Ľudstvo sa zameriava na Mesiac – tentoraz, na rozdiel od misií pred polstoročím, nie so samostatnými expedíciami, ale s cieľom efektívneho prieskumu a vytvorenia výskumných základov.
Predtým, ako sa to môže stať, je však potrebné starostlivo preskúmať a študovať distribúciu zdrojov, ich zloženie a koncentráciu – úlohu robotov.
Vedci z Vernadského inštitútu geochémie a analytickej chémie (GEOKHI) Russkej akadémie vied vyvinuli viacstupňový projekt pre tento výskum a koncept potrebných šialencov.
Ktoré regióny Mesiaca sú pre vedcov zaujímavé? Je možné preložiť metódy geologického prieskumu založeného na Zemi na použitie na Mesiaci? Aké úlohy sú pred nami pre Geological Rovers? Na tieto otázky sú zodpovedané v a Vedecký Rusko rozhovor Evgeny slyutaVedúci laboratória lunárnej a planétovej geochémie v Geokhi Ras.
– Mesiac bol študovaný už desaťročia pomocou teleskopov, orbitálov a Landerových zariadení. Aké úlohy budú pridelené do budúcich misií týkajúcich sa roverov?
V porovnaní s inými nebeskými telami zostáva mesiac najviac študovaným objektom. Jeho povrch bol skúmaný mnohými automatickými stanicami vrátane sovietskych lunárnych Rovers a misií s posádkou z programu Apollo. Pred stanovením nových výskumných úloh pre mesiac, základné aj tie, ktoré sú potrebné na jeho okamžitý rozvoj a plánovanie budúcich misií, naďalej dôkladne analyzujeme výsledky minulých expedícií. Na základe týchto informácií chápeme, aké geologické, geochemické a lunárne zdroje budú rozhodujúce v počiatočnej fáze vývoja Mesiaca. Prieskum mesiaca bez využívania miestnych zdrojov je takmer nemožné.
Základný výskum Mesiaca – otázky jeho geológie, geochémie a geofyziky – je úzko prepojený s aplikovanými vedeckými úlohami, pretože môžu poskytnúť informácie o distribúcii potrebných zdrojov na povrchu nášho prírodného satelitu, ktorý bude potrebný vo veľmi blízkej budúcnosti.
– V Geokhi Ras bol vyvinutý koncept pre troch robotov na objavovanie Mesiaca. Čo je tento projekt?
Existuje koncept s názvom Metodika geologického prieskumu a prieskumu, ktorá kombinuje základný výskum s prieskumnou prácou, čo umožňuje posúdenie toho, ktoré zdroje sú distribuované a v akých koncentráciách. Táto metodika je na Zemi dobre rozvinutá: naša planéta je rovnako ako každý iný kozmický objekt, takže geochemické, geologické a geofyzikálne metódy sú univerzálne a vhodné na skúmanie Mesiaca, Marsu a iných planét vrátane malých nebeských telies.
Na vyriešenie takýchto úloh sa vyžaduje modernizácia technického vybavenia a vedeckých nástrojov, berúc do úvahy ich činnosť vo vesmíre. Napríklad projekt pre ťažký lunárny rover, ktorý je schopný cestovať najmenej 500 km, bol navrhnutý na regionálne geologické prieskumy a vyšetrovanie. Vývoj tohto robota sa začal v rokoch 2006 – 2007: Bola publikovaná séria článkov a boli definované koncepcie a technické požiadavky, aby sa zabezpečilo, že rover môže dokončiť všetky úlohy pre regionálne geologické, geochemické a geofyzikálne prieskumy a vyhliadky na dlhú cestu, predovšetkým v oblastiach na povrchu Mesiaca najzaujímavejšie z geologického a geochemického hľadiska.
– Ktoré regióny sú osobitne zaujímavé pre vedcov?
Geologicky je sopečná provincia Rümkerských hôr v rovníkovej oblasti Mesiaca, neďaleko oceánu búrok, je veľmi zaujímavá. Obsahuje bazalty mora od najstarších po najmladšie, s vekmi od 4 do 1 miliardy rokov. Okrem toho sú v tejto oblasti prítomné rôzne typy hornín, vďaka čomu je veľmi sľubná pre prieskum od Roveru.
Polárne oblasti Mesiaca sú tiež fascinujúce z vedeckého hľadiska. Os mesiaca je takmer vertikálna pre ekliptiku, čo znamená, že slnko osvetľuje polárne oblasti tangenciálne a deň a noc sú určené terénom. To vytvára oblasti, v ktorých lunárny deň trvá 80% – 90% celého lunárneho cyklu. Vedci nazývajú tieto oblasti vrcholy večného svetla. Na týchto miestach je možné poskytnúť takmer konštantnú slnečnú energiu, čo by bolo rozhodujúce pre zriadenie lunárnych výskumných staníc. Vodný ľad navyše existuje v lunárnom regolite v polárnych oblastiach. Včasné inštrumentálne údaje o koncentrácii takýchto zdrojov sa získali koncom 20. storočia pomocou neutrónového spektrometra.
Evgeny slyuta
Vyvíjame trasy na prieskum v rovníkových oblastiach aj v póloch pomocou ťažkého geologického roveru, ktorý umožní dlhodobý výskum. Plánuje sa aktívny čas misie Rover najmenej dva roky. Predbežný komplex vedeckého vybavenia, ktorý sme vyvinuli, pozostáva z troch hlavných prvkov: vedeckého navigačného systému s rôznymi spektrometrmi vrátane infračervených infračervených látok v kombinácii s technickou víziou; komplex geologického prieskumu, vrátane vŕtačky na zhromažďovanie regolitských jadier do hlbokých 3 metrov; a dvaja manipulátori na odber vzoriek z povrchu a ich umiestňovanie do skladovacích kazet. Každá vzorka je starostlivo zdokumentovaná podrobnosťami o tom, kedy, kde a za akých podmienok sa zbiera, spolu s súradnicami a fotografiami miesta odberu vzoriek. Toto je podstata geologického prieskumu. Tretí kus zariadenia je geofyzikálny, vrátane kontinuálneho georadaru, magnetometra a gradientového merača pre kontinuálne zber geofyzikálnych údajov.
Po dodaní do Zeme je možné očíslované vzorky zmapovať a korelovať s lunárnym terénom, čím sa vytvorí mapa distribúcie rôznych typov hornín na Mesiaci, berúc do úvahy ich geochemické a minerálne zloženie a ich vzťah k malým alebo veľkým kráterom a iným formáciám na povrchu.
– Vzorky sa teda vrátia na Zem, nie analyzované na mieste?
Áno, návratnosť vzoriek je naplánovaná na budúce misie, automaticky alebo prostredníctvom expedície s posádkou. Materiál, ktorý môže Geological Rover zbierať, bude pre vedu neoceniteľný: misia s posádkou bude opodstatnená, aj keď jej jediným cieľom je zbierať vzorky a dodávať ich na Zem bez ďalších štúdií.
Podobné projekty pracujú naši medzinárodní kolegovia. Vydržaný program NASA plánuje cestu asi 1 000 km na preskúmanie jednej z najväčších štruktúr nárazu – povodia Aitken na južnom póle Mesiaca s priemerom asi 2 000 km. Je to jedinečná a jedna z najstarších štruktúr nárazu. Podobné štúdie plánujú čínski kolegovia: Každý chápe, že takéto misie sú nevyhnutným nástrojom pre lunárny prieskum.
– Sú také lunárne misie s geologickými rovníkmi ekonomicky uskutočniteľné pre vykonanie jednej krajiny, alebo sa vyžaduje spolupráca?
Rozvinuté krajiny môžu takýto program nezávisle implementovať; Náklady nie sú neúnosné. Jedná sa o pravidelnú automatizovanú expedíciu podobnú tým, ktorá sa uskutočnila v minulom storočí: napríklad program sovietskeho „Lunokhod-2“. Dnes niekoľko zariadení pôsobí na povrchu Marsu a roky študuje planétu. Neexistujú žiadne technologické problémy, ktoré by takéto misiu neurobili, a v porovnaní s akoukoľvek posádkou, jedná sa o relatívne lacné projekty.
– Aké sú potrebné misie s posádkou? Existuje názor, že moderné automatizované zariadenia sú dostatočne sofistikované na vyriešenie väčšiny vedeckých úloh, ale sú podstatne lacnejšie ako expedície s posádkou …
Úlohy týkajúce sa prieskumu a prieskumu zdrojov sú samozrejme efektívne riešené automatickými stanicami a robotickými platformami s vlastným riadením, ktorých vývoj sa aktívne prebieha. Lunárny rozvoj však naznačuje niečo viac: vyžaduje to trvalú alebo pravidelnú prítomnosť človeka.
Takýto rozvoj si vyžaduje priemyselné využívanie miestnych zdrojov na výstavbu základní, podporu života a výrobu raketového paliva – v podstate tvoriace lunárne hospodárstvo. To vytvára mnoho úloh, ktoré si vyžadujú priame zapojenie pripraveného ľudského operátora, najmä v počiatočnej fáze vývoja, napríklad zriadenie primárnej infraštruktúry na lunárnom povrchu. Samostatná úloha, na ktorú musí osoba dohliadať, je hlboké vŕtanie. Už vyvíjame zodpovedajúce inštalácie s kolegami z iných inštitútov. Hlboké vŕtanie na Mesiaci sa zásadne líši od vŕtania založených na Zemi, pretože Mesiac je jedinečný svet s vlastným vývojom, formovaný rôznymi zákonmi. Je to bez vzduchu, ktorý bol vystavený intenzívnemu bombardovaniu meteoritu v celej geologickej histórii. To viedlo k tvorbe regolitu – voľnej vrstvy pokrývajúcej celý povrch. Jeho proces akumulácie prebieha už viac ako štyri miliardy rokov.
Geologické roboty: ďalší krok v prieskume Moon
Hrúbka regolitu sa líši v závislosti od oblasti. V lunárnych moriach, ktoré sú najmladšie útvary, je priemerná hrúbka 4–5 metrov, s maximom deväť metrov. Na kontinentoch je vrstva výrazne hrubšia – v priemere asi 10 metrov av niektorých oblastiach až do 18 – 20 metrov alebo viac. Vŕtanie do hĺbky 15 metrov sa dostane na základné podložie takmer všade na Mesiaci. Stratifikovaný stĺp lunárneho regolitu, ktorý sa vrátil späť na Zem, sa stane neoceniteľným zdrojom vedomostí, ktorý dokumentuje celú históriu mesiaca od vytvorenia základných hornín. Každá vrstva obsahuje informácie o slnečnej aktivite počas štyroch miliárd rokov, zložení slnečného vetra a dokonca aj o vývoji zemskej atmosféry a magnetosféry. Lunárna pôda, rovnako ako Rosetta Stone, zachováva históriu systému „Zeme-mesiac“; Potrebujeme len zbierať vzorky a dekódovať ich.
– V akej fáze je dnes vytvorenie robotov pre lunárny prieskum?
Vyvinuli sme sériu robotov, z ktorých každý bol navrhnutý na riešenie konkrétnych úloh. Koncept ťažkého geologického roveru, o ktorom som diskutoval, je dobre rozvinutý na Centrálnom výskumnom ústave robotiky v Petrohrade. V podstate je takmer pripravený na konštrukčné a experimentálne dizajnérske práce.
Druhý robot, stredný typ, je určený na vyhľadávanie práce-geologický skaut. Jeho úlohou nie je zhromažďovať vzorky pozdĺž trasy, ale študovať distribúciu, koncentráciu a chemické zloženie prchavých zložiek najcennejších lunárnych zdrojov. Tieto zdroje budú mať vysoký dopyt počas počiatočných štádií rozvoja lunáru. Tento robot je vybavený vŕtacou inštaláciou a zvončekom, ktorý je spustený na povrch mesiaca a hermeticky utesňuje oblasť. Bit vŕtačky ide do hĺbky až 2 metre a zhromažďuje kal s prchavými komponentmi pod zvončekom. Prostredníctvom mechanických a tepelných účinkov sa tieto prchavé zložky vrátane mrazených fragmentov premieňajú na plynný stav, odosielajú sa do hmotnostného spektrometra a analyzujú sa. To umožní mapovanie usadenín prchavých komponentov vrátane vodného ľadu.
Technický projekt pre tento rover bol vyvinutý v SA Lavachkin NPO. Zariadenie je na pomerne vysokej technologickej fáze a je takmer pripravené začať experimentálne a dizajnérske práce pre jeho tvorbu.
Tretí robot je malý geofyzikálny rover. Jeho úlohou je podrobne preskúmať budúce lokality pre infraštruktúru potrebnú na prieskum lunárneho prieskumu, vrátane určenia hrúbky regolitu a distribúcie veľkých hornín. Je to v podstate to isté ako geofyzikálny prieskum pri výstavbe budov na Zemi: Pred začiatkom výstavby je potrebné pochopiť, či je miesto bezpečné. Vytvorenie takéhoto robota je relatívne vzdialené štádium, takže ešte nebolo podrobne vyvinuté.
– Kedy je možné vytvoriť prvé takéto zariadenia a odoslať na Mesiac?
V súčasnosti je schválený nový federálny vesmírny program do roku 2036 a tieto projekty sa zvažujú. Musia ich schváliť RAS Space Council a Roscosmos. Ak projekt dostáva pozitívny záver, do konca tohto roka budeme mať jasnosť, pokiaľ ide o načasovanie pri vytváraní týchto zariadení a ich spustenia.
Zdroj sputnik, preložené cez google
