Возвращение образцов с Марса НАСА-ЕКА

Патч MSR НАСА-ЕКА

Программа возврата образцов с Марса
(Обложка; 27 июля 2022 г.)

Возвращение образца с Марса (Видео; 17 ноября 2022 г.)

- Возвращение образцов с Марса НАСА-ЕКА это предлагаемая флагманского класса. миссия по возврату образцов с Марса (MSR) собрать образцы марсианских пород и почвы в 43 небольших цилиндрических титановых трубках размером с карандаш и вернуть их на Землю примерно в 2033 году.

План НАСА – ЕКА , утвержденный в сентябре 2022 года, состоит в том, чтобы вернуть образцы с использованием трех миссий: миссия по сбору проб ( Perseverance ), миссия по извлечению образцов (посадочный модуль для извлечения образцов + взлетный аппарат на Марс + рычаг для передачи образцов + 2 Ingenuity вертолета класса ). и возвратная миссия (орбитальный аппарат возвращения на Землю). Миссия надеется решить вопрос о том, была ли когда-то на Марсе жизнь .

Хотя это предложение все еще находится на стадии проектирования, марсоход Perseverance в настоящее время собирает образцы на Марсе, а компоненты посадочного модуля для извлечения образцов находятся на стадии испытаний на Земле.

После обзора проекта, критического по его стоимости и сложности, НАСА объявило, что проект «приостановлен» с 13 ноября 2023 года. 22 ноября 2023 года сообщалось, что НАСА сократило миссию по возврату образцов на Марс из-за возможной нехватки средств. В апреле 2024 года в сообщении НАСА посредством телеконференции администратор НАСА подчеркнул сохранение обязательств по извлечению образцов. Однако в соответствии с текущим на тот момент профилем миссии стоимость в 11 миллиардов долларов была неосуществимой, поэтому НАСА обратилось к промышленности и Лаборатории реактивного движения, чтобы сформировать новый, более осуществимый с финансовой точки зрения профиль миссии для получения образцов, ответы на которые ожидаются к осени 2024 года. .

История

Смотрите также: Миссия по возврату образцов с Марса § История

2001-2004 гг.

Летом 2001 года Лаборатория реактивного движения (JPL) запросила концепции миссии и предложения у ведущих отраслевых команд ( Boeing , Lockheed Martin и TRW ). Научные требования включали не менее 500 граммов (18 унций) образцов, мобильность марсохода для получения образцов на расстоянии не менее 1 километра (0,62 мили) от места приземления и бурение для получения одного образца с глубины 2 метра (6 футов 7 дюймов). ). Следующей зимой Лаборатория реактивного движения обратилась с аналогичными запросами к факультетам аэрокосмической техники некоторых университетов ( Массачусетскому технологическому институту и ​​Мичиганскому университету ).

Также в 2001 году отдельный комплекс отраслевых исследований был проведен для ракеты-носителя на Марс (MAV) в связи с уникальностью и ключевой ролью MAV для MSR. На рисунке 11 в этом справочнике обобщена необходимость летных испытаний MAV на большой высоте над Землей, основываясь на анализе Lockheed Martin, согласно которому риск неудачи миссии «чрезвычайно высок», если компоненты ракеты-носителя испытываются только по отдельности.

В 2003 году Лаборатория реактивного движения сообщила, что концепции миссии 2001 года были сочтены слишком дорогостоящими, что привело к изучению более доступного плана, принятого двумя группами ученых: новой научно-руководящей группой MSR и Группой анализа программы исследования Марса (MEPAG). . Вместо глубокого бурения марсоходом ковш на посадочном модуле будет копать на глубину 20 сантиметров (7,9 дюйма) и помещать несколько образцов в один контейнер. После пяти лет разработки технологий MAV будет дважды проходить летные испытания над Землей перед миссией PDR (предварительный анализ проекта) в 2009 году.

На основе упрощенного плана миссии, предполагавшего запуск с Земли в 2013 году и две недели пребывания на Марсе для возвращения в 2016 году, была начата разработка технологий, обеспечивающих с высокой надежностью то, что потенциальные марсианские микробы не будут загрязнять Землю, а также то, что марсианские образцы не будут быть загрязнены биологическими материалами земного происхождения. Контейнер для образцов будет чистым снаружи перед отправкой с Марса и будет установлен на MAV внутри «чистого от земли гаража MAV».

В 2004 году JPL опубликовала обновленную версию плана на 2003 год. MSR будет использовать новую систему посадки большого небесного крана , разрабатываемую для марсохода Марсианской научной лаборатории (позже названного Curiosity ). Был сформирован Совет по технологиям MSR, и было отмечено, что использование марсохода может вернуться к плану MSR в свете успеха марсоходов Spirit и Opportunity , прибывших в начале 2004 года. Взлетная ракета массой 285 кг (628 фунтов) будет нести 0,5 килограмма (1,1 фунта) образцов внутри 5-килограммовой (11 фунтов) полезной нагрузки, Orbiting Sample (OS). MAV будет передавать достаточно телеметрии, чтобы восстановить события в случае сбоя на пути к орбите Марса.

2005-2008 годы

В 2005 году к плану MSR вернулся марсоход с колонковым бурением в свете результатов открытий марсохода Mars Exploration Rover . Целенаправленная разработка технологий начнется до конца 2005 года для миссии PDR в 2009 году, за которой последует запуск с Земли в 2013 году. Сопутствующие технологии, находящиеся в стадии разработки, включают потенциальные достижения для прибытия на Марс (навигация и спускаемая двигательная установка) и внедрение технологии жидкостной ракеты-носителя с насосным питанием на масштаб достаточно мал для MAV.

В конце 2005 года рецензируемый анализ показал, что траектории подъема на орбиту Марса будут различаться в зависимости от жидкостного и твердотопливного ракетного двигателя, главным образом потому, что небольшие твердотопливные ракетные двигатели сгорают быстрее, требуя более крутой траектории подъема, чтобы избежать избыточного сопротивления атмосферы, в то время как более медленные жидкостные двигатели горят. могли бы воспользоваться более эффективными путями выхода на орбиту.

В начале 2006 года Центр космических полетов Маршалла отметил возможность того, что научный марсоход сохранит образцы на Марсе, а затем мини-ровер будет отправлен вместе с MAV на посадочный модуль для возврата образцов, и в этом случае либо мини-ровер будет отправлен или научный вездеход доставит образцы на посадочный модуль для загрузки в MAV. Двухступенчатый твердотопливный MAV массой 250 кг (550 фунтов) будет выбрасываться газом из пусковой трубы с полезной нагрузкой 5 кг (11 фунтов) - сферической упаковкой диаметром 16 см (6,3 дюйма), содержащей образцы. Вторая ступень будет отправлять телеметрию, а ее рулевые двигатели будут использовать гидразиновое топливо с присадками. Авторы ожидали, что MAV потребуется несколько летных испытаний на большой высоте над Землей.

В рецензируемой публикации 2007 года описывались испытания автономного захвата образцов для встречи на орбите Марса. Испытания в свободном плавании проводились на борту самолета НАСА с использованием параболической траектории полета в невесомости.

В 2007 году Алан Стерн, тогдашний заместитель администратора НАСА по науке, решительно выступал за скорейшее завершение MSR и попросил JPL включить кэширование образцов в миссию Марсианской научной лаборатории (позже названную Curiosity). Команда Исследовательского центра Эймса разрабатывала устройство кэширования образцов размером с хоккейную шайбу, которое будет установлено в качестве дополнительной полезной нагрузки на MSL.

В обзорном анализе 2008 года восхождение на Марс сравнивалось с восхождением на Луну, отмечая, что MAV будет не только технически сложным, но и культурным вызовом для планетарного сообщества, учитывая, что восхождение на Луну было выполнено с использованием известных технологий и что научные миссии обычно полагаются на на проверенной силовой установке для корректировки курса и маневров по выведению на орбиту, аналогично тому, что обычно делают спутники Земли.

2009-2011 гг.

В начале 2009 года проектный офис In-Space Propulsion Technology в Исследовательском центре Гленна НАСА (GRC) представил рейтинг шести вариантов MAV, придя к выводу, что лучшим вариантом будет 285-килограммовая (628 фунтов) двухступенчатая твердотопливная ракета с непрерывной телеметрией. за доставку 5-килограммовой (11 фунтов) упаковки с образцами на орбиту Марса. Одноступенчатый двухкомпонентный топливный двигатель МАВ с насосным питанием. был отмечен как менее тяжелый и занял второе место.

Позже в 2009 году главный технолог Управления исследования Марса в Лаборатории реактивного движения сослался на семинар 2008 года по технологиям MSR в Лунном и планетарном институте и написал, что особенно сложные технологические задачи включают MAV, сбор и обработку образцов, а также защиту задних планет . затем далее прокомментировал, что «MAV, в частности, выделяется как система с самым высоким риском разработки, что указывает на необходимость раннего запуска», ведущего к летным испытаниям перед предварительным рассмотрением проекта (PDR) посадочного модуля, который доставит MAV.

В октябре 2009 года НАСА и ЕКА учредили Совместную инициативу по исследованию Марса для продолжения программы ExoMars , конечной целью которой является «возвращение образцов с Марса в 2020-х годах». Первую миссию ExoMars планировалось запустить в 2018 году. с неуказанными миссиями по возвращению образцов в период 2020–2022 годов. Как сообщает Научный комитет Консультативного совета НАСА (NAC-SC) В начале 2010 года MEPAG подсчитала, что MSR «будет стоить 8–10 миллиардов долларов, и очевидно, что НАСА и ЕКА не смогут профинансировать эту сумму самостоятельно». Отмена кэширующего марсохода MAX-C в 2011 году, а затем уход НАСА из ЭкзоМарса из-за бюджетных ограничений завершили миссию. Выход был назван «травматическим» для научного сообщества.

В 2010–2011 годах программа NASA In-Space Propulsion Technology (ISPT) в Исследовательском центре Гленна получила предложения и профинансировала отраслевых партнеров для исследований конструкции MAV с вариантами контрактов для начала разработки технологии, а также рассмотрела потребности в двигательной установке для космических кораблей, возвращающихся на Землю. Было отмечено, что вывод космического корабля на орбиту Марса, а затем возвращение на Землю требует значительного изменения скорости, что привело к выводу, что солнечная электрическая двигательная установка может снизить риск миссии за счет улучшения запаса массы по сравнению с предполагаемым ранее использованием химического двигателя с аэроторможением на Марсе. Команда ISPT также изучила сценарии летных испытаний MAV над Землей и рекомендовала провести два летных испытания перед миссией MSR PDR, учитывая исторически низкую вероятность первоначального успеха новых ракет-носителей.

Потенциальный график миссии НАСА-ЕКА предусматривал запуски с Земли в 2018, 2022 и 2024 годах для отправки соответственно марсохода для кэширования образцов, орбитального корабля для возврата образцов и спускаемого аппарата для сбора образцов для прибытия на Землю в 2027 году, а разработка MAV начнется в 2014 году после двух лет развитие технологий, определенное в ходе проектных исследований MAV. Программа ISPT подвела итоги года прогресса в области двигательных технологий для улучшения прибытия на Марс, восхождения на Марс и возвращения на Землю, заявив, что первые летные испытания инженерной модели MAV должны будут состояться в 2018 году, чтобы уложиться в дату запуска посадочного модуля для поиска образцов в 2024 году. .

Исследования отрасли MAV в 2011 году были проведены компанией Lockheed-Martin совместно с ATK; Нортроп-Грумман; и Firestar Technologies, чтобы доставить на орбиту Марса сферу для образцов массой 5 ​​кг (11 фунтов) и диаметром 16 см (6,3 дюйма). Команда Lockheed-Martin-ATK сосредоточилась на твердотопливной первой ступени с твердым или жидким топливом для верхней ступени, оценила массу MAV в диапазоне от 250 до 300 кг (от 550 до 660 фунтов) и определила технологии для разработки, позволяющие уменьшить массу. . Компания Northrop-Grumman (бывшая TRW) аналогичным образом оценила массу ниже 300 кг, используя жидкое двухкомпонентное топливо с подачей под давлением для обеих ступеней. и имел планы на дальнейшее развитие. Firestar Technologies описала одноступенчатую конструкцию MAV, в которой жидкое топливо и окислитель смешаны в одном основном топливном баке.

В начале 2011 года Национального исследовательского совета США Десятилетний обзор планетарной науки , в котором изложены приоритеты планирования миссии на период 2013–2022 годов, объявил кампанию MSR своей наивысшей приоритетной флагманской миссией на этот период. В частности, он одобрил предложенную миссию Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C) в «урезанной» (менее амбициозной) форме. Этот план миссии был официально отменен в апреле 2011 года. План, отмененный в 2011 году по бюджетным причинам, заключался в том, что НАСА и ЕКА должны были построить по марсоходу и отправить его вместе в 2018 году.

2012–2013 годы

В 2012 году перспективы MSR еще больше замедлились из-за 38-процентного сокращения бюджета марсианской программы НАСА на 2013 финансовый год, что привело к разногласиям среди ученых по поводу того, может ли исследование Марса процветать за счет серии небольших миссий марсоходов. Группа планирования марсианской программы (MPPG) была созвана в ответ на сокращение бюджета.

В середине 2012 года, за восемь недель до прибытия «Кьюриосити» на Марс, Институт Луны и планет провел трехдневный семинар, спонсируемый НАСА. собрать опыт и идеи от широкого круга специалистов и студентов, чтобы помочь НАСА переформулировать программу исследования Марса в соответствии с последним Планетарным десятилетним исследованием. это отдало приоритет MSR. В сводном отчете отмечалось, что семинар был проведен в ответ на недавнее резкое сокращение бюджета, было получено 390 заявок, присутствовало 185 человек, и они согласились, что «заслуживающие доверия шаги к MSR» могут быть сделаны при сокращении финансирования. Марсоход MAX-C (в конечном итоге реализованный как Mars 2020 , Perseverance ) в то время считался недоступным с финансовой точки зрения, поэтому в отчете отмечалось, что прогресс в направлении MSR может включать в себя миссию орбитального корабля для проверки автономного сближения или посадочный модуль класса Phoenix для демонстрации точного обнаружения. приземление при доставке MAV в качестве демонстрации технологий. Семинар состоял в основном из трех дискуссий в секционных группах по технологиям и вспомогательным возможностям, концепциям науки и миссии, а также исследованиям человека и прекурсорам.

Широкие дискуссии были задокументированы Группой по технологиям, в котором предлагались инвестиции в улучшение бурения и марсоходы «маленький — это красиво» с «акцентом на творческих возможностях снижения массы». Комиссия заявила, что «функциональная технология MAV не нова», но среда Марса может создать проблемы, и назвала технологии MAV «риском для большинства сценариев возврата образцов любого диапазона затрат». Технология MAV рассматривалась в многочисленных письменных материалах. на семинар, один из которых описал восхождение на Марс как «выходящее за рамки проверенных технологий» (скорость и ускорение в сочетании для небольших ракет) и как «огромный вызов для социальной системы», имея в виду дилемму «Уловки-22», в которой это нетерпимость к новым технологиям, если возврат образцов находится в краткосрочной перспективе, и отсутствие финансирования MAV, если возврат образцов находится в отдаленной перспективе».

В сентябре 2012 года НАСА объявило о своем намерении продолжить изучение стратегий MSR, изложенных в MPPG, включая сценарий многократного запуска, сценарий одиночного запуска и сценарий с несколькими марсоходами, для миссии, которая начнется уже в 2018 году. « Ровер-получатель » будет извлекать тайники с образцами и доставлять их на марсианский корабль (MAV). В июле 2018 года НАСА заключило контракт с Airbus на создание концепции «приносящего марсохода». По состоянию на конец 2012 года было установлено, что концепция марсохода MAX-C для сбора образцов может быть реализована для запуска в 2020 году ( Марс 2020 ) в пределах доступного финансирования с использованием запасных частей и планов миссии, разработанных для марсохода НАСА Curiosity.

НАСА В 2013 году Исследовательский центр Эймса предположил, что SpaceX Falcon Heavy может доставить на поверхность Марса две тонны полезной полезной нагрузки, включая космический корабль, возвращающийся на Землю, который будет запускаться с Марса однотонным одноступенчатым МАВ с использованием жидкого двухкомпонентного топлива, питаемого турбонасосы. Успешная посадка марсохода Curiosity прямо на колеса (август 2012 г.) побудила Лабораторию реактивного движения по-новому взглянуть на транспортировку MAV на задней части марсохода. Полностью управляемый 300-кг МАВ (как и двухступенчатый твердотопливный самолет Lockheed 2011 г.) ) позволит избежать необходимости в вездеходе для доставки туда и обратно. Меньший по размеру 150-килограммовый MAV позволит одному марсоходу также включать сбор проб, используя при этом наследие MSL , чтобы снизить стоимость миссии и время разработки, что создает наибольший риск разработки для MAV. 150-килограммовый MAV будет облегчен за счет его раскрутки перед отделением ступеней, хотя отсутствие телеметрических данных от неуправляемой верхней ступени со стабилизированным вращением было отмечено как недостаток.

Позже JPL представила более подробную информацию о концепции 150-килограммового твердотопливного мини-MAV 2012 года в кратком изложении избранных прошлых усилий. Отсутствие телеметрических данных во время гибели марсианского полярного модуля в 1999 году сделало упор на «связь при критических событиях», которая впоследствии была применена к MSR. Затем, после приземления MSL в 2012 году, требования были пересмотрены с целью уменьшить массу MAV. Были поставлены под сомнение однократная отказоустойчивость и непрерывные данные телеметрии на орбите Марса. Для образцов массой 500 граммов (1,1 фунта) считалась возможной полезная нагрузка 3,6 кг (7,9 фунта) вместо 5 кг (11 фунтов). Концепт mini-MAV 2012 года имел однострунную авионику в дополнение к разгонному блоку со стабилизацией вращения без телеметрии.

2014–2017 годы

В 2014–2015 годах JPL проанализировала множество вариантов восхождения на Марс, включая твердое, гибридное и жидкое топливо, с полезной нагрузкой от 6,5 до 25 кг. Четыре концепции MAV, использующие твердое топливо, имели две ступени, тогда как для гибридного и жидкого топлива рассматривалась одна или две ступени. Семь вариантов оценивались по десяти характеристикам («показатели достоинств»). Одноступенчатый гибрид получил наивысшую общую оценку, включая наибольшее количество баллов за снижение стоимости и отдельно за снижение сложности, при этом наименьшее количество баллов за технологическую готовность. Вторым в общем зачете был одноступенчатый жидкостный двухкомпонентный МАВ с электронасосами. Конструкция с двухкомпонентным топливом под давлением заняла третье место, набрав наибольшее количество баллов за технологическую готовность. Варианты с твердым топливом получили более низкие оценки, отчасти из-за того, что они получили очень мало баллов за гибкость. НАСА Лаборатория реактивного движения и Исследовательский центр в Лэнгли предупредили, что высокая тяга и короткое время горения твердотопливных ракетных двигателей приведут к раннему выгоранию на малой высоте, при этом останется значительная часть атмосферы, чтобы двигаться по инерции при высоких числах Маха, что повысит проблемы стабильности и контроля. По согласованию с директором марсианской программы в январе 2016 года было принято решение сосредоточить ограниченные средства на разработку технологий на продвижении гибридного топлива МАВ (жидкий окислитель с твердым топливом).

Начиная с 2015 года, в рамках новой инициативы по планетарной защите функция обратной планетарной защиты была перенесена с поверхности Марса на образец Return Orbiter, чтобы «разорвать цепь» в полете. Были изучены и протестированы концепции пайки, упаковки в пакеты и плазменной стерилизации, причем по состоянию на 2016 год основное внимание уделялось пайке.

2018–2022 годы

В апреле 2018 года письмо о намерениях , которое может стать основой для миссии по возврату образцов на Марс. НАСА и ЕКА подписали Соглашение был датирован во время 2-й Международной конференции по возврату образцов с Марса в Берлине, Германия. Программа конференции была заархивирована вместе со 125 техническими материалами, которые охватывали исследование образцов (ожидаемые результаты, выбор места, сбор, хранение, анализ) и реализацию миссии (прибытие на Марс, марсоходы, буровые установки, робототехника для передачи образцов, подъем на Марс, автономная орбитальная встреча, межпланетное движение, прибытие на Землю, планетарная защита). В одной из многочисленных презентаций международная научная группа отметила, что для поиска древней жизни потребуется сбор образцов осадочных пород. В совместной презентации НАСА и ЕКА была описана базовая архитектура миссии, включая сбор образцов марсоходом « Марс 2020» , созданным на основе концепции MAX-C , посадочный модуль для сбора образцов и орбитальный корабль, возвращающийся на Землю. Альтернативное предложение заключалось в использовании SpaceX Falcon Heavy, чтобы снизить стоимость миссии, одновременно доставляя на Марс больше массы и возвращая больше образцов. В другом докладе, представленном на Берлинскую конференцию, отмечалось, что стоимость миссии может быть снижена за счет развития технологии MAV, позволяющей использовать значительно меньший MAV для заданного образца полезной нагрузки.

В июле 2019 года была предложена архитектура миссии. В 2019 году авторы JPL обобщили методы извлечения образцов, включая марсоход для сбора образцов, варианты размещения 20 или 30 пробирок с образцами в 12-килограммовую (26 фунтов) полезную нагрузку на 400-килограммовом (880 фунтов) одноступенчатом выведении на орбиту ( SSTO) MAV, который будет использовать гибридное топливо, жидкий окислитель с твердым парафиновым топливом, что является приоритетом для разработки двигательной технологии с 2016 года. Тем временем Центр космических полетов Маршалла (MSFC) представил сравнение твердотопливной и гибридной силовой установки для MAV. Позже в 2019 году MSFC и JPL совместно работали над разработкой двухступенчатого твердотопливного MAV и отметили, что неуправляемая вращающаяся верхняя ступень может уменьшить массу, но в то время от этого подхода отказались из-за возможности изменения орбиты.

В начале 2020 года Лаборатория реактивного движения обновила общий план миссии по орбитальному пакету образцов (размером с баскетбольный мяч). ), содержащий 30 трубок, демонстрирующий твердые и гибридные варианты MAV в диапазоне от 400 до 500 кг (от 880 до 1100 фунтов). Добавляя подробности, MSFC представила конструкции как твердотельного, так и гибридного MAV с целевой массой 400 килограммов (880 фунтов) при старте Марса, чтобы доставить 20 или 30 пробирок с образцами в 14-16-килограммовых (31-35 фунтах) ) пакет полезной нагрузки. В апреле 2020 года была представлена ​​обновленная версия миссии. За решением о принятии на вооружение двухступенчатой ​​твердотопливной ракеты MAV последовал цикл анализа конструкции 0.0 весной 2020 года, в ходе которого MAV был усовершенствован до конструкции массой 525 кг (1157 фунтов), имеющей наведение для обеих ступеней, что привело к пересмотру неуправляемой ракеты MAV. вторая ступень со стабилизацией вращения для экономии массы.

В октябре 2020 года Независимый наблюдательный совет MSR (IRB) опубликовал свой отчет. рекомендуя в целом продолжить программу MSR, затем в ноябре НАСА ответило на подробные рекомендации IRB. В IRB отметили, что MSR придется впервые столкнуться с восемью задачами, включая первый запуск с другой планеты, автономную орбитальную встречу и роботизированную обработку образцов с герметизацией, чтобы «разорвать цепочку». IRB предупредил, что MAV будет непохож на любую предыдущую ракету-носитель, и опыт показывает, что чем меньше ракета-носитель, тем больше вероятность, что она окажется тяжелее, чем предполагалось. Ссылаясь на неуправляемую верхнюю ступень MAV, IRB заявил о важности телеметрии критических событий, «чтобы обеспечить полезную реконструкцию неисправности во время полета второй ступени». IRB указал, что наиболее вероятная стоимость миссии составит 3,8–4,4 миллиарда долларов. Как сообщили в НАК-СК в апреле 2021 г. Консультативный комитет по планетарным наукам (PAC) был «очень обеспокоен высокой стоимостью» MSR и хотел быть уверенным, что астробиологические соображения будут включены в планы лабораторий по возвращению образцов.

В начале 2022 года MSFC представила конструкцию управляемого-неуправляемого MAV для снижения массы на 125 килограммов (276 фунтов) и задокументировала оставшиеся проблемы, включая аэродинамические сложности во время горения первой ступени и набора высоты на выбеге, желание разместить гидразиновые рулевые двигатели дальше от центра. массы и отделение ступеней без поворота наконечника. Хотя разделение ступеней и последующий разгон будут подвергаться летным испытаниям, авторы отметили, что было бы идеально провести летные испытания всего летного MAV, но это потребует больших затрат.

В апреле 2022 года Национальные академии США опубликовали отчет о Десятилетнем обзоре планетарной науки на 2023–2032 годы, представляющий собой обзор планов и приоритетов на предстоящие десять лет, после многих заседаний комитетов, начиная с 2020 года, с рассмотрением более 500 независимо представленных официальных документов. , более 100 сообщений о Марсе, включая комментарии по науке и технике для возврата образцов. В опубликованном документе отмечается план НАСА на 2017 год «целенаправленной и быстрой» кампании по возврату образцов с существенным участием ЕКА, а затем рекомендуется: «Наивысшим научным приоритетом усилий НАСА по роботизированным исследованиям в этом десятилетии должно стать завершение возвращения образцов с Марса как можно скорее». возможный." В официальных документах, выпущенных за десятилетие, подчеркивалась важность MSR для науки. включено описание реализации MSR, и отметил, что MAV был недооценен, несмотря на то, что ему требовались летные характеристики, выходящие за рамки современного уровня для небольших ракет, нуждается в устойчивых усилиях по развитию, и что разработка технологий для меньшего MAV может снизить стоимость миссии MSR. На заседаниях комитета по Десятилетнему обзору присутствовало множество приглашенных докладчиков, в частности, презентация MSR IRB.

По состоянию на март 2022 года для марсохода и MAV были запланированы отдельные посадочные модули, поскольку вместе они были бы слишком большими и тяжелыми для одного посадочного модуля. Тогда план экономии с июля заключался в том, чтобы отправить только один посадочный модуль с MAV и полагаться на него. на марсоходе Perseverance для передачи пробирок с пробами в MAV в отсутствие марсохода. Два новых легких вертолета на посадочном модуле MAV будут служить резервной копией для перевозки образцов на Марс.

2023–2024 гг.

В начале 2023 года выяснилось, что «Вертолет для отбора образцов с Марса» планировался как минимум с 2021 года командой AeroVironment , которая создала Ingenuity для полетов в разреженной атмосфере Марса. На совещании по государственному бюджету в марте НАСА отметило высокую стоимость MSR и начало формировать вторую независимую наблюдательную комиссию (MSR IRB-2) для оценки проекта, графика и необходимого финансирования. IRB-2 начал работу в мае 2023 года и опубликовал свой отчет в сентябре 2023 года.

В январе 2024 года соответствующий предложенный план НАСА был оспорен из-за соображений бюджета и графика, а также был принят новый план капитального ремонта. Американский институт аэронавтики и астронавтики противопоставил проблему стоимости миссии научной ценности возвращенных образцов, отметив, что несколько научных миссий на месте можно провести за счет MSR, но что, например, электронный микроскоп будет слишком большим, чтобы его можно было отправить. на Марс. В ответе в марте описывалась высокая стоимость миссии, связанная с размером MAV и его огромным посадочным модулем, и предполагалось, что инновации могут привести к уменьшению MAV.

В апреле 2024 года НАСА официально ответило на отчет IRB-2 отчетом MIRT (группа реагирования MSR IRB), в котором отмечалась экономия средств при использовании меньшего MAV. 15 апреля 2024 года администратор НАСА Билл Нельсон и директор научной миссии Никола Фокс объявили ответ организации на расследование независимой наблюдательной комиссии, проведенное в сентябре 2023 года, в частности, о том, что образец с Марса возвращается при его нынешнем дизайне и стоимости, первоначально оцененной в 7 миллиардов долларов вместе с Землей. возвращение в атмосферу к 2033 году теперь будет стоить более неприемлемых 11 миллиардов долларов и закончится возвращением на Землю не раньше 2040 года. В ответ Нельсон и Фокс заявили, что НАСА на следующий день обратится к отрасли с запросом, чтобы предложить альтернативы, которые, вероятно, будут использовать более проверенные архитектуры миссий с более длительным наследием и соответствовать рекомендациям совета, причем ответы будут предпочтительными к осени 2024 года. Они также сказали, что они потратят 310 миллионов долларов на программу на 2024 финансовый год. 22 апреля состоялось общественное собрание, на котором разъясняли запрос НАСА от 16 апреля о предложениях по пересмотру альтернативных архитектур миссий.

с 2024 г. по настоящее время

В июне 2024 года, после решения агентства открыть миссию для рассмотрения предложений отрасли, 7 фирм были выбраны для участия в 90-дневном исследовании миссии.

Коллекция образцов

Миссия «Марс 2020» приземлила марсоход «Персеверанс» , который хранит образцы для последующего возвращения на Землю.

Марс 2020 «Настойчивость» Марсоход

Марсоход Perseverance - сбор образцов горных пород на высоте 1000 сол (12 декабря 2023 г.)

Картирование образцов Perseverance , собранных на сегодняшний день (10 дубликатов образцов, оставленных в депо образцов Three Forks, обведены зеленой рамкой.)

Факсимиле реактивного Лаборатории пробирок для образцов Perseverance в движения в Южной Калифорнии

Миссия «Марс 2020» приземлила марсоход «Настойчивость» в кратере Джезеро в феврале 2021 года. Он собрал несколько образцов и упаковал их в цилиндры для последующего возвращения. Езеро выглядит как древнее дно озера, подходящее для отбора проб грунта.

В начале августа 2021 года Perseverance предприняла первую попытку собрать образец грунта, высверлив ядро ​​марсианской породы размером с палец. Эта попытка не увенчалась успехом. Буровая скважина была пробурена, как указано по показаниям прибора и задокументировано фотографией пробуренной скважины. Однако контейнер для пробы оказался пустым, что указывает на то, что отобранная порода не была достаточно прочной, чтобы образовать твердый керн.

Perseverance выборки Биты

• Крайний слева: одноострое сверло из реголита.
• В центре: шесть перфораторов.
• Справа: два более коротких абразивных инструмента.

Пробы второй целевой породы, которая, как было установлено, имеет больше шансов получить достаточно прочный образец, были отобраны в конце августа и начале сентября 2021 года. После шлифования породы, очистки от пыли потоками сжатого азота и проверки полученной поверхности породы. 1 сентября была пробурена скважина. В трубке оказался образец горной породы, но его не сразу поместили в контейнер. Была проведена новая процедура оптического контроля трубки. 6 сентября процесс был завершен, и первый образец был помещен в контейнер.

В поддержку возвращения образцов Марса НАСА-ЕКА камней, реголита ( марсианской почвы кэширует образцы Perseverance ) и атмосферы . По состоянию на октябрь 2023 года заполнено 27 из 43 пробирок с пробами. включая 8 проб магматических пород, 12 пробирок для проб осадочных пород, кремнеземом пробирку для проб сцементированных пород карбонатных , две пробирки для проб реголита, пробирка для проб атмосферы, и три свидетельские трубки. Перед запуском 5 из 43 трубок были обозначены как «трубки-свидетели» и заполнены материалами, улавливающими частицы из окружающей среды Марса. Из 43 пробирок 3 пробирки с пробами-свидетелями не будут возвращены на Землю и останутся на марсоходе, поскольку в контейнере с пробами будет только 30 слотов для пробирок. Кроме того, 10 из 43 пробирок остаются в качестве резервных на складе образцов Три-Форкс.

С 21 декабря 2022 года компания Perseverance начала кампанию по хранению 10 собранных образцов на резервном складе Три Форкс. Данная работа была завершена 28 января 2023 года.

Список кэшированных образцов

Статус пробирки для проб

  Оставлено на складе образцов Три-Форкс

  Оставайтесь в вездеходе

Детали образца скрывать

Попытка выборки	Дата	Номер трубки	Номер печати	Префикс наконечника	Феррул №	Содержание	Пример имени и изображения во время кэширования	Дата внесения образца в депо, пятно и изображение	Рок-имя	Длина ядра	Предполагаемый газ в атмосфере Марса	Расположение	Примечания
1	22 июня 2021 г. (Вс 120)	SN061	СН147	10464848-7	SN090	Свидетельская трубка (пустая)	ВБ-1		Н/Д	Н/Д	2,2 х 10 −6 моль	Подразделение Северного Сейта	Это было предпринято как пробный прогон в рамках подготовки к последующим попыткам отбора проб и не было целью отбора проб породы. Во время заключительных предпусковых мероприятий эта свидетельская трубка была активирована (внутреннее уплотнение было проколото, чтобы начать накопление) и помещено в битовую карусель. Таким образом, в этой трубке будут накапливаться загрязняющие вещества на протяжении всего периода воздействия, начиная с нескольких месяцев до запуска, в ходе круиза и EDL, и до тех пор, пока она не будет запечатана на поверхности Марса. Учитывая его длительное воздействие, вполне вероятно, что внутренние поверхности WB1 будут насыщены органическими загрязнениями, т.е. они будут находиться в адсорбционном равновесии с непосредственным окружением марсохода (и/или всего космического корабля перед посадкой). Поэтому ожидается, что WB1 будет иметь более высокие концентрации загрязняющих веществ и потенциально других загрязняющих веществ, чем пробирки для проб.
2	6 августа 2021 г. (Вс 164)	СН233	СН025	10464848-7	SN062	Атмосферный газ	Рубион (неудачная попытка кэширования образца камня)	4 января 2023 г. (666 сол) в точке отбора проб «4» в Три-Форкс.	Рубион  18,42767 ° N 77,45167 ° E  / 18,42767; 77.45167	Н/Д	4,9х10 −6 моль	Многоугольная долина, кратерированный пол, разрушенный грубый блок	Попытались взять образцы породы, состоящей из потока базальтовой лавы, или песчаника, или микрогаббро , но безуспешно, так как они не дошли до долотной карусели, а система кэширования сохранила и запечатала пустую трубку. Однако в ходе этого процесса были собраны образцы атмосферы.
3	6 сентября 2021 г. (Вс 194 г.)	СН266	СН170	10464848-6	SN099	Образец базальтовой (или, возможно, базальтового песчаника) породы	Монденье	10 января 2023 г. (672 сол) в точке отбора проб Три Форкс «6».	Рошетт  18,43074 ° с.ш. 77,44433 ° в.д.  / 18,43074; 77,44433	5,98 см (2,35 дюйма)	1,2x10 −6 моль	Артурби-Ридж, Цитадель, Южный Сейта	Удачный образец.
4	8 сентября 2021 г. (Вс 196 г.)	СН267	СН170	10464848-6	SN074	Образец базальтовой (или, возможно, базальтового песчаника) породы	Монтаньяк		Рошетт  18,43074 ° с.ш. 77,44433 ° в.д.  / 18,43074; 77,44433	6,14 см (2,42 дюйма)	1,3x10 −6 моль	Артурби-Ридж, Цитадель, Южный Сейта	Образец взят из той же породы, что и предыдущий образец.
5	15 ноября 2021 г. (Вс 262 г.)	СН246	СН194	10464848-5	СН107	Кумулятивный образец оливиновой породы	Номера		Брач  18,43398 ° с.ш. 77,44305 ° в.д.  / 18,43398; 77.44305	6,28 см (2,47 дюйма)	1,1 х 10 −6 моль	Обнажение Брач, Южный Сейта
6	24 ноября 2021 г. (Вс 271)	СН284	СН219	10464848-6	СН189	Кумулятивный образец оливиновой породы	Куле	6 января 2023 г. (668 сол) в точке «5» в Три Форкс.	Брач  18,43398 ° с.ш. 77,44305 ° в.д.  / 18,43398; 77.44305	3,30 см (1,30 дюйма)	2,5 х 10 −6 моль	Обнажение Брач, Южный Сейта
7	22 декабря 2021 г. (Вс 298 г.)	СН206	СН184	10464848-7	SN064	Кумулятивный образец оливиновой породы	Робин		Иссоль  18,43264 ° с.ш. 77,44134 ° в.д.  / 18,43264; 77.44134	6,08 см (2,39 дюйма)	1,0 х 10 −6 моль	Иссоль, подразделение Южный Сейта
8	29 декабря 2021 г. (Вс 306 г.)	СН261	СН053	10464848-6	SN062	Кумулятивный образец оливиновой породы	Паулс (образец удален с этого сайта из-за отказа ядра).	21 декабря 2022 г. (652-й сол) в точке «1» в Три-Форкс.	Иссоль  18,43264 ° с.ш. 77,44134 ° в.д.  / 18,43264; 77.44134	Н/Д	Н/Д	Иссоль, подразделение Южный Сейта	Обломки размером с гальку из первой пробы упали в карусель долот во время транспортировки керновой коронки, что заблокировало успешное кэширование пробы. Было решено отказаться от этой выборки и повторить вторую попытку отбора проб. Последующие тесты и меры позволили удалить оставшиеся образцы в пробирке и мусор в системе кэширования. Пробирку повторно использовали для второй попытки отбора проб, которая оказалась успешной. Это была первая пробирка для проб, помещённая на склад проб (в данном случае склад — Три Форкс).
9	31 января 2022 г. (Вс 337)						Малайский (во время кэширования)			3,07 см (1,21 дюйма)	2,7 х 10 −6 моль
10	7 марта 2022 г. (Вс 371)	СН262	СН172	10464848-6	СН129	андезибазальтовой Образец породы	Хаахони (также известный как «Хахони»)		Сид  18,45242 ° с.ш. 77,44386 ° в.д.  / 18,45242; 77,44386	6,50 см (2,56 дюйма)	0,98 х 10 −6 моль	Обнажение Ч'ал (100 м (330 футов) к востоку от пристани Октавии Э. Батлер ), участок Сейта
11	13 марта 2022 г. (Вс 377 г.)	СН202	СН168	10464848-4	SN074	андезибазальтовой Образец породы	Аца (он же «Аца»)	20 января 2023 г. (682 сол) в точке «9» в Три Форкс.	Сид  18,45242 ° с.ш. 77,44386 ° в.д.  / 18,45242; 77,44386	6,00 см (2,36 дюйма)	1,3 х 10 −6 моль	Обнажение Ч'ал (100 м (330 футов) к востоку от пристани Октавии Э. Батлер ), участок Сейта
12	7 июля 2022 г. (Вс 490 г.)	СН186	СН188	10464848-4	СН101	обломочной осадочной породы Образец	Быстрый бег		Скиннер Ридж  18,40617 ° N 77,45893 ° E  / 18,40617; 77,45893	6,69 см (2,63 дюйма)	1,23 х 10 −6 моль	Скиннер-Ридж, Дельта-Фронт	Первый образец дельты и первый образец осадочных пород, сохраненный Perseverance.
13	12 июля 2022 г. (Вс 495 г.)	СН272	СН192	10464848-6	SN068	обломочной осадочной породы Образец	Скайленд	18 января 2023 г. (680 сол) в точке «8» в Три Форкс.	Скиннер Ридж  18,40617 ° N 77,45893 ° E  / 18,40617; 77,45893	5,85 см (2,30 дюйма)	1,7 х 10 −6 моль	Скиннер-Ридж, Дельта-Фронт
14	16 июля 2022 г. (Вс 499 г.)	СН205	СН119	10464848-6	СН170	Свидетельская трубка (пустая)	ВБ2		Н/Д	Н/Д	2,7 х 10 −6 моль	Хогваллоу-Флэтс, Дельта Фронт	Возможно, это было сделано для того, чтобы убрать остатки мусора, оставшиеся во время предыдущих попыток отбора проб. На 495-м сол на изображениях рабочей области был замечен нитчатый кусок обломков постороннего объекта (FOD), похожий на материалы, выпущенные во время EDL. На 499 сол этот объект больше не наблюдался, предположительно потому, что он исчез со сцены. Это наблюдение предполагает возможность ППП в трубках, запечатанных в этой общей зоне.
15	27 июля 2022 г. (Вс 509 г.)	СН172	СН157	10464848-7	SN099	Мелкозернистый, хорошо отсортированный образец осадочной породы, сульфатсодержащий крупный аргиллит.	Хейзелтоп		Уайлдкэт Ридж  18,40589 ° с.ш. 77,45863 ° в.д.  / 18,40589; 77,45863	5,97 см (2,35 дюйма)	1,63 х 10 −6 моль	Уайлдкэт-Ридж, Дельта-Фронт
16	3 августа 2022 г. (Вс 5:16)	СН259	СН177	10464848-5	СН110	Мелкозернистый, хорошо отсортированный образец осадочной породы, сульфатсодержащий крупный аргиллит.	Медвежонок	13 января 2023 г. (675 сол) в точке «7» в Три Форкс.	Уайлдкэт Ридж  18,40589 ° с.ш. 77,45863 ° в.д.  / 18,40589; 77,45863	6,24 см (2,46 дюйма)	1,43 х 10 −6 моль	Уайлдкэт-Ридж, Дельта-Фронт
17	2 октября 2022 г. (Вс 575 г.)	СН264	SN068	10464848-5	SN085	Мелкозернистая, хорошо отсортированная осадочная порода, оливинсодержащий крупный аргиллит.	Шуяк		Обнажение Амалик  77,40144 ° с.ш. 18,45073 ° в.д.  / 77,40144; 18.45073	5,55 см (2,19 дюйма)	1,73 х 10 −6 моль	Обнажение Амалик, Дельта-Фронт
18	6 октября 2022 г. (Вс 578) – 16 ноября 2022 г. (Вс 588)	СН184	СН587	10464848-4	СН030	Мелкозернистая, хорошо отсортированная осадочная порода, оливинсодержащий крупный аргиллит.	Магейк	23 декабря 2022 г. (654-й сол) в точке «2» в Три-Форкс.	Обнажение Амалик  77,40144 ° с.ш. 18,45073 ° в.д.  / 77,40144; 18.45073	7,36 см (2,90 дюйма)	0,63 х 10 −6 моль	Обнажение Амалик, Дельта-Фронт	Аномалия впервые появилась 5 октября после успешного отбора керна из 14-го образца миссии, получившего название «Магейк», когда уплотнение, закрывающее пробирку для проб, заполненную керном породы, не вышло, как ожидалось, из дозатора. Процесс запечатывания образца происходит в системе отбора и кэширования марсохода. Во время запечатывания небольшая роботизированная рука перемещает трубку, наполненную керном породы, к одному из семи дозаторов и прижимает ее открытый конец к ожидающему уплотнению. В 17 предыдущих случаях, когда пробирка для проб была запечатана во время миссии, пломба полностью вдавливалась в пробирку. Это позволило извлечь уплотнение из дозатора и рычага, чтобы переместить комбинацию уплотнения и трубки на другую станцию, где они прижимаются друг к другу, создавая герметичное уплотнение. Однако, когда система обработки проб попыталась запечатать пробирку с образцом Mageik, заглушка встретила слишком сильное сопротивление и не освободилась. Система отбора проб автоматически обнаружила отсутствие герметичности и надежно сохранила незапечатанную пробирку, чтобы пробирка и оборудование для проб оставались в стабильной конфигурации. Одной из возможных причин нераскрытия уплотнения может быть то, что марсианская пыль прилипла к месту на внутренней поверхности трубки, где пыль могла помешать успешному соединению и извлечению. Для обеспечения герметичного уплотнения допуски между трубкой и уплотнением должны быть чрезвычайно малы: 0,00008 дюйма (0,002 мм). Камера CacheCam марсохода сделала снимки, показывающие легкие отложения пыли на кромке трубки, но возможности камеры по съемке внутренней поверхности трубки весьма ограничены. Запечатывание, которое предпринималось снова и снова, наконец, было успешно завершено 16 ноября 2022 года (588-й сол).
19	14 октября 2022 г. (Вс 585 г.)	СН188	СН153	10464848-5	SN073	Свидетельская трубка (пустая)	ВБ3	28 января 2023 г. (689 сол) в точке «10» в Три Форкс.	Н/Д	Н/Д	2,31 х 10 −6 моль		Трубки-свидетели не собирают образцы, а открываются рядом с местом отбора проб, чтобы «засвидетельствовать» марсианскую среду. Трубки-свидетели проходят этапы отбора проб без сбора образцов камней или почвы, а также запечатаны и спрятаны, как марсианские образцы. Трубки-свидетели призваны гарантировать, что любые потенциальные загрязнители Земли будут обнаружены во время сбора проб. Это необходимо для обеспечения достоверности образцов, возвращенных на Землю для анализа. При обработке WTA произошли две ошибки. На 584-й сол во время моделирования отбора керна произошла ошибка, в результате которой были выполнены только 5 из обычных 7 движений шпинделя/удара, и не было выполнено никаких движений от удара к заглатыванию. Пока проводилось восстановление аномалии, трубка оставалась в керне и подвергалась воздействию марсианской среды примерно в 10 раз дольше, чем обычное время воздействия WTA/образца. Вторая неисправность произошла после запечатывания трубки на 586-й сол, в результате чего герметично запечатанная WTA оставалась на станции запечатывания при повышенной температуре (до 40 ° C) до 591-го сол. Трубка-свидетель была успешно запечатана 14 октября. 2022 г. (586 сол) и помещен на хранение 19 октября 2022 г. (Вс 591).
20	24 ноября 2022 г. (Вс, 6:26) – 29 ноября 2022 г. (Вс 631)	СН242	СН151	10464848-5	СН113	Мелкозернистая, умеренно сортированная осадочная порода, сульфатсодержащий крупный песчаник.	Кукаклек		Скрытая гавань  77,39911 ° N 18,45364 ° E  / 77,39911; 18,45364	4,97 см (1,96 дюйма)	1,78 х 10 −6 моль	Хидден-Харбор, Дельта-Фронт	Первый образец из пятна истирания, истертого ранее на камне. Проба была отобрана 29 ноября 2022 г. (Вс 631)
21	2 декабря 2022 г. (Вс 634)	SN059	SN098	10464848-5	SN063	Образец реголитового песка, вероятно, содержащий смешанные осадочные и магматические зерна.	Атмо Маунтин		Смотровая гора  77,40122 ° N 18,45131 ° E  / 77,40122; 18.45131	5,30 см (2,09 дюйма)	1,87 х 10 −6 моль	Смотровая гора, фронт Дельты	Первый образец реголита.
22	7 ноября 2022 г. (Вс 639)	СН173	СН191	10464848-6	СН106	Образец реголитового песка, вероятно, содержащий смешанные осадочные и магматические зерна.	Боковое озеро	29 декабря 2022 г. (660 сол) в точке «3» в Три-Форкс.	Смотровая гора  77,40122 ° N 18,45131 ° E  / 77,40122; 18.45131	5,30 см (2,09 дюйма)	1,88 х 10 −6 моль	Смотровая гора, фронт Дельты
23	30 марта 2023 г. (Вс 749)	СН214	SN066	1064848-5	СН150	Образец осадочной породы	Желтый		Обнажение Береи  77,383946 ° с.ш. 18,470216 ° в.д.  / 77,383946; 18.470216	6,04 см (2,38 дюйма)		Верия, Тенби, Верхний Фан	Первая проба, взятая после завершения работы склада проб, и первая проба, взятая в рамках новой кампании миссии.
24	23 мая 2023 г. (Вс 801)		SN094	10464848-3		конгломерата Образец осадочной породы	Н/Д (Образец удален с этого сайта из-за небольшой коллекции образцов.)		Обнажение Онаху  77,368526 ° N 18,433455 ° E  / 77,368526; 18.433455	1,30 см (0,51 дюйма) (без кэширования)	Н/Д	Онаху, Верхний Фан	Первая попытка дала образец, который, к сожалению, был слишком мал, а вторая попытка оказалась неудачной, и в результате кэширования осталась бы еще одна пустая пробирка для проб атмосферы Рубиона. Горные конгломераты представляют особый интерес для научной группы, поскольку они состоят из множества обломков горных пород. Эти отдельные обломки со временем сцементируются вместе, образуя конгломерат. Важно отметить, что эти обломки, вероятно, были перенесены в кратер Езеро из гораздо более отдаленного места. Анализ отдельных обломков и цемента, обнаруженных в образце конгломерата, позволит понять, откуда были получены эти материалы, как далеко они путешествовали и какова была марсианская среда, как когда впервые образовались обломки, так и когда образовалась порода конгломерата.
25	4 июня 2023 г. (Вс 8:13)						Н/Д (заброшено после неудачной попытки собрать образец породы)			Н/Д	Н/Д
26	23 июня 2023 г. (Вс 8:32)						Пик Отис		Изумрудное озеро  77,368179 ° с.ш. 18,482989 ° в.д.  / 77,368179; 18,482989	5,77 см (2,27 дюйма)		Изумрудное озеро, Верхний Фан
27	15 сентября 2023 г. (Вс 9:13)	СН258	СН451	10464848-4	СН196		Пилотная гора		Озеро Мечты	6,00 см (2,36 дюйма)		Озеро Мечты, Верхний Фан
28	23 сентября 2023 г. (Вс 9:21)					Образец осадочной породы	Пеликан-Пойнт		Рабочее пространство Мемориала Ханса Амундсена	6,10 см (2,40 дюйма)		Рабочее пространство Мемориала Ханса Амундсена, отдел маржи
29	21 октября 2023 г. (Вс 9:48)					Образец осадочной породы	Лефрой Бэй		Бирюзовая бухта	4,70 см (1,85 дюйма)		Бирюзовая бухта, маржинальная единица
30	11 марта 2024 г. (Вс 1086 г.)					Кремнезем - цементированный карбонат	Комета Гейзер		Пик Бунзена	5,78 см (2,28 дюйма)		Пик Бунзена, единица маржи
Источники:

Обзор образцов и депо

Пробирки с образцами кэшированы ( 63%)

43

27

Пробирки с образцами остались на складе образцов «Три Форкса» ( 100%)

10

Тип кэшированных образцов

Образцы по типу

  Свидетель (3) (11,11%)

  Атмосферный (1) (3,70%)

  Магматический (8) (29,63%)

  Осадочный (12) (44,44%)

  Реголит (2) (7,40%)

  Карбонат, цементированный кремнеземом (1) (3,70%)

Просверленные отверстия

Все отверстия на Марсе, просверленные настойчивостью (кроме образца Атса) (изображение с возможностью прокрутки)

Депо образцов в Три Форкс

Склад образцов Марса на развилке 3

Склад образцов «Три вилки»

После почти марсианского года исследований марсохода НАСА «Настойчивость» и операций по кэшированию образцов для кампании MSR, марсоходу в настоящее время поручено разместить десять образцов, которые он кэшировал с самого начала, в хранилище образцов Три Форкс, поскольку НАСА стремится в конечном итоге вернуть их на Землю, начиная с 19 декабря 2022 г. Это хранилище будет служить резервным хранилищем на случай, если «Настойчивость» не сможет доставить свои образцы. Компания Perseverance размещает образцы на относительно ровной местности, известной как Три Вилки, чтобы НАСА и ЕКА могли извлечь их в ходе своих последовательных миссий в рамках кампании MSR. Его даже выбрали в качестве резервной точки приземления для посадочного модуля для извлечения образцов. Это относительно благоприятное место. Он такой же плоский и гладкий, как столешница.

Тестирование сброса образца на марсианской верфи с помощью марсохода VSTB OPTIMISM

Сложная система отбора проб и кэширования Perseverance занимает почти час, чтобы извлечь металлическую трубку из чрева марсохода, просмотреть ее в последний раз с помощью внутренней камеры Cachecam и сбросить образец размером ~0,89 м (2 фута 11 дюймов) на тщательно выбранный участок земли. Марсианская поверхность.

Марсоход Perseverance ) – ветер поднимает огромное облако пыли (18 июня 2021 г.

Трубы не будут скапливаться в одном месте. Вместо этого каждое место сбрасывания трубки будет иметь «зону действия» диаметром около 5,5 м (18 футов). С этой целью трубки будут уложены на поверхность сложным зигзагообразным узором из 10 пятен на 10 трубок, при этом каждый образец будет располагаться на расстоянии от ~5 м (16 футов) до ~15 м (49 футов) друг от друга рядом с предполагаемым образцом. Место посадки возвращаемого спускаемого аппарата. Для этого плана есть разные причины, в первую очередь конструкция образцов вертолетов-эвакуаторов . Они предназначены для взаимодействия только с одной трубкой одновременно. При этом они будут выполнять взлеты и посадки, а также движение в этом месте. Чтобы гарантировать, что вертолет сможет без проблем доставить образцы, план должен быть выполнен должным образом и рассчитан на более чем два месяца.

Настойчивость наблюдает за пылевыми дьяволами, кружащимися над кратером Джезеро

марсохода До и после того, как «Персеверанс» сбросит каждую трубку, диспетчеры миссии просматривают множество изображений с камеры SHERLOC WATSON . Изображения камеры SHERLOC WATSON также используются для проверки того, что труба не попала на путь колес марсохода. Они также следят за тем, чтобы трубка не приземлилась таким образом, что стояла на конце (каждая трубка имеет плоский конец, называемый «перчаткой», чтобы ее было легче поднять в будущих миссиях). Это происходило менее чем в 5% случаев во время испытаний земного близнеца OPTIMISM компании Perseverance на Марсовом дворе JPL. На случай, если это произойдет на Марсе, миссия записала для Perseverance серию команд, которые должны осторожно опрокинуть трубу частью турели на конце роботизированной руки.

Карта складов образцов Perseverance

Эти изображения с камеры SHERLOC WATSON также дадут команде по возврату образцов с Марса точные данные, необходимые для определения местоположения пробирок в случае, если образцы покроются пылью или песком, прежде чем они будут собраны. Земли На Марсе бывает ветрено, но не так, как на Земле, поскольку атмосфера на Марсе в 100 раз менее плотная, чем атмосфера , поэтому ветры на Марсе могут набирать скорость (самые быстрые — Пылевые дьяволы ), но они не набирают скорость. много частиц пыли. Марсианский ветер, безусловно, может поднимать мелкую пыль и оставлять ее на поверхности, но даже если на этих изображениях накопится значительное количество пыли, схема осаждения поможет вернуть ее обратно. Удачная встреча с пылевым дьяволом могла бы удалить пыль с образцов, как в случае с солнечными панелями марсоходов Spirit и Opportunity .

Как только вся задача по хранению всех 10 образцов будет завершена, «Настойчивость» продолжит свою миссию, перейдя на дно кратера и взобравшись на вершину Дельты. Ровер будет двигаться вдоль края кратера и, вероятно, спрятать больше трубок, следуя плану взятия одной пробы с одной скалы. На данный момент было взято несколько пар проб, одна из которых будет помещена на склад, а другая пара останется на борту марсохода.

Поиск образца

Миссия по возвращению образцов с Марса, ранее находившаяся в процессе проектирования, состояла из марсохода ESA Sample Fetch Rover и связанного с ним второго посадочного модуля, а также взлетающего аппарата на Марс и его посадочного модуля, который доставит на него образцы, откуда образцы будут отправлены обратно на Землю. Но после рассмотрения и перерасхода средств было решено, что, учитывая , ожидаемую долговечность Perseverance существующий марсоход станет основным средством транспортировки образцов на посадочный модуль для поиска образцов (SRL).

Образец поискового посадочного модуля

Миссия по поиску образцов включает запуск в 2028 году спускаемого аппарата для возврата образцов с пятью солнечными батареями с марсианским подъемником и двумя вертолетами для сбора образцов в качестве резервной копии для Perseverance . Посадочный модуль SRL размером примерно со средний гараж на две машины и весом около 3375 кг (7441 фунт); ориентировочно планируется иметь ширину 7,7 м (25 футов) и высоту 2,1 м (6,9 футов) в полностью развернутом состоянии. Масса полезной нагрузки посадочного модуля вдвое больше, чем у марсохода Perseverance , то есть ~ 563 кг (1241 фунт). Посадочный модуль должен находиться рядом с марсоходом Perseverance , чтобы облегчить передачу образцов с Марса. Он должен приземлиться в пределах 60 м (200 футов) от места назначения — гораздо ближе, чем предыдущие марсоходы и спускаемые аппараты. Таким образом, у него будет аккумуляторная батарея для питания посадочного модуля, который приземлится на Марс. Посадочный модуль будет использовать преимущества усовершенствованной версии успешной системы относительной навигации НАСА, которая помогла благополучно приземлиться на «Персеверанс» . Новая усовершенствованная система обзора посадочного модуля, помимо других улучшений, добавит вторую камеру, высотомер и улучшенные возможности использования силовой установки для точного приземления. Планируется, что он приземлится недалеко от Три-Форкса в 2029 году.

Рукав для передачи образцов ESA

Ровер «Марс-2020» и вертолеты доставят образцы на посадочный модуль SRL. Рукоятка для переноса проб, построенная SRL ESA длиной около 2,40 м (7,9 футов), будет использоваться для извлечения проб и загрузки их в капсулу возврата проб в подъемном аппарате.

Вертолеты для сбора образцов с Марса

Основная статья: Вертолет для сбора образцов с Марса

Кампания MSR включает в себя вертолеты класса Ingenuity , оба из которых будут собирать образцы с помощью крошечной роботизированной руки и доставлять их в SRL на случай, если у марсохода Perseverance возникнут проблемы.

Марсианский взлетный аппарат (МАВ)

Космический корабль для восхождения на Марс

На выставке представлен макет корабля для восхождения на Марс.
Функция	Марса Орбитальная ракета-носитель
Производитель	Маршалла НАСА имени Центр космических полетов / Локхид Мартин / Нортроп Грумман
Страна происхождения	Соединенные Штаты
Размер
Высота	2,26 м (7,4 фута)
Диаметр	0,5 м (1,6 фута)
Масса	450 кг (990 фунтов)
Этапы	2
Емкость
Полезная нагрузка для LAO
Высота	500 км (310 миль)
Масса	500 г (18 унций)
История запуска
Статус	В разработке
Запуск сайтов	Вектор в воздухе после выхода из посадочного модуля для извлечения образцов , Три Форкс, кратер Джезеро.
Всего запусков	1 (планируется)
Дата запуска космического корабля по всемирному координированному времени	2030 г. (планируется)
Тип пассажиров/груза	Орбитальный контейнер для проб с 30–43 пробирками, радиомаяк (размещается)
Первый этап
Питаться от	1 оптимизированная Звезда 20 ( Альтаир 3 )
Время горения	75 с
Порох	CTPB
Второй этап
Питаться от	1 оптимизированная звезда 15G
Время горения	20 с
Порох	ПВТПБ

Mars Ascent Vehicle (MAV) — это двухступенчатая ракета , твердотопливная которая доставит собранные образцы с поверхности Марса на возвращающийся на Землю орбитальный аппарат. В начале 2022 года компания Lockheed Martin получила контракт на партнерство с Центром космических полетов имени Маршалла НАСА в разработке MAV и двигателей от Northrop Grumman . Планируется, что его катапультируют вверх на высоту 4,5 м (15 футов) над посадочным модулем или на 6,5 м (21 фут) над поверхностью Марса, в воздух непосредственно перед воспламенением, со скоростью 5 м (16 футов). в секунду, чтобы исключить вероятность возникновения проблем при взлете, таких как скольжение или наклон СРЛ из-за огромного веса ракеты и выхлопных газов при взлете. Передняя часть будет брошена немного сильнее, чем задняя, ​​и ракета направится вверх, к марсианскому небу. Таким образом, система вертикального выброса управляемого отвода (VECTOR) добавляет небольшое вращение во время запуска, отклоняя ракету вверх и в сторону от поверхности. MAV выйдет на орбиту высотой 380 километров (240 миль). Он будет храниться внутри цилиндра на SRL и будет иметь термозащитное покрытие. Первая ступень ракеты (SRM-1) будет гореть 75 секунд. Двигатель SRM1 может работать на карданном подвесе, но большинство сопел твердотопливных ракетных двигателей на карданном подвесе сконструированы таким образом, чтобы не выдерживать экстремальные холода, которые испытывает MAV, поэтому команде Northrop Grumman пришлось придумать что-то, что могло бы это сделать: современный -искусственное шаровое сопло с ловушкой и сверхзвуковой разделительной линией. После перегорания SRM1 MAV будет оставаться в режиме выбега примерно 400 секунд. За это время от машины отделятся аэродинамический обтекатель МПА и вся первая ступень. После отделения ступеней вторая ступень начнет раскручиваться с помощью небольших двигателей RCS, установленных сбоку. Вся вторая ступень будет неуправляемой и стабилизированной по вращению со скоростью примерно 175°. Об/мин. Достигнув заданной скорости вращения, вторая ступень (СРМ-2) загорится и будет гореть примерно 18-20 секунд, поднятие периапсиса и округление орбиты. Вторую ступень планируется стабилизировать по вращению для экономии веса вместо активного наведения, в то время как образцы с Марса приведут к неизвестному распределению массы полезной нагрузки. Стабилизация вращения позволяет ракете быть легче, поэтому ей не придется осуществлять активное управление на протяжении всего пути до орбиты.После выгорания SRM2 вторая ступень будет работать в режиме выбега до 10 минут, пока сохраняется остаточная тяга от SRM2. Затем сработают установленные сбоку небольшие двигатели с замедленным вращением, снижающие скорость вращения до менее 40 об/мин. Как только целевая орбита будет достигнута, MAV подаст команду MPA на выброс орбитального контейнера с пробами (OS). Отработанная вторая ступень MAV останется на орбите, транслируя сигнал радиомаяка в течение 25 дней. Это поможет ERO захватить ОС.

Запуск MAV запланирован на 2028 год на борту спускаемого аппарата SRL.

Компоненты образцов возвращаемых посадочных модулей

Настройка запуска концепции

Дизайн интерьера MAV, первой внеземной стартовой ракеты

Внешний дизайн МАВ

План полета МАВ

Возвращение образца с Марса, график 2020–2033 гг.

Образец возврата

Орбитальный корабль возвращения на Землю (ERO)

ERO — космический корабль, разработанный ЕКА. Он включает в себя созданную НАСА систему захвата, сдерживания и возврата (CCRS) и пакет связи Electra UHF. Он встретится с образцами, доставленными MAV на низкую орбиту Марса (LMO). Планируется, что орбитальный аппарат ERO будет весить около 7000 кг (15 000 фунтов) (самый большой орбитальный аппарат Марса) и будет иметь солнечные батареи, в результате чего размах крыльев составит более 38 м (125 футов). Эти солнечные панели являются одними из крупнейших, когда-либо запускавшихся в космос.

ERO планируется запустить на ракете Ariane 6 в 2027 году и прибыть на Марс в 2029 году, используя ионную двигательную установку и отдельный химический двигательный элемент, чтобы постепенно достичь правильной орбиты в 325 км (202 мили), а затем встретиться с орбитальным образцом. Радиомаяк второй ступени MAV предоставит диспетчерам информацию, необходимую им для того, чтобы подобрать орбитальный аппарат ЕКА для возвращения на Землю достаточно близко к орбитальному образцу, чтобы увидеть его через отражающий свет и захватить его для возвращения на Землю. Для этого ERO будет использовать высокопроизводительные камеры для обнаружения образца на орбите на расстоянии более 1000 км (620 миль). После «захвата» ERO будет постоянно отслеживать его с помощью камер и лидаров на протяжении всего этапа встречи. После совмещения с контейнером для проб система захвата, удержания и возврата включится, откроет крышку улавливателя и включит датчики улавливания. Затем орбитальный аппарат ЕКА будет приближаться к контейнеру с образцом со скоростью примерно от 1 до 2 дюймов (от 2,5 до 5 сантиметров) в секунду, чтобы догнать и «проглотить» его. Обнаружив, что контейнер для проб находится внутри, система сбора, удержания и возврата быстро закроет крышку. Таким образом, орбитальный аппарат извлечет и запечатает контейнеры на орбите и с помощью роботизированной руки, созданной НАСА, поместит запечатанный контейнер в капсулу для входа на Землю. CCRS массой 600 кг (1300 фунтов) будет отвечать за тщательную стерилизацию внешней части орбитального образца и двойную герметизацию его внутри EES, создавая вторичный барьер сдерживания, позволяющий безопасно изолировать и нетронутые образцы для максимальной научной отдачи. Он поднимет свою орбиту, сбросит двигательную установку (включая ~500 кг (1100 фунтов) оборудования CCRS, которое бесполезно после стерилизации образцов) и вернется на Землю во время трансферного окна с Марса на Землю в 2033 году.

ERO будет измерять общую дозу радиации, полученную за весь полет. Результаты помогут следить за состоянием космического корабля и предоставят важную информацию о том, как защитить людей-исследователей во время будущих поездок на Марс.

Транспортное средство входа в Землю (EEV)

Капсула для возврата образцов OSIRIS-REx в Юте (EEV будет иметь аналогичную конструкцию с дополнительной структурной упрочнением, чтобы выдержать приземление без парашюта)

Система захвата/удерживания и возврата (CCRS) будет хранить пробу в EEV. EEV вернется на Землю и приземлится пассивно, без парашюта. Примерно за неделю до прибытия на Землю и только после успешного завершения полной проверки безопасности системы космический корабль ERO будет настроен для выполнения фазы возвращения на Землю. Когда орбитальный аппарат окажется в трех днях от Земли, EEV выйдет из основного космического корабля и полетит по точной траектории входа в заранее определенное место посадки. Вскоре после отделения сам орбитальный аппарат должен был выполнить серию маневров, чтобы выйти на орбиту вокруг Солнца и никогда не вернуться на Землю. Пустынный песок на испытательно-тренировочном полигоне штата Юта и амортизирующие материалы в автомобиле планируется защитить образцы от ударных сил. Планируется, что EEV приземлится на Землю в 2033 году.

Художественная концепция возвращаемого орбитального аппарата с образцами Марса

Поперечное сечение возвращающегося к Земле орбитального корабля

Орбитальный корабль возвращения Земли

Система захвата и содержания

Галерея

• Потенциальное место высадки для возврата проб (14 апреля 2022 г.)
• 
• 

Миссия по возврату проб на Марс – Процесс отбора проб

Контекст

МидВью

Крупным Планом

Образец в сверле

Отбор проб

Пробирка для проб 233

Миссия по возврату образцов с Марса – Пробирки для образцов

Экстерьер

Интерьер

КТ (анимация)

Пробирка для образца свидетеля

Миссия по возврату образцов с Марса

Продолжительность: 2 минуты 22 секунды. 2:22

Perseverance Марсоход – сбор и хранение проб
( анимационный ролик; 02:22; 6 февраля 2020 г. )

Орбитальный контейнер для проб (концепция; 2020 г.)

Установка пробирок с пробами в марсоход

Очистка пробирок для проб

Миссия по возврату образцов на Марс (2020; впечатление художника)

01. Марсоход Perseverance добывает образцы

02. Марсоход Perseverance хранит образцы

03. Схема посадки SRL 1

04. SRL в развернутом виде

05. Mars Samples возвращает вертолеты, развернутые SRL, и доставляет образцы в качестве резерва.

06. SRL забирает образцы и загружает их на МАВ для запуска

07. Запуск с Марса на низкую марсианскую орбиту

08. МАВ в полете с двигателем после выхода из вектора

09. MAV на этапе выбега на низкой орбите Марса после остановки главного двигателя в ожидании отделения ступени и запуска второго двигателя.

10. Разделение полезной нагрузки, тем самым высвобождая образцы для последующего сбора на возвращаемом на Землю орбитальном корабле.

См. также

• Хронология исследования Солнечной системы

Внешние ссылки

• Ролик о возвращении образца Марса, созданный НАСА и Лабораторией реактивного движения (видео)