Mars Astrobiology Explorer-Cacher ( MAX-C ), также известный как миссия Mars 2018 , был концепцией NASA для миссии марсохода , запуск которой предполагался в 2018 году вместе с европейским марсоходом ExoMars . [1] [2] [3] Концепция марсохода MAX-C была отменена в апреле 2011 года из-за сокращения бюджета. [4] [5]
Марсоход должен был работать на солнечной энергии , иметь максимальную массу 300 кг и в значительной степени основываться на компонентах марсохода Curiosity , но предполагал бы систему, адаптированную к конкретной полезной нагрузке. Марсоход MAX-C должен был бы провести астробиологическое исследование на месте , оценить потенциал обитаемости различных марсианских сред, а также собрать, задокументировать и сохранить образцы для возможного возвращения на Землю будущей миссией. [6]
Миссия «Марс-2020» с марсоходом Perseverance имела схожие научные цели с миссиями «Марс-2018» и MAX-C.
Необходимые энергетические, водные и питательные потребности для поддержания и поддержания жизни на Марсе в настоящее время присутствуют, и геологические данные Марса предлагают заманчивую подсказку о многих древних обитаемых средах. [7] Если жизнь возникла и развивалась на раннем Марсе, то возможно, и действительно вероятно, что физические или химические биосигнатуры сохранились в открытых записях горных пород. Эти открытия и выводы являются убедительным аргументом в пользу миссии марсохода, предназначенной для исследования доказательств прошлой марсианской жизни . [7]
На протяжении более десятилетия Программа исследования Марса придерживалась стратегии «следовать за водой». Хотя эта стратегия оказалась весьма успешной в миссиях на Марс 1996-2007 годов, все большее признание получает тот факт, что оценка полного астробиологического потенциала марсианской среды требует выхода за рамки идентификации мест, где присутствовала жидкая вода. Таким образом, для поиска признаков прошлой или настоящей жизни на Марсе необходимо более полно охарактеризовать макроскопическую и микроскопическую структуру осадочных материалов . Этот тип информации будет иметь решающее значение для выбора и хранения соответствующих образцов для решения вопроса о жизни в образцах, предназначенных для изучения в сложных лабораториях на Земле. [7]
Возможная стратегия использования марсоходов для сбора и хранения геологических образцов для возможного последующего возвращения на Землю обсуждалась еще в середине 1990-х годов. В 2007 году было рекомендовано хранение образцов во всех миссиях на поверхности, которые следуют за марсоходом Curiosity из Mars Science Laboratory , таким образом, чтобы подготовиться к относительно раннему возвращению образцов на Землю. В середине 2007 года NASA распорядилось добавить очень простой кэш к марсоходу Curiosity , и, хотя они одобрили потенциальную ценность хранения образцов, эксперты выразили серьезную обеспокоенность относительно качества образцов для этой конкретной реализации. В ноябре 2008 года кэш был удален, чтобы освободить место для инструментов для очистки оборудования для сбора образцов марсохода, которые были добавлены из-за проблем с обработкой образцов, возникших у посадочного модуля Phoenix . [7]
Концепция марсохода средней дальности изначально была включена в работу по планированию Mars Architecture Tiger Team (MATT). К моменту отчета MATT-3 в 2009 году потенциальная миссия упоминалась под несколькими различными рабочими названиями, включая «Mid-Range Rover» и «Mars Prospector Rover», а концепция миссии в целом представлялась как включающая один марсоход класса Mars Exploration Rover или Mars Science Laboratory с возможностью точной посадки и отбора проб/кэширования. Чтобы предоставить название, которое лучше соответствовало бы концепции миссии, в августе 2009 года оно было изменено с общего Mid-Range Rover (MRR) на Mars Astrobiology Explorer-Cacher (MAX-C). [7]
В апреле 2011 года из-за бюджетного кризиса было объявлено о предложении запустить в 2018 году только один марсоход, который был бы больше, чем любой из аппаратов в парной концепции, ExoMars (ESA) и MAX-C (NASA). [8] Одно из предложений состояло в том, чтобы новый аппарат был построен в Европе и взял на себя комбинацию европейских и американских инструментов. NASA предложило предоставить ракету-носитель и систему посадки «Sky Crane». [8] В феврале 2012 года NASA прекратило свое участие в ExoMars из-за бюджетных сокращений, [9] [10] и когда Конгресс возобновил финансирование исследования Марса после громкого протеста планетологов и энтузиастов, NASA объявило в декабре 2012 года о марсоходе Mars 2020 , а позже и о том, что оно действительно подготовит запас образцов. [11]
Основная цель заключалась в том, чтобы на месте с высоким потенциалом сохранения физических и химических биосигнатур оценить палеоэкологические условия, охарактеризовать потенциал сохранения биосигнатур и получить доступ к многочисленным последовательностям геологических единиц в поисках доказательств прошлой жизни и/или пребиотической химии. Образцы, необходимые для достижения научных целей предлагаемой будущей миссии по возвращению образцов, будут собраны, задокументированы и упакованы способом, подходящим для потенциального возвращения на Землю . [3]
Основной научной целью было совершить посадку на участке, который, как считается, обладает высоким потенциалом для обитания и высоким потенциалом сохранения физических и химических биосигнатур:
Вторичной научной целью было бы удовлетворение потребности в долгосрочных данных об атмосферном давлении с поверхности Марса. Были исследования, оценивающие возможности кооперативной науки между марсоходом MAX-C и марсоходом ExoMars , если бы они приземлились вместе в одном месте. [12] [13]
Предложенная миссия MAX-C должна была прибыть на Марс в январе 2019 года в северном полушарии зимой, учитывая благоприятное атмосферное давление в это время года и производительность системы доставки «небесный кран». [7] Из-за эксцентриситета марсианской орбиты, широтного доступа для марсохода на солнечных батареях, северные широты менее суровы с точки зрения энергетической/тепловой конструкции, чем южные широты, что позволяет эффективно работать на участках до 25° северной широты и до 15° южной широты.
Учитывая, что интересные с научной точки зрения особенности часто представляют собой местность, на которую слишком опасно приземляться, посадочный эллипс часто размещается прямо напротив, но не поверх особенностей, представляющих интерес. В результате доступ часто является продуктом как размера эллипса, так и траверсной способности марсохода, достаточной для выхода за пределы эллипса за разумное время относительно срока службы миссии. Система входа, спуска и посадки была бы высокоточной с точностью наведения 7 км (4,3 мили). [7] Марсоход на солнечной энергии должен был бы иметь дальность не менее 10 км (6,2 мили) и срок службы не менее одного земного года.
Марсоход MAX-C должен был бы опираться на значительное наследование конструкции марсохода Curiosity от MSL , конструкции полета, конструкции испытаний, испытательного и управляющего оборудования для минимизации затрат и риска. Этот работающий на солнечной энергии марсоход должен был иметь дальность не менее 20 км (12 миль) и срок службы не менее 500 марсианских дней (солов). [13] Поскольку многие из геологически интересных ландшафтов на Марсе обнажают стратифицированные слои на склонах в кратерах, каналах и холмах, было бы чрезвычайно полезно для предлагаемой миссии MAX-C иметь возможность перемещаться по склонам до 30 градусов, как это сделали и Spirit, и Opportunity MER .
Масса составила бы около 300 кг, больше, чем у MER , сопоставима по массе с марсоходом ExoMars , но легче марсохода Curiosity .
Марсоход должен был нести достаточно инструментов для научного отбора образцов для кэширования. Предполагалось, что это означает следующие инструменты и возможности: [13]
Возвращение образцов с Марса необходимо для достижения наивысших приоритетных научных целей Программы исследования Марса. [3] Однако миссия по возвращению образцов с Марса влечет за собой высокие затраты и риск, а также требует научного отбора образцов, их получения и документирования для потенциального возвращения на Землю, поэтому она также должна обеспечивать беспрецедентную ценность. Несмотря на то, что любой образец, возвращенный с Марса, будет полезен для некоторых направлений научных исследований, также верно, что не все образцы будут одинаково полезны для детального научного исследования. [3] Для решения наивысших приоритетных научных вопросов потребуется отбор «выдающихся образцов». [1] Образцы, необходимые для достижения научных целей предлагаемой будущей миссии по возвращению образцов, будут собраны, задокументированы и упакованы способом, подходящим для потенциального возвращения на Землю. Будущая встреча на поверхности извлечет тайник и загрузит его в «марсианский подъемный аппарат» для доставки на Землю. [1] [14]
Если на месте посадки марсохода MSL Curiosity (2012) ученые не распознают выдающийся образец, они захотят отправить марсоход на альтернативное место, выбранное из орбитальных данных, и для которого можно было бы привести аргумент, что там есть лучший научный или доступный потенциал; если MSL действительно обнаружит выдающиеся образцы, ученые, вероятно, захотят отправить марсоход обратно, чтобы собрать их для возвращения, [3] поэтому разработка MAX-C для запуска в 2018 году могла бы сэкономить время и ресурсы. Предлагаемое требование к отбору проб будет заключаться в сборе 20 образцов в четырех местах за пределами посадочного эллипса в течение одного земного года. Затем марсоход переместится в безопасное место, чтобы разместить кэш из 20 образцов для марсохода-извлечения, который потенциально может извлечь его где-то после 2020 года. Для такого сценария ожидается, что марсоход MAX-C пройдет 10 км за 150 солов движения, т. е. в среднем ~67 м/сол, поэтому для миссии-кандидата MAX-C потребуется улучшенная автономность марсохода. [6]
Марсоход MAX-C мог бы получать образцы посредством бурения и абразивного износа. Бурение должно было осуществляться с помощью кернового бура , который мог бы производить керны диаметром приблизительно 10 мм и длиной до 50 мм, которые должны были быть заключены в отдельные гильзы с запрессованными колпачками. Абразивная обработка поверхностного материала должна была осуществляться с помощью специального абразивного сверла, помещенного в инструмент для бурения. Этот инструмент должен был бы удалять небольшие количества поверхностного материала, чтобы позволить инструментам проходить сквозь любой слой пыли и/или выветривания. Он должен был бы абразивно обрабатывать круглую область, диаметр которой был бы аналогичен диаметру керна (8–10 мм). Перемещение руки должно было использоваться для сканирования отдельных мест абразивного износа. [7] Марсоход должен был бы иметь возможность хранить не менее 38 образцов керна. [13]
Предполагалось, что финансирование мероприятий по разработке технологий потребует 70 млн долларов США; [7] концепция миссии потребует разработки технологий в четырех ключевых областях: [3] [7]
На основе чернового графика проекта и полного экспериментального исследования команды JPL общая стоимость проекта в долларах, не включая ракету-носитель, оценивалась в пределах от 1,5 до 2,0 миллиардов долларов. [3]
{{citation}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )