Ako bi trebalo da umesto premijera Srbije odabereš najvažniju misiju u istraživanju Sunčevog sistema, za koju bi se odlučio? Metanska jezera Titana? Ljudi na Mesecu? Možda tajanstveni podzemni okeani na Evropi?
Ovo je pitanje se redovno nalazi na tapetu naučne zajednice u SAD, ali i u mnogim drugim zemljama. Međutim, odgovor je prost: donošenje uzorke Marsove površine na Zemlju morao bi biti prioritet za Nasu. Loša vest je da se za jednu takvu misiju nema para. Ali koliko je važan jedan takav projekat? Zašto je sve to tako složeno? Pročitaj u nastavku.
Kapsula sa uzorcima Marsove površine sleće na Zemlju. Koliko vremena nas deli od ove slike?
Otprilike svakih deset godina Nacionalno istraživačko udruženje američke Akademije nauka u saradnji sa Nasom objavljuje Decenijski izveštaj o naučnom istraživanju planeta. Poslednji raport, posvećen periodu 2013–2022, stavio je misiju za prikupljanje uzoraka sa Crvene planete na prvo mesto, kao najvažniji od svih potencijalnih projekata za istraživanje solarnog sistema. Ta misija, poznata pod opštim nazivom MSR („Mars Sample Return“), smatra se trenutno Svetim Gralom planetnih nauka.
U stvari, ideja nije nova. Još od šezdesetih godina postoje planovi za donošenje uzorak sa Marsa, ali su svi otkazivani zbog velike složenosti. To se neočekivano promenilo kada je krajem 90–ih nastao snažan zaokret u istraživanju Marsa uvođenjem u Nasu low–coast misija. U agenciji je nastupila famozna era „faster, better, cheaper“ koji je kreirao direktor Daniel S. Goldin[1], filozofija koja je omogućila lansiranje sonde „Pathfinder“ (sa malim roverom „Soyourner“). Na krilima uspeha te misije – mada više medijske nego naučne – NASA je odlučila da u narednoj deceniji pokrene flotu niskobudžetnih sondi za Mars. Planovi su bili ambiciozni i predviđali su dve misije za dostavu uzoraka 2014. i 2016. godine. Troškovi misije su uskoro prestali da potpadaju pod kategoriju „cheaper“ (jeftini), ali su Francuzi pristali da sarađuju sa Nasom na ovoj inicijativi i da nekako podele troškove.
Sonda za uzimanje uzoraka trebalo bi da sleti negde oko Marsovog ekvatora i upotrebi svoju robotsku ruku – zajedno sa pomoćnim roverom – za utovar kontejnera sa uzorcima materijala. Kontejner bi potom bio poslat u orbitu oko Marsa uz pomoć male dvostepene rakete na čvrsto gorivo , ili MAV–a („Mars Ascent Vehicle“), gde bi strpljivo čekala da je pokupi kosmički brod napravljen u francuskom CNES–u (fr. Centre National d'Études Spatiales, tj. Francuskoj kosmičkoj agenciji). Srećom, Marsova gravitacija je triput manja od Zemljine pa će biti mnogo lakže otići sa Marsa u kosmos nego sa Zemlje. Sletna sonda sa MAV–om je trebalo da bude dizajnirana na osnovu misije „Mars Surveyor 2001“ (otkazanoj[2] pred lansiranje, ali koja je koju godinu kasnije ipak videla Mars kao „Phoenix“), i trebalo je da koristi padobran za sletanje. Kasnije, kada je NASA odabrala sistem „Sky Crane“ za sletnu tehniku za svoj rover MSL „Curiosity“, odlučeno je da se to koristi i u ovoj misiji. Kontejner sa željnoočekivanim uzorcima Marsa bio bi opremljen sa nekoliko ogledala kako bi mogao da se nađe sa orbiterom koristeći LIDAR (Light Detection And Ranging), odn. tzv. laserski radar.
Originalni koncept misije prikupljanja uzoraka. Dvostepena raketa MAV dužine oko 1,5 m sa kontejnerom sa uzorcima na vrhu napušta Mars. Vidi se ruka na lenderu koja je uzela uzorke.
Još jedan koncept sa malim pomoćnim roverom. Težina rovera je oko 90 kg.
NASA/ESA sistem za prikupljanje uzoraka koji bi koristio Nasin koncept „Nebeske dizalice“ („Sky Crane“) kakav će koristiti novi Nasin rover na atomski pogon „Curiosity“. (http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA14262)
Francuski orbiter će uhvatiti kontejner sa uzorcima pre nego što krene ka Zemlji.
Gore: kontejner sa uzorcima. Njegova težina je oko 3,6 kg, a sadržavao bi oko 500 g uzorka. Imao bi samo 16 cm u prečniku. Dole: šema hatanja kontejnera u orbiter.
http://acquisition.jpl.nasa.gov/rfp/msr01/MSRArch-Paper.pdf
Ali i planovi su skloni napredovanju. S jedne strane, postalo je svima jasno da ne može da se odabere bilo koja lokacija za skupljanje uzoraka. Trebalo bi vrlo pažljivo odabrati regiju, a 2000. godine znanja o Marsovoj površini nisu bila jasno definisana. S druge strane, neuspesi misija „Mars Polar Lander“ i „Mars Climate Orbiter“ su pokazali da ipak postoji granica koliko jedna misija na Mars može da bude jeftina. Tokom 2003. postalo je jasno da će misija za prikupljanje uzoraka morati da sačeka neka bolja vremena.
Tokom protekle dekade ovog milenijuma, flotila svemirskih aparata je rasvetlila mnoge skrivene tajne iz prošlosti i sadašnjosti Marsa. Istraživanja sa orbite „Mars Global Suveyora“, „Mars Odysseya“, „Mars Reconniassance Orbitera“ i „Mars Expressa“, kao i otkrića lendera „Spirita“, „Opportunityja“ i „Phoenixa“ sa same površine, dala su nam mnogo jasniju sliku o mestima na površini za buduća sletanja sondi za uzimanje uzoraka. Problem je što takođe znamo da neće biti lako prikupiti adekvatne uzorke.
Ako uzimamo nasumice jedan kamen sa Marsa, on će verovatno biti vulkanskog porekla. Ono o čemu sanjaju naučnici na Zemlji je blago iz Marsovih geoloških trezora: noacinski komad kore. Ovo neobično ime odnosi se na najstarije stene na Marsu, stvorene u noacijanskom periodu[3] pre četiri hiljade miliona godina, kada je na planeti bilo daleko više vode nego danas i kada je tekla površinom. U to vreme na Marsu su postojali uslovi za nastanak života. Ako igde na Marsu neki lokalni mikrofosili bakterija čekaju da budu otkriveni, to će biti u noacijanskim naslagama. Infracrveni spektrometri OMEGA i CRISM sa Esinog „Mars Expressa“ i Nasinog MRO otkrili su nekoliko zona gde je kora ostala netaknuta, kao i druge mlađe rejone koji su nastali dejstvom tečne vode u prošlosti.
Mnogi se u ovom trenutku pitaju zašto je neophodno donositi uzorke sa Marsa na Zemlju i raditi ovde s njima nešto što ne bi bio u stanju da uradi napredni rover „Curiosity“. Razlog je u tome što će zemaljske laboratorije biti uvek neuporedivo bolje opremljene od bilo kakvog broda koji budemo slali u kosmos. Treba se setiti da je u poslednjoj deceniji mnogo više „izvučeno“ iz lunarnih uzoraka koji su donešeni na Zemlju tokom „Apollo“ misija nego ranije baš zahvaljujući unapređenju laboratorijskih tehnika. Recimo, „Curiosity“ će koristiti naprednu rendgensku difrakciju i rendgensku fluorescenciju (instrument CheMin) u analiziranju Marsovih stena, što je kvantni skok u proučavanju geologije Marsa, ali će to još uvek biti svetlosnu godinu daleko od onog što bi mogle da urade zemaljske laboratorije. Pored toga, da bi analizirao kamenje „Curiosity“ će morati deo stene da pretvori u paru, što nije dobra ideja ako želiš da otkriješ sićušne fosile bakterija.
Nažalost, naučna zajednica je svesna da NASA jednostavno nema para za tako kompleksne misije. Kao zaobilazno rešenje, Agencija je osmislila strategiju koja na prvi pogled izgleda savršeno. MSR misija bi bila izvedena iz tri umesto iz dva dela, deleći tako velike troškove. Prvo bi 2018. trebalo da poleti Nasin rover na solarni pogon zvani MAX-C („Mars Astrobiology Explorer–Casher“), sa zadatkom da prikupi najperspektivnije uzorke kamenja sa stanovišta astrobiologije. Zatim bi 2020. bila lansirana misija sa raketom MAV i malim roverom koji bi preuzeo kamenje sa MAXa–C, tada verovatno već „mrtvog“. Na kraju, orbiter bi 2022. uhvatio kontejner sa uzorcima i poneo ih na Zmlju. Došavši u blizinu naše planete, kapsula bi sletela bez padobrana zajedno sa 400–500 grama dragocenog tereta.
Trenutna verzija ESA–inog orbitera sa kapsulom za uzorke. Težina orbitera je oko 2,7 tona, od čega je 1,4 t gorivo, a kapsule oko 50 kg.
Krajem 2009. godine, NASA i ESA su se složile da spoje svoje programe za istraživanje Marsa[4] (Mars Joint Exploration Initiative), što bi omogućilo uvođenje dodatne misije za 2016, „Mars Trace Gas Orbiter”, koja bi proučavala tajanstveni metan na Marsu. Ali budžetski problemi MAX-C i rovera „ExoMars” isforsirali su spajanje oba projekta u jedan potpuno novi rover, koji bi takođe trebalo da bude lansiran 2018. godine. Nažalost, prošle godine se NASA neočekivano i unilateralno povukla iz projekta „Mars Trace gas Orbitera”, i ESA je naterana da se sama snađe. Takođe je i projekat rovera ostao da visi u vazduhu. Kao rezultat svega toga, misija MSR je odložena i veruje se da ćemo morati da sačekamo najmanje do 2027. da bi eventualno ugledali uzorke Marsa na Zemlji.
Najnovija verzija MAV. Gore: sletanje pomoću sistema „Sky Crane”. Dole: rover nadgleda lansiranje uzoraka tla u orbitu Marsa.
Trenutni planovi za misije MSR. Uzorci dolaze na Zemlju 2027. godine.
Plava traka predstavlja događaje na Zemlji, a crvena na Marsu. Na donjoj slici je data verzija sa lansiranjem ruske rakete i još jednog rovera.
A koliko će da košta donošenje komadića Marsa na Zemlju? Paj, jedno 10 milijardi dolara. Tri ipo milijarde za rover „EuroMars–C“ koji će da pronađe i prikupi uzorke, 4 milijarde za MAV i rover koji bi preuzeo uzorke, i 2,1 milijarda za orbiter koji bi pokupio kapsulu sa uzorcima u Marsovoj orbiti. To je približna cena dve ili tri „Flagship“ misije[5], ali obzirom da će James Webbov teleskop izaći na preko osam milijardi dolara, ova cena i nije tako velika. Jer zamisli da jednog dana, za jedno deset ili dvadeset godina, na Zemlju stigne kapsula sa kamenjem sa Marsa i u njima se otkriju fosili Marsovih mikroba! Bio bi to veliki dan. Zar ne bi sve ovo navedeno bilo vredno toga?
Trenutni planovi Nase za misiju MSR. Gore je MAV sa roverom, a dole orbiter.
[1] Meni omraženog „bušovca“, a zašto, pročitaj u velikom tekstu „Fobosi“ nedavno objavljenom na ovom sajtu.
[2] Ta višedelna misija je bila isplanirana kao naslednica programa „Mars Surveyor 1998”. Nakon dve uzastopne neuspešne misije („Mars Climate Orbiter” i „Mars Polar Lander”), NASA je 2000. otkazala „Mars Surveyor 2001 Lander”, ali je nastavila da „gura“ orbiter, preimenovavši ga u „2001 Mars Odyssey”, koji je te godine i lasiran. Krajem 2010. to je postao najstariji brod koji istražuje Mars, sa (tada) 3.340 dana neprestanog rada u orbiti oko Marsa.
[3] Jedan od hipotetičkih perioda u geoistoriji Marsa, kada je planeta bila snažno „bombardovana“ kometama i asteroidima, i kada je bila prekrivena vodom. To je bilo između 4,1 i 3,7 mld. godina, kada je na Zemlji vladao rani arhajski period.
[4] ESA je u okviru Aurora programa planirala velikog robota–rovera „ExoMars“, koga su 2005. odobrili evropski ministri, i koji je trebalo da 2011. bude lansiran ruskom raketom. Zato je 2007. kanadska firma MDA dobila milion evra da sa britanskim EADS „Astriumom” konstruiše šasiju za rover, dok je „Astrium” dobio zadatak da finišira rover. Аli 2009. NASA i ESA potpisuju dogovor da se Rusi izbace i upotrebi se američki „Atlas“, što je samo povisilo tehničke i financijske zatteve misije.
Već sredinom godine, dok je rover još planiran kao deo „Mars Trace Gas Orbitera“, objavljeno je da prema planu „ExoMars“ treba da smanji težinu da bi mogao da se smesti u raketu „Atlas“ zajedno sa Nasinim orbiterom.
Onda je misija spojena sa drugim projektom i nastao je „ExoMars Trace Gas Orbiter” (TGO), koji bi nosio nepokretni meteorološki lender i bio lansiran do 2016. Tada je predloženo lansiranje i drugog rovera, MAX-C, ali je on 2011. otkazan.
Nedavno je objavljeno da će ESA ipak pogurati svoj „ExoMars” sa Rusima, koji bi pored „Protona” dali i neke delove korišćene u misiji „Fobos-grunt”.
[5] Najveća i najskuplja klasa Nasinog programa za istraživanje solarnog sistema. Najjeftiniji je program Discovery, a srednji je New Frontiers. Do sada su „flaship“ misije bile „Mars Science Laboratory“ („Curiosity”), „Cassini“, „Galileo“ i „Voyager“. Nakon „Curiosityja” u Nasi više nema planova za tako velike i skupe misije u budućnosti.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
