Với các mẫu sao Hỏa đầu tiên được đóng gói, tàu Rover kiên trì của NASA bắt đầu sứ mệnh trả lại mẫu đầy tham vọng

Ống trả mẫu Rover Mars 2020

Tàu thăm dò sao Hỏa 2020 Perseverance của NASA sẽ lưu trữ các mẫu đất đá trong các ống kín trên bề mặt hành tinh để phục vụ các sứ mệnh trong tương lai để lấy ra, như trong hình minh họa này. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech

NASA, cùng với Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, đang phát triển một chiến dịch để trả các mẫu sao Hỏa về Trái đất.

Vào ngày 1 tháng 9, tàu thám hiểm Perseverance của NASA đã mở cánh tay của mình, đặt một mũi khoan trên bề mặt sao Hỏa và khoan khoảng 2 inch, hoặc 6 cm, xuống để lấy một lõi đá. Người thám hiểm sau đó đã niêm phong lõi đá trong ống của nó. Sự kiện lịch sử này đánh dấu lần đầu tiên một tàu vũ trụ đóng gói một mẫu đá từ một hành tinh khác có thể trở về Trái đất bằng tàu vũ trụ trong tương lai.

Mars Sample Return là một chiến dịch đa nhiệm vụ được thiết kế để lấy lại các lõi mà Perseverance sẽ thu thập trong vài năm tới. Hiện tại, trong giai đoạn thiết kế ý tưởng và phát triển công nghệ, chiến dịch là một trong những nỗ lực đầy tham vọng nhất trong lịch sử tàu vũ trụ, liên quan đến nhiều tàu vũ trụ, nhiều lần phóng và hàng chục cơ quan chính phủ.

Kiên trì Lỗ khoan mẫu thứ hai

Lỗ khoan từ nỗ lực thu thập mẫu thứ hai của Perseverance có thể được nhìn thấy, trong tổng hợp hai hình ảnh được chụp vào ngày 1 tháng 9 năm 2021, bởi một trong các camera điều hướng của Perseverance. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech

“Trả lại một mẫu từ Sao Hoả Michael Meyer, nhà khoa học hàng đầu của Chương trình Khám phá Sao Hỏa của NASA tại Trụ sở NASA ở Washington, cho biết:

Lợi ích của việc phân tích các mẫu trở lại Trái đất – thay vì giao nhiệm vụ cho một người thám hiểm trên bề mặt Sao Hỏa – ​​là các nhà khoa học có thể sử dụng nhiều loại công nghệ phòng thí nghiệm tiên tiến quá lớn và quá phức tạp để gửi đến sao Hỏa. Và họ có thể thực hiện phân tích nhanh hơn nhiều trong phòng thí nghiệm đồng thời cung cấp nhiều thông tin hơn về việc liệu sự sống có từng tồn tại trên sao Hỏa hay không.

Meenakshi Wadhwa, nhà khoa học chính của chương trình Trả lại mẫu sao Hỏa, được quản lý bởi Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Nam California, cho biết: “Tôi đã mơ ước có mẫu sao Hỏa để phân tích từ khi còn là một sinh viên tốt nghiệp. “Việc thu thập các mẫu được ghi chép đầy đủ này cuối cùng sẽ cho phép chúng tôi phân tích chúng trong các phòng thí nghiệm tốt nhất trên Trái đất này sau khi chúng được trả lại.”

Mẫu đầu tiên được kiểm duyệt của Mars Rock

Mẫu đầu tiên của đá sao Hỏa có thể nhìn thấy (ở giữa) bên trong ống thu thập mẫu bằng titan trong những hình ảnh này từ Máy ảnh Hệ thống Lấy mẫu và Bộ nhớ đệm (được gọi là CacheCam) của máy bay Perseverance của NASA. Những hình ảnh này được chụp vào ngày 6 tháng 9 năm 2021 (ngày thứ 194, hay ngày Sao Hỏa, của sứ mệnh), trước khi hệ thống gắn và niêm phong một nắp kim loại vào ống. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech

Sự trở lại mẫu sao Hỏa sẽ liên quan đến một số lần đầu tiên nhằm giải quyết một câu hỏi mở: Sự sống đã bén rễ ở đâu trong hệ mặt trời ngoài Trái đất? Daniel Glavin, một nhà thiên văn học từ Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, cho biết: “Tôi đã làm việc cả sự nghiệp của mình để có cơ hội trả lời câu hỏi này. Glavin đang giúp thiết kế các hệ thống để bảo vệ các mẫu sao Hỏa khỏi bị ô nhiễm trong suốt hành trình của chúng từ sao Hỏa đến Trái đất.


Thu thập các mẫu từ sao Hỏa và đưa chúng trở lại Trái đất sẽ là một công việc lịch sử bắt đầu với việc phóng tàu thăm dò Perseverance của NASA vào ngày 30 tháng 7 năm 2020. Perseverance đã thu thập các mẫu lõi đá đầu tiên vào tháng 9 năm 2021. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / ESA /JPL-Caltech

Được phát triển với sự hợp tác của ESA (Cơ quan Vũ trụ Châu Âu), Mars Sample Return sẽ yêu cầu tự động phóng một tên lửa chở đầy hàng hóa quý giá ngoài Trái đất từ ​​bề mặt sao Hỏa. Các kỹ sư sẽ cần đảm bảo rằng quỹ đạo của tên lửa phù hợp với quỹ đạo của tàu vũ trụ quay quanh sao Hỏa để viên nang mẫu có thể được chuyển đến quỹ đạo. Tàu quỹ đạo sau đó sẽ trả viên nang mẫu về Trái đất, nơi các nhà khoa học sẽ chờ đợi để chứa nó một cách an toàn trước khi vận chuyển đến một cơ sở nguy hiểm sinh học an toàn, một cơ sở hiện đang được phát triển.

Trước khi đưa các mẫu sao Hỏa về Trái đất, các nhà khoa học và kỹ sư phải vượt qua một số thử thách. Dưới đây là một cái nhìn về một:

Bảo vệ Trái đất khỏi sao Hỏa

Giữ các mẫu nguyên sơ về mặt hóa học để nghiên cứu nghiêm ngặt trên Trái đất trong khi áp dụng các biện pháp khử trùng cực đoan để bảo đảm không có gì nguy hiểm được chuyển đến Trái đất là một nhiệm vụ khiến cho việc Trả mẫu trên Sao Hỏa thực sự chưa từng có tiền lệ.

Hàng tỷ năm trước, Hành tinh Đỏ có thể đã có một môi trường ấm cúng cho sự sống phát triển trong điều kiện ấm và ẩm ướt. Tuy nhiên, rất ít khả năng NASA sẽ mang về các mẫu sinh vật sống trên Sao Hỏa, dựa trên dữ liệu hàng thập kỷ từ các tàu quỹ đạo, tàu đổ bộ và tàu lặn tại sao Hỏa. Thay vào đó, các nhà khoa học đang hy vọng tìm thấy chất hữu cơ hóa thạch hoặc các dấu hiệu khác của sự sống vi sinh vật cổ đại.

Mặc dù có nguy cơ thấp mang bất cứ thứ gì còn sống đến Trái đất, nhưng sự thận trọng đang khiến NASA phải thực hiện các biện pháp quan trọng để đảm bảo các mẫu sao Hỏa vẫn được niêm phong an toàn trong suốt hành trình của họ. Sau khi thu thập các lõi đá trên khắp miệng núi lửa Jezero và đặt chúng vào bên trong các ống được làm chủ yếu bằng titan, một trong những kim loại mạnh nhất thế giới, Perseverance đã niêm phong chặt chẽ các ống để ngăn chặn việc vô tình giải phóng dù là hạt nhỏ nhất. Sau đó, các ống này được lưu trữ trong bụng của người lái tàu cho đến khi NASA quyết định thời gian và địa điểm để thả chúng xuống bề mặt sao Hỏa.

Một chiến dịch trả lại mẫu sẽ bao gồm một công cụ tìm nạp mẫu ESA sẽ khởi chạy từ Trái đất vào cuối thập kỷ này để lấy những mẫu này do Perseverance thu thập. Các kỹ sư tại Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA ở Cleveland, Ohio, đang thiết kế các bánh xe cho bộ chuyển động tìm nạp. Máy định vị sẽ chuyển các mẫu đến một tàu đổ bộ, đang được phát triển tại JPL. Một cánh tay robot trên tàu đổ bộ sẽ đóng gói các mẫu vào đầu của một tên lửa đang được thiết kế bởi Trung tâm Chuyến bay Không gian Marshall của NASA ở Huntsville, Alabama.

Ý tưởng của nghệ sĩ chiến dịch trở lại mẫu trên sao Hỏa

Hình minh họa này cho thấy một khái niệm về một tập hợp các robot trong tương lai làm việc cùng nhau để đưa các mẫu trở lại từ bề mặt sao Hỏa được thu thập bởi tàu thám hiểm Mars Perseverance của NASA. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / ESA / JPL-Caltech

Tên lửa sẽ đưa viên nang mẫu lên quỹ đạo Sao Hỏa, nơi một tàu quỹ đạo của ESA sẽ đợi để nhận nó. Bên trong tàu quỹ đạo, viên nang sẽ được chuẩn bị để chuyển đến Trái đất bằng một trọng tải đang được phát triển bởi một nhóm do NASA Goddard dẫn đầu. Việc chuẩn bị này sẽ bao gồm niêm phong viên nang mẫu bên trong một thùng chứa sạch để giữ bất kỳ vật liệu nào trên Sao Hỏa bên trong, khử trùng niêm phong và sử dụng một cánh tay robot đang được phát triển tại Goddard để đặt hộp chứa kín vào một viên nang đi vào Trái đất trước chuyến đi trở lại Trái đất.

Một trong những nhiệm vụ chính của các kỹ sư NASA là tìm ra cách niêm phong và khử trùng bình chứa mẫu mà không làm mất các dấu hiệu hóa học quan trọng trong lõi đá bên trong. Trong số các kỹ thuật mà nhóm hiện đang thử nghiệm là hàn, liên quan đến việc nấu chảy một kim loại hợp kim thành một chất lỏng về cơ bản là keo kim loại với nhau. Hàn có thể hàn kín hộp chứa mẫu ở nhiệt độ đủ cao để khử trùng bất kỳ bụi nào có thể còn sót lại trong đường nối.

“Trong số những thách thức kỹ thuật lớn nhất của chúng tôi hiện tại là cách kim loại đang nóng chảy khoảng 1.000 độ độ F (hoặc 538 độ Độ CBrendan Feehan, kỹ sư hệ thống Goddard của hệ thống Goddard cho biết: và chuyển các mẫu đến Trái đất trên tàu quỹ đạo của ESA. “Kết quả ban đầu từ việc thử nghiệm giải pháp hàn của chúng tôi đã khẳng định rằng chúng tôi đang đi đúng hướng.”

Thiết kế cẩn thận của Feehan và các đồng nghiệp của ông sẽ cho phép nhiệt chỉ được áp dụng ở những nơi cần thiết để hàn, hạn chế dòng nhiệt đến các mẫu. Ngoài ra, các kỹ sư có thể cách nhiệt các mẫu bằng vật liệu hấp thụ nhiệt và sau đó giải phóng nhiệt rất chậm hoặc họ có thể lắp đặt các dây dẫn hướng nhiệt ra khỏi mẫu.

Glavin cho biết, bất kỳ kỹ thuật nào mà nhóm phát triển sẽ rất quan trọng không chỉ đối với các mẫu sao Hỏa, mà còn đối với các sứ mệnh trả mẫu trong tương lai tới Europa hoặc Enceladus, “nơi chúng tôi có thể thu thập và trả lại các mẫu chùm tươi đại dương có thể chứa các sinh vật sống ngoài Trái đất. Vì vậy, chúng tôi cần phải tìm ra điều này ”.

Những nỗ lực nghiêm ngặt của NASA nhằm loại bỏ nguy cơ ô nhiễm có hại cho Trái đất được áp dụng theo Hiệp ước quốc tế về không gian ngoài năm 1967, trong đó kêu gọi các quốc gia ngăn chặn việc làm ô nhiễm các thiên thể với các sinh vật từ Trái đất và ngăn chặn ô nhiễm Trái đất thông qua các mẫu trả lại. Để đưa một mẫu sao Hỏa về Trái đất một cách an toàn, NASA không chỉ hợp tác với ESA mà còn với ít nhất 19 cơ quan và ban ngành của chính phủ Hoa Kỳ, bao gồm Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Hoa Kỳ và Bộ An ninh Nội địa Hoa Kỳ.

Bạn cũng có thể thích

Menu