Марсоход НАСА Perseverance приземлится на Марсе в 2021 году с миссией по поиску признаков древней микробной жизни и изучению климата и геологии Марса. Но одна из менее известных целей — поддержка будущих исследований человечества. В рамках этих усилий Perseverance несет с собой пять небольших образцов материалов скафандров, предназначенных для проверки их способности противостоять поверхности Марса.
Материалы в течение четырех лет подвергались воздействию экстремальных марсианских условий — интенсивной радиации, мелкой пыли и колебаний температуры — и теперь анализируются, чтобы понять, как они изменились. Цель состоит в том, чтобы лучше понять, как долго скафандр будет оставаться работоспособным на Марсе.
«Это один из перспективных аспектов миссии марсохода — не только думать о современной науке, но и о том, что будет дальше», — сказал Марк Фрайс, планетолог из Космического центра имени Джонсона НАСА в Хьюстоне, который помог предоставить материалы для костюма. «Мы готовимся к возможному исследованию Марса человеком».
Каждая цветная пластина имеет площадь три четверти квадратного дюйма (квадрат 20 мм) и является частью калибровочной мишени, используемой для тестирования установки SHERLOC (сканирование жилой среды с использованием комбинационного рассеяния света и люминесценции для обнаружения органических и химических веществ). ШЕРЛОК — это инструмент на конце роботизированной руки Perseverance.
Образцы включают в себя кусок козырька шлема из поликарбоната; вектран, устойчивый к порезам материал, используемый для изготовления перчаток космонавтов на ладонях; два вида тефлона с пыленепроницаемыми и антипригарными свойствами; и Орто-Ткань, распространенный материал для скафандров. Последняя ткань состоит из нескольких слоев, включая номекс (огнестойкий материал, используемый в одежде пожарных); Gore-Tex (водонепроницаемый, но дышащий); и кевлар (прочный материал, используемый в бронежилетах, чтобы сделать скафандры более устойчивыми к разрывам).
Марс далек от обитаемого места. Марс настолько холоден, что мелкая пыль прилипает к солнечным панелям и скафандрам (что приводит к их износу), а поверхность заполнена перхлоратом — едкой солью, токсичной для человека.
Марс также имеет много солнечной радиации. В отличие от Земли, магнитное поле которой отклоняет большую часть солнечной радиации, Марс потерял свое магнитное поле миллиарды лет назад, а впоследствии и большую часть своей атмосферы. Поверхность Марса практически не защищена от солнечных ультрафиолетовых лучей (именно поэтому исследователи изучают, как скальные образования и пещеры могут обеспечить астронавтам некоторую защиту).
«Марс — действительно суровое и трудное место», — сказал Джоби Раззелл Холлис, член научной группы SHERLOC в Музее естественной истории в Лондоне. «Не стоит это недооценивать, тем более, что радиация настолько серьезна».
Раззелл Холлис работал научным сотрудником в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии с 2018 по 2021 год, где он помогал подготовить SHERLOC к посадке на Марс и участвовал в научных операциях после приземления марсохода. Ранее он изучал химическое воздействие солнечного света на солнечные панели нового типа, изготовленные из пластика, а также влияние на пластиковое загрязнение, плавающее в океанах Земли.
Он сравнил эффект с белыми пластиковыми шезлонгами, которые желтеют и ломаются после многих лет пребывания на солнце. Примерно то же самое происходит и на Марсе, но выветривание может происходить быстрее из-за более сильного ультрафиолетового излучения на Марсе.
Ключом к разработке более безопасных материалов для скафандров является понимание того, насколько быстро они изнашиваются на поверхности Марса. Около 50 процентов изменений, которые SHERLOC наблюдал в образцах, произошли в течение первых 200 дней пребывания Perseverance на Марсе, и Vectran, похоже, изменился первым.
Еще один нюанс – определение того, какое количество солнечной радиации должны выдерживать разные части костюма. Например, плечи космонавта более открыты, чем ладони, и поэтому могут получить больше радиации.
Команда SHERLOC пишет научную статью с подробным описанием предварительных данных о том, как образцы будут работать на Марсе. Тем временем ученые из Лаборатории Джонсона НАСА стремятся смоделировать процесс марсианского выветривания в специальных камерах, которые имитируют атмосферу углекислого газа, давление воздуха и ультрафиолетовое излучение на марсианской поверхности. Затем они смогут сравнить результаты, полученные при тестировании материалов на Земле, с результатами, полученными в данных SHERLOC. Например, исследователи могут растягивать материалы до тех пор, пока они не сломаются, чтобы проверить, не станут ли они со временем более хрупкими.
«Текстильные материалы одновременно прочны и гибки, поэтому они защищают астронавтов, но могут свободно гнуться», — сказал Фриз. «Мы хотели знать, насколько ткани теряют прочность и гибкость со временем. По мере того, как ткани ослабевают, они изнашиваются и рвутся, вызывая утечку тепла и воздуха из костюма».
Марсоход НАСА Perseverance — это флагманская миссия на Марс, которая стартует в 2020 году в рамках более широких планов агентства по исследованию Марса и его стратегии «От Луны до Марса». Perseverance, построенный и управляемый Лабораторией реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, исследует кратер Джезеро, в котором, как полагают, когда-то находилось озеро.
Основная цель миссии — астробиология, в частности поиск признаков древней микробной жизни. Ровер также изучает геологию Марса и прошлый климат, чтобы лучше понять его историю и подготовиться к будущим исследованиям человека.
Perseverance — это первая миссия по сбору и хранению образцов марсианских пород и почвы, которые будут запечатаны в трубки для будущего возвращения на Землю. Образцы будут возвращены в рамках запланированной кампании по возврату образцов с Марса. Этот совместный проект НАСА и Европейского космического агентства (ЕКА) позволит ученым изучать марсианские материалы с Земли в беспрецедентных деталях.
Составлено из /ScitechDaily