Một trong những thành tựu to lớn của các sứ mệnh Apollo là mang về nhà hàng trăm kg đá mặt trăng. Những tảng đá và bụi này đã được phân tích liên tục kể từ khi các phi hành gia Apollo 11 về nhà hơn 50 năm trước.
Và họ vẫn đang thực hiện những khám phá.
Các nhà khoa học có các mẫu của gió mặt trời Sun, các hạt từ đuôi sao chổi, vài gram từ một tiểu hành tinh, sắp xuất hiện trong thời gian ngắn.
Nhưng có một thế giới, trọng tâm của rất nhiều nghiên cứu khoa học, chưa bao giờ có một mẫu được trả về: Sao Hỏa.
NASA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu đã lên kế hoạch đưa một ngôi nhà mẫu từ Sao Hỏa trong nhiều thập kỷ, và bây giờ, các sứ mệnh có thể bay trong vài năm tới, cuối cùng đưa một phần của Hành tinh Đỏ về Trái đất để chúng ta nghiên cứu trực tiếp.
Lịch sử nhiệm vụ hoàn trả mẫu
Thám hiểm không gian xảy ra trong các giai đoạn. Trước tiên, bạn bắt đầu với một chuyến bay trinh sát, trong đó một tàu vũ trụ đi trên một quỹ đạo nhanh chóng đi qua một thế giới, cung cấp một bộ hình ảnh và dữ liệu ban đầu. Hãy nghĩ về Tour du lịch lớn Voyager Thoát qua Hệ mặt trời, hoặc Chân trời mới ghé thăm Sao Diêm Vương.
Sau đó, bạn trở lại với một quỹ đạo, một tàu vũ trụ có thể tồn tại trong nhiều năm, nghiên cứu bề mặt của một thế giới rất chi tiết. Hãy xem xét tàu vũ trụ Cassini, quay quanh Sao Thổ 294 lần, đã chụp hơn 450.000 bức ảnh và thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về Hành tinh Vành đai mãi mãi.
Sau đó đến tàu đổ bộ và rovers. Tất nhiên, ví dụ điển hình nhất cho điều này là Sao Hỏa, với Tinh thần và Cơ hội, cũng như sự tò mò, cùng nhau đã chụp được hàng trăm ngàn hình ảnh, đá khoan và tìm thấy bằng chứng về nước trong quá khứ trên Sao Hỏa.
Sau đó đến các nhiệm vụ trở về mẫu. Đây là giai đoạn mà các cơ quan không gian chỉ thử một vài lần.
Ngoài nhiệm vụ Apollo, tàu vũ trụ đầu tiên đưa các mẫu từ không gian trở về Trái đất là nhiệm vụ của Liên Xô Luna Luna. Vào năm 1970, Luna 16 đã mang về 101 gram regolith mặt trăng, tiếp theo là Luna 20 và Luna 24. Mặc dù họ đã mang một phần vật liệu được trả lại bởi các sứ mệnh Apollo, nhưng đó là từ các địa điểm khác nhau trên Mặt trăng.
Tàu vũ trụ tiếp theo trả lại một ngôi nhà mẫu là nhiệm vụ của NASA Genesis Genesis. Nó được ra mắt vào năm 2001 để thu thập các mẫu gió mặt trời Sun, và đưa chúng trở về Trái đất.
Nó đã mở ra các bộ sưu tập mẫu vào ngày 1 tháng 4 năm 2004 và sau đó quay trở lại Trái đất vào tháng 9 cùng năm. Thật không may, chiếc dù của nó không mở được đúng cách, và tàu vũ trụ đã đập mạnh vào sa mạc Utah.
Mặc dù hạ cánh khó khăn, các nhà khoa học đã có thể lấy được các mẫu có thể sử dụng, điều này giúp họ khám phá ra rằng Trái đất có thể đã hình thành từ các vật liệu tinh vân mặt trời khác với Mặt trời.
Sau đó, NASA đến nhiệm vụ Stardust của NASA, bay qua đuôi Comet Wild 2 vào tháng 1 năm 2004, và sau đó đưa viên nang thu thập của nó trở lại Trái đất hai năm sau đó. Phân tích các hạt này cho thấy các nhà khoa học cho rằng sao chổi chứa các hạt được đẩy ra từ Mặt trời từ rất sớm trong lịch sử của nó và có thể có cách hình thành khác với các nhà thiên văn học dự đoán.
Nhiệm vụ hoàn trả mẫu cuối cùng là nhiệm vụ JAXA Cẩu Hayabusa, vượt qua mọi khó khăn, bao gồm bị tấn công trực tiếp bởi ngọn lửa mặt trời, và mất bánh xe phản ứng và không thể triển khai tàu đổ bộ. Nhưng thật không ngờ, những người điều khiển nhiệm vụ đã có thể đưa tàu vũ trụ về nhà, với một vài microgam vật chất thiên thạch quý giá trên tàu.
Hiện tại có nhiều nhiệm vụ: Hayabusa 2 và OSIRIS-REx sẽ mang nhiều mẫu thiên thạch hơn về nhà để nghiên cứu. JAXA thậm chí đang lên kế hoạch cho một nhiệm vụ trả lại một mẫu từ các mặt trăng của Sao Hỏa.
Vì vậy, những gì về một nhiệm vụ trở lại mẫu cho chính sao Hỏa?
Chúng ta có thể học được gì từ sứ mệnh trở về sao Hỏa?
Chúng tôi thực sự đã học được khá nhiều về địa chất và bầu khí quyển của Sao Hỏa bởi vì có những khối của Hành tinh Đỏ được tìm thấy ở đây trên Trái đất. Chúng bị phá hủy khỏi sao Hỏa bởi một thiên thạch khổng lồ va chạm hàng triệu năm trước và chúng trôi nổi trong không gian, cuối cùng tấn công Trái đất và sống sót một cách khó tin trong một chuyến đi xuyên qua bầu khí quyển.
Các nhà khoa học có những mảnh sao Hỏa ngẫu nhiên, nhưng giờ họ muốn có một mẫu mà họ chọn. Và điều đó có nghĩa là gửi một nhiệm vụ trở lại mẫu trực tiếp.
NASA thực sự đã lên kế hoạch cho một nhiệm vụ trở về mẫu trên sao Hỏa từ đầu những năm 1970, ngay cả trước khi tàu vũ trụ Viking ra mắt.
Mục tiêu của một nhiệm vụ trở về sẽ bao gồm tìm kiếm sự sống, không chỉ là cuộc sống ngày nay, mà cả kiếp trước và thậm chí là tiền thân hóa học của sự sống.
Bằng cách trả lại các mẫu nguyên thủy của Sao Hỏa trở về nhà, các nhà khoa học có thể thực hiện tất cả các loại thí nghiệm trên vương quốc sao Hỏa, phơi nó ra nước, bầu khí quyển dày hơn và các chất dinh dưỡng để xem liệu có bất kỳ vi khuẩn hoạt động nào không. Thí nghiệm này đã được thử với Viking, nhưng kết quả không thuyết phục và các nhà sinh học hành tinh vẫn tranh cãi về chúng.
Họ có thể phân tích các mẫu dưới kính hiển vi mạnh mẽ, tìm kiếm bất kỳ hóa thạch siêu nhỏ nào, hoặc bất kỳ dấu hiệu nào khác có cuộc sống ở đó.
Ngoài ra, các nhà khoa học có thể hiểu lịch sử bề mặt của Sao Hỏa và cách nó bị ảnh hưởng bởi nước trong hàng triệu năm.
Các mẫu có thể được trả về từ một số điểm thú vị nhất, như trầm tích của hồ, trầm tích xung quanh các lỗ thông thủy nhiệt và vùng đồng bằng của các dòng sông cổ.
Họ có thể mang về các mẫu từ các vụ tấn công thiên thạch gần đây và cổ đại, phun trào núi lửa và các khu vực tiếp xúc với gió trong một thời gian dài.
Họ cũng có thể nghiên cứu lịch sử lâu dài của Sao Hỏa trong hàng tỷ năm, để thử và hiểu khi những thay đổi hành tinh rộng lớn xảy ra khiến hành tinh trở nên lạnh và khô. Khi nào vụ bắn phá tiểu hành tinh lắng xuống?
Họ thậm chí có thể lấy mẫu các mảnh thiên thạch rải rác trên bề mặt Sao Hỏa, lấy mẫu các thế giới khác cùng một lúc.
Những mẫu này lý tưởng sẽ được gửi về nhà trước khi con người đầu tiên đặt chân lên bề mặt Sao Hỏa. Chúng ta đã biết có hóa chất độc hại ở vùng núi lửa sao Hỏa, nhưng còn bụi bẩn thoát ra khỏi khí quyển thì sao? Nó sẽ là một rủi ro nếu các phi hành gia hít nó? Còn vật liệu mà sâu hơn bên dưới bề mặt thì sao?
Bằng cách nghiên cứu tài liệu này, các nhà khoa học cũng có thể hiểu được các phi hành gia có thể sống tốt như thế nào trên đất liền. Để sử dụng regolith cho vật liệu xây dựng, và trồng cây. Cũng như phá vỡ nó về mặt hóa học cho các nguyên liệu thô khác nhau.
Là những phần khác nhau của sao Hỏa hữu ích hơn những phần khác?
Kế hoạch hoàn trả nhiệm vụ sao Hỏa
Một trong những kế hoạch sớm nhất cho nhiệm vụ hoàn trả mẫu lên Sao Hỏa được gọi là Bộ sưu tập mẫu cho Điều tra Sao Hỏa (hay SCIM). Đây sẽ là một nhiệm vụ thuộc lớp trinh sát tương đối rẻ tiền, bay qua bầu khí quyển của Sao Hỏa ở độ cao thấp tới 40 km, thu thập bụi và khí quyển.
Điều này sẽ đủ cao để tàu vũ trụ sẽ bị Sao Hỏa bắt giữ. Sau đó, nó sẽ trả lại các mẫu cho Trái đất. Bằng cách nghiên cứu các mẫu này, các nhà khoa học có thể ghép mẫu khí quyển với các loại khí được tìm thấy trong các khối đá trên sao Hỏa để chắc chắn rằng chúng đến từ Hành tinh Đỏ. Họ có thể nghiên cứu bụi sao Hỏa rất gần, bạn biết đấy, bụi có thể tạo thành những cơn bão trên khắp hành tinh có khả năng kết thúc các nhiệm vụ của người đi đường và có thể là nguy cơ cho các phi hành gia trong tương lai.
Đề xuất này được đưa ra vào năm 2001, cho một nhiệm vụ sẽ bay vào năm 2007 và trả lại các mẫu vào năm 2010, nhưng nó không bao giờ được thực hiện.
Nhưng vào năm 2009, NASA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu đã bắt đầu thực hiện các kế hoạch nghiêm túc để đưa một mảnh sao Hỏa về nhà, chính thức tuyên bố hợp tác trong một nhiệm vụ.
Dự đoán nhiệm vụ hoàn trả mẫu trong tương lai, cả NASA và ESA đã xây dựng các máy động lực sắp tới của họ để trở thành giai đoạn đầu tiên trong việc gửi vật liệu về nhà.
Khi nó bò trên bề mặt Hành tinh Đỏ, tàu lượn NASA NASA Mars 2020 sẽ thu thập các mẫu thú vị và sau đó thả chúng xuống bề mặt khi nó di chuyển. ESA Lừa Rosalind Franklin, cũng dự kiến ra mắt vào năm 2020, sẽ thu thập và lưu trữ các mẫu từ bề mặt Sao Hỏa trong các hộp có kích thước bằng bút, sẽ sẵn sàng để đón.
Một nhiệm vụ trở lại mẫu sẽ có ba phần.
Đầu tiên, có một con rover di chuyển nhanh được xây dựng bởi Cơ quan Vũ trụ châu Âu để thu thập các mẫu để nghiên cứu. Sau đó, một chiếc xe đi lên của NASA sẽ chuyển các mẫu lên quỹ đạo Sao Hỏa. Và cuối cùng, một nhiệm vụ quay quanh từ ESA sẽ lấy các mẫu và đưa chúng trở lại Trái đất.
ESA Ván mẫu Fetch Rover sẽ là một chiếc xe tương đối nhẹ, không lớn hơn khoảng 120 kg. Nó sẽ cần có khả năng di chuyển 20-30 km đi 200 mét mỗi ngày, tự động định tuyến xung quanh các mối nguy hiểm theo cách của nó. Trong suốt giai đoạn này, nó sẽ lấy hàng chục mẫu còn lại trên bề mặt vào năm 2020 hoặc Rosalind Franklin, chọn 30 hoặc rất thú vị về mặt khoa học để gửi về nhà.
Sau vài tháng thu thập các mẫu, Fetch Rover sẽ đến Mars Land Retriny Lander. Đây là một tàu vũ trụ có nhiều điểm tương đồng với tàu lượn NASA NASA Curiosity và Mars 2020.
Nó sẽ sử dụng một bộ tản nhiệt sau đó nhảy dù khi đi vào bầu khí quyển sao Hỏa, cuối cùng hạ tên lửa bay lên bề mặt Sao Hỏa. Nó sẽ ngồi trên Sao Hỏa tới 150 ngày, chờ đợi các mẫu từ Fetch Rover.
Khi các mẫu được tải lên máy bay, Ascent Vehicle sẽ bắn động cơ tên lửa lai hoặc rắn của nó, mang các mẫu vào quỹ đạo độ cao 350 km.
Sau đó, nó sẽ bị chặn bởi Tàu quỹ đạo trở lại Trái đất ESA, tạo nên một điểm hẹn hoàn toàn tự trị cách Trái đất hàng triệu km. Sau đó, nó sẽ sử dụng động cơ ion điện mặt trời để thực hiện hành trình dài trở lại Trái đất.
Và sau đó, một thời gian vào những năm 2030, các nhà khoa học sẽ có được khoảng 500 gram vật chất từ bề mặt Sao Hỏa.
Đầu năm 2019, Nhà Trắng đã bao gồm tiền trong ngân sách đề xuất của họ cho nhiệm vụ Trả lại Sao Hỏa, lý tưởng có thể khởi động ngay sau năm 2026. Mặc dù một nhiệm vụ như thế này đã được đề xuất nhiều lần trước đây, đây là lần đầu tiên tài trợ thực tế là để qua một bên. Nó đã mang lại cho NASA 109 triệu đô la vào năm 2020 để thực hiện các hoạt động trên sao Hỏa trong tương lai, đó thực chất là nhiệm vụ hoàn trả mẫu.
Vì vậy, bây giờ, sau gần 50 năm lập kế hoạch, một nhiệm vụ hoàn trả mẫu nghiêm trọng lên Sao Hỏa đang được thực hiện.
Nhận bản tin email hàng tuần của tôi:
Mỗi tuần một lần tôi tập hợp tất cả các tin tức không gian của mình vào một bản tin email và gửi nó đi. Nó có hình ảnh, những điểm nổi bật ngắn gọn về câu chuyện và các liên kết để bạn có thể tìm hiểu thêm. Truy cập vào trang webetetetayay.com để đăng ký.
