Mars dengan Harga Murah: Ilmuwan Bekerja untuk Merevolusi Akses ke Planet Merah

0



Sementara pejabat di NASA dan Badan Antariksa Eropa, serta perencana di China, merencanakan misi yang sangat mahal dan rumit untuk mengembalikan sampel dari Mars, ada semakin banyak peneliti yang membuat cetak biru cara-cara baru dan murah untuk mengeksplorasi lebih lanjut. Planet.

Baik itu melalui helikopter yang disuplai atau pendarat dan pengorbit murah, mereka mengatakan sudah waktunya untuk membuat skrip cara baru untuk mengumpulkan lebih banyak data dari berbagai tempat di dunia terpencil itu.

Cara menggunakan pesawat yang relatif murah untuk penyelidikan putaran berikutnya didukung oleh Bethany Ehlmann, seorang ilmuwan planet di Institut Teknologi California di Pasadena.

“Mars, seperti Bumi, beragam. Lokal yang berbeda menangkap potret lingkungan yang berbeda,” kata Ehlmann kepada Space.com. Ada banyak eksplorasi yang harus dilakukan, tambahnya, mengutip kemungkinan mengunjungi situs-situs luar biasa dan eksotis yang telah dicitrakan oleh pesawat ruang angkasa dari orbit, seperti Valles Marineris sistem ngarai dan topi kutub Mars.

“Sistem serumit Mars membutuhkan luas dan juga kedalaman,” kata Ehlmann, “dan itu berarti menemukan cara baru untuk menjelajah di berbagai lokasi dengan menurunkan harga per misi pesawat ruang angkasa melalui teknologi atau paradigma program dan kolaborasi baru. Bayangkan setengah lusin penjelajah Mars bergerak, yang dioperasikan oleh universitas di seluruh negeri… Itu akan membuat siswa bersemangat tentang karir di bidang sains dan teknik!”

Setelah puluhan tahun Mars eksplorasi, banyak pertanyaan penting yang tersisa hanya dapat dijawab dengan sepatu bot di tanah, baik itu “sepatu bot” robot atau manusia, kata Ehlmann.

Pendekatan ‘NewSpace’

“NASA selalu menjadi lembaga yang sangat menghindari risiko. Ini benar-benar dapat dimengerti, karena uang pembayar pajak dibelanjakan,” kata Robert Lillis, Associate Director for Planetary Science and Astrobiology di Space Sciences Laboratory di University of California, Berkeley.

Lillis menunjuk program Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx) NASA sebagai “upaya berani” untuk memfasilitasi ilmu planet tingkat pertama dengan biaya yang lebih murah dari misi Discovery biasa. (Program Discovery NASA mendukung upaya eksplorasi yang ambisius namun relatif murah. Batas biaya saat ini untuk misi Discovery adalah sekitar $500 juta.)

SIMPLEx juga berfungsi sebagai pathfinder untuk menyelidiki trade-off antara biaya dan risiko, kata Lillis.

Misalnya, misi Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (EscaPADE) adalah usaha SIMPLEx, yang menjanjikan keuntungan yang sangat baik dalam hal sains per dolar, kata Lillis, yang merupakan peneliti utama EscaPADE. Total biaya misi Mars ini, yang diproyeksikan tiba di orbit di sekitar Planet Merah pada 2026, dipatok di bawah $80 juta.

si kembar Probe EscaPADE akan memberikan perspektif “stereo” yang unik ke sistem atmosfer atas Mars yang sangat kompleks, kata Lillis. “Dua pesawat ruang angkasa kami — Biru dan Emas — akan memberi kami dua pasang mata, memungkinkan kami untuk, untuk pertama kalinya, memahami respons waktu nyata dari pola kehilangan atmosfer Mars terhadap hembusan elektromagnetik dan angin kencang dari angin matahari. prasmanan Mars itu,” katanya.

Mengambil pendekatan “NewSpace” untuk pengembangan pesawat ruang angkasa akan memungkinkan konstelasi satelit kecil untuk mengeksplorasi dan memantau Suasana Mars dengan kesetiaan dan cakupan yang belum pernah terjadi sebelumnya, kata Lillis. “Kita akan dapat melihat semua bagian planet ini setiap saat sepanjang hari, dari permukaan hingga atmosfer atas.”

Lillis menambahkan bahwa “kesadaran situasional” semacam ini akan sangat penting untuk dilindungi penjelajah manusia masa depan, dalam dua cara utama. Pertama, karakterisasi yang lebih baik dari tekanan udara dekat-permukaan dan angin memungkinkan masuk, turun, dan mendarat dengan lebih aman. Kedua, pemantauan cuaca akan memungkinkan prakiraan cuaca yang akurat melalui asimilasi data.

“Ketika kita berbicara tentang prakiraan cuaca di Mars yang penting untuk keselamatan penjelajah, kita berbicara tentang badai debu, regional atau global,” kata Lillis. “Badai debu mengurangi pembangkit listrik tenaga surya dan jarak pandang.”

Titik planet yang jauh

Sebuah teknologi baru untuk mendarat di Mars dengan murah dan aman adalah konsep Small High Impact Energy Landing Device (SHIELD), yang sekarang sedang dipelajari di Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA di California Selatan.

“SHIELD pada dasarnya adalah pendarat dan peredam kejut dalam satu,” kata Louis Giersch, penyelidik utama SHIELD.

“Itu tidak akan bisa menempatkan pesawat luar angkasa seperti Penjelajah ketekunan di permukaan, tetapi itu bisa memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari lebih banyak permukaan Mars saat mengendarai bersama dengan misi NASA yang lebih besar, ”tambah Giersch. “Kami masih mengevaluasi jenis instrumen sains apa yang masuk akal, tetapi sensor cuaca, kamera, dan spektrometer massa semuanya ada di papan gambar.”

Tujuan SHIELD adalah untuk mengurangi biaya pendarat Mars dengan urutan besarnya, membuat rangkaian misi potensial yang luas dapat dilakukan. Misalnya, teknologi tersebut berpotensi memungkinkan NASA untuk meletakkan lusinan robot individu dalam rentang waktu yang relatif singkat, menghiasi planet yang jauh dengan pendarat.

Giersch mengatakan bahwa SHIELD akan menempatkan lebih banyak batasan pada muatan sains dibandingkan dengan pendarat Mars yang lebih konvensional. Muatan sains harus lebih kompak dan kokoh, katanya, tetapi dengan manfaat yang diantisipasi dari akses yang lebih sering ke permukaan Mars sebagai akibat dari pengurangan biaya misi.

Pergeseran paradigma

“Kesempatan untuk akses sering berbiaya rendah ke Mars ada di sini,” tambah Nathan Barba dari JPL, insinyur sistem untuk SHIELD. Pintu itu terbuka ketika Mars Cube One (MarCO) Cubesats A dan B, yang dijuluki EVE dan WALL-E, menyelesaikan terbang lintas Mars yang sukses pada November 2018. Duo ini, yang menelan biaya hanya 18,5 juta dolar AS untuk pembangunan dan pengoperasian JPL, menumpang dengan pendarat InSight Mars NASA.

“SHIELD dapat dikirim sebagai pendarat tunggal atau banyak dalam satu peluncuran. Pendarat berbiaya rendah seperti SHIELD dapat memungkinkan pengukuran pertama kali atau eksplorasi pathfinder seperti informasi ground-truthing yang sangat penting untuk misi yang lebih besar dan lebih mahal, ”kata Barba.

Peningkatan akses ke luar angkasa menarik, lanjut Barba, “karena itu berarti lebih banyak peluang untuk sains di Mars. Jika kelas baru misi antarplanet berbiaya lebih rendah akan membuahkan hasil, itu akan mendorong serangkaian investigasi yang lebih beragam dan memberikan peluang bagi banyak ilmuwan dan insinyur karir awal baru.

Misi pesawat ruang angkasa yang lebih kecil dan berbiaya lebih rendah dapat memberikan sains kelas dekade secara paralel dengan Kampanye pengembalian sampel Mars, kata Barba. Pergeseran paradigma dalam kemampuan dan biaya dapat dikaitkan dengan banyak faktor, dari pengurangan urutan besarnya dalam biaya peluncuran, dimungkinkan oleh rideshare dan kendaraan peluncuran kecil yang muncul, hingga pembuatan instrumen sains yang mampu presisi tinggi dan/atau secara fundamental pengukuran baru, katanya.

Momen yang bisa diajarkan

Namun ide investigasi Mars masa depan lainnya telah didukung oleh beberapa penerbangan NASA Kecerdikan helikopter. Ingenuity, seorang demonstran teknologi, telah dengan jelas memamerkan “barang Wright” di udara—tetapi apa yang akan terjadi selanjutnya?

“Penerbangan Kecerdasan telah melampaui apa yang bisa kita bayangkan,” kata Shannah Withrow-Maser, Pemimpin Sistem Kendaraan Helikopter Sains Mars di Pusat Penelitian Ames NASA di Silicon Valley. “Setiap penerbangan mengajari kami lebih banyak dan membuka pintu untuk konsep misi masa depan,” katanya kepada Space.com.

Satu ide yang meresap adalah helikopter Mars canggih, perangkat hexacopter yang dapat mengangkut muatan lebih besar dan menempuh jarak yang lebih jauh daripada Ingenuity yang saat ini terbang. Withrow-Maser mengatakan ini Helikopter Sains Mars Pendekatan ini terbentuk berkat momen-momen yang dapat diajarkan yang disediakan oleh data Ingenuity, yang diunduh dan dievaluasi setelah setiap penerbangan.

“Ada sedikit menahan napas setiap kali Ingenuity terbang,” kata Withrow-Maser. “Kami mengambilnya satu per satu. Ini jauh melebihi batas yang dirancang dan diuji di Bumi.”

Eksplorasi udara

Mendefinisikan rotorcraft masa depan untuk Mars hanyalah binatangnya sendiri, kata Withrow-Maser. “Kami dapat melakukan beberapa hal yang sangat keren dengan helikopter,” katanya, “lepas landas dari mana saja dan juga melayang[ing] atas objek yang menarik.”

Sekarang sedang dinilai adalah penyebaran hexacopter di udara di masa depan, yang akan dirilis sebagian melalui proses masuk, turun, dan mendarat. Secara potensial, berbagai fitur Mars yang sulit atau tidak mungkin dijelajahi oleh penjelajah dapat disurvei—misalnya, tudung kutub, tebing vertikal, dan gunung lumpur.

Pesawat itu juga bisa meluncur di atas garis-garis gelap Mars yang menarik yang dikenal sebagai garis kemiringan berulang, yang mungkin merupakan tanda-tanda aktivitas air cair. Hexacopter juga berpotensi membantu memetakan profil vertikal atmosfer atau bahkan menyelam ke dalam bukaan tabung lava.

“Masyarakat baru mulai mendapatkan ide tentang apa yang mungkin dilakukan dengan menggunakan eksplorasi aero,” kata Withrow-Maser. “Sebuah helikopter memungkinkan kita untuk bergerak lebih jauh dan lebih cepat. Platform kendaraan baru dapat menjadi katalis untuk semua jenis ilmu pengetahuan. Saya pikir kami berada dalam posisi yang baik untuk dapat memanfaatkan setiap peluang yang akan datang kepada kami.”

Hak Cipta 2021 Space.com, perusahaan masa depan. Seluruh hak cipta. Materi ini tidak boleh dipublikasikan, disiarkan, ditulis ulang, atau didistribusikan ulang.

Leave A Reply

Your email address will not be published.