Аналоговые наземные объекты (также называемые « космическими аналогами ») — это места на Земле с предполагаемыми прошлыми или настоящими геологическими, экологическими или биологическими условиями небесного тела, такого как Луна или Марс . Аналоговые объекты используются в рамках исследования космоса для изучения геологических или биологических процессов, наблюдаемых на других планетах, или для подготовки астронавтов к выходу на поверхность вне корабля .
Аналоговые сайты — это места на Земле с предполагаемыми, прошлыми или настоящими, геологическими, экологическими или биологическими условиями небесного тела. Исследования аналоговых сайтов необходимы, поскольку они помогают понять геологические процессы (на Земле), которые могут быть экстраполированы на другие тела Солнечной системы , чтобы интерпретировать и подтверждать данные, полученные с орбитальных аппаратов или планетоходов . Аналоговые сайты также важны для оптимизации научных и технологических потребностей и стратегий исследования в роботизированных или пилотируемых миссиях на Луну или Марс. [2] Таким образом, определение космических аналогов довольно обширно, простираясь от мест на Земле, которые демонстрируют геологические или атмосферные характеристики, которые близки к наблюдаемым на других небесных телах, до сайтов, которые используются для моделирования космических миссий для тестирования оборудования для отбора проб или бурения, космических скафандров или работы астронавтов в условиях пониженной гравитации.
Некоторые места, таким образом, подходят для тестирования инструментов для экзобиологических исследований или для обучения процедурам отбора проб для полевых исследований. Другие места предлагают экстремальную среду, которую могут использовать астронавты для подготовки к трудностям будущих космических миссий.
Важным понятием в оценке аналоговых участков является понятие «верность», которое описывает сходство аналога с его внеземным корреспондентом. Верность используется в сравнительной планетной науке для выражения аналогии земного участка с целевой внеземной поверхностью. Такая классификация возможна на основе различных критериев, таких как геоморфология , геохимия , экзобиология или условия разведки.
Геоморфология — это научное изучение рельефа и процессов, которые его формируют. С точки зрения аналоговых участков, ученые ищут места на Земле, которые демонстрируют похожие рельефы, такие как те, которые можно найти на объектах исследования, таких как Луна , Марс или даже астероиды и кометы . Идея состоит в том, чтобы сопоставить астронавтов, роботов или научное оборудование с участками, которые по своему геологическому облику напоминают внеземные поверхности. Примерами являются вулканические участки, которые напоминают лунный рельеф ( реголит ), полярные участки и ледники , которые можно сравнить с полюсами Марса или спутника Юпитера Европы , или земные лавовые трубки , которые также можно найти на Луне или Марсе.
Геохимия — это наука, которая использует принципы химии для объяснения механизмов, лежащих в основе крупных геологических систем. Аспект геохимии важен для аналоговых участков, когда местоположения предлагают возможность тестирования инструментов анализа для будущих космических миссий (пилотируемых или роботизированных). Геохимическая точность также важна для разработки и тестирования оборудования, используемого для использования ресурсов на месте . Примерами таких аналоговых участков являются земные вулканы, которые предлагают породы, похожие на те, что встречаются на Луне, или гематитовые конкреции, которые можно найти в пустынях Земли, а также на Марсе (так называемые «Черничники»).
Экзобиология или астробиология — это изучение происхождения и эволюции внеземной жизни . В земных аналогах усилия направлены на идентификацию так называемых экстремофильных организмов , которые являются формами жизни, живущими и выживающими в экстремальных условиях, которые можно найти на других планетах или лунах. Цель этого исследования — понять, как такие организмы выживают и как их можно идентифицировать (или их остатки).
Примерами экзобиологических аналоговых мест являются Рио-Тинто в Испании , где обитают бактерии , способные выживать при высоких температурах и суровых химических условиях, или черные курильщики в глубоком море, где обитают колонии форм жизни в условиях высокого давления и высокой температуры. Холодное сухое гипераридное ядро пустыни Атакама является одним из ближайших аналогов марсианских поверхностных условий и часто используется для тестирования марсоходов и оборудования для обнаружения жизни, которое однажды может быть отправлено на Марс. [3] [4] [5] [6] [7] Другие экстремальные среды, такие как полярные регионы, высокогорные районы или отдаленные острова, также используются в исследованиях для лучшего понимания жизни в таких условиях. Ученые могут тестировать на таких аналоговых местах оборудование для отбора проб, предназначенное для поиска и идентификации форм жизни.
Другим критерием для поиска аналоговых мест являются места, где можно имитировать условия исследования будущих астронавтов. Будущим исследователям Луны или Марса придется иметь дело с различными условиями, такими как пониженная гравитация , радиация , работа в герметичных скафандрах и экстремальные температуры. Подготовка астронавтов к этим условиям требует обучения на местах, которые демонстрируют некоторые из этих условий. Операции, которые можно имитировать, простираются от жизни в изоляции до выхода в открытый космос (EVA) в условиях пониженной гравитации и строительства мест обитания. Примерами аналоговых мест, которые предлагают такие условия исследования, являются исследовательские станции на полюсах или подводные тренировки по выходу в открытый космос, как это делается в NEEMO NASA , в подводном аналоге Марселя COMEX или с использованием параболических полетов для имитации пониженной гравитации в течение более коротких промежутков времени. [8] Подводные аналоговые места позволяют проводить обучение астронавтов в условиях нейтральной плавучести (например, в испытательных бассейнах NASA, ESA или Звездного городка в России) при работе на естественной местности. Потенциальными целями такой подготовки являются миссии на Луну и Марс, отработка отбора проб, бурения и полевых исследований в условиях гравитации в 1/6 или 1/3 от земной или на астероидах, а также испытание систем крепления в условиях микрогравитации.
Идея космических аналогов не нова. НАСА уже давно использует такие площадки для подготовки своих астронавтов к космическим миссиям. Следующие данные взяты с официального сайта НАСА. [9]
Первая аналоговая миссия была предпринята в 1997 году в Аризоне . С тех пор НАСА проводит там ежегодные миссии для оценки и тестирования EVA, а также систем и операций аванпоста. Это место было выбрано для тестирования материалов в пустынной среде с пересеченной местностью, пылевыми бурями, экстремальными температурами...
В том же году на острове Девон в Арктике стартовал проект Haughton-Mars (HMP) . С тех пор там было проведено 14 миссий для тестирования технологий и операций в удаленных экстремальных условиях и проведения научных исследований на марсоподобной местности.
В 2001 году NASA провело миссию под названием NEEMO около Флориды , на глубине 62 футов (19 м) под водой, которая должна была стать симуляцией для шести акванавтов, живущих в замкнутом пространстве. Это также был способ проверить исследовательское оборудование в экстремальной и изолированной среде. С 2001 года там было проведено 14 миссий в многоорганизационной среде.
С 2004 года каждое лето в озере Павильон в Канаде проводятся двухнедельные миссии . Этот аналоговый объект позволяет астронавтам тренироваться в поиске свидетельств жизни в экстремальных условиях с пониженной гравитацией. Это международный и многоорганизационный проект, проводимый под водой.
Последняя аналоговая база, используемая NASA, находится в Мауна-Кеа на Большом острове Гавайев, после чего на Мауна-Лоа была основана аналоговая база под названием HI-SEAS . Всего с этой базы в период с 2013 по 2018 год стартовало шесть миссий NASA, пока шестая миссия HI-SEAS не была остановлена из-за чрезвычайной медицинской ситуации. Этот проект был направлен на тестирование технологий для поддержания исследований человеком на пустынных планетарных поверхностях, таких как Луна или Марс, а также на изучение социального благополучия и динамики экипажа в длительных миссиях. В настоящее время HI-SEAS находится под управлением Международного альянса лунных баз, основанного Хенком Роджерсом .
Живой интерес к космическим аналогам возник в студенческом сообществе. Победившая в 2017 году в конкурсе NASA Ames Grand Prize работа Anastasi [ нерабочая ссылка ] исследует возможность создания подводного поселения в качестве предварительной инфраструктуры для космических поселений.
История использования наземных аналогов показывает важность, придаваемую использованию аналоговых сайтов для проверки пространственных технологий и научных инструментов. Но аналоговые сайты имеют и другие применения:
Аналоги космоса могут помочь в обучении персонала использованию технологий и приборов, а также знанию правил поведения в скафандре. Таким образом, существуют два типа аналоговых площадок: подводные площадки и надводные площадки.
Аналоги космоса могут иметь потенциальное сходство со средами для экзобиологии. В некоторых местах на Земле условия позволяют жить только определенным типам организмов — экстремофильным организмам.
В следующей таблице перечислены используемые в настоящее время на Земле космические аналоги.