En af de store resultater med Apollo-missionerne var at bringe hundreder af kg månefarvet hjem. Disse klipper og støv har været under kontinuerlig analyse, siden Apollo 11-astronauterne kom hjem for over 50 år siden.
Og de gør stadig opdagelser.
Forskere har prøver af Solens solvind, partikler fra en komets hale, et par gram fra en asteroide, med mere der kommer snart.
Men der er en verden, i fokus for så meget videnskabelig undersøgelse, som aldrig har fået en prøve tilbage: Mars.
NASA og Det Europæiske Rumfartsagentur har lavet planer om at bringe en prøve hjem fra Mars i årtier, og nu kunne missioner flyve i de næste par år og endelig bringe en del af den røde planet hjem til Jorden for os at studere direkte.
Historie om eksempler på returrejser
Rumforskning sker i trin. Først starter du med et spejderflyby, hvor et rumfartøj går på en hurtig bane forbi en verden, hvilket giver et indledende sæt billeder og data. Tænk på Voyagers Grand Tour gennem solsystemet, eller nye horisonter, der besøger Pluto.
Så vender du tilbage med en orbiter, et rumfartøj, der kan forblive på plads i årevis, hvor du studerer en verdens overflade i detaljer. Overvej Cassini-rumfartøjet, der kredsede Saturn 294 gange, tog mere end 450.000 billeder og ændrede vores forståelse af Ringed Planet for evigt.
Derefter kommer landere og rovere. Naturligvis er det bedste eksempel på dette Mars med Spirit and Opportunity samt Curiosity, der tilsammen har fanget hundreder af tusinder af billeder, boret klipper og fundet bevis for fortidens vand på Mars.
Derefter kommer eksemplet tilbage missioner. Dette er den fase, som rumfartsbureauerne kun har prøvet et par gange.
Bortset fra Apollo-missionen var det første rumfartøj, der bragte prøver fra rummet tilbage til Jorden, sovjetens Luna-mission. I 1970 bragte Luna 16 hjem 101 gram månens regolit, efterfulgt af Luna 20 og Luna 24. Selvom de bragte en brøkdel af det materiale, der blev returneret af Apollo-missionerne, var det fra forskellige steder på Månen.
Det næste rumfartøj til at returnere et eksempel hjem var NASAs Genesis-mission. Det blev lanceret i 2001 for at samle prøver af solens solvind og bringe dem hjem til Jorden.
Den åbnede sine prøvesamlere den 1. april 2004 og vendte derefter tilbage til Jorden i september samme år. Desværre kunne dens faldskærm ikke åbnes ordentligt, og rumfartøjet smadrede hårdt ind i Utah-ørkenen.
På trods af den hårde landing var videnskabsmænd i stand til at hente anvendelige prøver, som hjalp dem med at opdage, at Jorden måske var dannet af forskellige solenergimaterialer end Solen.
Derefter kom NASAs Stardust-mission, der fløj gennem halen af Comet Wild 2 i januar 2004 og derefter vendte sin samlerkapsel tilbage til Jorden to år senere. Analyse af disse partikler viste videnskabsmænd, at kometer indeholdt partikler, der blev udsøgt fra solen tidligt i sin historie, og muligvis havde en anden måde at danne, end astronomer havde forudsagt.
Den sidste prøveudkastmission var JAXAs Hayabusa-mission, der overvinder alle slags vanskeligheder, herunder at blive direkte ramt af en solopblussen og tabet af dets reaktionshjul og manglen på at indsætte dens hoppende lander. Men utroligt var missionskontrollører i stand til at hente rumfartøjet hjem med et par dyrebare mikrogram asteroide materiale om bord.
Der er missioner derude lige nu: Hayabusa 2 og OSIRIS-REx, som vil bringe endnu flere asteroideprøver hjem for at studere. JAXA planlægger endda en mission for at returnere en prøve fra Mars-månene.
Så hvad med en prøveudkastmission til selve Mars?
Hvad kan vi lære af en Mars Sample Return Mission?
Vi har faktisk lært en hel del om Mars 'geologi og atmosfære, fordi der findes klumper af den røde planet her på Jorden. De blev smadret ud af Mars af en kæmpe asteroidepåvirkning for millioner af år siden, og de flød gennem rummet, til sidst ramte Jorden og overlevede utroligt en tur gennem atmosfæren.
Forskere har tilfældige stykker Mars, men nu vil de have en prøve, de vælger. Og det betyder, at du sender en prøve-returneringsmission direkte.
NASA har faktisk planlagt en Mars-prøve-returmission siden de tidlige 1970'ere, allerede før lanceringen af Viking-rumfartøjet.
Målene for en tilbagesendelsesmission vil omfatte søgning efter liv, ikke kun liv i dag, men tidligere liv og endda livets kemiske forløbere.
Ved at returnere uberørte prøver af Mars derhjemme, kunne forskere udføre alle slags eksperimenter på Mars-regolitten og udsætte det for vand, tykkere atmosfære og næringsstoffer for at se, om der er nogen aktive bakterier. Dette eksperiment blev forsøgt med Viking, men resultaterne var uomgængelige, og planetbiologer argumenterer stadig over dem.
De kunne analysere prøverne under kraftige mikroskoper, søge efter mikroskopiske fossiler eller enhver anden indikation på, at der er liv der.
Derudover kunne videnskabsmænd forstå historien med Mars 'overflade, og hvordan den blev påvirket af vand i millioner af år.
Prøver kunne returneres fra nogle af de mest interessante pletter, som sedimenter af søer, aflejringer omkring hydrotermiske ventilationsåbninger og deltas fra gamle floder.
De kunne bringe prøver tilbage fra nylige og gamle meteoritangreb, vulkanudbrud og regioner, der var udsat for vind i lang tid.
De kunne også studere Mars 'langsigtede historie gennem milliarder af år for at prøve at forstå, hvornår enorme planetariske ændringer skete for at gøre planeten så kold og tør. Hvornår lagrede asteroidebombardementet sig?
De kunne endda prøve stykker af meteoritterne, der strøede Mars 'overflade og prøveudtagning af andre verdener på samme tid.
Disse prøver ville ideelt set blive sendt hjem, før det første menneske sætter foden på Mars's overflade. Vi ved allerede, at der er giftige kemikalier i den maritiske regolit, men hvad med støvet, der sætter sig ud af atmosfæren? Vil det være en risiko, hvis astronauter indånder det? Hvad med materiale, der er dybere nede under overfladen?
Ved at studere dette materiale ville forskere også være i stand til at forstå, hvor godt astronauter kunne leve af landet. At bruge regolit til byggemateriale og dyrke planter. Samt at bryde det kemisk op til forskellige råvarer.
Er forskellige dele af Mars mere nyttige end andre?
Mars Sample Return Mission Planer
En af de tidligste planer for en prøveudkastmission til Mars blev kaldt prøvesamlingen til undersøgelse af Mars (eller SCIM). Dette ville være en relativt billig spejderklasse-mission, der ville flyve gennem Mars-atmosfæren helt ned til 40 km højde og opsamle støv og atmosfærisk gas.
Dette ville være højt nok, så rumfartøjet ikke ville blive fanget af Mars. Derefter ville det returnere prøverne til Jorden. Ved at studere disse prøver kunne forskere matche den atmosfæriske prøve med de gasser, der blev fundet i Mars-klipperne for at være sikre på, at de kom fra den røde planet. De ville være i stand til at studere Martian-støvet på nært hold, ved du, det støv, der kan danne planterbrede storme, der er i stand til at afslutte rover-missioner, og kan være en risiko for fremtidige astronauter.
Forslaget blev fremsat i 2001 til en mission, der skulle flyve i 2007 og returnere prøver inden 2010, men det kom aldrig af jorden.
Men i 2009 begyndte NASA og Det Europæiske Rumorganisation alvorlige planer om at bringe et stykke Mars hjem og formelt bebudede deres samarbejde om en mission.
I påvente af den fremtidige prøveudkastmission har både NASA og ESA bygget deres kommende rovers til at være den første fase i afsendelse af materiale hjem.
Når den gennemsøger over den røde planets overflade, vil NASAs Mars 2020-rover indsamle interessante prøver og derefter droppe dem på overfladen, som det går. ESAs Rosalind Franklin rover, der også skal lanceres i 2020, vil samle og opbevare prøver fra overfladen af Mars i penne-størrelse dåser, som vil være klar til afhentning.
En prøveudleveringsmission ville have tre dele.
For det første ville der være en hurtig bevægende rover bygget af Det Europæiske Rumorganisation for at samle prøver til undersøgelse. Derefter en NASA opstigningskøretøj, der ville overføre prøverne til Mars bane. Og endelig, en kredsløbsmission fra ESA, der ville hente prøverne og bringe dem tilbage til Jorden.
ESAs Sample Fetch Rover ville være et relativt let køretøj, ikke højere end omkring 120 kg. Det skal være i stand til at køre 20-30 kilometer, der går 200 meter om dagen, og autonomt rute rundt om farer på sin måde. I løbet af denne periode ville den samle dusinvis af prøver tilbage på overfladen ved Mars 2020 eller Rosalind Franklin og vælge de 30 eller så mest videnskabeligt interessante at sende hjem.
Efter flere måneders indsamling af prøver, ankom Fetch Rover til Mars Sample Retrieval Lander. Dette er et rumfartøj, der har mange ligheder med NASAs nysgerrighed og Mars 2020-rover.
Den ville bruge et heatshell og derefter faldskærm, da det kommer ind i den Martiske atmosfære og omsider sænker opstigningsraketten til Mars's overflade. Den sad på Mars i op til 150 dage og ventede på prøver fra Fetch Rover.
Når prøverne blev indlæst om bord, affyrede Ascent Vehicle sin hybrid- eller fast raketmotor og transporterede prøverne i en bane på 350 km.
Derefter blev det opfanget af ESAs Earth Return Orbiter, hvilket laver en helt autonom rendezvous millioner af kilometer fra Jorden. Den bruger derefter en solenergi-ion-motor til at tage den lange rejse tilbage til Jorden.
Og så nogen tid i 2030'erne vil videnskabsmænd få hænderne på ca. 500 gram materiale fra Mars 'overflade.
I begyndelsen af 2019 inkluderede Det Hvide Hus penge i deres foreslåede budget til en Mars Sample Return-mission, som ideelt set kunne lanceres så snart 2026. Selvom en mission som denne er blevet foreslået mange gange før, er dette første gang, at der faktisk blev finansieret sæt til side. Det gav NASA 109 millioner $ i 2020 til at arbejde på ”fremtidige Mars-aktiviteter”, som i det væsentlige er eksemplet på tilbagesendelsesmissionen.
Så nu, efter næsten 50 års planlægning, er en seriøs prøveudkastmission til Mars i værkerne.
Hent mit ugentlige e-mail-nyhedsbrev:
Én gang om ugen samler jeg alle mine pladsnyheder i et enkelt e-mail-nyhedsbrev og sender det ud. Det har billeder, korte højdepunkter om historien og links, så du kan finde ud af mere. Gå til universetoday.com/newsletter for at tilmelde dig.
