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火星样本返回地球之后,我们要做什么?

发布时间:2019-06-11 10:27:05  作者:漫步宇宙  来源:漫步宇宙  阅读:101

      近年来,科学家对火星的认知不断加深。多颗轨道器和漫游者造访这颗红色星球,得出了一系列重大发现。为了进一步揭开火星的秘密,我们需要将火星样本送回地球。整个过程需要进行多项任务,挑战性和复杂程度超过以往的任何无人探索任务。令人感到吃惊的是,最难的环节并不是将样本带回地球,而是决定样本分析工作的先后顺序。
    火星样本返回地球之后,我们要做什么?
      欧洲航天局和美国宇航局计划执行火星样本采集-返回任务。送到实验室后,科学家将对样本进行细致分析
      随着一系列火星轨道器和火星车任务取得巨大成功,科学家对这颗红星的了解不断加深。为了进一步揭开红星的神秘面纱,科学家需要将火星样本带回地球。现在,欧洲航天局和美国宇航局计划执行火星样本采集-返回任务。送到实验室后,科学家将对样本进行漫游者无法在火星表面做到的细致分析。
      令人感到吃惊的是,最难的环节并不是将样本带回地球,而是决定样本分析工作的先后顺序。毫无疑问,火星样本是全世界的科学家梦寐以求的东西。通过对样本进行分析,科学家能够解答困扰他们的各种疑问,从而揭开火星的一系列谜团。
    火星样本返回地球之后,我们要做什么?
      “2020火星”探测车艺术概念图
      欧航局火星样本返回计划协调人桑杰·维杰德兰表示:“将火星样本带回地球将是火星科考和太阳系探索计划的一项巨大成就。这些样本将从根本上加深我们对火星和太阳系历史的了解,帮助我们规划未来的探索任务。”
      正所谓巧妇难为无米之炊,科学家首先要将火星样本带回地球。为了从样本中获取更多信息,他们需要小心谨慎。现在,欧航局和美国宇航局正合作实施火星样本采集-返回任务。登陆后,宇航局的“2020火星”探测车将采集样本而后装入容器,将容器留在地表。随后,样本返回着陆器将在“2020火星”登陆区附近的一个平台着陆。欧航局的取样车(SFR)将与平台分离,带走样本。
    火星样本返回地球之后,我们要做什么?
      火星样本返回任务图解
      取样车将把样本运到平台,样本随后装入火星上升飞行器(MAV)的一个容器。MAV将成为第一艘从火星表面起飞的飞行器,负责将样本送入轨道。接下来登场的是欧航局的地球返回轨道器(ERT),样本将装入一个密封的生物安全防护系统,而后奔赴地球轨道。进入地球轨道后,样本将在降落伞的帮助下着陆。送到实验室后,科学家将对样本进行分析。
      欧航局和美国宇航局都在思索如何处理火星岩石、气体和尘土样本,以便在科学研究方面获取最大益处。第一个要考虑的是控制污染,因为暴露于地球环境会改变样本。与月球样本一样,火星样本也要接受检疫隔离,但更多的是保护样本不被污染。
    火星样本返回地球之后,我们要做什么?
      用于盛装火星样本的容器
      处理火星样本的指导原则是:不仅要保护火星样本免遭地球环境污染,同时还要防止样本污染地球环境。1959年,也就是太空时代的黎明时期,国际社会成立了太空研究委员会。这个委员会出台了很多指导方针,保护其它星球的样本免遭地球环境污染,反之亦然。现在,太空研究委员会更新了指导方针,为火星样本的到来做好准备。
      降落地球后,火星样本将被送到样本接收设施(SRF)接受检疫隔离。在打开盛装样本的容器前,科学研究就已经开始。火星样本异常宝贵,即使是落到样本容器表面的一粒火星尘埃,也要进行仔细研究,而后才是打开容器。在打开容器前,科学家还可以借助非侵入式X射线对样本进行分析。
    火星样本返回地球之后,我们要做什么?
      “火星2020”探测车登陆区耶泽洛陨坑曾是一个湖泊。耶泽洛陨坑的右上方是一个峡谷,由泛滥的洪水雕琢而成,左侧是古代河流雕琢出的水湾遗迹。湖床的沉积物可能非常古老,是科学家梦寐以求的火星样本
      在打开盛装样本的容器前,科学家需要确定研究和分析顺序。火星样本返回项目科学家、欧航局科学支持办公室的埃利奥特·塞弗顿-纳什表示:“样本管将盛装火星岩石、尘土和空气。科学家要在一个受控的惰性环境下打开样本管。打开之后,留给科学家进行测量和分析的时间并不多。以空气样本为例,它们可能与周围气体混合在一起,导致我们希望测量的火星化学特征发生改变。”
      科学家希望进行大量测算和分析。由于某些测量对时间非常敏感,加之地球环境会改变样本,科学家需要找到最佳处理方案。根据行星保护的相关规定,火星样本要进行消毒,以免火星物质污染地球。
    火星样本返回地球之后,我们要做什么?
      火星样本返回任务艺术概念图,包括美国宇航局的火星上升飞行器、欧航局的地球返回轨道器、盛装火星样本的容器以及返回舱
      不过,样本消毒也会有副作用。科学家需要用辐射、化学过程或者高温进行消毒,所有这些手段都会改变样本。因此,对这些消毒方式较为敏感的科学研究必须优先进行。火星样本返回任务科学规划组将决定如何处理样本。据规划组透露,大约有四分之三的科学研究可以在消毒后进行。
      在对样本进行分析时,科学家必须慎重选择。消毒后的分析顺序也非常重要,因为某些测量会影响其它测量的结果。例如,某些测量需要破坏样本,以获取结果。并非所有样本都能进行各种测量。欧航局表示负责分析样本的实验室将是一个决定性因素。
    火星样本返回地球之后,我们要做什么?
      艺术概念图,欧航局地球返回轨道器驾临火星上空。将火星样本送回地球需要进行多项任务,挑战性和复杂程度超过以往的任何无人探索任务
      在实验室对样本中的碳进行精确测量需要做到“严格控制”四个字。为此,科学家需要在一间全金属打造的实验室进行这种测量,以确保结果的有效性。但全金属实验室会污染样本,对其它测量产生负面影响。如何做到平衡,将考验科学家的智慧。
      一旦欧航局Space19+理事会举行会议,敲定他们在火星样本返回任务中的角色,处理火星样本的规划工作将正式开始。最终方案将由欧航局、美国宇航局以及科学界共同决定。毫无疑问,最理想的结果是最大限度地从火星样本中获取信息,帮助科学家进一步加深对这颗红色星球的认知。