Mars on the cheap: นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อปฏิวัติการเข้าถึงดาวเคราะห์แดง
ภาพประกอบของศิลปินเกี่ยวกับยานอวกาศ EscaPADE สองลำที่โคจรรอบดาวอังคาร (เครดิตรูปภาพ: Rocket Lab/UC Berkeley)
ในขณะที่เจ้าหน้าที่องค์การนาซ่าและ European Space Agency เช่นเดียวกับนักวางแผนในประเทศจีน วางแผนภารกิจที่มีราคาแพงและซับซ้อนมากในการส่งคืนตัวอย่างจากดาวอังคาร มีนักวิจัยจำนวนมากขึ้นที่พิมพ์เขียวต้นทุนต่ำและวิธีใหม่ในการสำรวจดาวเคราะห์แดงเพิ่มเติม
ได้ทาง เฮลิคอปเตอร์แบบซุป หรือเครื่องบินลงจอดและโคจรราคาถูก พวกเขากล่าวว่าถึงเวลาแล้วที่จะเขียนวิธีใหม่ในการรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมจาก หลากหลายสถานที่ในโลกอันห่างไกลนั้น
วิธีการใช้ยานราคาค่อนข้างต่ำสำหรับการสืบสวนรอบต่อไปได้รับการสนับสนุนโดย Bethany Ehlmann นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ สถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนียในพาซาดีนา
ที่เกี่ยวข้อง: ประวัติโดยย่อของภารกิจดาวอังคาร“ดาวอังคาร เช่นเดียวกับโลก มีความหลากหลาย สถานที่ต่างๆ จับภาพสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน” Ehlmann กล่าวกับ Space.com มีการสำรวจมากมายที่ต้องทำ เธอกล่าวเสริม โดยอ้างถึงความเป็นไปได้ของการเยี่ยมชมไซต์ที่น่าตื่นตาตื่นใจและแปลกใหม่ที่ยานอวกาศได้ถ่ายภาพจากวงโคจร เช่น
“ระบบที่ซับซ้อนเท่ากับดาวอังคารต้องการความกว้างและความลึก” Ehlmann กล่าว “และนั่นหมายถึงการค้นหาวิธีการใหม่ เพื่อสำรวจสถานที่ต่างๆ โดยลดราคาต่อภารกิจยานอวกาศผ่านเทคโนโลยีหรือกระบวนทัศน์และการทำงานร่วมกันแบบเป็นโปรแกรมใหม่ ลองนึกภาพนักสำรวจ Mars เคลื่อนที่ครึ่งโหลที่ดำเนินการโดยมหาวิทยาลัยทั่วประเทศ … นั่นจะทำให้นักเรียนมีความกระตือรือร้นในการประกอบอาชีพด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม!”
หลังจากหลายทศวรรษที่ผ่านมา สำรวจดาวอังคาร คำถามสำคัญมากมายที่ยังคงอยู่สามารถตอบได้เฉพาะกับรองเท้าบูทบนพื้น Ehlmann กล่าวว่า เป็นหุ่นยนต์หรือมนุษย์ “รองเท้าบูท”
‘NewSpace’ เข้าใกล้
“นาซ่าเป็นหน่วยงานที่ไม่ชอบความเสี่ยงมาโดยตลอด นี่คือ เป็นที่เข้าใจได้อย่างสมบูรณ์ เนื่องจากเงินภาษีถูกใช้ไป” โรเบิร์ต ลิลลิส รองผู้อำนวยการฝ่ายวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์และชีววิทยาดาราศาสตร์ภายในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์อวกาศแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ กล่าว Lillis ชี้ไปที่โครงการ Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx) ของ NASA ว่าเป็น “ความพยายามอย่างกล้าหาญ” เพื่ออำนวยความสะดวกให้กับวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ชั้นหนึ่งด้วยค่าใช้จ่ายเพียงเล็กน้อยของภารกิจ Discovery ทั่วไป (โปรแกรม Discovery ของ NASA สนับสนุนความพยายามในการสำรวจที่มีความทะเยอทะยานแต่ค่อนข้างมีค่าใช้จ่ายต่ำ ค่าใช้จ่ายสูงสุดในปัจจุบันสำหรับภารกิจ Discovery อยู่ที่ประมาณ 500 ล้านดอลลาร์)SIMPLEx ยังทำหน้าที่เป็นผู้บุกเบิกในการตรวจสอบการแลกเปลี่ยนระหว่างต้นทุนและความเสี่ยง Lillis กล่าวตัวอย่างเช่น ภารกิจ Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (EscaPADE) เป็นภารกิจของ SIMPLEx ซึ่งให้คำมั่นสัญญาว่าจะคุ้มค่ามากในแง่ของวิทยาศาสตร์ต่อดอลลาร์ Lillis ผู้ตรวจสอบหลักของ EscaPADE กล่าว ค่าใช้จ่ายทั้งหมดของภารกิจบนดาวอังคารซึ่งคาดว่าจะโคจรรอบดาวเคราะห์แดงในปี พ.ศ. 2569 อยู่ที่ต่ำกว่า 80 ล้านเหรียญ
ฝาแฝด โพรบ EscaPADE จะให้มุมมอง “สเตอริโอ” ที่ไม่เหมือนใคร ระบบชั้นบรรยากาศชั้นบนที่ซับซ้อนสูงของดาวอังคาร ลิลลิสกล่าว “ยานอวกาศสองลำของเรา – สีฟ้าและสีทอง – จะให้ดวงตาสองคู่แก่เรา ทำให้เราเข้าใจการตอบสนองแบบเรียลไทม์ของรูปแบบการสูญเสียบรรยากาศของดาวอังคารต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและลมสุริยะเป็นครั้งแรก ที่บุฟเฟ่ต์ดาวอังคาร” เขากล่าว.
การใช้แนวทาง “NewSpace” ในการพัฒนายานอวกาศจะช่วยให้กลุ่มดาวบริวารขนาดเล็กสามารถสำรวจและ ตรวจสอบ
บรรยากาศบนดาวอังคาร ด้วยความเที่ยงตรงและความครอบคลุมอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน Lillis กล่าว “เราจะสามารถมองเห็นทุกส่วนของโลกได้ตลอดเวลาตั้งแต่พื้นผิวจนถึงชั้นบรรยากาศชั้นบน”
ลิลลิสเสริมว่า “การรับรู้สถานการณ์” แบบนี้จะเป็นสิ่งสำคัญในการปกป้อง นักสำรวจมนุษย์ในอนาคต ในสองวิธีหลัก ประการแรก การแสดงลักษณะเฉพาะที่ดีขึ้นของความดันอากาศและลมใกล้พื้นผิวช่วยให้เข้าออก ลง และลงจอดได้อย่างปลอดภัย ประการที่สอง การตรวจสอบสภาพอากาศจะช่วยให้สามารถพยากรณ์อากาศได้อย่างแม่นยำผ่านการดูดซึมข้อมูล“เมื่อเราพูดถึงการพยากรณ์อากาศบนดาวอังคารเป็นสิ่งสำคัญสำหรับ ความปลอดภัยของนักสำรวจเรากำลังพูดถึง
จุดดาวเคราะห์ที่ห่างไกล
เทคโนโลยีใหม่ในการลงจอดบนดาวอังคารในราคาถูกและปลอดภัยคือแนวคิด Small High Impact Energy Landing Device (SHIELD) ซึ่งขณะนี้อยู่ระหว่างการศึกษาที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratory (JPL) ของ NASA ในแคลิฟอร์เนียตอนใต้
“SHIELD เป็นทั้งแลนเดอร์และโช้คอัพในเครื่องเดียว” Louis Giersch ผู้ตรวจสอบหลักของ SHIELD กล่าว
” จะไม่สามารถวางยานอวกาศแบบ ความพากเพียร บนพื้นผิว แต่สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาพื้นผิวดาวอังคารได้มากขึ้นในขณะที่ขี่ไปพร้อมกับภารกิจของ NASA ที่ใหญ่กว่า” Giersch กล่าวเสริม “เรายังคงประเมินว่าเครื่องมือวิทยาศาสตร์ประเภทใดที่เหมาะสม แต่เซ็นเซอร์สภาพอากาศ กล้อง และแมสสเปกโตรมิเตอร์ทั้งหมดอยู่บนกระดานวาดภาพ”
Giersch กล่าวว่า SHIELD จะวางข้อจำกัดเพิ่มเติมเกี่ยวกับน้ำหนักบรรทุกทางวิทยาศาสตร์เมื่อเทียบกับการลงจอดบนดาวอังคารแบบธรรมดา เขากล่าวว่าน้ำหนักบรรทุกทางวิทยาศาสตร์จะต้องมีขนาดกะทัดรัดและทนทานมากขึ้น แต่ด้วยผลประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับจากการเข้าถึงพื้นผิวดาวอังคารบ่อยครั้งมากขึ้นอันเป็นผลมาจากต้นทุนภารกิจที่ลดลง
การเข้าถึงอวกาศที่เพิ่มขึ้นเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้น Barba กล่าวต่อ “เพราะมันหมายถึงโอกาสที่มากขึ้นสำหรับวิทยาศาสตร์ที่ดาวอังคาร หากภารกิจอวกาศอวกาศที่มีต้นทุนต่ำกว่าระดับใหม่ต้อง บรรลุผล มันจะส่งเสริมชุดการสืบสวนที่หลากหลายยิ่งขึ้น และให้โอกาสสำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรระดับต้นสายอาชีพหน้าใหม่หลายคน” ภารกิจยานอวกาศขนาดเล็กที่มีต้นทุนต่ำกว่าสามารถให้วิทยาศาสตร์ระดับทศนิยมควบคู่ไปกับ แคมเปญการคืนตัวอย่างดาวอังคาร บาร์บากล่าว กระบวนทัศน์ด้านความสามารถและต้นทุนที่เปลี่ยนไปนั้นมาจากหลายปัจจัย ตั้งแต่การลดลำดับความสำคัญของค่าใช้จ่ายในการเปิดตัว เปิดใช้งานโดยการใช้รถร่วมกันและยานปล่อยจรวดขนาดเล็กที่เกิดขึ้นใหม่ ไปจนถึงการประดิษฐ์เครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่มีความแม่นยำสูงและ/หรือพื้นฐาน นวนิยายวัดเขากล่าวว่า.
ช่วงเวลาที่สอนได้
แนวคิดการสำรวจดาวอังคารในอนาคตอีกรูปแบบหนึ่งได้รับการสนับสนุนจากเที่ยวบินหลายเที่ยวของ NASA ความฉลาด เฮลิคอปเตอร์. Ingenuity ซึ่งเป็นผู้สาธิตเทคโนโลยีได้แสดง “สิ่งของไรท์” ทางอากาศอย่างชัดเจน — แต่จะเกิดอะไรขึ้นต่อไป
หนึ่ง ความคิดที่แทรกซึมอยู่นั้นคือเฮลิคอปเตอร์ Mars ขั้นสูง ซึ่งเป็นอุปกรณ์เฮกซาคอปเตอร์ที่สามารถบรรทุกสิ่งของที่ใหญ่ขึ้นและเดินทางในระยะทางที่ไกลกว่าความเฉลียวฉลาดที่กำลังบินอยู่ในปัจจุบัน Withrow-Maser กล่าวนี้ Mars Science Helicopter กำลังได้รับความอนุเคราะห์จากช่วงเวลาที่สอนได้ซึ่งจัดทำโดย ข้อมูลความฉลาดซึ่งดาวน์โหลดและประเมินหลังจากแต่ละเที่ยวบิน
การสำรวจทางอากาศ การกำหนดโรเตอร์คราฟต์ในอนาคตสำหรับดาวอังคารเป็นเพียงสัตว์ร้ายของมันเอง Withrow-Maser กล่าว “เราสามารถทำสิ่งที่เจ๋งจริงๆ ด้วยโรเตอร์คราฟต์” เธอกล่าว “บินจากที่ใดก็ได้และยังโฮเวอร์ เหนือวัตถุที่น่าสนใจ”
ขณะนี้กำลังได้รับการประเมินคือการติดตั้งเฮกซาคอปเตอร์กลางอากาศในอนาคต ซึ่งจะเปิดตัวส่วนหนึ่ง ทางเข้า ทางลง และกระบวนการลงจอด อาจมีการสำรวจลักษณะต่าง ๆ ของดาวอังคารที่ยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่รถแลนด์โรเวอร์จะสำรวจได้ เช่น ขั้วขั้วโลก หน้าผาแนวตั้ง และภูเขาไฟโคลน
ยานนี้ยังสามารถรูดซิปเหนือเส้นสายความมืดบนดาวอังคารที่รู้จักกันในชื่อ
- แนวลาดเอียงที่เกิดซ้ำ ซึ่งอาจเป็นสัญญาณของกิจกรรมของน้ำที่เป็นของเหลว Hexacopter อาจช่วยทำแผนที่โปรไฟล์แนวตั้งของบรรยากาศหรือแม้แต่ดำดิ่งลงไปในช่องเปิดของท่อลาวา
“ชุมชนเพิ่งเริ่มเข้าใจว่าจะทำอะไรได้บ้างโดยใช้ a การสำรวจ ero” Withrow-Maser กล่าว “โรเตอร์คราฟต์ช่วยให้เราเคลื่อนที่ได้ไกลและเร็วขึ้นมาก แพลตฟอร์มยานยนต์ใหม่สามารถเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับวิทยาศาสตร์ทุกประเภท ฉันคิดว่าเราอยู่ในตำแหน่งที่ดีที่จะสามารถใช้ประโยชน์จากโอกาสใดๆ ที่เข้ามาหาเรา”
Leonard David เป็นผู้แต่งหนังสือ “Moon Rush: The New Space Race” ซึ่งจัดพิมพ์โดย National Geographic ในเดือนพฤษภาคม 2019 David เป็นนักเขียนที่รู้จักกันมานานสำหรับ Space.com เกี่ยวกับอุตสาหกรรมอวกาศมานานกว่าห้าทศวรรษ ติดตามเราบน Twitter
@Spacedotcom หรือ Facebook.
