Oamenii de stiinta lucreaza pentru a revolutiona accesul la planeta rosie

In timp ce oficialii de la NASA si Agentia Spatiala Europeana, precum si planificatorii din China, planuiesc misiuni extrem de costisitoare si complicate pentru a returna mostre de pe Marte, exista un numar tot mai mare de cercetatori care elaboreaza modalitati noi, cu costuri reduse, de a explora in continuare Marte,  Planeta Rosie.

Fie prin elicoptere imbunatatite, fie prin aterizare si orbitere ieftine, ei spun ca este timpul sa cream noi modalitati de a colecta mai multe date dintr-o varietate de locuri din acea lume indepartata.

Un om de stiinta planetar la Institutul de Tehnologie din California, sustine modul de utilizare a navelor spatiale la pret relativ scazut pentru urmatoarea runda de cercetare.

„Marte, ca si Pamantul, este divers. Diferite locatii capteaza diferite instantanee de mediu”, a spus Ehlmann. Mai sunt multe de facut, a adaugat el, invocand posibilitatea de a vizita locuri uimitoare si exotice pe care navele spatiale le-au capturat de pe orbita, cum ar fi sistemul de canion Valles Marineris si calotele glaciare martiane.

„Un sistem la fel de complicat precum Marte necesita latime si adancime”, a spus Ehlmann, „si asta inseamna gasirea de noi modalitati de a explora in mai multe locatii prin scaderea pretului per misiune de nava spatiala prin tehnologie sau noi paradigme programatice si colaborari. Imaginati-va o jumatate de duzina de rovere Marte mobile, operate de universitati din intreaga tara… Asta ar incuraja studentii sa urmeze o cariera in stiinta si inginerie! .”

Dupa zeci de ani de explorare a planetei Marte, multe dintre intrebarile importante care raman pot fi raspunse doar cu cizme pe sol, daca acele „ghete” sunt robotice sau umane, a spus Ehlmann.

„NASA a fost intotdeauna o agentie foarte adversa fata de risc. Acest lucru este complet de inteles, deoarece dolarii contribuabililor sunt cheltuiti”.

Lillis subliniaza programul Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx) al NASA ca pe un „efort indraznet” de a facilita stiinta planetara de clasa mondiala la o fractiune din costul unei misiuni tipice Discovery. Programul Discovery al NASA sprijina eforturile de explorare ambitioase, dar relativ ieftine.

Limita actuala a costurilor pentru o misiune Discovery este de aproximativ 500 de milioane de dolari.

SIMPLEx serveste, de asemenea, ca un pionier in investigarea compromisului dintre cost si risc, a spus Lillis.

De exemplu, misiunea Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (EscaPADE) este o intreprindere SIMPLEx, promitand un profit foarte bun pentru dolarul stiintific, a spus Lillis, investigatorul principal al EscaPADE.

Costul total al acestei misiuni pe Marte, despre care se estimeaza ca va ajunge pe orbita planetei rosii in 2026, este estimat la mai putin de 80 de milioane de dolari.

Sondele gemene EscaPADE vor oferi o perspectiva „stereo” unica asupra sistemului extrem de complex al atmosferei superioare a lui Marte, a spus Lillis. „Cele doua nave spatiale ale noastre, Albastru si Aur, ne vor oferi doua perechi de ochi, permitandu-ne, pentru prima data, sa intelegem raspunsul in timp real al modelelor de pierderi atmosferice ale lui Marte la exploziile electromagnetice si furtunile de la vantul solar. Bufetul Marte”, a spus el.

Adoptarea abordarilor „NewSpace” pentru dezvoltarea navelor spatiale va permite constelatiilor de sateliti mici sa exploreze si sa monitorizeze atmosfera martiana cu o fidelitate si o acoperire fara precedent, a spus Lillis. „Vom putea vedea toate partile planetei in orice moment al zilei, de la suprafata pana in atmosfera superioara.”

Lillis a adaugat ca acest tip de „constientizare situationala” va fi cruciala pentru protejarea viitorilor exploratori umani, in doua moduri principale. In primul rand, o mai buna caracterizare a vantului de aproape de suprafata si a presiunii aerului permite o intrare, coborare si aterizare mai sigure. In al doilea rand, monitorizarea climei va permite prognoza meteo precisa prin asimilarea datelor.

„Cand vorbim ca prognoza meteo pe Marte este importanta pentru siguranta exploratorilor, vorbim despre furtunile de praf, regionale sau globale”, a spus Lillis. „Furtunile de praf reduc vizibilitatea si generarea de energie solara.”

O noua tehnologie pentru aterizarea pe Marte in mod ieftin si in siguranta este conceptul Small High Impact Energy Landing Device (SHIELD), aflat acum in studiu la Jet Propulsion Laboratory (JPL) al NASA din California de Sud.

„SHIELD este practic un dispozitiv de aterizare si un amortizor de soc in unul”, a spus Louis Giersch, investigatorul principal pentru SHIELD.

„Nu va putea pune la suprafata o nava spatiala precum roverul Perseverance, dar ar putea permite oamenilor de stiinta sa studieze mai mult suprafata martiana in timp ce calatoresc alaturi de misiuni mai mari ale NASA”, a adaugat Giersch.

„Inca evaluam ce tipuri de instrumente stiintifice au sens, dar senzorii de vreme, camerele si spectrometrele de masa sunt pe planul de desen”.

Scopul SHIELD este de a reduce costurile aterizatorului pe Marte cu un ordin de marime, facand un set larg de potentiale misiuni fezabile.

De exemplu, tehnologia ar putea permite NASA sa doboare zeci de roboti individuali intr-o perioada relativ scurta de timp, pisand planeta indepartata cu aterizare.

Giersch a spus ca SHIELD va pune mai multe limitari asupra sarcinilor utile stiintifice in comparatie cu aterizatoarele conventionale pe Marte.

Sarcinile utile stiintifice vor trebui sa fie si mai compacte si mai robuste, a spus el, dar cu beneficiul anticipat al unui acces mai frecvent la suprafata martiana, ca urmare a costurilor reduse ale misiunii.

„Oportunitatea de acces frecvent, la pret redus pe Marte este aici”, a adaugat Nathan Barba, inginer de sisteme SHIELD la JPL. Acea usa s-a deschis cand cubosaturile Mars Cube One (MarCO) A si B, numite EVE si WALL-E, au finalizat un zbor cu succes al lui Marte in noiembrie 2018. Duo-ul, care a costat doar 18,5 milioane de dolari pentru JPL pentru a construi si a opera, calatoriti cu aterizatorul InSight Mars al NASA.

„SHIELD ar putea fi livrat ca un singur aterizare sau mai multe intr-o singura lansare. Un dispozitiv de aterizare cu costuri reduse precum SHIELD ar putea permite masuratori pentru prima data sau explorarea de pionier, cum ar fi informatiile de verificare la sol, care sunt esentiale pentru misiuni mai mari si mai scumpe”, a spus Barba.

Accesul sporit la spatiu este incitant, a continuat Barba, „deoarece inseamna mai multe oportunitati pentru stiinta pe Marte, daca o noua clasa de misiuni interplanetare cu costuri mai mici s-ar realiza, ar stimula un set si mai divers de investigatii si ar oferi o oportunitate. pentru multi oameni de stiinta si ingineri in devenire.”

Misiuni de nave spatiale mai mici, cu costuri mai mici, ar putea oferi stiinta de clasa decenala in paralel cu campania de returnare a probei de pe Marte.

Schimbarea de paradigma in ceea ce priveste capacitatea si costul poate fi atribuita multor factori, de la o reducere de ordin de marime a costului de lansare, posibila prin partajarea calatoriei si vehiculele de lansare mici emergente, pana la fabricarea de instrumente stiintifice capabile de inalta precizie si/sau masuri fundamental noi. , el a spus.

O alta idee viitoare de cercetare pe Marte a fost deja sustinuta de multiplele zboruri ale elicopterului Ingenuity de la NASA. Ingenuity, un demonstrator de tehnologie, si-a aratat in mod clar „lucrurile Wright” aeriene, dar ce urmeaza?

„Zborurile ingenioase au depasit ceea ce ne-am fi putut imagina”, a spus Shannah Withrow-Maser, seful sistemelor de vehicule cu elicoptere stiintifice pe Marte la Centrul de cercetare Ames NASA din Silicon Valley. „Fiecare zbor ne invata mai multe si ne deschide porti pentru viitoarele concepte de misiune”, a spus el.

O idee care se scurge este un elicopter Marte avansat, un dispozitiv hexacopter care poate transporta sarcini utile mai mari si poate calatori pe distante mai mari decat Ingenuity care zboara in prezent.

Withrow-Maser a spus ca aceasta abordare Mars Science Helicopter prinde contur datorita momentelor de predare oferite de datele Ingenuity, care sunt descarcate si evaluate dupa fiecare zbor.

„Trebuie sa-ti tii putin respiratia de fiecare data cand dispozitivul zboara”, a spus Withrow-Maser. „Luam un zbor la un moment dat. Depaseste cu mult limitele a ceea ce a fost proiectat si testat aici pe Pamant”.