El Mars Astrobiology Explorer-Cacher ( MAX-C ), también conocido como misión Mars 2018, fue un concepto de la NASA para una misión rover a Marte , propuesto para ser lanzado en 2018 junto con el rover europeo ExoMars . [1] [2] [3] El concepto de vehículo móvil MAX-C se canceló en abril de 2011 debido a recortes presupuestarios. [4] [5]
Tipo de misión | Vagabundo |
---|---|
Operador | NASA |
Duración de la misión | Un año terrestre (propuesto) |
Propiedades de la nave espacial | |
Masa de lanzamiento | 300 kg (660 libras) |
El rover habría sido alimentado por energía solar , con una masa máxima de 300 kg y basado en gran medida en los componentes del rover Curiosity , pero habría implicado un sistema adaptado a la carga útil específica. El rover MAX-C habría realizado una exploración astrobiológica in situ , habría evaluado el potencial de habitabilidad de varios entornos marcianos y habría recogido, documentado y almacenado en caché muestras para un posible retorno a la Tierra en una misión futura. [6]
Historia
Los requisitos esenciales de energía, agua y nutrientes para sustentar y sustentar la vida en Marte están presentes actualmente, y el registro geológico marciano ofrece una pista tentadora de muchos entornos habitables antiguos. [7] Si la vida surgió y evolucionó en el Marte temprano, entonces es posible, y de hecho probable, que las firmas biológicas físicas o químicas se conserven en el registro de rocas expuestas. Estos descubrimientos e inferencias constituyen un caso convincente para una misión rover diseñada para explorar en busca de pruebas de la vida marciana pasada . [7]
Durante más de una década, el Programa de Exploración de Marte ha seguido una estrategia de "seguir el agua". Si bien esta estrategia ha tenido un gran éxito en las misiones a Marte de 1996-2007, se aprecia cada vez más que evaluar el potencial astrobiológico completo de los entornos marcianos requiere ir más allá de la identificación de lugares donde había agua líquida. Por lo tanto, para buscar signos de vida pasada o presente en Marte, es necesario caracterizar de manera más completa el tejido macroscópico y microscópico de los materiales sedimentarios . Este tipo de información sería fundamental para seleccionar y almacenar en caché muestras relevantes para abordar la cuestión de la vida en muestras destinadas a ser estudiadas en laboratorios sofisticados de la Tierra. [7]
La posible estrategia de utilizar rovers para recolectar y almacenar en caché muestras geológicas para un posible regreso posterior a la Tierra se ha discutido desde al menos mediados de la década de 1990. En 2007 se recomendó el almacenamiento en caché de muestras en todas las misiones de superficie que siguen al rover Curiosity del Laboratorio Científico de Marte , de una manera que se prepararía para un regreso relativamente temprano de muestras a la Tierra. A mediados de 2007, la NASA ordenó que se agregara un caché muy simple al rover Curiosity y, aunque respaldaron el valor potencial del almacenamiento en caché de muestras, los expertos expresaron serias preocupaciones con respecto a la calidad de las muestras para esta implementación específica. En noviembre de 2008, el escondrijo fue descopado para dejar espacio a las herramientas para limpiar el equipo de adquisición de muestras del rover, que se agregaron debido a problemas de manejo de muestras encontrados por el módulo de aterrizaje Phoenix . [7]
Un concepto de rover de rango medio se incluyó originalmente en el trabajo de planificación del Mars Architecture Tiger Team (MATT). En el momento del informe MATT-3 en 2009, se hizo referencia a la misión potencial con varios nombres de trabajo diferentes, incluidos 'Mid-Range Rover' y 'Mars Prospector Rover', y el concepto de misión se concibió genéricamente como que incluía un solo Mars Exploration Rover o Mars Science Laboratory: vehículo de clase con aterrizaje de precisión y capacidad de muestreo / almacenamiento en caché. Para proporcionar un nombre que se ajustara mejor al concepto de misión, se cambió en agosto de 2009 del genérico Mid-Range Rover (MRR) a Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C). [7]
En abril de 2011, debido a una crisis presupuestaria, se anunció una propuesta para volar solo un rover en 2018 que sería más grande que cualquiera de los vehículos en el concepto emparejado, ExoMars (ESA) y MAX-C (NASA). [8] Una sugerencia fue que el nuevo vehículo se construya en Europa y adopte una combinación de instrumentos europeos y estadounidenses. La NASA propuso proporcionar un cohete de lanzamiento y el sistema de aterrizaje "Sky Crane". [8] En febrero de 2012, la NASA canceló su participación en ExoMars debido a recortes presupuestarios, [9] [10] y cuando el Congreso restableció los fondos para la exploración de Marte después de una fuerte protesta de científicos planetarios y entusiastas, la NASA anunció en diciembre de 2012 el Mars 2020 rover y, más tarde, que de hecho prepararía un caché de muestra. [11]
Objetivos
El objetivo principal fue en un sitio con alto potencial de preservación de biofirmas físicas y químicas , evaluar condiciones paleoambientales, caracterizar el potencial de preservación de biofirmas y acceder a múltiples secuencias de unidades geológicas en busca de evidencia de vida pasada y / o prebióticos. química. Las muestras necesarias para lograr los objetivos científicos de la futura misión de devolución de muestras propuesta se recopilarán, documentarán y empaquetarán de manera adecuada para su posible regreso a la Tierra . [3]
El objetivo científico principal era aterrizar en un sitio interpretado como de alto potencial de habitabilidad y con alto potencial de preservación de biofirmas físicas y químicas:
- Astrobiología temprana de Noé: contexto ambiental prebiótico en el que potencialmente surgió la vida.
- Estratigrafía de Noé-Hesperio: si las condiciones de la superficie antes y después de la disminución de la erosión, la meteorización acuosa, la actividad fluvial y el campo magnético eran habitables.
- Astrobiología : prueba hipótesis relacionadas con la vida en el contexto de otro tipo específico de terreno geológico. Colección de muestras que podría haber conservado evidencia de química prebiótica o vida en Marte ; caracterizar el potencial para la preservación de biofirmas.
- Emisión de metano del subsuelo.
- Datación radiométrica
- Perforación de testigos profunda : muestras de testigos a una profundidad de ~ 2 m
- Depósitos de capas polares: investigue el registro potencial de los cambios climáticos globales recientes.
- Hielo poco profundo de latitudes medias: investigue la habitabilidad del hielo de latitudes medias y cómo afecta el perclorato a la habitabilidad actual de Marte. ¿Podría el hielo de latitudes medias proporcionar un recurso para la utilización de recursos in situ (ISRU)?
Un objetivo científico secundario habría sido abordar la necesidad de datos de presión atmosférica a largo plazo de la superficie marciana. Hubo estudios que evaluaron las posibilidades de ciencia cooperativa entre el rover MAX-C y el rover ExoMars si aterrizaban juntos en el mismo lugar. [12] [13]
Aterrizaje
La misión MAX-C propuesta habría llegado a Marte en enero de 2019 en el hemisferio norte durante el invierno, dada la presión atmosférica favorable en esta temporada y el rendimiento del sistema de entrega de 'grúa aérea'. [7] Debido a la excentricidad de la órbita marciana, el acceso a la latitud para un rover alimentado por energía solar, las latitudes del norte son menos severas en el diseño de energía / térmica que las latitudes del sur, lo que permite una operación efectiva en sitios tan al norte como 25 ° N y tan lejos al sur como 15 ° S.
Dado que las características científicamente interesantes a menudo representan un terreno que es demasiado peligroso para aterrizar, la elipse de aterrizaje a menudo se coloca justo contra las características de interés, pero no sobre ellas. El resultado es que el acceso es a menudo un producto tanto del tamaño de la elipse como de la capacidad de recorrido del rover suficiente para salir de la elipse en un período de tiempo razonable en relación con la vida útil de la misión. El sistema de entrada, descenso y aterrizaje habría sido de alta precisión con una precisión de objetivo de 7 km (4,3 millas). [7] El rover de energía solar habría necesitado tener un alcance de no menos de 10 km (6,2 millas) y una vida útil de al menos un año terrestre.
Vagabundo
El rover MAX-C se habría basado en una herencia significativa del diseño del rover Curiosity , el diseño de vuelo, el diseño de prueba, el hardware de prueba y manejo de MSL para minimizar el costo y el riesgo. Este rover de energía solar requería un alcance de no menos de 20 km (12 millas) y una vida útil de al menos 500 días marcianos (soles). [13] Dado que muchos de los terrenos geológicamente interesantes de Marte exponen capas estratificadas en pendientes en cráteres, canales y laderas, sería extremadamente útil para la misión MAX-C propuesta poder navegar en pendientes de hasta 30 grados, como lo han hecho los MER Spirit y Opportunity .
La masa habría sido de unos 300 kg, más grande que los MER , comparable en masa al rover ExoMars , pero más liviana que el rover Curiosity .
Instrumentación científica propuesta
El rover habría llevado suficiente instrumentación para seleccionar científicamente muestras para su almacenamiento en caché. Se asumió que esto se traduce en los siguientes instrumentos y capacidades: [13]
- Debe poder caracterizar de forma remota (es decir, con instrumentos montados en el mástil) afloramientos e identificar características de interés (cámara panorámica, espectrómetro de infrarrojos cercanos )
- Debe poder recolectar imágenes a microescala de afloramientos; instrumento de contacto ( generador de imágenes microscópico )
- Debe poder exponer superficies rocosas no erosionadas con una herramienta de abrasión de superficies (brocas abrasivas)
- Debe poder medir la mineralogía a microescalas en las superficies rocosas erosionadas; instrumento de contacto ( espectroscopia Raman )
- Debe poder medir la química elemental a granel en las superficies rocosas erosionadas; instrumento de contacto ( espectrómetro de rayos X de partículas alfa )
- Debe poder medir compuestos orgánicos en las superficies rocosas erosionadas; instrumento de contacto (espectroscopia Raman)
- Debe poder correlacionar la composición con estructuras y texturas a microescala en las rocas (generador de imágenes microscópico)
Caché de muestra
Devolver muestras de Marte es esencial para cumplir con los objetivos científicos de máxima prioridad del Programa de Exploración de Marte. [3] Sin embargo, una misión de retorno de muestras a Marte conlleva un alto costo y riesgo, y conlleva la selección, adquisición y documentación de muestras científicas para un posible retorno a la Tierra, por lo que también debe ofrecer un valor sin precedentes. Aunque cualquier muestra devuelta de Marte sería útil para alguna línea de investigación científica, también es cierto que no todas las muestras serían igualmente útiles para una investigación científica detallada. [3] Para abordar las cuestiones científicas de máxima prioridad, se requeriría la selección de "muestras destacadas". [1] Las muestras necesarias para lograr los objetivos científicos de la futura misión de devolución de muestras propuesta se recopilarán, documentarán y empaquetarán de manera adecuada para su posible regreso a la Tierra. Un futuro encuentro en la superficie recuperaría el caché y lo cargaría en el 'Vehículo de ascenso a Marte' para su entrega a la Tierra. [1] [14]
Si, en el sitio de aterrizaje del rover MSL Curiosity (2012), los científicos no reconocen una muestra sobresaliente, querrán enviar un rover a un sitio alternativo seleccionado a partir de datos orbitales y para el cual se podría argumentar que hay mejor ciencia o potencial de acceso; si MSL descubre muestras sobresalientes, los científicos probablemente querrán enviar un vehículo de regreso para recolectarlas y devolverlas, [3] por lo tanto, tener el MAX-C desarrollado para un lanzamiento de 2018 podría haber ahorrado tiempo y recursos. El requisito de muestreo propuesto sería recolectar 20 muestras en cuatro sitios fuera de la elipse de aterrizaje dentro de un año terrestre. El rover luego conduciría a un lugar seguro para depositar el caché de 20 muestras para que un rover de búsqueda lo recupere potencialmente en algún momento después de 2020. Para tal escenario, se esperaría que el rover MAX-C recorra 10 km en 150 soles de conducción, es decir, , ~ 67 m / sol en promedio, por lo que se necesitaría una autonomía mejorada del rover para la misión candidata MAX-C. [6]
El rover MAX-C habría podido adquirir muestras mediante extracción de núcleos y abrasión. La extracción de testigos se lograría mediante el uso de una broca de extracción de núcleos que podría producir núcleos de aproximadamente 10 mm de diámetro hasta 50 mm de largo, que se encapsularían en manguitos individuales con tapas a presión. La abrasión del material de la superficie se lograría mediante el uso de una broca de abrasión especializada colocada en la herramienta de extracción de muestras. Esta herramienta estaría destinada a eliminar pequeñas cantidades de material de la superficie para permitir el acceso de los instrumentos más allá de cualquier capa de polvo y / o intemperie. Desgastaría un área circular de diámetro similar al núcleo (8-10 mm). La traslación del brazo se utilizaría para escanear los puntos de abrasión individuales. [7] El rover debería poder almacenar en caché al menos 38 muestras de núcleo. [13]
Desarrollo tecnológico
Se estimó un costo de $ 70 millones para financiar las actividades de desarrollo tecnológico; [7] el concepto de misión requeriría el desarrollo de tecnología en cuatro áreas clave: [3] [7]
- Extracción de núcleos, encapsulación y almacenamiento en caché: herramientas / mecanismos ligeros para obtener y manipular muestras de núcleos.
- Instrumentos: Enfoque tecnológico adicional para instrumentos maduros que podrían abordar las necesidades de medición planteadas en este documento, en particular la mineralogía a microescala, los materiales orgánicos y el mapeo de composición elemental.
- Protección planetaria / control de contaminación: limpieza biológica, catalogación de biocontaminantes y modelado de transporte para garantizar que las muestras almacenadas en caché sean retornables.
- Navegación móvil: procesamiento de imágenes y navegación a bordo para aumentar la velocidad de desplazamiento.
- Aterrizaje de precisión: una de las principales prioridades científicas es mejorar el acceso a terrenos complejos, lo que requiere reducir significativamente la elipse de aterrizaje.
Con base en un borrador del cronograma del proyecto y un estudio experimental completo del equipo del JPL , el costo total del proyecto en dólares, sin incluir el vehículo de lanzamiento, se estimó entre $ 1.5-2.0 mil millones. [3]
Ver también
- Astrobiología : ciencia relacionada con la vida en el universo
- Laboratorio de campo de astrobiología : concepto de rover de Marte cancelado por la NASA
- Detección biológica de oxidantes y vida
- ExoMars : programa de astrobiología que estudia Marte
- Exploración de Marte : descripción general de la exploración de Marte
- Vida en Marte : evaluaciones científicas sobre la habitabilidad microbiana de Marte
- Mars 2020 - Astrobiology Mars rover mission by NASA
- Mars Exploration Rover : misión de la NASA para explorar Marte a través de dos rovers (Spirit y Opportunity); lanzado en 2003
- Misión de retorno de muestras a Marte
- Mars Science Laboratory : misión robótica que desplegó el rover Curiosity en Marte en 2012
- Detector de signos de vida : instrumento de la nave espacial para detectar firmas biológicas
- Programa Viking : par de módulos de aterrizaje y orbitadores de la NASA enviados a Marte en 1976
Referencias
- ^ a b c McLennan, Scott (10 de septiembre de 2009), "Propuesta de misión Explorador-Cacher (MAX-C) de Astrobiología de Marte 2018" (PDF) , Propuesta del Grupo de análisis científico de Rover de rango medio MEPAG (MRR-SAG) , Laboratorio de propulsión a chorro de la NASA
- ^ Análisis del programa de exploración de Marte (9 de julio de 2009)
- ^ a b c d e f g Explorador-Cacher de Astrobiología de Marte (MAX-C): una misión rover potencial para 2018 Archivado el 28 de mayo de 2010 en la Wayback Machine (15 de septiembre de 2009)
- ^ de Selding, Peter B. (20 de abril de 2011). "La ESA detiene el trabajo en ExoMars Orbiter y Rover" . Noticias espaciales . Consultado el 21 de abril de 2011 .
- ^ Svitak, Amy (18 de abril de 2011). "EE. UU., Europa Plan Misión Marte de un solo rover para 2018" . Noticias espaciales . Consultado el 21 de abril de 2011 .
- ^ a b Desarrollo de tecnología estratégica para futuras misiones a Marte (2013-2022) Archivado el 28 de mayo de 2010 en la Wayback Machine (PDF) el 15 de septiembre de 2009
- ^ a b c d e f g h yo j Pratt, Lisa, ed. (14 de octubre de 2009), "Mars Astrobiology Explorer-Cacher: una posible misión de rover para 2018" (PDF) , JPL Document Review , págs. 94 págs.
- ^ a b Amos, Jonathan (7 de abril de 2011). "Estados Unidos y Europa reflexionan sobre el único rover de Marte 2018" . BBC News . Consultado el 8 de abril de 2011 .
- ^ Morring Jr., Frank (14 de febrero de 2012). "Unidades de la NASA esperan una misión robótica a Marte en 2018" . Semana de la aviación .
- ^ Kremer, Ken (1 de febrero de 2012). "Los expertos reaccionan a Obama Slash a la exploración de la ciencia planetaria y Marte de la NASA" . Universe Today .
- ^ Instrumentos seleccionados para Mars 2020, el último rover de la NASA . Astrobites , Joseph O'Rourke. 9 de septiembre de 2014.
- ^ MEPAG 2-Rover International Science Analysis Group (2R-iSAG) (septiembre de 2010), "Two Rovers to the Same Site on Mars, 2018: Possbilities for Cooperative Science", Astrobiology , 10 (7): 663–685, Bibcode : 2010AsBio ..10..663M , doi : 10.1089 / ast.2010.0526 , PMID 20932131 .
- ^ a b c d Salvo, Christopher G .; Elfving, Anders, eds. (17 de marzo de 2010), "Explorador de astrobiología de Marte propuesto: estado de formulación de la misión Cacher (MAX-C) y ExoMars 2018 (MXM-2018)" (PDF) , 22ª reunión de MEPAG , Monrovia, California, EE. UU.: Laboratorio de propulsión a chorro
- ^ Boyle, Alan (24 de febrero de 2010). "Devolviendo la vida a Marte" . Noticias de MSNBC . Archivado desde el original el 27 de febrero de 2010.
enlaces externos
- Vídeos sobre las pruebas de campo del rover MAX-C (2010)