Después de empacar las primeras muestras marcianas, Perseverance se embarca en la notable misión de devolver las muestras.

El agujero de la segunda colección de muestras de Perseverance se puede ver en esta composición de dos fotos tomada el 1 de septiembre de 2021 por una de las cámaras de navegación del rover Perseverance. Fuente: NASA / JPL-Caltech

La NASA y la Agencia Espacial Europea están desarrollando una campaña para devolver muestras marcianas a la Tierra.

El 1 de septiembre, el rover Perseverance de la NASA desenrolló un brazo, colocó un taladro en la superficie de Marte y perforó aproximadamente 2 pulgadas o 6 centímetros para extraer el núcleo de la roca. El rover luego cerró el núcleo de roca en su tubo. Este evento histórico marcó la primera vez que una nave espacial empacó una muestra de roca de otro planeta que podría ser devuelta a la Tierra por una futura nave espacial.

Mars Sample Return es una campaña de usos múltiples para recuperar los núcleos que Perseverance recolectará durante los próximos años. Actualmente en la fase de diseño conceptual y desarrollo de tecnología, la campaña es uno de los esfuerzos más ambiciosos en la historia de los vuelos espaciales, que involucra múltiples naves espaciales, múltiples lanzamientos y docenas de agencias gubernamentales.

«Devolver la muestra de Marte ha sido una prioridad para la comunidad de científicos planetarios desde la década de 1980, y la posibilidad potencial de alcanzar finalmente este objetivo ha desencadenado un flujo creativo», dijo Michael Meyer, científico principal del Programa de Exploración de Marte de la NASA. Sede en Washington, DC.

Esta ilustración muestra el concepto de un conjunto de futuros robots que trabajan juntos para transportar muestras de la superficie de Marte recolectadas por el rover Mars Perseverance de la NASA. Fuente: NASA / ESA / JPL-Caltech

La ventaja de analizar muestras en la Tierra, en lugar de asignar una tarea a un rover en la superficie de Marte, es que los científicos pueden usar muchos tipos de tecnología de laboratorio de vanguardia que son demasiado grandes y demasiado complejos para enviarlos a Marte. Y pueden realizar análisis mucho más rápido en el laboratorio al mismo tiempo que brindan mucha más información sobre si alguna vez ha habido vida en Marte.

«He estado soñando con muestras de Marte para analizar desde que me gradué», dijo Meenakshi Wadhwa, científico jefe del programa Mars Sample Return, que es administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. «La recolección de estas muestras bien documentadas nos permitirá finalmente analizarlas en los mejores laboratorios de la Tierra tan pronto como sean devueltas».

El retorno de la muestra de Marte incluiría los primeros destinados a resolver la pregunta abierta: ¿echó raíces la vida en algún lugar del sistema solar excepto en la Tierra? «Toda mi carrera ha estado trabajando para responder a esta pregunta», dijo Daniel Glavin, astrobiólogo del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Glavin ayuda a diseñar sistemas para proteger las muestras marcianas de la contaminación mientras viajan de Marte a la Tierra.

Desarrollado en cooperación con la ESA (Agencia Espacial Europea), Mars Sample Return requeriría el lanzamiento autónomo de un cohete lleno de valiosa carga extraterrestre desde la superficie de Marte. Los ingenieros tendrían que asegurarse de que la trayectoria del cohete coincida con la de la nave espacial que orbita Marte para que la cápsula de prueba entre en órbita. El orbitador luego devolvería la cápsula de prueba a la Tierra, donde los científicos esperarían para asegurarla de ser transportada a una instalación segura de riesgo biológico que se encuentra actualmente en desarrollo.

Antes de enviar muestras marcianas a la Tierra, los científicos e ingenieros deben enfrentar varios desafíos. He aquí un vistazo a uno:

Protegiendo la Tierra de Marte

Mantener las muestras químicamente prístinas para pruebas rigurosas en la Tierra mientras se somete el contenedor a una esterilización extrema para garantizar que no se entregue nada peligroso a la Tierra es una tarea que hace que Mars Sample Return sea realmente sin precedentes.

Hace miles de millones de años, el Planeta Rojo pudo haber tenido un entorno de vida acogedor que prospera en condiciones cálidas y húmedas. Sin embargo, es muy poco probable que la NASA traiga muestras de organismos marcianos vivos, basándose en décadas de datos de orbitadores, módulos de aterrizaje y rovers de Marte. En cambio, los científicos esperan encontrar materia orgánica fosilizada u otros signos de vida microbiana antigua.

A pesar del bajo riesgo de traer algo vivo a la Tierra, la gran precaución lleva a la NASA a tomar medidas importantes para garantizar que las muestras marcianas permanezcan selladas de forma segura durante su viaje. Después de recolectar los núcleos de roca en el cráter Jezero y colocarlos en tubos hechos principalmente de titanio, uno de los metales más fuertes del mundo, Perseverance sella los tubos herméticamente para evitar que incluso la partícula más pequeña se libere accidentalmente. Luego, los tubos se almacenan en el vientre del rover hasta que la NASA decide cuándo y dónde colocarlos en la superficie de Marte.

La campaña de devolución de muestras incluiría un rover de muestreo de la ESA que se lanzaría desde la Tierra a fines de esta década para recolectar las muestras recolectadas por Perseverance. Los ingenieros del Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland, Ohio, diseñan las ruedas del rover. El rover transferiría las muestras al módulo de aterrizaje que se está desarrollando en el JPL. Un brazo robótico en el módulo de aterrizaje colocaría las muestras en la punta de un cohete diseñado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama.

El cohete enviaría una cápsula de prueba a la órbita de Marte, donde la estaría esperando el orbitador de la ESA. Dentro del orbitador, la cápsula estaría preparada para su entrega a la Tierra mediante una carga útil desarrollada por un equipo dirigido por la NASA Goddard. Esta preparación implicaría sellar la cápsula de muestra en un recipiente limpio para atrapar cualquier material marciano en él, esterilizar el sello y usar un brazo robótico desarrollado en Goddard para colocar el recipiente sellado en la cápsula de entrada a la Tierra antes de viajar de regreso a la Tierra.

Una de las principales tareas de los ingenieros de la NASA es descubrir cómo sellar y esterilizar un recipiente de muestra sin borrar firmas químicas importantes en los núcleos de roca en el interior. Entre las técnicas que el equipo está probando actualmente se encuentra la soldadura fuerte, que consiste en fundir una aleación de metal en un líquido que esencialmente une el metal. La soldadura fuerte puede sellar la copa de muestra a una temperatura lo suficientemente alta como para esterilizar cualquier polvo que pueda quedar en la costura.

«Uno de nuestros mayores desafíos técnicos en este momento es que a centímetros de un metal que se está derritiendo a aproximadamente 1,000 grados Fahrenheit (o 538 grados Celsius), necesitamos mantener estas notables muestras de Marte por debajo de la temperatura más alta que podrían haber experimentado en Marte, que es alrededor de 86 grados. grados Fahrenheit (30 grados Celsius) ”, dijo Brendan Feehan, ingeniero de sistemas de Goddard responsable del sistema que capturará, contendrá y entregará muestras a la Tierra a bordo del ESA Orbiter. «Los resultados de las pruebas iniciales para nuestra solución de soldadura fuerte confirmaron que estamos en el camino correcto».

El cuidadoso diseño de Feehan y sus colegas permitiría aplicar calor solo donde se necesita para la soldadura fuerte, limitando el flujo de calor a las muestras. Además, los ingenieros pueden aislar las muestras con un material que absorbe el calor y luego lo libera muy lentamente, o pueden instalar conductores que desvíen el calor de las muestras.

Cualquiera que sea la técnica que desarrolle el equipo será crítica no solo para las muestras marcianas, dijo Glavin, sino también para futuras misiones de retorno de muestras a Europa o Encelado, «donde podremos recolectar y devolver muestras frescas de plumas oceánicas que pueden contener extraterrestres vivos». tienes que averiguarlo «.

Los rigurosos esfuerzos de la NASA para eliminar el riesgo de contaminación dañina de la Tierra se derivan del Tratado Internacional del Espacio Exterior de 1967, que insta a las naciones a prevenir la contaminación de los cuerpos celestes de la Tierra y a prevenir la contaminación de la Tierra a través de muestras devueltas. Para devolver de forma segura una muestra marciana a la Tierra, la NASA está trabajando no solo con la ESA, sino también con al menos 19 departamentos y agencias gubernamentales de EE. UU., Incluidos los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. Y el Departamento de Seguridad Nacional de EE. UU.

Proporcionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro

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