Vara misiunilor spre Marte (III): NASA, Perseverance și căutarea vieții în rocile marțiene32 min read

De Ionuț Preda 29.07.2020

Cu Perseverance, NASA își lansează cea mai ambițioasă misiune către Marte și își îndreaptă toată atenția către viitor.

Am avut o jumătate de lună încărcată de misiuni spre Marte. Mai întâi, Emiratele Arabe Unite și-au anunțat intențiile de a deveni o forță spațială cu sonda Amal, lansată la doar șase ani de la debutul programului spațial. Apoi, China a lansat Tianwen-1, misiunea sondă-rover cu care vrea să recupereze decalajele pe care le are în explorarea interplanetară. Mai rămâne „main eventul” programului: agenția spațială care a avut de departe cel mai mult succes cu Planeta Roșie își lansează al cincilea rover din istorie.

Și nu pare că are vreo intenție să dezamăgească: de la prima filmare a unei amartizări la adunarea de mostre pentru aducerea lor pe Pământ în viitor, de la microfoane care să înregistreze ambianța extraterestră la drone construite pentru atmosfera marțiană, de la explorarea unor foste delte la descifrarea enigmei legată de viața pe Marte, NASA vrea să discutăm mulți ani de acum încolo despre imaginile, înregistrările și răspunsurile pe care ni le va oferi Perseverance.

Intrare (în atmosferă) cu stil

NASA intenționează să-și lanseze noul rover în fereastra cuprinsă între 30 iulie și 15 august, de la baza Cape Canaveral din Florida. Posibilitatea unei lansări în a doua jumătate a lunii august va fi discutată doar în caz de necesitate. Prima tentativă de lansare va avea loc joi, 30 iulie, la 14.50, ora României, iar prognoza meteo la momentul redactării acestui material este încurajatoare – sunt doar 20% șanse de vreme neprielnică pentru o lansare. În cazul puțin probabil în care va rata fereastra de lansare din acest an, agenția spațială va trebui să reprogrameze misiunea pentru toamna lui 2022.

Poți urmări lansarea în livestream-ul de mai jos:

 

Dacă se va da undă verde, roverul va fi lansatMai multe detalii găsești pe nasa.gov de către o rachetă Atlas V a celor de la United Launch Alliance,Companie care oferă servicii de lansări spațiale, formată dintr-o asociere între Lockheed Martin și Boeing același model care a dus cu succes pe Marte ultimele două misiuni NASA – roverul Curiosity și sonda InSight. Pe 18 februarie 2021 este programată cea mai delicată parte a misiunii: intrarea în atmosferă și amartizarea, pe care inginerii NASA o numesc, mai în glumă, mai în serios, „cele șapte minute de teroare”. „NASA’s new Mars rover to record ‘7 minutes of terror’ descent”, businessinsider.com/

Inițial, Perseverance va fi lansat în atmosfera planetei într-o capsulă protectoare cu scut termic, care va trebui să reziste unor temperaturi de până la 2.100°C. Când va mai avea șapte mile (11,2 km) până la sol, capsula va deschide o parașută, pentru a-i reduce semnificativ din viteză. La borna de cinci mile (opt km), scutul termic inferior va fi dat la o parte; după alte 80 de secunde, roverul va fi lansat din capsulă împreună cu un ansamblu de amartizare cu rachetă numit SkyCrane.„NASA Tests Mars 2020 Rover’s Sky Crane Landing Tech”, space.com Bazându-se pe datele unui sistem radar, SkyCrane va trebui să-și pornească racheta la momentul potrivit pentru a frâna brusc și a detașa corpul vehicului, de care va rămâne legat printr-un sistem de cabluri – oarecum similar unei marionete. Odată ce roțile lui Perserverance ating solul marțian, roverul va fi detașat complet de ansamblu, iar acesta se va prăbuși la o distanță sigură.

CITEȘTE ȘI: Cursa spațială în 2020 (II): Când ajungem pe Marte?

E lesne de înțeles de ce toată această procedură poate foarte ușor să meargă prost, mai ales în faza SkyCrane: dacă racheta ansamblului pornește prea devreme, riscă să lase vehiculul în cădere liberă. Dacă pornește prea târziu, cele 2,4 miliarde de dolari investite în proiect se izbesc la viteză mare de suprafața lui Marte. Dar NASA e încurajată de faptul că a reușit aceeași manevră la prima tentativă, în cazul lui Curiosity.„NASA’s Curiosity Rover Caught in the Act of Landing”, nasa.gov Și spre deosebire de predecesorul său care a captat doar poze, Perseverance, dar și SkyCrane, capsula și parașuta acesteia vor fi dotate cu camere video HD, pentru înregistra momentul din mai multe unghiuri.  În cazul unei reușite, vom avea prima filmare din istorie cu aterizarea unui vehicul pe o altă planetă.

Serie de imagini captate din procedura de amartizare a lui Curiosity. Aici, scutul termic este detașat în anticiparea lansării roverului. Perseverance va filma procesul, iar una din camerele de pe rover va fi îndreptată spre sol. NASA/JPL

 

Life on Mars?

Dacă totul merge conform planului, vehiculul va amartiza în craterul Jezero, din regiunea Syrtis Major – la nord-vest de zonele în care au descins InSight și Curiosity.O hartă interactivă a misiunilor NASA de pe Marte, a rezultatelor acestora și cunoștințelor acumulate despre diferite regiuni ale planetei poate fi consultată pe trek.nasa.gov Zona, desigur, nu a fost aleasă la întâmplare; craterul cu lățimea de aproximativ 48 de km are șanse mari să fi fost un lac în trecut, atunci când atmosfera lui Marte ar fi putut susține corpuri de apă la suprafață.„How NASA Found the Ideal Hole on Mars to Land In”, nytimes.com Observații făcute de sonda Odyssey„Jezero Crater Delta”, asu.edu acum aproape două decenii au arătat mai multe indicii în acest sens: topografia craterului arată în două zone elemente similare cu deltele unor râuri, iar pe marginile acestuia au fost observate depozite de carbonați, despre care se speculează că ar fi similare cu depozitele de calcar de pe Pământ.„Detecting Carbonates on the Surface of Mars”, eos.org

Prezența acestor depozite le dau motive experților NASA să mizeze pe posibilitatea ca Jezero să fi găzduit în trecut un corp de apă dulce, cu nivele de alcalinitate și aciditate reduse. Pe scurt, cu potențial pentru a susține viața microbiană. Cercetarea acestei ipoteze este obiectivul principal al Mars 2020, dar subiectul trebuie discutat în contextul descoperirilor precedente, mai ales a celor făcute de Curiosity.

În general, misiunile NASA spre Marte au dorit să cerceteze capabilitatea planetei vecine de a susține viața, fie că este actuală sau că a existat la un punct în trecutul îndepărtat. Roverele sunt o componentă cheie a acestui aspect; abilitatea lor de a se deplasa, chiar dacă la viteze de melc și pe distanțe totale relativ mici, e vitală pentru a identifica zonele a căror mostre, sub formă de sol, roci sau mâl, pot spune cât mai multe despre condițiile actuale și trecute ale planetei.

Curiosity, care intră în curând în al optulea an (pământesc) de explorare a suprafeței marțiene, a demonstrat asta imediat după aterizare, când a găsit doveziUn overview al rezultatelor misiunii până în prezent găsești pe nasa.gov ale existenței apelor permanente în trecut. Apoi, din analiza unei mostre de argilit, a descoperit că planeta a avut la un moment dat ingredientele necesare pentru a susține viața microbiană – oxigen, nitrogen, fosfor, carbon sau sulf. Spectrometrul roverului a descoperit că planeta are chiar în prezent cantități variabile de metan în atmosferă – care ar putea fi produse de organisme vii sau ar putea fi rezultatul reacțiilor între corpuri de apă și roci. În plus, măsurătorile făcute de Curiosity au adăugat dovezi teoriei conform căreia planeta avea o atmosferă mult mai densă în trecut,„Mars Lost Most of Its Atmosphere Billions of Years Ago, Scientists Say”, space.com  pe care și-a pierdut-o destul de rapid acum câteva miliarde de ani și din care încă se scurge oxigen în spațiu. Sonda emiriană Hope, care va ajunge în orbita planetei tot în februarie 2021, își propune să investigheze acest fenomen mai în detaliu.

Predecesorul lui Perseverance a descoperit și molecule organice în mostrele de la suprafața planetei.„The Curiosity rover found organic molecules on Mars. This is why they’re exciting”, cnn.com Dintre acestea, se evidențiază tiofenul, un compus care pe Pământ e găsit în cărbuni, țiței și chiar și trufe albe. În sine, asta nu dovedește existența unor forme de viață; compușii organici pot fi rezultatul unor reacții chimice sau pot fi răspândiți în urma impactelor de meteorit. Dar un studiu publicat în luna martie în jurnalul Astrobiology„Thiophenes on Mars: Biotic or Abiotic Origin?”, liebertpub.com susține că tiofenul are șanse mai mari de a fi produs în urma unor procese biologice – de exemplu, descompunerea lui din molecule mai mari de către bacterii –  decât a unor reacții chimice. Iar ipoteza devine tot mai plauzibilă cu fiecare observație care arată că Marte a avut la un moment condițiile necesare pentru a susține viața microbiană.

Problema este că în momentul de față nu pot fi trimise instrumente care să facă măsurători pe cont propriu în destul detaliu încât să poată certifica definitiv originea unor astfel de mostre. Și cum nu știm în ce măsură sau când vom putea trimite oameni pe Planeta Roșie, pariul cel mai sigur e aducerea unor mostre pentru analize exacte în laboratoarele de pe Pământ. Astfel, deși Perseverance va fi echipat cu un instrument special pentru identificarea moleculelor organice, misiunea lui principală va fi să adune, să sigileze și să depoziteze mostre pentru a fi recuperate într-un efort viitor, posibil în perioada 2028-2031. Și asta e doar o parte a scopului destul de larg al misiunii Mars 2020.

Rover multilateral dezvoltat

La exterior, Perseverance seamănă destul de mult cu Curiosity; O prezentare detaliată găsești pe nasa.gov e construit pe același șablon ca să mai economisească din buget, dar cu un braț robotic mai mare și o serie de ajustări la nivelul roților pentru a le face mai durabile. Roverul este mai greu cu aproximativ 150 de kg față de predecesorul său. Misiunea sa ar trebui să dureze cel puțin un an marțian (687 de zile), dar dacă ne uităm la predecesorii săi, probabil că va rămâne operațional mult mai mult timp; în lipsa defecțiunilor majore, are o durată de viață garantată de 14 ani.

Diferențele majore dintre cele două vehicule sunt la nivelul instrumentelor,„Perseverance VS Curiosity – What’s New?”, everydayastronaut.com o parte dintre cele de Perseverance țintind taskuri mult mai specifice și inedite decât Curiosity. Cele mai importante sunt:

  1. Sampling and Caching Subsystem (SCS), un ansamblu de instrumente care transferă mostrele din brațul robotic către instrumentele de analiză și apoi le sigilează;
  2. PIXL, un spectrometru cu fluorescență cu raze X care să analizeze în detaliu compoziția pe elemente ale materialelor de pe suprafața marțiană;
  3. RIMFAX, un georadar pentru analiza compozițiilor subterane, care poate detecta gheața subterană la adâncimi de până la zece metri;
  4. SHERLOC, un spectrometru Raman cu laser UV pentru a detecta compușii organici aflați la suprafața sau aproape de suprafața planetei;
  5. MOXIE, un aparat experimental care va încerca să transforme dioxidul de carbon prevalent în atmosfera planetei în oxigen;
  6. Ingenuity, o dronă de tip elicopter care va fi testată ca primul aparat zburător în atmosfera marțiană

Pe lângă acestea, vehiculul mai are o serie de instrumente de imagistică necesare analizelor de mostre, un ansamblu de 19 camere și, în premieră pentru o misiune pe Marte, două microfoane.

Colectarea și depozitarea mostrelor

Revenind la scopul principal al misiunii, sistemul de colectare și depozitare al mostrelor SCS„NASA’s new Mars rover is about to embark on a hunt for ancient alien life”, theverge.com e unul din principalele diferențe față de Curiosity. Pentru instrumentele sale de analiză, Curiosity trebuia să transforme mostrele solide în praf fin. În schimb, Perseverance va colecta direct miezuri de roci, iar misiunea urmărește în special preluarea acestora din depozitele de carboniți identificate în crater.

Noul braț robotic le va fora și colecta folosind unul din 43 de tuburi din titaniu cu care va fi echipat. Tubul va fi plasat într-un carusel intern care îl va duce către centrul vehiculului, de unde va fi preluat de un alt braț robotic. Acesta îl va trece prin instrumentele de imagistică și măsurători, îl va sigila ermetic și îl va stoca într-un depozit intern. Coordonatorii misiunii vor decide cum și unde vor lăsa mostrele pentru misiuni viitoare. Oficial, experții NASA speră să colecteze cel puțin 20 de mostre, însă există opțiunea de a stoca toate cele 43 de tuburi.

Căutarea de molecule organice

NASA nu ratează nici cu Perseverance ocazia de a face vreun apropo la cultura mainstream. Asta dacă nu cumva crezi că e doar o coincidență că instrumentul pentru identificarea moleculelor organice pe care l-am menționat mai devreme, SHERLOC, va lucra în tandem cu o cameră numită WATSON. Scopul principal al lui SHERLOC„The Detective Aboard NASA’s Perseverance Rover”, nasa.gov va fi să identifice așa-numitele „semnături biologice”: probe exobiologice care să demonstreze că Planeta Roșie poate susține viața organică sau ar fi putut s-o facă cândva în trecut. Un exemplu ar fi găsirea clusterelor de elemente organice în roci, care ar putea fi efecte ale unei precedente activități microbiene.

Dar, extrem de interesant pentru perspective viitoare, SHERLOC va ajuta și la dezvoltarea unui costum de astronaut„NASA’s Perseverance Rover Will Carry First Spacesuit Materials to Mars”, nasa.gov pentru eventualele misiuni cu echipaj. Asta pentru că Perseverance va avea la bord cinci mostre de material folosit în prezent la fabricarea costumelor spațiale și a căștilor specifice. Acestea vor fi expuse la atmosfera marțiană iradiată și considerată periculoasă pentru oameni,„How bad is the radiation on Mars?”, phys.org iar instrumentul va măsura modul în care acestea se degradează.

Oxigen în schimbul energiei

Dar dacă vorbim despre perspective pentru călătorii umane pe Marte, cel mai inedit experiment pe care îl va încerca Perseverance va fi efectuat cu un instrument dezvoltat de MIT, „With Perseverance and a little MOXIE, MIT is going to Mars”, mit.edu sub abrevierea MOXIE.Mars Oxygen In situ resource utilization Experiment Va încerca nici mai mult, nici mai puțin decât să transforme dioxidul de carbon abundent pe Marte în oxigen, prin împărțirea CO2-ului în molecule de oxigen și monoxid de carbon. Puritatea oxigenului va fi măsurată, iar acesta va fi apoi eliberat în atmosfera marțiană.

Poate că sună entuziasmant, însă nu te gândi că e vreo scurtătură către colonizare: deocamdată vor fi făcute doar 10 teste, pe parcursul căruia Perseverance va trebui să-și suspende activitatea pe alte instrumente, din cauza consumului ridicat de energie pe care îl cere instrumentul.Roverul chiar va trebui să aștepte o zi marțiană pentru a-și reîncărca bateriile solare după fiecare experiment cu MOXIE Scopul principal e găsirea unei soluții de a produce oxigenul necesar pentru lansarea unei misiuni de întoarcere de pe Marte, scăzând astfel potențiala greutate unei rachete interplanetare cu echipaj.

Concept artistic al dronei Ingenuity pe Marte/NASA

Prima dronă în atmosfera extraterestră

O altă premieră pentru Mars 2020 vine sub forma Ingenuity; un hibrid dronă-elicopter robotizat care se vrea a fi primul aparat zburător din atmosfera marțiană.„NASA will soon try to fly a helicopter over Mars: “It really is like the Wright brothers’ moment””, cbsnews.com Cântărind sub 2 kg și alimentat de o baterie solară deasupra elicelor cu diametru de 120 cm, aparatul probabil nu va ajuta prea mult în cadrul misiunii actuale. E plănuit să zboare de maximum cinci ori, de fiecare dată până în trei minute și altitudini variabile între trei și zece metri. Dar, în ton cu restul misiunii, și aici atenția e îndreptată către viitor: NASA vrea să testeze viabilitatea unor astfel de aparate, care ar putea ajuta în dirijarea viitoarelor misiuni cu rovere. Coordonatoarea proiectului, MiMi Aung, a comparat în presă momentul cu cel al primei tentative de zbor al fraților Wright.

Sunetele de pe Marte

Care e ambianța pe Planeta Roșie? E un alt mister pe care Mars 2020 va începe să-l rezolve. Perseverance va fi primul rover dotat cu microfoane.„A Chance To Hear The Red Planet: NASA Deploying Microphone On Next Mars Rover”, wmfe.org În număr de două: unul care va fi folosit special pentru tentativa de amartizare din februarie 2021 și altul pentru un uz mai generalist, despre care tehnicienii misiunii spun că, în afară de zgomotele produse de vehicul și de vânt, nu știu exact ce va capta, pentru că nu există vreo idee exactă despre ce sunete ar putea fi generate în atmosfera marțiană.

Cu ochii spre viitor

Nu știm câte din aceste experimente se vor derula cu succes sau vor avea un impact real pentru misiunile interplanetare viitoare. La fel cum e nu e sigur nici faptul că Perseverance va ateriza cu succes în primul rând, cu toate că e greu să pariezi împotriva recordului încă perfect al agenției la aterizat rovere.

Știm, însă, că NASA a investit peste 2 miliarde de dolari într-un un proiect de a cărei continuitate nu este sigură. Mostrele lăsate de Perseverance ar trebui colectate de un proiect comun cu Agenția Spațială Europeană (ESA), dar acesta este doar la stadiul de concept.Propunerea cea mai discutată este una în care un rover ESA va fi trimis pe Marte cu vehicul de amartizare, va colecta mostrele, le va preda vehiculului, care va urma să le aducă pe Pământ, nasa.gov Și chiar și acesta nu va avea loc mai devreme de 2026-2028, cu o întoarcere posibilă cel mai devreme prin 2030-2031.

Chiar dacă ar părea hazardat din unele aspecte, e genul de proiect de care omenirea are nevoie acum, când pandemia amână sau anulează mai orice plan pe termen scurt sau mediu. Evenimentele spațiale au fost unul dintre puținele puncte pozitive ale lui 2020. Să sperăm că o să avem știri pozitive în februarie 2021, când Perseverance, sonda emiriană Amal și misiunea chineză Tianwen-1 își vor încerca intrările în atmosfera lui Marte.

DIN ACEEAȘI SERIE:

Vara misiunilor spre Marte (I): Ce vor șeicii cu Planeta Roșie?

Vara misiunilor spre Marte (II): Misterioasa lansare din China



Text de

Ionuț Preda

Redactor cu câțiva ani de experiență în presa centrală. Este curios despre aplicarea tehnologiilor SF în lumea reală și evoluția ideilor de-a lungul istoriei.

ȘTIINȚĂ

De ce e atât de periculos azotatul de amoniu?

De Mihai Ghiduc 05/08/2020
Explozia din Beirut a fost provocată de un îngrășământ larg utilizat în agricultură, ajuns acolo cu un vapor sub pavilion moldovenesc. Iată de ce e o substanță atât de complicată.
ȘTIINȚĂ|OVERVIEW

Vara misiunilor spre Marte (II): Misterioasa lansare din China

De Ionuț Preda 23/07/2020
În goana de a reduce decalajul față de programul spațial american, China încearcă o misiune fără precedent către Marte.
ȘTIINȚĂ|SCI-FACTS

5 lucruri inteligente pe care le fac copacii

De Valentina Nicolae 17/07/2020
Copacii colaborează, își transmit semnale când sunt atacați de prădători, împart mâncarea, își donează surplusul de nutrimente când simt că sunt aproape de moarte, dar pot juca și murdar.
ȘTIINȚĂ|SCIENCE OF FOOD

Știința de a găti sous vide

De Eric Stevens 16/07/2020
Tehnica de gătit sous vide își are originile mult mai devreme decât cei mai mulți dintre noi ne-am fi imaginat, cu mult înainte să devină un trend modern.