Теперь космический корабль OSIRIS-REx, летящий в строю вместе с астероидом Бенну, проведет следующие восемнадцать месяцев, исследуя этот древний участок первичной солнечной системы: составляя карту его состава, изучая его движения и выясняя, почему и почему подобные объекты. Это первоначальное исследование в преддверии Дня независимости 2020, когда космический корабль размером с грузовик ИБП с мобильностью колибри прижимает механизм отбора проб к Бенну, чтобы принести домой запечатанную канистру с астероидом класса А премиум-класса для анализы в лабораториях по всему миру.
«Мы увидим Бенну с точки света и однажды вернемся на Землю вплоть до составляющих ее атомов. Это довольно удивительно. Нет другого тела, для которого это верно », - говорит Данте Лоретта, главный следователь миссии, из своего офиса в Лунной и Планетарной Лаборатории Университета Аризоны. Он на мгновение задумывается и добавляет: «Может, Дикий 2».
Комета Wild 2 была отобрана миссией НАСА Stardust в 2004 году. Это была первая миссия агентства по возвращению образцов после программы «Аполлон», хотя она не достигла смелости того, что Лауретта и его команда делают в Бенну. Stardust собирал частицы в следе кометы, самая большая из которых составляла около миллиметра, и находил аминокислоты, необходимые для жизни, изменяя научное понимание формирования кометы. OSIRIS-REx, с другой стороны, заберет домой до 4, 4 фунтов углеродистого астероида. Невозможно предсказать, что откроет его карьер, так как считается, что компоненты Бенну старше, чем сама Солнечная система, но изучение такого древнего материала, вероятно, заполнит пробелы в наших моделях формирования солнечной системы и пути, который в конечном итоге привел к жизни на Земле.
Изображение астероида Бенну, сделанное космическим кораблем OSIRIS-REx 16 ноября 2018 года с расстояния в 85 миль (136 км). (НАСА / Годдард / Университет Аризоны) Миссии по возвращению образцов - именно то, на что они походят, захватывая некоторый небесный образец в его естественной среде обитания и принося это домой для анализа. Несмотря на то, что ученые-планетологи работали с волшебниками с посадочными машинами и вездеходами, их механические прокси все еще крайне ограничены в науке, которую они могут делать. Научная полезная нагрузка роботов ограничена массой и мощностью, в то время как спектрометры на Земле могут быть размером с здание. Синхротрон может быть километра в поперечнике. Это размеры Star Trek. Идея возврата образца заключается в том, что если мы не сможем привести инструменты к цели, мы перенесем цель на инструменты.
«Я был в этом здании в 2008 году, когда спускаемый аппарат« Феникс »находился на поверхности Марса, и эти первые совки Марса не могли вырваться из руки робота для анализа», - говорит Лоретта. «Они наконец поняли это. Они согрели его, и он вышел и направился к масс-спектрометру, а мы чесали головы и пытались разобраться в этом. И я подумал про себя: если бы у меня было одно зерно, которое я мог бы вычистить из этого совка, я мог бы рассказать вам в сто раз больше информации, чем то, что вы только что получили с этого инструмента ».
Не все области изучения планет развиваются путем анализа проб. Геофизик, надеющийся понять планетарный объект, может сначала не достичь лопаты инопланетного реголита. НАСА имеет устоявшуюся исследовательскую частоту для понимания планетных тел: облета, орбитального аппарата, спускаемого аппарата, ровера, миссии по возврату образца и затем миссии человека. Луна проверила каждую коробку. Марс 2020, следующий марсоход НАСА, который будет запущен в одноименный год, начнет процесс кэширования образцов. Это будет разливать грязь по Марсу для будущего спускаемого аппарата, чтобы собраться и взорвать дом. После этого вы отправляете астронавтов.
«В течение десятилетий образцы явно отсутствовали в исследовании Марса», - говорит Линди Элкинс-Тантон, директор Школы исследования Земли и космоса в Университете штата Аризона. «Несмотря на то, что мы продвинулись в работе с удаленными инструментами, удивительно, как много мы узнаем, когда у нас это в руках. Там просто нет замены ».
Хотя ученые-планетологи изучают марсианские метеориты для изучения истории этой планеты, метеориты не могут ответить на вопрос, был ли когда-либо Марс обителью жизни. Более того, ученые не знают точно, где и когда образцы возникли до падения на Землю. Хотя обнаруженные на Земле метеориты с Марса могут быть точно датированы, они считаются вероятным предвзятым образцом, молодым относительно поверхности Марса.
Элкинс-Тантон входит в научную группу «Марс 2020» и служит главным исследователем миссии НАСА «Психея» по изучению металлического астероида, который считается планетарным ядром, запуск которого запланирован на 2022 год. Она говорит, что сразу ученые будут изучать марсианский образцы органических материалов и их изотопный состав. Такое изучение изотопных отношений дало бы четкое указание на то, был ли материал создан жизнью.
Исследователи также датировали бы образец, «что мы не можем сделать с точностью роботов», - говорит Элкинс-Тантон. «Для получения точного возраста минерального зерна или верхней породы требуются супер, супер тонкие работы в изотопных лабораториях». Ученым в настоящее время не хватает абсолютных дат для скал на поверхности Марса, и «образцы помогут решить некоторые из этих долгоживущих процессов. постоянные аргументы о том, когда Марс был мокрым. Каковы были разные эпохи, эпохи различной химической активности на поверхности на Марсе? »
Космические корабли любого аромата по сути ограничены научным оборудованием, на котором они летают. К тому времени, когда Галилей прибыл в Юпитер в 1995 году, его инструментам было десять лет. Хотя в течение этого десятилетия технологии развивались, бедный старый Галилео не мог использовать ничего из этого. По словам Райана Зейглера (Ryan Zeigler), куратора образцов НАСА Apollo, пробные миссии, по сути, ориентированы на будущее. По мере развития технологий образцы могут быть извлечены из хранилища и повторно проанализированы.
«Я вырос в лунной науке с сухой костью луны», - говорит он. «На Земле почти в каждой скале есть минерал внутри, а внутри него связана вода. Но когда ученые посмотрели на образцы Аполлона, они не увидели этого ». Этот недостаток воды был учтен в моделях того, как образовалась луна, как она развивалась, и, в свою очередь, предположил, из чего когда-то была сделана Земля. «А потом десять лет назад у нас были лучшие инструменты, мы снова посмотрели на стекла и минералы в лунных пробах и обнаружили воду в обоих». Лунные модели пришлось переделать. «Если на Луне есть летучие вещества, жизнеспособна ли гипотеза о гигантском воздействии? Да, но ученым пришлось настроить способ воздействия гигантских воздействий, чтобы удерживать летучие вещества. Это было важно ».
Такой анализ принесет дивиденды, когда космонавты вернутся туда. «Отправка чего-либо на Луну стоит больших денег, поэтому любое использование ресурсов, которое мы можем сделать на месте, является ключевым. И мы можем использовать состав Луны из образцов Аполлона, чтобы понять, что мы можем использовать ». Зейглер объясняет, что металлы в лунном реголите могут быть использованы для создания мест обитания. Вода также может быть извлечена. «Ученые придумали полдюжины различных способов получения кислорода из лунного грунта, используя в небольших количествах образцы Аполлона для практики. Если я смогу производить на Луне большое количество воды или водорода и кислорода - это ракетное топливо! Что, в свою очередь, позволяет человеку исследовать другие части солнечной системы ».
Космический корабль НАСА OSIRIS-REx был обнаружен после того, как его защитная крышка была снята на объекте по обслуживанию опасных грузов в Космическом центре им. Кеннеди во Флориде 21 мая 2016 года. (НАСА / Дмитрий Герондидакис) Все образцы небесных объектов обрабатываются и хранятся Отделом исследований и исследований в области астроматериалов космического центра имени Джонсона НАСА в Хьюстоне. Каждый раз, когда собирается новый образец, строятся новые сооружения, соответствующие его источнику и сохраняющие его изолированным и незапятнанным. Хотя OSIRIS-REx не вернет свои образцы Bennu до 2023 года, Джонсон вскоре начнет строительство нового набора лабораторий для размещения Bennu, а также части астероида Ryugu, который вскоре будет отобран космическим кораблем Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA). Хаябуса-2.
Центр НАСА уже провел исследования о том, как хранить образцы Марса; это всего лишь вопрос того, чтобы эта миссия была достаточно близко к финишной черте, чтобы мобилизовать краны и бульдозеры для новых хранилищ на Земле. Аналогичным образом, отдел астроматериалов следит за японской миссией «Марсианские лунные исследования» (MMX), которая стартует в 2024 году и пробует большую из двух лун Марса, Фобос.
Ближе к дому находится CAESAR, финалист программы НАСА «Новые рубежи», которая в 2038 году выберет комету 67P / Чурюмов-Герасименко, если она будет одобрена для финансирования. «Мы уже смотрим, что нужно сделать, чтобы курировать образцы кометы», - говорит Зейглер. «К счастью, у нас много времени, потому что это сложно. Холодно, есть газ, есть летучие вещества. Это не невозможно, но это потребует от нас повторного изучения того, как мы это делаем, и разработки протоколов для обработки совершенно новых типов образцов ».
Возвращение образцов на Землю, хотя и чрезвычайно сложное, это только полдела. Настоящая наука начинается, как только они в целости и сохранности.
«Одна из причин, по которой образцы Аполлона все еще полезны для науки, - говорит Зейглер, - в том, что мы потратили время и усилия, чтобы позаботиться о них, чтобы они рассказали нам о луне, а не о Хьюстоне».
Дэвид У. Браун - автор книги «Один дюйм с земли», история ученых, стоящих за миссией НАСА в Европе. Он будет опубликован в следующем году таможней.
