Марсоход Perseverance не только ездит по поверхности Красной планеты, изучая образцы горных пород. Его исследования помогут лучше понять, чего ждать астронавтам, если они решат совершить туда путешествие.
Прогнозирование срока службы марсианского скафандра
Марсоход NASA Perseverance приземлился на Марсе в 2021 году, чтобы найти признаки древней микробной жизни и помочь ученым понять климат и географию планеты. Но еще одна ключевая цель проложить путь для исследования Марса человеком, и в рамках этих усилий марсоход везет с собой набор из пяти образцов материалов скафандра. Теперь после того, как эти образцы выдержали четыре года пребывания на запыленной, пропитанной радиацией поверхности Марса, ученые начинают следующий этап их изучения.
Конечная цель — точное прогнозирование срока службы марсианского скафандра. То, что агентство узнает о том, как ведут себя материалы на Марсе, станет основой для разработки будущих скафандров для первых астронавтов на Красной планете.
Образцы на борту Perseverance
Образцы каждый размером три четверти дюйма (20 мм²) являются частью калибровочной мишени, которая используется для проверки настроек SHERLOC (сканирование пригодной для жизни среды с помощью комбинационного рассеяния и люминесценции для обнаружения органических и химических веществ) — инструмента на конце руки Perseverance.
Среди образцов — кусок поликарбонатного козырька шлема; вектран, стойкий к порезам материал, используемый для ладоней перчаток астронавтов; два вида тефлона, обладающего пылеотталкивающими антипригарными свойствами; и широко используемый материал для скафандров под названием Ortho-Fabric. Эта последняя ткань имеет несколько слоев, включая Nomex, огнестойкий материал, используемый в костюмах пожарных; Gore-Tex, который является водонепроницаемым, но дышащим; и Kevlar, прочный материал, используемый в пуленепробиваемых жилетах, что делает скафандры более устойчивыми к разрывам.
Марсианская одежда
Марс далеко не гостеприимный. Там минусовые температуры, мелкая пыль, которая может прилипать к солнечным панелям и скафандрам (причиняя их износ), и поверхность, изобилующая перхлоратами — разновидностью коррозионной соли, токсичной для человека.
Кроме того, там много солнечной радиации. В отличие от Земли, имеющей магнитное поле, отклоняющее большую часть солнечной радиации, Марс потерял свое магнитное поле миллиарды лет назад, а вместе с ним и большую часть своей атмосферы. Его поверхность мало защищена от солнечного ультрафиолета (именно поэтому исследователи изучают, как скальные образования и пещеры могут обеспечить астронавтам определенную защиту).
С 2018 по 2021 год материаловед Раззел Холлис являлся постдокторантом в Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии, где помогал готовить SHERLOC к прибытию на Марс и участвовал в научных операциях после приземления марсохода. Ранее он изучал химическое влияние солнечного света на новый вид солнечных панелей, изготовленных из пластика, а также на пластиковое загрязнение в океанах Земли.
Холлис сравнил эти эффекты с тем, как белые пластиковые шезлонги становятся желтыми и хрупкими после многих лет пребывания на солнце. Приблизительно то же самое происходит на Марсе, но выветривание, вероятно, случается быстрее из-за сильного воздействия ультрафиолета.
Ключом к разработке более безопасных материалов для скафандров будет понимание того, как быстро они будут изнашиваться на марсианской поверхности. Около 50% изменений, которые SHERLOC зафиксировал в образцах, произошли в первые 200 дней пребывания Perseverance на Марсе, причем Vectran, похоже, изменился первым.
Еще одним нюансом будет выяснение того, сколько солнечной радиации должны будут выдержать разные части скафандра. Например, плечи астронавта будут более открытыми и, вероятно, столкнутся с большей радиацией, чем ладони.
Следующие шаги
Команда SHERLOC работает над научной статьей, в которой подробно описывает исходные данные о том, как образцы вели себя на Марсе. Между тем, ученые из NASA стремятся смоделировать эти погодные условия в специальных камерах, имитирующих атмосферу углекислого газа, атмосферное давление и ультрафиолетовый свет на марсианской поверхности. Затем они смогут сравнить результаты, полученные на Земле при испытании материалов, с теми, которые можно увидеть в данных SHERLOC. Например, исследователи могли растянуть материалы до разрыва, чтобы проверить, становятся ли они более хрупкими со временем.
«Тканевые материалы разработаны таким образом, чтобы быть прочными, но гибкими, чтобы они защищали астронавтов, но при этом могли свободно изгибаться, — говорят ученые. — Мы хотим знать, насколько ткани теряют свою прочность и гибкость со временем. Когда ткани слабеют, они могут перетираться и рваться, позволяя скафандру пропускать тепло и воздух».
Больше о Perseverance
Ключевой целью миссии Perseverance на Марсе является астробиология, в частности, поиск признаков древней микробной жизни. Марсоход характеризует геологию и климат, чтобы помочь проложить путь для исследования Красной планеты человеком и является первой миссией по сбору и хранению марсианской породы и реголита.
Программа NASA по возвращению образцов с Марса в сотрудничестве с ESA (Европейским космическим агентством) — отправить космические аппараты на Красную планету, чтобы собрать эти запечатанные образцы с поверхности и вернуть их на Землю для углубленного анализа.
Миссия Mars 2020 Perseverance является частью портфолио Программы исследования Марса (MEP) NASA и подхода агентства к исследованию Луны и Марса, включающего миссии Artemis на Луну, которые помогут подготовиться к освоению Красной планеты человеком.
По матеріалам phys.org
