марсоходу Curiosity очень простой кэш , и, хотя они подтвердили потенциальную ценность кэширования образцов, эксперты выразили серьезную обеспокоенность по поводу качества образцов для этой конкретной реализации. В ноябре 2008 года тайник был расчищен, чтобы освободить место для инструментов для очистки оборудования для сбора проб марсохода, которое было добавлено из-за проблем с обработкой проб, с которыми столкнулся спускаемый аппарат «Феникс» . ^[7]

Концепция марсохода среднего класса изначально была включена в работу по планированию Mars Architecture Tiger Team (MATT). К моменту публикации отчета MATT-3 в 2009 году потенциальная миссия называлась под несколькими разными рабочими названиями, включая «Средний марсоход» и «Марсоход Mars Prospector», а концепция миссии в общих чертах предполагалась как включающая одно Марсоход для исследования Марса или Марсианская научная лаборатория — марсоход класса с точной посадкой и возможностью отбора проб/кэширования. Чтобы название лучше соответствовало концепции миссии, в августе 2009 года оно было изменено с обычного Mid-Range Rover (MRR) на Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C). ^[7]

В апреле 2011 года из-за бюджетного кризиса было объявлено о предложении запустить в 2018 году только один марсоход, который будет больше, чем любой из аппаратов парной концепции: ExoMars (ESA) и MAX-C (NASA). ^[8] Одно из предложений заключалось в том, что новый автомобиль будет построен в Европе и будет сочетать в себе инструменты Европы и США. НАСА предложило предоставить ракету-носитель и систему посадки «Небесный кран». ^[8] В феврале 2012 года НАСА прекратило участие в проекте «ЭкзоМарс» из-за сокращения бюджета. ^[9]^[10] и когда Конгресс возобновил финансирование исследования Марса после громкого протеста ученых-планетологов и энтузиастов, НАСА объявило в декабре 2012 года о марсоходе « Марс 2020» , а позже объявило, что оно действительно подготовит тайник с образцами. ^[11]

Цели

Основная цель заключалась в том, чтобы найти участок с высоким потенциалом сохранения физических и химических биосигнатур , оценить палеоэкологические условия, охарактеризовать потенциал сохранения биосигнатур и получить доступ к многочисленным последовательностям геологических единиц в поисках доказательств прошлой жизни и/или пребиотиков. химия. Образцы, необходимые для достижения научных целей предлагаемой будущей миссии по возврату образцов, будут собраны, задокументированы и упакованы таким образом, чтобы их можно было потенциально вернуть на Землю . ^[3]

Основная научная цель заключалась в том, чтобы приземлиться на участке, который, как предполагалось, представляет собой высокий потенциал обитаемости и с высоким потенциалом сохранения физических и химических биосигнатур:

Ранняя ноахианская астробиология — пребиотический контекст окружающей среды, в котором потенциально возникла жизнь.
Ноахско-гесперианская стратиграфия — были ли условия на поверхности до и после снижения эрозии, водного выветривания, речной активности и магнитного поля пригодными для жизни.
Астробиология . Проверка гипотез, связанных с жизнью, в контексте другого конкретного типа геологической местности. Коллекция образцов, которая могла бы сохранить доказательства пребиотической химии или жизни на Марсе ; охарактеризовать потенциал сохранения биосигнатур.
Выбросы метана из недр.
Радиометрическое датирование
Глубокое бурение — отбор керна с глубины ~ 2м.
Полярные слоистые отложения. Исследуйте потенциальные записи недавних глобальных изменений климата.
Мелкий лед в средних широтах. Исследуйте обитаемость льда в средних широтах и то, как перхлорат влияет на нынешнюю обитаемость Марса. Может ли лед средних широт стать ресурсом для использования ресурсов на месте (ISRU)?

Второстепенной научной целью должно было быть удовлетворение потребности в долгосрочных данных об атмосферном давлении с поверхности Марса. Были проведены исследования, оценивающие возможности совместной научной работы между марсоходом MAX-C и марсоходом ExoMars , если они приземлятся 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 это время года и работу системы доставки «небесный кран». ^[7] Из-за эксцентриситета марсианской орбиты, доступа к широте для марсохода на солнечной энергии, северные широты менее требовательны к энергопотреблению и теплу, чем южные широты, что позволяет эффективно работать на объектах на севере до 25 ° северной широты и на юге до 15 градусов северной широты. °С.

Учитывая, что интересные с научной точки зрения объекты часто представляют собой местность, на которой слишком опасно приземляться, посадочный эллипс часто размещается прямо напротив интересующих объектов, но не поверх них. В результате доступ часто зависит как от размера эллипса, так и от возможности перемещения марсохода, достаточной для того, чтобы выйти за пределы эллипса за разумное время по сравнению со сроком службы миссии. Система входа, спуска и посадки должна была иметь высокую точность с точностью наведения 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 должен был опираться на значительное наследие MSL Curiosity конструкции марсохода , конструкции полета, конструкции испытаний, оборудования для испытаний и управления, чтобы минимизировать затраты и риски. Этому марсоходу на солнечной энергии требовалось расстояние не менее 20 км (12 миль) и срок службы не менее 500 марсианских дней (солов). ^[13] Поскольку многие из геологически интересных ландшафтов Марса имеют слоистые слои на склонах в кратерах, каналах и склонах холмов, для предлагаемой миссии MAX-C было бы чрезвычайно полезно иметь возможность перемещаться по склонам до 30 градусов, поскольку оба MER Spirit и Opportunity сделали это.

Масса должна была составлять около 300 кг, больше, чем у марсохода MER , сопоставима по массе с марсоходом ExoMars , но легче марсохода Curiosity .

Предлагаемое научное оборудование

Ровер должен был иметь на борту инструменты, достаточные для научного отбора образцов для кэширования. Предполагалось, что это выражается в следующих инструментах и возможностях: ^[13]

Должен иметь возможность удаленно (т.е. с помощью приборов, установленных на мачте) охарактеризовать обнажения и выявить интересующие объекты (панорамная камера, спектрометр ближнего ИК-диапазона ).
Должен иметь возможность собирать микромасштабные изображения обнажений горных пород; контактный инструмент ( микроскопический имиджер )
Должен быть в состоянии обнажить невыветрившиеся поверхности горных пород с помощью абразивного инструмента (шлифовальные насадки).
Должен уметь измерять минералогию на микромасштабах на истертых поверхностях горных пород; контактный прибор ( рамановская спектроскопия )
Должен уметь измерять химический состав элементов на истертых поверхностях горных пород; контактный прибор ( рентгеновский спектрометр альфа-частиц )
Должен уметь измерять органические соединения на истертой поверхности камня; контактный прибор (рамановская спектроскопия)
Должен уметь соотносить состав с микромасштабными структурами и текстурами горных пород (микроскопический сканер).

Пример кэша

Возвращение образцов с Марса имеет важное значение для достижения самых приоритетных научных целей Программы исследования Марса. ^[3] Однако миссия по возвращению образцов на Марс влечет за собой высокие затраты и риски, а также требует научного отбора, сбора и документирования образцов для потенциального возвращения на Землю, поэтому она также должна принести беспрецедентную ценность. Несмотря на то, что любой образец, возвращенный с Марса, может быть полезен для определенного направления научных исследований, верно также и то, что не все образцы будут одинаково полезны для детальных научных исследований. ^[3] Для решения наиболее приоритетных научных вопросов потребуется отбор «выдающихся образцов». ^[1] Образцы, необходимые для достижения научных целей предлагаемой будущей миссии по возвращению образцов, будут собраны, задокументированы и упакованы таким образом, чтобы их можно было потенциально вернуть на Землю. В ходе будущей встречи на поверхности тайник будет восстановлен и загружен в «Марсианский корабль» для доставки на Землю. ^[1]^[14]

Если на месте приземления марсохода MSL Curiosity (2012 г.) ученые не распознают выдающийся образец, они захотят отправить марсоход на альтернативное место, выбранное на основе орбитальных данных и в пользу которого можно было бы привести аргумент, что есть лучший научный или потенциал доступа; если MSL действительно обнаружит выдающиеся образцы, ученые, вероятно, захотят отправить марсоход обратно, чтобы забрать их и вернуть. ^[3] поэтому разработка MAX-C для запуска в 2018 году могла бы сэкономить время и ресурсы. Предлагаемое требование к отбору проб будет состоять в том, чтобы собрать 20 проб в четырех местах за пределами посадочного эллипса в течение одного земного года. Затем марсоход направится в безопасное место, чтобы разместить кэш с 20 выборками для марсохода, который потенциально сможет извлечь его где-то после 2020 года. Для такого сценария ожидается, что марсоход MAX-C пройдет 10 км за 150 солов, т.е. , в среднем ~67 м/сол, поэтому для миссии-кандидата MAX-C потребуется повышенная автономность марсохода. ^[6]

Ровер MAX-C мог бы получить образцы путем отбора керна и абразивного воздействия. Отбор керна должен был осуществляться с помощью колонкового сверла , способного производить керны диаметром примерно от 10 мм до 50 мм в длину, которые должны были быть заключены в отдельные гильзы с запрессованными крышками. Шлифование поверхностного материала будет осуществляться с помощью специального абразивного сверла, помещенного в керновый инструмент. Этот инструмент будет предназначен для удаления небольшого количества поверхностного материала, чтобы обеспечить доступ инструментов к любой пыли и/или атмосферному слою. Он будет истирать круглую область такого же диаметра, что и сердцевина (8–10 мм). Перевод руки будет использоваться для сканирования отдельных пятен ссадины. ^[7] Ровер должен иметь возможность кэшировать как минимум 38 образцов ядра. ^[13]

Развитие технологий

По оценкам, на финансирование деятельности по развитию технологий будет потрачено 70 миллионов долларов; ^[7] концепция миссии потребует развития технологий в четырех ключевых областях: ^[3]^[7]

Получение керна, инкапсуляция и кэширование: простые инструменты/механизмы для получения и обработки образцов керна.
Инструменты: Дополнительные технологии направлены на создание зрелых инструментов, которые могли бы удовлетворить поставленные здесь потребности в измерениях, особенно в области микромасштабной минералогии, органики и картирования элементного состава.
Планетарная защита/контроль загрязнения: биоочистка, каталогизация биозагрязнителей и моделирование транспортировки для обеспечения возможности возврата хранящихся в тайнике образцов.
Навигация ровера: встроенная обработка изображений и навигация для увеличения скорости перемещения.
Точная посадка. Основным научным приоритетом является улучшение доступа к сложной местности, что требует значительного сужения эллипса приземления.

Основываясь на предварительном графике проекта и экспериментальном исследовании всей команды Лаборатории реактивного движения , общая стоимость проекта в долларах, не включая ракету-носитель, оценивается в 1,5–2,0 миллиарда долларов. ^[3]

См. также

Астробиология - наука, изучающая жизнь во Вселенной.
Полевая лаборатория астробиологии - Отменена концепция марсохода НАСА
Биологический окислитель и обнаружение жизни
ЭкзоМарс - программа астробиологии
Исследование Марса
Жизнь на Марсе - Научные оценки микробной обитаемости Марса
Марс 2020 – астробиологическая миссия марсохода НАСА
Mars Exploration Rover - миссия НАСА по исследованию Марса с помощью двух марсоходов.
Миссия по возврату образцов с Марса – Марсианская миссия по сбору образцов камней и пыли.
Марсианская научная лаборатория - роботизированная миссия, которая отправила марсоход Curiosity на Марс в 2012 году.
Signs Of LIfe Detector - космический прибор для обнаружения биосигнатур.
Программа «Викинг» - пара посадочных и орбитальных аппаратов НАСА отправлена на Марс в 1976 году.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с МакЛеннан, Скотт (10 сентября 2009 г.), «Предлагаемая миссия Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C) на 2018 год» (PDF) , Предложение группы научного анализа среднемоторных марсоходов MEPAG (MRR-SAG) НАСА , Лаборатория реактивного движения
↑ Анализ программы исследования Марса (9 июля 2009 г.)
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C): потенциальная миссия вездехода на 2018 год. Архивировано 28 мая 2010 г. на Wayback Machine (15 сентября 2009 г.).
^ де Сельдинг, Питер Б. (20 апреля 2011 г.). «ЕКА прекращает работу над орбитальным аппаратом и марсоходом ExoMars» . Космические новости . Архивировано из оригинала 24 мая 2012 года . Проверено 21 апреля 2011 г.
^ Свитак, Эми (18 апреля 2011 г.). «США и Европа планируют миссию на Марс с одним марсоходом на 2018 год» . Космические новости . Архивировано из оригинала 24 мая 2012 года . Проверено 21 апреля 2011 г.
^ Jump up to: ^а ^б Стратегическое развитие технологий для будущих миссий на Марс (2013–2022 гг.). Архивировано 28 мая 2010 г. в Wayback Machine (PDF) 15 сентября 2009 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Пратт, Лиза, изд. (14 октября 2009 г.), «Mars Astrobiology Explorer-Cacher: потенциальная миссия вездехода на 2018 год» (PDF) , Обзор документов JPL , стр. 94 стр.
^ Jump up to: ^а ^б Амос, Джонатан (7 апреля 2011 г.). «США и Европа обдумывают единый марсоход 2018 года» . Новости Би-би-си . Проверено 8 апреля 2011 г.
^ Морринг-младший, Фрэнк (14 февраля 2012 г.). «Подразделения НАСА надеются на роботизированную миссию на Марс в 2018 году» . Авиационная неделя . Архивировано из оригинала 7 апреля 2014 года . Проверено 4 января 2016 г.
^ Кремер, Кен (1 февраля 2012 г.). «Эксперты реагируют на резкий удар Обамы по исследованиям НАСА Марса и планетарной науке» . Вселенная сегодня .
^ Инструменты, выбранные для Марса 2020, последнего марсохода НАСА . Астробиты , Джозеф О'Рурк. 9 сентября 2014 г.
^ Международная группа научного анализа MEPAG 2-Rover (2R-iSAG) (сентябрь 2010 г.), «Два марсохода в одном месте на Марсе, 2018: возможности совместной науки», Astrobiology , 10 (7): 663–685, Bibcode : 2010AsBio ..10..663M , doi : 10.1089/ast.2010.0526 , PMID 20932131 . {{citation}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Сальво, Кристофер Г.; Эльфвинг, Андерс, ред. (17 марта 2010 г.), «Предлагаемый статус формулировки миссии Mars Astrobiology Explorer – Cacher (MAX-C) и ExoMars 2018 (MXM-2018)» (PDF) , 22-е совещание MEPAG , Монровия, Калифорния, США: Лаборатория реактивного движения
^ Бойл, Алан (24 февраля 2010 г.). «Возвращение жизни на Марсе» . Новости MSNBC . Архивировано из оригинала 27 февраля 2010 г.

Внешние ссылки

Видео полевых испытаний вездехода MAX-C (2010 г.)

[MAX-C-1] Jump up to: ^а ^б ^с МакЛеннан, Скотт (10 сентября 2009 г.), «Предлагаемая миссия Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C) на 2018 год» (PDF) , Предложение группы научного анализа среднемоторных марсоходов MEPAG (MRR-SAG) НАСА , Лаборатория реактивного движения

[2] Анализ программы исследования Марса (9 июля 2009 г.)

[MAX-CProposal-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C): потенциальная миссия вездехода на 2018 год. Архивировано 28 мая 2010 г. на Wayback Machine (15 сентября 2009 г.).

[4] де Сельдинг, Питер Б. (20 апреля 2011 г.). «ЕКА прекращает работу над орбитальным аппаратом и марсоходом ExoMars» . Космические новости . Архивировано из оригинала 24 мая 2012 года . Проверено 21 апреля 2011 г.

[5] Свитак, Эми (18 апреля 2011 г.). «США и Европа планируют миссию на Марс с одним марсоходом на 2018 год» . Космические новости . Архивировано из оригинала 24 мая 2012 года . Проверено 21 апреля 2011 г.

[development-6] Jump up to: ^а ^б Стратегическое развитие технологий для будущих миссий на Марс (2013–2022 гг.). Архивировано 28 мая 2010 г. в Wayback Machine (PDF) 15 сентября 2009 г.

[final_report-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Пратт, Лиза, изд. (14 октября 2009 г.), «Mars Astrobiology Explorer-Cacher: потенциальная миссия вездехода на 2018 год» (PDF) , Обзор документов JPL , стр. 94 стр.

[single_rover-8] Jump up to: ^а ^б Амос, Джонатан (7 апреля 2011 г.). «США и Европа обдумывают единый марсоход 2018 года» . Новости Би-би-си . Проверено 8 апреля 2011 г.

[Feb_14-9] Морринг-младший, Фрэнк (14 февраля 2012 г.). «Подразделения НАСА надеются на роботизированную миссию на Марс в 2018 году» . Авиационная неделя . Архивировано из оригинала 7 апреля 2014 года . Проверено 4 января 2016 г.

[10] Кремер, Кен (1 февраля 2012 г.). «Эксперты реагируют на резкий удар Обамы по исследованиям НАСА Марса и планетарной науке» . Вселенная сегодня .

[11] Инструменты, выбранные для Марса 2020, последнего марсохода НАСА . Астробиты , Джозеф О'Рурк. 9 сентября 2014 г.

[12] Международная группа научного анализа MEPAG 2-Rover (2R-iSAG) (сентябрь 2010 г.), «Два марсохода в одном месте на Марсе, 2018: возможности совместной науки», Astrobiology , 10 (7): 663–685, Bibcode : 2010AsBio ..10..663M , doi : 10.1089/ast.2010.0526 , PMID 20932131 . {{citation}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[Salvo-13] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Сальво, Кристофер Г.; Эльфвинг, Андерс, ред. (17 марта 2010 г.), «Предлагаемый статус формулировки миссии Mars Astrobiology Explorer – Cacher (MAX-C) и ExoMars 2018 (MXM-2018)» (PDF) , 22-е совещание MEPAG , Монровия, Калифорния, США: Лаборатория реактивного движения

[14] Бойл, Алан (24 февраля 2010 г.). «Возвращение жизни на Марсе» . Новости MSNBC . Архивировано из оригинала 27 февраля 2010 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]