NASA перезапускает программу доставки образцов с Марса: новая стратегия PSRA

ВАШИНГТОН — Долгосрочной целью NASA остаётся возможность роботизированной доставки на Землю образцов с Красной планеты. Агентство запускает новую инициативу для своей проблемной программы Mars Sample Return (MSR), которая получила название Perseverance Sample Retrieval Architecture (PSRA) — «Архитектура извлечения образцов Perseverance» . План состоит в том, чтобы выработать новую стратегию NASA по сбору образцов, собранных марсоходом Perseverance, и их отправке обратно на Землю .

Об инициативе PSRA сообщила 9 ноября Тиффани Морган, директор программы NASA по исследованию Марса (MEP), в ходе виртуальной встречи Группы анализа программы исследования Марса (MEPAG). Стратегия PSRA включает: разработку беспристрастных рекомендаций по извлечению марсианских образцов, собранных марсоходом NASA Perseverance, и их доставке на Землю; оценку предлагаемых требований к миссии; обзор извлечённых ранее уроков; оценку текущих возможностей и вариантов приобретения . Морган отметила, что старт команды стратегии PSRA состоится в январе 2027 года, а итоговый отчёт ожидается зимой 2027–2028 годов .

«Шок от ценника»

Фоном для деятельности PSRA служит то, что на Красной планете уже работает один занятой марсоход, который собирает и упаковывает образцы. Марсоход NASA Perseverance остаётся в кратере Езеро после посадки в феврале 2021 года. Этот аппарат размером с автомобиль отбирает отдельные образцы по всей территории и осторожно сбрасывает запечатанные «пакетики» на поверхность Марса, а также помещает их внутрь самого ровера. Эти образцы вполне могут содержать признаки прошлой жизни на загадочной, пыльной и суровой Красной планете .

NASA и Европейское космическое агентство годами тщательно разрабатывали планы отправить будущие космические аппараты на Марс и доставить эти собранные Perseverance фрагменты, частицы и пробы атмосферы на Землю для строгого изучения с помощью новейшего оборудования .

Однако за эти годы многочисленные независимые проверки проекта MSR сообщали о «шоке от ценника». Одна из последних оценок стоимости составила около 11 млрд долларов с возвратом образцов на Землю в 2040 году. Само NASA признало эту оценку слишком дорогой и невыполнимой в приемлемые сроки. Другая группа оценки пришла к выводу, что вернуть марсианские образцы возможно уже к 2035 году при менее затратном корабле и стоимости запуска около 8 млрд долларов. Как обзор PSRA справится со стоимостью MSR и множеством других вопросов, пока остаётся в графе «будет определено» .

Почему образцы нужны сейчас?

Прежде всего, почему образцы с Марса должны доставляться роботами? Почему бы не позволить человеческой экспедиции привезти груз обратно? На MEPAG также выступал Брюс Якоски из Лаборатории физики атмосферы и космоса Университета Колорадо в Боулдере и факультета наук о Земле и космосе Вашингтонского университета. Якоски призвал к комплексному подходу в планировании пилотируемых миссий на Марс и выделил рекомендации, выработанные на семинаре, в котором он участвовал в мае прошлого года и который организовала Explore Mars, Inc. Этот отчёт был сосредоточен на влиянии MSR на снижение рисков для пилотируемых миссий, а не на науке, рассказал Якоски Space .

«Цель — понять риск для астронавтов и оборудования. Риск включает воздействие соединений, присутствующих в почве, которые опасны для астронавтов при вдыхании, — сказал Якоски. — Это включает перхлораты и хлорметаны, которые уже идентифицированы, и обнаружение других видов, которые могут присутствовать. Это также включает пыль, которую могут вдыхать астронавты и которая может влиять на износ оборудования» .

В ходе встречи MEPAG Якоски отметил важность возврата образцов до пилотируемых миссий на Марс, в частности: выявить и охарактеризовать известные опасные химические вещества для обеспечения безопасности астронавтов (например, перхлораты и хлорметаны) и искать возможные дополнительные опасные химические вещества; охарактеризовать очень мелкие частицы пыли, которые могут вызывать респираторные проблемы у астронавтов; охарактеризовать свойства пыли и реголита для проектирования скафандров и анализа износа; заранее, до прибытия людей, искать признаки существующей жизни, которая могла бы взаимодействовать с земной жизнью; повысить эффективность работы астронавтов на поверхности и научную отдачу от пилотируемых миссий, предоставив исходный контекст и анализ; продемонстрировать успешный полёт туда и обратно на Марс; продемонстрировать успешный полёт туда и обратно, включая вход, спуск, посадку и подъём с поверхности Марса; продемонстрировать реализацию протоколов планетарной защиты — хотя пилотируемые миссии не будут использовать те же подходы, то, что мы узнаем из этих операций, сделает подход для людей гораздо проще в планировании и реализации .

Китайская программа

Ещё одним фактором, подталкивающим NASA к очередному пересмотру MSR, является прогресс Китая в миссии по возврату образцов с Марса «Тяньвэнь-3». По данным Китайского национального космического управления, зонд «Тяньвэнь-3» будет иметь посадочный модуль, взлётный модуль, служебную капсулу, орбитальный аппарат и модуль возвращения на Землю. «Тяньвэнь-3», как представляется, стартует около 2028 года на двух тяжёлых ракетах-носителях «Чанчжэн-5» с космодрома Вэньчан в южной островной провинции Хайнань. Китайская миссия «Тяньвэнь-3» посвящена доставке на Землю примерно 500 граммов марсианских образцов в 2031 году .

Продолжение. Перезапуск MSR в формате PSRA отражает более широкую проблему, с которой столкнулось NASA: амбициозные флагманские миссии становятся всё дороже, а бюджетные ограничения и конкуренция со стороны Китая вынуждают агентство искать менее затратные архитектуры. Стоимость в 11 млрд долларов и срок возврата в 2040 году были признаны неприемлемыми, а альтернативная оценка в 8 млрд долларов с возвратом к 2035 году показывает, что решение существует — но требует пересмотра всей цепочки: от способа сбора образцов до их доставки на Землю. Показательно, что в дискуссии всё чаще звучит аргумент о рисках для будущих пилотируемых миссий: образцы нужны не только для поиска следов древней жизни, но и для того, чтобы понять, с какими опасностями — перхлоратами, хлорметанами, мелкой пылью — столкнутся астронавты. Китайская миссия «Тяньвэнь-3», которая может вернуть 500 граммов марсианского грунта уже в 2031 году, добавляет фактор соревновательности: если Китай сделает это первым, NASA окажется в роли догоняющего, что политически неприемлемо для Вашингтона. Ближайшие два года станут решающими: команда PSRA должна предложить архитектуру, которая уложится в бюджет и сроки, а Конгресс — решить, готов ли он финансировать возврат образцов в условиях, когда каждая флагманская миссия конкурирует за средства с другими приоритетами агентства. Вопрос уже не в том, стоит ли возвращать образцы с Марса, а в том, кто сделает это первым и какой ценой.

Источники: Space.com, NASA (MEPAG), Китайское национальное космическое управление, Explore Mars, Inc., Лаборатория физики атмосферы и космоса Университета Колорадо.