Uno de los grandes logros de las misiones Apolo fue traer a casa cientos de kilogramos de roca lunar. Estas rocas y polvo han estado bajo análisis continuo desde que los astronautas del Apolo 11 llegaron a casa hace más de 50 años.
Y todavía están haciendo descubrimientos.
Los científicos tienen muestras del viento solar del Sol, partículas de la cola de un cometa, unos pocos gramos de un asteroide, y más en breve.
Pero hay un mundo, el foco de tanto estudio científico, al que nunca se le ha devuelto una muestra: Marte.
La NASA y la Agencia Espacial Europea han estado haciendo planes para traer una muestra a casa desde Marte durante décadas, y ahora, las misiones podrían volar en los próximos años, finalmente trayendo un trozo del Planeta Rojo a la Tierra para que lo estudiemos directamente.
Historia de misiones de retorno de muestra
La exploración espacial ocurre en etapas. Primero comienza con un sobrevuelo de exploración, donde una nave espacial recorre una trayectoria rápida más allá de un mundo, proporcionando un conjunto inicial de imágenes y datos. Piense en el Gran Recorrido del Voyager a través del Sistema Solar, o en Nuevos Horizontes visitando Plutón.
Luego regresas con un orbitador, una nave espacial que puede permanecer en su lugar durante años, estudiando la superficie de un mundo con gran detalle. Considere la nave espacial Cassini, que orbitó Saturno 294 veces, tomó más de 450,000 fotos y cambió nuestra comprensión del planeta anillado para siempre.
Luego vienen los aterrizadores y rovers. Por supuesto, el mejor ejemplo de esto es Marte, con Spirit and Opportunity, así como Curiosity, que juntos han capturado cientos de miles de imágenes, perforaron rocas y encontraron evidencia de agua pasada en Marte.
Luego vienen las misiones de retorno de muestra. Esta es la etapa que las agencias espaciales solo han intentado algunas veces.
Además de la misión Apolo, la primera nave espacial en traer muestras del espacio a la Tierra fue la misión Luna soviética. En 1970, Luna 16 trajo a casa 101 gramos de regolito lunar, seguido de Luna 20 y Luna 24. Aunque trajeron una fracción del material devuelto por las misiones Apolo, era de diferentes lugares en la Luna.
La próxima nave espacial que devolvió una muestra a casa fue la misión Génesis de la NASA. Fue lanzado en 2001 para recolectar muestras del viento solar del Sol y llevarlas de vuelta a casa en la Tierra.
Abrió sus colectores de muestras el 1 de abril de 2004 y luego regresó a la Tierra en septiembre del mismo año. Desafortunadamente, su paracaídas no se abrió correctamente y la nave espacial se estrelló contra el desierto de Utah.
A pesar del duro aterrizaje, los científicos pudieron recuperar muestras utilizables, lo que les ayudó a descubrir que la Tierra podría haberse formado a partir de diferentes materiales de nebulosa solar que el Sol.
Luego vino la misión Stardust de la NASA, que voló a través de la cola del cometa Wild 2 en enero de 2004, y luego regresó su cápsula colectora a la Tierra dos años después. El análisis de estas partículas mostró a los científicos que los cometas contenían partículas expulsadas del Sol al principio de su historia, y podrían tener una forma diferente de formarse de lo que los astrónomos habían predicho.
La última misión de retorno de muestra fue la misión Hayabusa de JAXA, superando todo tipo de dificultades, incluyendo ser golpeado directamente por una llamarada solar, y la pérdida de sus ruedas de reacción, y la imposibilidad de desplegar su módulo de salto. Pero increíblemente, los controladores de la misión pudieron llevar la nave espacial a casa, con unos microgramos preciosos de material de asteroides a bordo.
En este momento hay misiones: Hayabusa 2 y OSIRIS-REx que traerán aún más muestras de asteroides a casa para estudiar. JAXA incluso está planeando una misión para devolver una muestra de las lunas de Marte.
Entonces, ¿qué pasa con una misión de retorno de muestra a Marte?
¿Qué podemos aprender de una misión de retorno de muestra de Marte?
De hecho, hemos aprendido bastante sobre la geología y la atmósfera de Marte porque hay fragmentos del Planeta Rojo que se encuentran aquí en la Tierra. Fueron destruidos fuera de Marte por un asteroide gigante de impacto hace millones de años, y flotaron por el espacio, eventualmente golpearon la Tierra y sobrevivieron increíblemente a un viaje a través de la atmósfera.
Los científicos tienen piezas al azar de Marte, pero ahora quieren una muestra de su elección. Y eso significa enviar una misión de devolución de muestra directamente.
La NASA ha estado planeando una misión de retorno de muestra de Marte desde principios de la década de 1970, incluso antes del lanzamiento de la nave espacial Viking.
Los objetivos de una misión de retorno incluirían la búsqueda de vida, no solo la vida actual, sino también la vida pasada, e incluso los precursores químicos de la vida.
Al devolver las muestras prístinas de Marte a casa, los científicos podrían realizar todo tipo de experimentos en el regolito marciano, exponiéndolo al agua, a una atmósfera más espesa y a nutrientes para ver si hay alguna bacteria activa. Este experimento se intentó con Viking, pero los resultados no fueron concluyentes y los biólogos planetarios todavía discuten sobre ellos.
Podrían analizar las muestras bajo microscopios potentes, buscando fósiles microscópicos o cualquier otra indicación de que hay vida allí.
Además, los científicos pudieron entender la historia de la superficie de Marte y cómo fue afectada por el agua durante millones de años.
Se podrían devolver muestras de algunos de los lugares más interesantes, como los sedimentos de los lagos, los depósitos alrededor de los respiraderos hidrotermales y los deltas de los ríos antiguos.
Podrían traer de vuelta muestras de meteoritos recientes y antiguos, erupciones volcánicas y regiones que estuvieron expuestas al viento durante mucho tiempo.
También podrían estudiar la historia a largo plazo de Marte durante miles de millones de años, para tratar de comprender cuándo ocurrieron grandes cambios planetarios para hacer que el planeta fuera tan frío y seco. ¿Cuándo se estableció el bombardeo de asteroides?
Incluso podrían tomar muestras de meteoritos que ensucian la superficie de Marte, muestreando otros mundos al mismo tiempo.
Idealmente, estas muestras se enviarían a casa antes de que el primer humano pise la superficie de Marte. Ya sabemos que hay químicos tóxicos en el regolito marciano, pero ¿qué pasa con el polvo que se deposita en la atmósfera? ¿Será un riesgo si los astronautas lo respiran? ¿Qué pasa con el material que está más profundo debajo de la superficie?
Al estudiar este material, los científicos también podrían comprender qué tan bien los astronautas podrían vivir de la tierra. Usar regolito para materiales de construcción y plantas en crecimiento. Además de dividirlo químicamente para diversas materias primas.
¿Son las diferentes partes de Marte más útiles que otras?
Planes de misión de retorno de muestra de Marte
Uno de los primeros planes para una misión de retorno de muestras a Marte se llamó Colección de muestras para la investigación de Marte (o SCIM). Esta sería una misión de clase exploradora relativamente barata que volaría a través de la atmósfera de Marte a tan solo 40 km de altitud, acumulando polvo y gas atmosférico.
Esto sería lo suficientemente alto para que la nave espacial no fuera capturada por Marte. Luego devolvería las muestras a la Tierra. Al estudiar estas muestras, los científicos podrían hacer coincidir la muestra atmosférica con los gases encontrados en esas rocas de Marte para asegurarse de que provenían del Planeta Rojo. Podrían estudiar de cerca el polvo marciano, ya sabes, el polvo que puede formar tormentas en todo el planeta capaces de terminar las misiones de rover, y podría ser un riesgo para los futuros astronautas.
La propuesta se hizo en 2001, para una misión que volaría en 2007 y devolvería muestras para 2010, pero nunca despegó.
Pero en 2009, la NASA y la Agencia Espacial Europea comenzaron a hacer planes serios para traer un pedazo de Marte a casa, anunciando formalmente su cooperación en una misión.
Anticipando la futura misión de devolución de muestras, tanto la NASA como la ESA han construido sus próximos rovers para ser la primera etapa en el envío de material a casa.
A medida que se arrastra a través de la superficie del Planeta Rojo, el rover Mars 2020 de la NASA recogerá muestras interesantes y luego las arrojará a la superficie a medida que avanza. El rover Rosalind Franklin de la ESA, que también se lanzará en 2020, recogerá y almacenará muestras de la superficie de Marte en botes del tamaño de un bolígrafo, que estarán listos para su recogida.
Una misión de retorno de muestra tendría tres partes.
Primero, habría un rover de búsqueda rápida que fue construido por la Agencia Espacial Europea para recolectar muestras para su estudio. Luego, un vehículo de ascenso de la NASA que transferiría las muestras a la órbita de Marte. Y finalmente, una misión orbital de la ESA que recuperaría las muestras y las devolvería a la Tierra.
El Fetch Rover de muestra de la ESA sería un vehículo relativamente liviano, no mayor de aproximadamente 120 kilogramos. Tendría que poder viajar 20-30 kilómetros yendo 200 metros por día, evitando de manera autónoma los peligros en su camino. En el transcurso de este período, recogería docenas de muestras dejadas en la superficie por Mars 2020 o Rosalind Franklin, eligiendo las 30 más o menos científicamente interesantes para enviar a casa.
Después de varios meses de recolectar muestras, el Fetch Rover llegaría al aterrizador de recuperación de muestras de Marte. Esta es una nave espacial que tiene muchas similitudes con los rovers Curiosity y Mars 2020 de la NASA.
Usaría una capa de calor y luego se lanzaría en paracaídas al entrar en la atmósfera marciana, finalmente bajando el cohete de ascenso a la superficie de Marte. Se sentaría en Marte por hasta 150 días, esperando muestras del Fetch Rover.
Cuando las muestras se cargaban a bordo, el vehículo de ascenso disparaba su motor de cohete híbrido o sólido, llevando las muestras a una órbita de 350 km de altitud.
Luego sería interceptado por el Earth Return Orbiter de la ESA, haciendo una cita completamente autónoma a millones de kilómetros de la Tierra. Luego usará un motor de iones solar-eléctrico para hacer el largo viaje de regreso a la Tierra.
Y luego, en algún momento en la década de 2030, los científicos tendrán en sus manos unos 500 gramos de material de la superficie de Marte.
A principios de 2019, la Casa Blanca incluyó dinero en su presupuesto propuesto para una misión de retorno de muestra de Marte, que idealmente podría lanzarse tan pronto como 2026. Aunque una misión como esta se ha propuesto muchas veces antes, esta es la primera vez que se financiaron realmente dejar de lado. Le dio a la NASA $ 109 millones en 2020 para trabajar en "futuras actividades de Marte", que es esencialmente la misión de retorno de la muestra.
Así que ahora, después de casi 50 años de planificación, se está preparando una seria misión de retorno a Marte.
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