MARS 2020 PERSEVERANCE: Η πρώτη αποστολή με σκοπό τη συλλογή και επιστροφή εδαφικών δειγμάτων από τον Άρη στη Γη!

Στις 18/2/2021, στις 23:00 περίπου ώρα Ελλάδος, προσαρειώθηκε -‘προσγειώθηκε’ δηλαδή στον Άρη- με επιτυχία το Mars 2020 Perseverance rover, φέρνοντας τον ενθουσιασμό στην αίθουσα ελέγχου της NASA, αλλά και σε πολλούς επιστήμονες και πολίτες παγκοσμίως. Καθοδηγούμενο από το σύστημα πλοήγησής του και χρησιμοποιώντας τεχνολογίες που δοκιμάστηκαν στο πρώτο rover που έφθασε στον Άρη, το Curiosity, το Perseverance επέλεξε το ομαλότερο δυνατό σημείο της επιφάνειας και ακούμπησε το έδαφος στον κρατήρα Jezero, μόνο 2 χλμ μακριά από το σημείο που είχε επιλεγεί για την προσαρείωση, πλησίον του ισημερινού. Λίγα λεπτά μετά την άφιξή του, το rover έστειλε την πρώτη και δεύτερη φωτογραφία του (Εικονα 1).

Εικόνα 1. Η πρώτη και δεύτερη φωτογραφία που ελήφθησαν από το Perseverance rover κοντά στον κρατήρα Jezero του Άρη. Οι φωτογραφίες βλέπουν προς τα εμπρός (όπου και η σκιά του rover) και προς τα πίσω (Πηγή: NASA).

Στα επόμενα δύο περίπου χρόνια, τo rover θα διερευνήσει εκτενώς το βραχώδες υλικό στην επιφάνεια του πλανήτη (τον λεγόμενο ρεγόλιθο) στην επιλεγείσα περιοχή και θα συλλέξει περί τα 40 δείγματα – ‘καρότα’ δηλαδή, όπως θα αποκαλούσαμε τους κυλινδρικούς πυρήνες που εξάγονται από μια απλή γεώτρηση στη Γη. Τα δείγματα αυτά του εδαφικού υλικού, σε μέγεθος το καθένα περίπου όσο και μια κιμωλία, θα αποσταλούν για μελέτη πίσω στη Γη μετά από κάποια έτη – μετά το 2026 ή το 2028. Αυτό το φιλόδοξο και πολύπλοκο σχέδιο είναι πραγματικά αξιοσημείωτο, διότι πρόκειται για την πρώτη φορά που θα επιχειρηθεί η αποστολή δειγμάτων στη Γη (MSR; Mars sample return). Όλες οι παλαιότερες αποστολές (Curiosity 2012, Opportunity & Spirit 2004, Sojourner 1997, αλλά και οι πρώτες αποστολές της δεκαετίας του 1970 με τα Viking Lander 1 & 2) διενήργησαν επιτόπιες μόνο μελέτες, στέλνοντας πίσω όχι αρειανό εδαφικό υλικό αλλά απλώς τις μετρήσεις που καταγράφησαν στα πειράματα αυτά. Έως σήμερα, λοιπόν, δεν έχει φθάσει ποτέ υλικό από άλλο πλανήτη στη Γη. Αντίθετα, οι αποστολές στη Σελήνη απέφεραν σχετικά πλούσια δείγματα σεληνιακού ρεγόλιθου. To 1969, τα 13 πρώτα κιλά έφθασαν με την αποστολή Apollo 11, ενώ μέχρι το 1976 οι αποστολές Luna έφεραν περισσότερα από 320 κιλά. Τα πρώτα δείγματα του Perseverance από τον Άρη αναμένεται να φθάσουν το 2031.

Εικόνα 2. Γραφιστική απόδοση του Perseverance rover, περιστοιχισμένου από σφραγισμένα δείγματα αρειανού εδαφικού υλικού προς συλλογή και μεταφορά στη Γη μετά το 2026 (Πηγή: NASA/JPL Caltech).

Πολλές έρευνες έγιναν από τη δεκαετία του 1960 έως και πρόσφατα, διερευνώντας τα χαρακτηριστικά των σεληνιακών και αρειανών εδαφικών υλικών ως προς τη χημική τους σύσταση, τις μηχανικές τους ιδιότητες, και άλλες παραμέτρους ενδιαφέροντος. Σε πρόσφατη εργασία ανασκόπησης στο περιοδικό Acta Astronautica (Kalapodis et al. 2020), όπου συμμετείχε και το ΕΑΑ, έγινε μια πρώτη απόπειρα να ταξινομηθούν τα αποτελέσματα από όλες τις υπάρχουσες έρευνες σχετικά με τη μηχανική αντοχή του ρεγόλιθου, όπως αυτές προέκυψαν τόσο από επιτόπιες έρευνες και δείγματα, όσο και από συνθετικά προσομοιώματα ρεγόλιθου (simulants). Η εικόνα 3 δείχνει μια βιβλιογραφική σύγκριση των τιμών της συνοχής και της γωνίας τριβής για τον σεληνιακό και αρειανό ρεγόλιθο. Αυτές οι δύο ιδιότητες αποτελούν τις δύο βασικές παραμέτρους διατμητικής αντοχής στην κλασική γεωτεχνική μηχανική και παρουσίασαν ενδιαφέρον στα πλαίσια ερευνητικού προγράμματος για κατασκευές σε περιβάλλον μειωμένης βαρύτητας, που εκπονεί η ομάδα XO-Structures του Πανεπιστημίου του Greenwich σε συνεργασία με το ΕΑΑ.

Εικόνα 3. Βιβλιογραφική σύγκριση των τιμών της συνοχής και γωνίας τριβής (που αποοτελούν τις δύο βασικές παραμέτρους διατμητικής αντοχής στην κλασική γεωτεχνική μηχανική) για επιτόπια και συνθετικά δείγματα σεληνιακού (αριστερά) και αρειανού (δεξιά) εδαφικού υλικού (Πηγή: Kalapodis et al., 2020).

Τέλος, αναφέρουμε μια λεπτομέρεια ανθρώπινου ενδιαφέροντος. Στις εβδομάδες που θα ακολουθήσουν, η επιστημονική ομάδα που θα παρακολουθεί το rover θα πρέπει να προσαρμόσει τα ωράρια εργασίας, ζωής και ύπνου της ώστε να συγχρονιστεί με την ώρα στον Άρη. Για τους επιστήμονες αυτό σημαίνει πως θα προσέρχονται στην αίθουσα ελέγχου με μια διαφορά 40 περίπου λεπτών κάθε μέρα, με αποτέλεσμα σε 18 ημέρες από την προσαρείωση η ημέρα και η νύχτα τους να αντιστραφούν πλήρως!

Το βίντεο της προσαρείωσης, μαζί με πολλές επιπλέον πληροφορίες, είναι διαθέσιμο από τον επίσημο ιστότοπο της NASA εδώ: https://mars.nasa.gov/mars2020/timeline/landing/watch-online/.

Βιβλιογραφία:

Kalapodis, N., Kampas, G., Ktenidou O.-J. (2020). ‘A review towards the design of extraterrestrial structures: From regolith to human outposts’ Acta Astronautica 175, pp. 540-569. doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.05.038

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ