NASA ทดสอบเทคโนโลยีเพื่อนำตัวอย่างดาวอังคารมาสู่โล

NASA ทดสอบเทคโนโลยีเพื่อนำตัวอย่างดาวอังคารมาสู่โลก

วิศวกรของสหรัฐอเมริกากำลังพัฒนาฮาร์ดแวร์ที่สำคัญสำหรับภารกิจการรวบรวมและส่งคืนตัวอย่างดาวอังคารในทศวรรษหน้า

ทีมวิศวกรจาก NASA และ ESA ได้เริ่มทดสอบระบบสำหรับภารกิจที่ซับซ้อนที่สุดบนดาวเคราะห์สีแดง

นั่นคือ นำตัวอย่างหินและตะกอนจากดาวอังคารมาสู่โลกเพื่อการศึกษาต่อไป ภารกิจ Mars Sample Return

ประกอบด้วยภารกิจหลายอย่างที่เริ่มขึ้นเมื่อรถแลนด์โรเวอร์ Perseverance ของ NASA

 

ลงจอดบนดาวอังคารเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ที่ผ่านมาเพื่อรวบรวมตัวอย่างดินและหินเพื่อค้นหาจุลินทรีย์ในสมัยโบราณ

จากตัวอย่าง 43 หลอดของ Perseverance มีสี่หลอดที่เต็มไปด้วยแกนหินและอีกหนึ่งหลอดมีชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร Operation Mars

Sample Return พยายามส่งท่อบางส่วนกลับคืนสู่พื้นโลก

 

จากนั้นนักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาตัวอย่างด้วยอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่ทรงพลังซึ่งยุ่งยากเกินกว่าจะนำไปที่ดาวอังคารได้

กระบวนการนำตัวอย่างกลับมายังโลกจะใช้เวลาหนึ่งทศวรรษร่วมกับพันธมิตร องค์การอวกาศยุโรป (ESA)

และศูนย์ NASA หลายแห่ง ESA กำลังพัฒนาหุ่นยนต์อิสระที่รวบรวมตัวอย่างในขณะที่ทีมวิศวกรที่

 

Glenn Research Center ของ NASA ในคลีฟแลนด์ โอไฮโอ ออกแบบวงล้อ รถแลนด์โรเวอร์จะส่งตัวอย่างไปยัง Lander

ที่กำลังพัฒนาที่ Jet Propulsion Laboratory (JPL) ของ NASA ในแคลิฟอร์เนียตอนใต้

สถานีจะใช้แขนหุ่นยนต์ที่พัฒนาโดย ESA เพื่อวางตัวอย่างบนจรวดขนาดเล็กที่เรียกว่า

 

Mars Ascent Vehicle ซึ่งออกแบบโดย Marshall Space Flight Center ของ NASA ในเมืองฮันต์สวิลล์ รัฐแอละแบมา

จรวดจะเปิดตัวจากเครื่องบินลงจอดเพื่อขนส่งแคปซูลตัวอย่างไปยังยานอวกาศ ESA

ที่โคจรรอบดาวอังคาร ภายในยานที่โคจรรอบ แคปซูลตัวอย่างจะพร้อมที่จะกลับสู่โลกด้วยฮาร์ดแวร์ที่พัฒนา

 

โดยทีมผู้เชี่ยวชาญที่นำโดย Goddard Space Flight Center ของ NASA ในเมือง Greenbelt รัฐแมริแลนด์

ขั้นตอนการเตรียมการจะรวมถึงการล็อคช่องเก็บตัวอย่างภายในภาชนะปลอดเชื้อ

เพื่อป้องกันวัสดุภายในดาวอังคาร ฆ่าเชื้อล็อค และวางภาชนะในเอนโดสเฟียร์ก่อนบินกลับ

เพื่อพัฒนายานลงจอดรวมถึงระบบที่ช่วยในการปล่อยจรวดเพื่อบรรทุกตัวอย่าง วิศวกรของ JPL

ได้ดึงเอาข้อมูลจากประวัติศาสตร์การสำรวจดาวอังคาร JPL ได้นำภารกิจการลงจอดบนดาวอังคารที่ประสบความสำเร็จ 9 ภารกิจ

 

รวมถึงรถแลนด์โรเวอร์และยานลงจอดอยู่กับที่ แต่ Sample Retrieval Lander

จะเป็นยานอวกาศที่ใหญ่และหนักที่สุดที่จะบินไปยังดาวอังคาร และยาน Mars Ascent

จะเป็นจรวดลำแรกที่จะพาออกจากดาวเคราะห์ดวงอื่น

ในการบรรทุกและปล่อยยาน Mars Ascent ยานลงจอดจะต้องเป็นฐานยิงจรวดที่แข็งแรง

ซึ่งมีน้ำหนัก 2,400 กก. ซึ่งมากกว่าขนาดของหุ่นยนต์ Perseverance เกือบสองเท่า

 

ยานลงจอดจะลงจอดบนพื้นผิวดาวอังคารโดยใช้สายเคเบิลจากระบบเจ็ทที่ขับเคลื่อนด้วยจรวด

หมุดของ Sample Retriever Lander จะดูดซับแรงกระแทกเมื่อลงจอด โดยอาศัยตัวเร่งความเร็วเพื่อชะลอความเร็ว

คล้ายกับภารกิจล่าสุดของ Mars เช่น InSight และ Phoenix

นั่นเป็นเหตุผลที่วิศวกรทดสอบ Pavlina Karafillis ทิ้งต้นแบบของเครื่องบินลงจอดซ้ำแล้วซ้ำเล่าในพื้นที่เหมือนโกดังที่ JPL

เธอและเพื่อนร่วมงานใช้กล้องความเร็วสูงเพื่อสังเกตเท้าของต้นแบบกระแทกพื้น เครื่องหมายเหมือนรหัส QR

ที่ขาแต่ละข้างของต้นแบบช่วยให้กล้องติดตามการเคลื่อนไหว ทีมวิศวกรใช้วิดีโอสโลว์โมชั่น

 

เพื่ออัปเดตโมเดลคอมพิวเตอร์อย่างต่อเนื่อง ช่วยให้พวกเขาเข้าใจว่าแรงกระแทกกระจายไปทั่วแลนเดอร์อย่างไร Karafillis

และเพื่อนร่วมงานเริ่มต้นด้วยต้นแบบขนาดหนึ่งในสามของยานอวกาศจริง

การใช้ต้นแบบที่เบากว่าเป็นวิธีที่จะทำความเข้าใจว่าการออกแบบยานลงจอดขั้นสุดท้ายเคลื่อนที่อย่างไร

เมื่อแรงโน้มถ่วงต่ำบนดาวอังคาร ในตอนท้ายของการแสดง พวกเขาจะวางสถานีลงจอดขนาดเท่าของจริง

 

การจะลงจอดเป็นเพียงส่วนหนึ่งของความท้าทายเท่านั้น การเปิดตัวจรวดสองขั้นตอนยาว 2.8 เมตร

ที่ประสบความสำเร็จซึ่งวางอยู่บนพื้นสถานีลงจอดได้ทำให้ความยากลำบากขึ้นสู่ระดับใหม่

 

แรงโน้มถ่วงของดาวอังคารเป็นเพียงหนึ่งในสามของโลก

ดังนั้นน้ำหนักของจรวดรวมกับไอเสียอาจทำให้เครื่องลงจอดเอียงหรือพลิกคว่ำ

วิศวกรจึงพัฒนาระบบที่ขว้างขีปนาวุธขึ้นไปในอากาศก่อนที่จะยิง กระบวนการทั้งหมดจะเกิดขึ้นในเวลาเพียงปลายนิ้ว

สัมผัสด้วยความเร็วในการปล่อยจรวด 5 ม./วินาที

 

ระหว่างการทดสอบ ชุดแท่นขุดเจาะที่ติดตั้งวาล์วขับเคลื่อนได้โยนจรวดจำลองยาว 3.3 เมตรขึ้นไปในอากาศ

กระเช้าลอยฟ้าจากหอคอยสูง 13 เมตรรองรับน้ำหนักรถต้นแบบได้มากกว่าครึ่งหนึ่งเพื่อจำลองแรงโน้มถ่วงของดาวอังคาร

 

ระบบที่เรียกว่า Vertically Ejected Controlled Tip-off Release (VECTOR) ยังสร้างแรงหมุนเล็กน้อยในระหว่างการปล่อย

Chatellier และทีมของเขาทำการทดสอบ 23 ครั้งในปีนี้ โดยเปลี่ยนแปลงมวลของจรวดและจุดศูนย์ถ่วงไปตลอดทาง

ปีหน้าพวกเขาจะทดสอบการปล่อยจรวดรุ่นที่หนักกว่าไปยังระดับความสูงที่สูงขึ้น

 

นี่จะเป็นภารกิจแรกในการนำตัวอย่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่นกลับมายังโลก

ตัวอย่างที่รวบรวมโดยหุ่นยนต์ Perseverance ขณะสำรวจสามเหลี่ยมปากแม่น้ำโบราณเป็นโอกาสที่ดีที่สุด

ที่จะเข้าใจวิวัฒนาการของดาวอังคารในยุคแรก ซึ่งรวมถึงความเป็นไปได้ของชีวิต