Пример обратной миссия - Sample-return mission


Из Википедии, свободной энциклопедии
« Genesis Rock », возвращаемый Аполлон 15 лунных миссий в 1971 году.

Образец обратные миссиями являются космическим аппаратом миссии с целью сбора и возвращения образцов внеземного места на Землю для анализа. Sample-возвратные миссии могут вернуть лишь атомы и молекулы или задаток комплексных соединений , таких как сыпучего материала ( «почвы») и горных пород. Эти образцы могут быть получены несколькими способами, например, почвы и горных работ или коллекторной , используемой для захвата частиц солнечного ветра или кометного мусора.

На сегодняшний день образцы лунного камня от Земли Луны были собраны робототехнической и экипажем миссии, кометы Wild 2 и астероид 25143 Итокава побывал роботизированный космический корабль , который вернулся образцами на Землю, и образцы солнечного ветра были возвращены с помощью роботизированной миссии.

В дополнение к выборки обратных задач, образцы из трех определенных неэфирных органов, были собраны с помощью других , чем образец обратных задач средств: образцы с Луны в виде лунных метеоритов , образцы из Марса в виде марсианских метеоритов , и образцы из Веста в виде HED метеоритов .

Научное использование

Метеорит от Весты, который упал на Африку

Образцы имеющиеся на Земле могут быть проанализированы в лабораториях , поэтому мы можем углубить наше понимание и знание в рамках открытия и исследования Солнечной системы . До сих пор многие важные научные открытия о Солнечной системе были сделаны удаленно с помощью телескопов , и некоторые тела Солнечной системы посетили орбитальный или даже посадки космических аппаратов с приборами , способными дистанционного зондирования или анализа проб. Хотя такое исследование Солнечной системы технически проще , чем образец возвратной миссия, научные инструменты , доступные на Земле , чтобы изучить такие образцы гораздо более продвинутыми и разнообразны , чем те , которые могут идти на космических аппаратах. Анализ образцов на Земле , позволяет отслеживать любые данные с различными инструментами, в том числе инструментов , которые еще предстоит разработать; в отличие от этого , космический аппарат может выполнять только ограниченный набор аналитических инструментов, и они должны быть выбраны и построены задолго до запуска.

Образцы анализировали на Земле могут быть сопоставлены с результатами дистанционного зондирования, для большего понимания в процессы , которые сформировали Солнечную систему . Это было сделано, например, с заключениями на рассвете космического корабле , который посетил астероид Вест с 2011 по 2012 году для визуализации и образцами из HED метеоритов (не собранных на Земле до тех пор), которые по сравнению с данными , собранных Dawn. Эти метеориты могут быть затем идентифицированы в качестве материала , выброшенного из большого ударного кратера Реясильвия на Веста. Это позволило выводя состав коры, мантии и ядра Весты. Аналогично некоторые различия в составе астероидов (и, в меньшей степени, различными составами комет ) можно различить с помощью визуализации в одиночку. Тем не менее, для более точной описи материала на этих различные тела, больше образцов будут собраны и возвращены в будущем, чтобы соответствовать их композициям с данными , полученных с помощью телескопов и астрономической спектроскопии .

Еще одним направлением такого исследования-помимо основного состава и геологической истории различных тел Солнечной системы, является наличие строительных блоков жизни на кометы, астероиды, Марс или лун газовых гигантов . Несколько образцов обратных полетов к астероидам и кометам в настоящее время в работах. Больше образцов от астероидов и комет помогут определить , является ли сформирована жизнь в космосе и была проведена на Землю метеоритов. Другой вопрос , расследуются ли внеземная жизнь формируется на других телах Солнечной системы , как Марс или на лунах газовых гигантов , и может ли жизнь существовать даже там. В результате последнего «декадного Survey» НАСА было расставить приоритеты на Марс выборки возвращение миссии, так как Марс имеет особое значение: это сравнительно «ряд», возможно, питали жизнь в прошлом, и даже может продолжать поддерживать жизнь. Юпитер Луна Европа является еще одним важным направлением в поиске жизни в Солнечной системе. Однако, из - за расстояния и других ограничений, Европа может не быть мишенью образца возвращения миссии в обозримом будущем.

Планетарная защита

Планетарная защита направлена на предотвращение биологического загрязнения как целевой небесного тела и Земли -в случае выборки обратных задач. Ни один образец до сих пор не вернулся с чужой жизни в нем. Образец обратный с Марса или в другом месте с потенциалом для размещения жизни, является категория V миссия под КОСПАР , которая направляет сдерживание любого нестерильного образца вернулся на Землю. Это происходит потому , что неизвестно , последствия такой гипотетической жизни были бы на людях или на биосфере Земли. По этой причине, Карл Саган и Джошуа Ледерберг утверждал в 1970 - е годы , что мы должны делать выборки возврата миссий классифицируются как категория V миссий с особой осторожностью, и более поздних исследованиях СРН и ESF согласился.

Пример обратных миссии

Первые миссии

Apollo 11 был первой миссией вернуть внеземных образцов.
Луна рок от Apollo 15 понимающей знак.
Луна рок от Аполлона 15 в NASA Ames Visitor Center .

Программа Аполлона возвращается в течение 382 кг (842 фунтов) лунная порода с и реголитом ( в том числе Луны «почвы» ) к Lunar принимающих лаборатории в Хьюстоне . Сегодня, 75% образцов хранятся в Лунной лаборатории Sample фонда , построенного в 1979 г. В июле 1969 года Apollo 11 достиг первого успешного возвращения образца из другой солнечной системы тела. Он возвращается приблизительно 22 килограммов (49 фунтов) Lunar поверхности материала. За этим последовали 34 кг (75 фунтов) материал от Apollo 12 , 94.35 фунтов (42.80 кг) материала от Apollo 14 , 169.10 фунтов (76,70 кг) материала от Apollo 15 , 207.89 фунтов (94,30 кг) материала от Apollo 16 и 243.40 фунтов (110.40 кг) материала от Apollo 17 .

Одним из наиболее значительных достижений в области выборки возвращение миссии произошла в 1970 году , когда роботизированная советская миссия известен как Луна 16 успешно вернулась 101 г (3,6 унции) лунного грунта. Кроме того, Луна 20 возвращается 55 г (1,9 унции) в 1974 году, и Луна 24 возвращается 170 г (6,0 унции) в 1976 г. Несмотря на то, что они выделяют гораздо меньше , чем Аполлон, они сделали это в полностью автоматическом режиме. Помимо этих трех успехов, другие попытки в рамках программы Luna не удалось. Первые две миссии должны были перегнать Apollo 11 и были проведены незадолго до них в июне и июле 1969 года: Luna E-8-5 No. 402 потерпел неудачу в начале, и Луна 15 разбился на Луне. Позже, другие образцы обратными миссии не удалось: Kosmos 300 и Kosmos 305 в 1969 Luna E-8-5 No. 405 в 1970, Luna E-8-5M N 412 в 1975 году неудачных запусков и Luna 18 в 1971 году и Luna 23 в 1974 году на неудачных посадок на Луну.

В 1970 году Советский Союз планировал на 1975 первого марсианского образца возвращения миссии в Марс 5nm проекта. Эта миссия планировалось использовать N1 ракету , но , как эта ракета никогда успешно летал, миссия превратилась в Марс 5М проект, который будет использовать двойной запуск с меньшим Протон ракеты и узел на Салюта космической станции. Эта миссия Mars 5M была запланирована на 1979 г., но была отменена в 1977 году из - за технические проблемы и сложность; все оборудование было приказано уничтожить.

Новые миссии после 20-летнего перерыва

НАСА имеет долгосрочный стратосферную программу полета для сбора космической пыли.

1984 LDEF миссия вернулась хондритовыми и железо-никелевые ударники, как это делали в 1992 году ЭВРИКА миссию.

Земля-орбитальный мусор Collection (ODC) эксперимент был развернут на космической станции Мира в течение 18 месяцев , в течение 1996-97 и используется аэрогель для захвата частиц с низкой орбиты Земли, состоящим из межпланетной пыли и техногенные частиц. Далекая от «последней выборки возвращения миссии ... в ... двадцать лет», ODC была портативной версией LDEF коллектора, уменьшая время сбора значительно, и эффективная площадь на несколько порядков.

Рендеринг художника о Бытии сбора солнечного ветра .

Следующая миссия вернуть внеземных образцов была Генезис миссия, которая возвращается солнечные образцы ветра на Землю из - за околоземную орбиту в 2004 году , к сожалению, Genesis капсулы не удалось открыть парашют во время возвращения в атмосферу Земли и совершил аварийную посадку в штате Юта пустыня. Были опасения сильного загрязнения или даже полной потери миссии, но ученым удалось сохранить многие из образцов. Они были первыми , чтобы быть собран из - за лунную орбиту. Genesis используется массив коллектора , выполненный из вафель сверхчистого кремния , золота , сапфир и алмаз . Каждая отдельная пластина используется для сбора другой части солнечного ветра .

Пример обратного капсулы из Stardust миссии

Бытие последовало НАСА «s Stardust космического корабля, который вернулся кометы на Землю образцы на 15 января 2006 года благополучно прошел мимо кометы Wild 2 и собрали образцы пыли из кометы комы во время формирования изображения ядра кометы. Звездная пыль используется массив коллектора , выполненный из низкой плотности аэрогеля (99% из которых является пустое пространство), который имеет приблизительно 1/1000 от плотности стекла. Это позволяет возможность собирать кометные частицы без их повреждений из - за высокие скорости удара. Столкновения частиц с даже слегка пористыми твердыми коллекторами приведут к разрушению этих частиц и повреждения устройства сбора. Во время круиза, вторая сторона массива собраны по меньшей мере семь межзвездные частицы пыли.

В июне 2010 года Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) Hayabusa зонд вернулся астероид образцы на Землю после встречи с (и приземлением на) S-типа астероида 25143 Итокава . В ноябре 2010 года ученые агентства подтвердили , что, несмотря на отказ устройства выборки, зонд извлекается микрограммов пыли из астероида, первым привез на Землю в нетронутом состоянии.

России Фобос-Грунт был неудачный образец обратной миссии предназначена для возврата образцов из Фобоса , одного из спутников Марса . Он был запущен 8 ноября 2011 года, но не смог покинуть околоземную орбиту и упал после нескольких недель в южной части Тихого океана.

Иллюстрация OSIRIS-REX сбора пробы из астероида 1999 RQ 36

Текущие миссии

Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) запустила улучшенный Хаябуса-2 космический зонд на 3 декабря 2014 года и планирует вернуться астероид образцов к 2020 году Хаябуса-2 прибыл в цель астероид C-типа астероида 162173 Ryugu (ранее назначенный 1999 JU 3 ) 27 июня 2018. предполагается обследовать астероид, который является астероид вблизи Земли , в течение года с половиной , во время которого она будет собирать образцы несколько раз, отбыть в декабре 2019 года, и вернуть образцы на Землю в декабре 2020 года.

OSIRIS-REX миссия была начата в сентябре 2016 года на миссии , чтобы вернуть образцы от астероида 101955 Bennu . Образцы , как ожидается, позволит ученым больше узнать о время до рождения Солнечной системы, начальных стадий формирования планет, и источника органических соединений , которые привели к образованию жизни. Образец будет собираться с TAGSAM , манипулятором со специализированной головкой коллектора , который будет депонировать образец в обратной капсулу Земли.

Будущие миссии

Подъем автомобиля в защитной пеленой, 2009 дизайн ESA-NASA.

JAXA разрабатывает MMX миссию, образец обратной миссии Фобоса , который будет запущен в 2024 г. Из двух лун , орбита Фобоса ближе к Марсу и его поверхность может иметь прилипшие частицы взорвана с красной планеты; Таким образом , образцы , собранный Phobos MMX могут содержать материал , происходящий из самого Марса.

NASA уже давно запланировали марсианские образец обратных миссий , но до сих пор , чтобы обеспечить бюджет для успешного проектирования, строительства, запуска и земли такого зонда. Миссия осталась на дорожной карте НАСА для планетарной науки , как в 2013 декадном Survey Planetary Science .

Китай имеет планы на Марс возвращения образца миссии 2030. Кроме того , китайское космическое агентство разрабатывает образец-поисковой миссии от Цереры , которая будет проходить в течение 2020 - х годов.

Китай планирует провести Чанъэ 5 лунного образец возвращение около 2019 В случае успеха, это будет означать первый лунный возврат образца в течение 40 лет. Россия имеет планы Luna-Grunt миссия по возвращению образцов с Луны к 2021 году и Марс-Грунта вернуться образцы с Марса 5-10 лет. Кроме того , Россия планирует повторить миссию Fobos-Grunt около 2024.

Comet образец обратных миссии продолжают оставаться приоритетом НАСА. Comet Surface Sample Return была одна из шести тем для предложений на четвертой НАСА миссии New Frontiers , а на 20 декабря 2017 CAESAR (Comet Астробиология Exploration Sample Return) миссия кометы 67P / Чурюмов-Герасименко был объявлен одним из двух финалистов.

Методы возврата образца

Массив коллектора Genesis, состоящий из сетки сверхчистых пластин кремния, золото, сапфир и алмаз

Методы выборки обратные включают, но не ограничиваются следующим:

коллекторная

Массив коллектор может быть использован для сбора миллионы или миллиарды атомов, молекул и мелких частиц, используя ряд пластин , изготовленных из различных элементов. Молекулярная структура этих пластин позволяет собирать различных размеров частиц. Коллектор массивы, такие как налетел на Бытии , ультра-чистые , с тем чтобы обеспечить максимальную эффективность сбора, долговечность и аналитическую различимость.

Коллектор массивы полезны для сбора крошечных, быстро двигающихся атомов , таких как те , которые изгнали Солнце через солнечный ветер, но также могут быть использованы для сбора крупных частиц , таких как те , что в коме кометы. Космический аппарат НАСА известный как Stardust реализован этот метод. Однако из - за высокой скорости и размера частиц , которые составляют кома и область рядом, плотная твердотельный коллекторная не жизнеспособна. В результате, еще одно средство для сбора образцов должны были быть разработаны в целях сохранения безопасности космических аппаратов и самих образцов.

аэрогель

Частица захвачены в аэрогеля

Аэрогель представляет собой диоксид кремния основанное пористого твердого вещества с губчатой структурой, 99,8% от объема которого находится пустое пространство. Аэрогель имеет около 1/1000 плотности стекла. Аэрогель был использован в Stardust космических аппаратов , так как частицы пыли космический аппарат был сбор будет иметь скорость удара около 6 км / с. Столкновение с плотным твердым при этой скорости может привести к изменению их химического состава или , возможно , испаряются их полностью.

Поскольку аэрогель является наиболее прозрачным, а частица оставить морковь-образный путь , когда они проникают в поверхность, ученые могут легко найти и восстановить их. Так как его пора на нанометровом масштабе, частицы, даже те , меньшие , чем песчинки, не просто пройти через аэрогель полностью. Вместо этого, они замедляют к остановке , а затем встраиваются в него.

Stardust космического аппарат имеет теннисную ракетку -образный коллектор с аэрогелем , установленный на нем. Коллектор втянута в его капсулу для безопасного хранения и доставки на Землю. Аэрогель является довольно сильным и легко выживает как запуск и внешнее пространство среды.

Роботизированная раскопки и возвращение

Некоторые из наиболее рискованных и сложных видов выборки обратных задач являются те, которые требуют посадки на внеземном теле, такие, как астероид, луна, или планеты. Это занимает много времени, денег и технические возможности для того, чтобы даже начать такие планы. Это трудный подвиг, который требует, чтобы все, начиная от запуска до посадки, чтобы поиск и запуска обратно на Землю планируется с высокой точностью и аккуратностью.

Этот тип возврата образца, хотя и имеют наибольшее количество рисков, является наиболее полезным для планетарной науки. Кроме того, такие миссии несут большой аутрич потенциала общественности, что является важным атрибутом для освоения космоса , когда речь идет о государственной поддержке. Только успешные роботизированные образец обратными миссии такого типа были Советско спускаемые Luna .

Список миссий

миссии экипажа

Дата запуска оператор название образец происхождения Образцы возвращаются дата восстановления результат миссии
16 июля 1969  Соединенные Штаты Apollo 11 Луна 22 кг (49 фунтов) 24 июля 1969 успешный
14 ноября 1969 Соединенные Штаты Соединенные Штаты Apollo 12 Луна 34 кг (75 фунтов) 24 ноября 1969 успешный
11 апреля 1970 Соединенные Штаты Соединенные Штаты Аполлон 13 Луна - 17 апреля 1970 Не удалось
31 января 1971 Соединенные Штаты Соединенные Штаты Аполлон 14 Луна 43 кг (95 фунтов) 9 февраля 1971 успешный
26 июля 1971 Соединенные Штаты Соединенные Штаты Apollo 15 Луна 77 кг (170 фунтов) 7 августа 1971 успешный
16 апреля 1972 Соединенные Штаты Соединенные Штаты Apollo 16 Луна 95 кг (209 фунтов) 27 апреля 1972 успешный
7 декабря 1972 Соединенные Штаты Соединенные Штаты Apollo 17 Луна 111 кг (245 фунтов) 19 декабря 1972 успешный
22 марта 1996 Соединенные ШтатыСША / Россия
 
Земля-орбитальный мусор Коллекция Околоземная орбита Частицы 6 октября 1997 успешный
14 апреля 2015  Япония  /
Соединенные ШтатыСША
Tanpopo миссия Околоземная орбита Частицы Февраль 2018 успешный

Роботизированные миссии

Дата запуска оператор название образец происхождения Образцы возвращаются дата восстановления результат миссии
14 июня 1969  Советский Союз Luna E-8-5 No. 402 Луна
-
-
недостаточность
13 июля 1969 Советский Союз Советский Союз Luna 15 Луна
-
-
недостаточность
23 сентября 1969 Советский Союз Советский Союз Kosmos 300 Луна
-
-
недостаточность
22 октября 1969 Советский Союз Советский Союз Kosmos 305 Луна
-
-
недостаточность
6 февраля 1970 Советский Союз Советский Союз Luna E-8-5 No. 405 Луна
-
-
недостаточность
12 сентября 1970 Советский Союз Советский Союз Luna 16 Луна 101 г (3,6 унции) 24 сентября 1970 успех
2 сентября 1971 Советский Союз Советский Союз Luna 18 Луна
-
-
недостаточность
14 февраля 1972 Советский Союз Советский Союз Luna 20 Луна 55 г (1,9 унции) 25 февраля 1972 успех
2 ноября 1974 Советский Союз Советский Союз Luna 23 Луна
-
-
недостаточность
16 октября 1975 Советский Союз Советский Союз Luna E-8-5M N 412 Луна
-
-
недостаточность
9 августа 1976 Советский Союз Советский Союз Luna 24 Луна 170 г (6,0 унции) 22 августа 1976 успех
7 февраля 1999 Соединенные Штаты Соединенные Штаты звездная пыль 81P / Wild Частицы 15 января 2006 успех
8 августа 2001 Соединенные Штаты Соединенные Штаты генезис Солнечный ветер Частицы 9 сентября 2004 Успех (частичные)
9 мая 2003  Япония Hayabusa 25143 Itokawa Частицы 13 июня 2010 Успех (частичные)
8 ноября 2011  Россия Фобос-Грунт Phobos
-
-
недостаточность
3 декабря 2014 Япония Япония Hayabusa 2 162173 Ryugu
-
декабрь 2020 постоянный
8 сентября 2016 Соединенные Штаты Соединенные Штаты OSIRIS-REX 101955 Bennu
-
2023 постоянный
декабрь 2019  Китай Чанъэ 5 Луна
-
2020 планируемый
2020  Китай Чанъэ 6 Луна
-
2021 планируемый
2024 Япония Япония MMX Phobos
-
2029 планируемый

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка