El rover Perseverance Mars 2020 de la NASA almacenará muestras de roca y suelo en tubos sellados en la superficie del planeta para su recuperación en misiones futuras, como se muestra en esta ilustración. Crédito: NASA / JPL-Caltech
NASAEn cooperación con la Agencia Espacial Europea, están desarrollando una campaña para devolver muestras de Marte a la Tierra.
El 1 de septiembre, el rover Perseverance de la NASA levantó el brazo, colocó un taladro en la superficie de Marte y perforó aproximadamente 2 pulgadas, o 6 centímetros, para extraer un núcleo rocoso. Posteriormente, el rover selló el núcleo de roca en su tubo. Este evento histórico marca la primera vez que una nave espacial ha empacado una muestra de roca de otro planeta que podría ser traída de regreso a la Tierra por una futura nave espacial.
El retorno de la muestra de Marte es una campaña de misiones múltiples diseñada para recuperar los núcleos que la perseverancia acumulará durante los próximos años. Actualmente, en la etapa de diseño conceptual y desarrollo tecnológico, 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.
El agujero de perforación del segundo intento de recolección de muestras de Perseverance se puede ver, en esta combinación de dos imágenes tomadas el 1 de septiembre de 2021 por una de las cámaras de navegación de Perseverance. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Devolver una muestra de Marte Ha sido una prioridad para la comunidad científica planetaria desde la década de 1980, y la oportunidad potencial de lograr ese objetivo finalmente ha provocado una avalancha de creatividad ”, dijo Michael Mayer, científico jefe del Programa de Exploración de Marte de la NASA con sede en la Sede de la NASA en Washington.
El beneficio de analizar las muestras en la Tierra, en lugar de asignar la misión a un rover en Marte, es que los científicos pueden usar muchos tipos de técnicas de laboratorio sofisticadas que son demasiado grandes y complejas para enviarlas a Marte. Pueden realizar análisis más rápido en el laboratorio al tiempo que brindan más información sobre si existe vida en Marte.
“He soñado con tomar muestras de Marte para su análisis desde que era un estudiante de posgrado”, dijo Meenakshi Wadua, científico principal del Programa de Devolución de Muestras de Marte, que está dirigido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. “La recolección de estas muestras bien documentadas nos permitirá eventualmente analizarlas en los mejores laboratorios aquí en la Tierra una vez que sean traídas de regreso”.
La primera muestra con núcleo de roca marciana (centro) dentro de un tubo de recolección de muestras de titanio se muestra en estas imágenes de la cámara del sistema de muestreo y almacenamiento en caché (conocida como CacheCam) del rover Perseverance de la NASA. Estas imágenes fueron tomadas el 6 de septiembre de 2021 (el 194 ° día marciano o día de Marte de la misión), antes de que el sistema conectara y sellara una tapa de metal al tubo. Crédito: NASA / JPL-Caltech
El regreso de la muestra de Marte incluirá varias iniciativas destinadas a resolver una pregunta abierta: ¿Se ha establecido la vida en algún lugar del sistema solar además de la Tierra? “He trabajado toda mi carrera para tener la oportunidad de responder a esa 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 durante su viaje de Marte a la Tierra.
Recolectar muestras de Marte y devolverlas a la Tierra será un proyecto histórico que comenzó con el lanzamiento del rover Persevere de la NASA el 30 de julio de 2020. Perseverance recolectó sus primeras muestras de núcleos de roca en septiembre de 2021. Crédito: NASA / ESA /Laboratorio de propulsión a chorro– Caltech
Desarrollado en colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA), devolver una muestra de Marte requerirá el lanzamiento de un precioso cohete extraterrestre cargado de cargas desde la superficie de Marte. Los ingenieros deberán asegurarse de que la trayectoria del cohete esté en línea con la de la nave espacial que orbita Marte para que la muestra de la cápsula pueda transferirse al orbitador. Luego, la sonda devolverá la cápsula de muestra a la Tierra, donde los científicos esperan para contenerla de manera segura antes de trasladarla a una instalación segura de riesgo biológico, una instalación ahora en desarrollo.
Antes de traer muestras de Marte a la Tierra, los científicos e ingenieros deben superar varios desafíos. He aquí un vistazo a uno de ellos:
Protegiendo la Tierra de Marte
Preservar las muestras químicamente prístinas para un estudio riguroso en la Tierra mientras someten su contenedor de almacenamiento a medidas extremas de esterilización para garantizar que no se entregue nada peligroso a la Tierra es una tarea que hace que el regreso de la muestra marciana sea verdaderamente sin precedentes.
Hace miles de millones de años, el Planeta Rojo pudo haber tenido un ambiente confortable para que la vida prosperara en condiciones cálidas y húmedas. Sin embargo, es poco probable que la NASA devuelva muestras de organismos marcianos, 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.
Aunque los riesgos de traer algo vivo a la Tierra son bajos, una gran cantidad de precauciones está impulsando a la NASA a tomar medidas importantes para garantizar que las muestras de Marte permanezcan selladas herméticamente durante su viaje. Después de recolectar núcleos de roca en todo el cráter Jezero y colocarlos dentro de tubos hechos principalmente de titanio, uno de los metales más fuertes del mundo, Perseverance sella los tubos herméticamente para evitar la liberación involuntaria de incluso las partículas más pequeñas. 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 incluirá una muestra de la ESA que buscará una muestra que saldrá de la Tierra a finales de esta década para capturar estas muestras recolectadas por Perseverance. Los ingenieros del Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland, Ohio, diseñan las ruedas del Fetch Wagon. El rover transportará muestras a un módulo de aterrizaje que se está desarrollando en el Laboratorio de Propulsión a Chorro. Un brazo robótico en la sonda empaqueta muestras en la punta de un cohete diseñado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama.
Esta ilustración muestra un concepto para un grupo de futuros robots que trabajan juntos para transportar muestras de la superficie de Marte recolectadas por el Mars Perseverance Rover de la NASA. Créditos de imagen: NASA / ESA / JPL-Caltech
El cohete transportará la muestra de la cápsula a la órbita de Marte, donde el orbitador de la Agencia Espacial Europea está esperando para recibirla. Dentro de la nave espacial, la cápsula estará equipada para su entrega a la Tierra mediante una carga útil desarrollada por un equipo dirigido por NASA Goddard. Esta preparación incluirá sellar la cápsula de muestra dentro de un contenedor limpio para atrapar cualquier material marciano en el interior, esterilizar el sello y usar un brazo robótico que se está desarrollando en Goddard para colocar el contenedor sellado en la cápsula de entrada a la Tierra antes del vuelo de regreso a la Tierra.
Una de las principales tareas de los ingenieros de la NASA es descubrir cómo sellar y esterilizar el recipiente de la muestra sin eliminar marcadores químicos importantes en los núcleos de roca en el interior. Entre las tecnologías que el equipo está probando actualmente está la soldadura fuerte, que implica fundir el metal. lingote En un líquido que se adhiere principalmente a los metales. La soldadura fuerte puede sellar el recipiente de la muestra a una temperatura lo suficientemente alta como para esterilizar cualquier polvo que pueda quedar en el contacto.
“Uno de los mayores desafíos técnicos que enfrentamos ahora son esos centímetros de distancia del metal que se derrite a unos 1000 grados F (o 538 grados CelsiusBrendan Fehan, ingeniero de Goddard Systems para el sistema que capturará, contendrá y entregará muestras a la Tierra a bordo de la nave espacial de la Agencia Espacial Europea. “Los resultados iniciales de probar nuestra solución de soldadura confirmaron que estamos en el camino correcto”.
El diseño cuidadoso de Feehan y sus colegas permitirá que se aplique calor solo donde se necesita cobre, lo que limitará el flujo de calor a las muestras. Además, los ingenieros pueden aislar las muestras en un material que absorba el calor y luego liberarlo muy lentamente, o pueden instalar conductores que dirijan el calor lejos de las muestras.
Cualquier tecnología que desarrolle el equipo será fundamental no solo para las muestras de Marte, sino también para futuras misiones de retorno de muestras a Europa o Encelado, dijo Glavin, “donde podemos recolectar y devolver muestras frescas de plumas oceánicas que podrían contener organismos extraterrestres. Así que necesitamos saberlo”. .que “.
Los rigurosos esfuerzos de la NASA para eliminar la amenaza de contaminación dañina de la Tierra se remontan al Tratado Internacional del Espacio Exterior de 1967, que insta a las naciones a prevenir la contaminación de los cuerpos celestes con objetos de la Tierra y a prevenir la contaminación de la Tierra por muestras devueltas. Para devolver de forma segura una muestra marciana a la Tierra, la NASA se está asociando no solo con la Agencia Espacial Europea, 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.
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