Репетиция посадок на Марс на Гавайях и в Айдахо

Представьте астронавтов на Марсе, которым поручено собрать образцы горных пород для поиска признаков жизни. Но они могут доставить на Землю лишь ограниченное количество. На что им обращать внимание? Одни ли породы лучше других? Они могли бы попросить совета у команды геологов и биологов на Земле, но из-за расстояния между планетами ответа пришлось бы ждать около 40 минут.

Это непрактично, когда время вне космического корабля ограничено несколькими часами. Важно, чтобы у исследователей Марса была необходимая поддержка для проведения наилучших научных изысканий.

Как проводить исследования в условиях операционных ограничений? На этот вопрос ищут ответ NASA и другие космические агентства, включая Канадское. Аналоговые миссии на Земле помогают понять, как работать в условиях, имитирующих враждебную среду космоса.

Марс на Земле

Исследовательская программа Biologic Analog Science Associated with Lava Terrains (BASALT) занимается изучением и сбором образцов в земных локациях, аналогичных марсианской среде. Программа BASALT, основанная на предыдущих аналогичных исследованиях в Канаде и США, работает в условиях, имитирующих марсианскую миссию. Результаты двух крупных аналоговых миссий подробно описаны в специальном выпуске журнала Astrobiology.

Пилотируемое исследование Марса добавляет динамики, которой нет при использовании роверов. В отличие от ровера, человек может принимать решения и реагировать на неожиданные открытия во время внекорабельной деятельности (EVA). Эта гибкость ценна для науки, но создает сложности в планировании EVA. Ключевой аспект — принятие решений о том, какие образцы пород собрать для ответа на научные вопросы об истории Марса. Хотя экипаж пройдет подготовку по геологии и биологии, эксперты-ученые на Земле будут помогать им в принятии этих решений.

Но нельзя забывать о неизбежной задержке связи между Землей и Марсом.

Задержка связи

Симулированные EVA проводились в двух аналоговых средах Марса:

Ученые полагают, что на раннем Марсе была вулканическая активность, которая могла создать условия для жизни, аналогичные земным. Эти две площадки были выбраны как представляющие прошлые и настоящие условия на Марсе. Цель — понять связь между биологией и геологическими характеристиками, чтобы определять места отбора проб для астробиологических исследований.

В идеале это должны быть геологические особенности, видимые с орбиты Земли, что позволит исследователям Марса искать те же особенности и определять точки интереса для будущих миссий.

Имитация марсианской среды

Планирование миссии на Марс, даже имитационной, — непростая задача.

В первую очередь, исследовательские вопросы были реальными, а не смоделированными: как микробы живут во вулканических породах и взаимодействуют с ними.

В рамках программы BASALT исследование требовало стерильного сбора образцов, что добавляло сложный слой к серии операций, которые необходимо выполнять в условиях, имитирующих космические.

Отклонения от протоколов отбора проб или недостаточный сбор контекстных данных о местах отбора могли бы повлиять на достоверность результатов.

Команда BASALT потратила месяцы на планирование полевых работ до мельчайших деталей, включая количество фотографий и оценку времени на отбор каждого образца. Конкретные места отбора проб в Айдахо и на Гавайях выбирались на основе данных дистанционного зондирования (аналогично использованию спутниковых данных для выбора мест посадки на Марсе).

На каждом участке команда на поверхности (внекорабельный экипаж) собирала информацию и отправляла ее экипажу в имитаторе обитаемого модуля (внутрикорабельному экипажу). Эта информация затем передавалась на "Землю". Внутрикорабельный экипаж выступал посредником, взаимодействуя в реальном времени с внекорабельным.

На Марсе астронавты на поверхности следовали бы заранее спланированным маршрутам в поисках базальтовых пород для научных исследований.

Передача результатов

Было продумано не только то, какие данные марсианский экипаж будет собирать и отправлять на Землю для изучения учеными, но и как ученые будут с ними работать и принимать решение о том, какой образец породы нужно отобрать. На это могли влиять условия связи, включая доступную пропускную способность: если она низкая и ограничивает передачу данных, можно ли использовать фотографии вместо видео высокого разрешения?

Программа BASALT показала, что можно получать полезные рекомендации от команды на Земле с учетом временной задержки. По итогам программы мы многое узнали о том, как делать это эффективно. Например:

  • Хотя видео полезно, фотографии высокого разрешения предпочтительнее при ограничении пропускной способности.
  • Текстовые сообщения, а не голосовая связь, лучше подходят для передачи важных решений между Землей и Марсом.

Эти и другие результаты будут использоваться для планирования миссий, чтобы при отправке людей на Марс мы могли наилучшим образом ответить на фундаментальный вопрос: существовала ли там когда-либо жизнь.

2019-03-11