NASA-verkenningsinspanningen op Mars schakelen om bestaande missies te bedienen en steekproefsgewijze terugkeer te plannen

WASHINGTON - Met weinig nieuwe missies in ontwikkeling, verschuift het Mars Exploratieprogramma van de NASA naar operaties van doorgaande missies en technologieontwikkeling om een ‚Äč‚Äčeventuele poging tot terugsturen van monsters te ondersteunen.

Het begrotingsvoorstel van NASA voor het begrotingsjaar 2019 vraagt ‚Äč‚Äč$ 601,5 miljoen voor het programma, dat verschillende missies omvat die momenteel in bedrijf zijn en de Mars 2020 rover in ontwikkeling is. Dat cijfer is lager dan de $ 647 miljoen die het ontving in het fiscale jaar 2017, als gevolg van de vooruitgang op Mars 2020.

Het begrotingsvoorstel van 2019 bevat nog eens $ 22,3 miljoen voor operaties van het InSight Mars lander-ruimtevaartuig, dat deel uitmaakt van het Discovery-programma van planetaire wetenschapsmissies, gescheiden van het Mars-onderzoeksprogramma. InSight is gepland voor 5 mei en landt op 26 november. [De beste (en slechtste) Marslandingen aller tijden]

Mars 2020, het enige andere Mars-ruimtevaartuig in ontwikkeling, is goed voor $ 348 miljoen van de $ 601,5 miljoen in het verzoek. Het project zal in de week van 26 februari een evaluatie van de systeemintegratie ondergaan, zei Jim Watzin, directeur van het Mars Exploration Program op het hoofdkwartier van NASA, op 20 februari in de Mars Exploration Program Analysis Group (MEPAG). Die evaluatie houdt de missie op schema voor een lancering in juli 2020.

Mars 2020 is ontworpen om Martiaanse rock- en regolith-samples in te bewaren voor latere terugkeer naar de aarde. Het bureau is echter nog niet formeel begonnen met de ontwikkeling van de missies die Mars 2020 zouden volgen om de monsters van het oppervlak van Mars te halen en ze terug te sturen naar de aarde.

Het begrotingsvoorstel bevat een regel voor "Mars Future Missions" met een aanvraag voor $ 50 miljoen in 2019. De financiering is bestemd voor ondersteuning van werkzaamheden aan sleuteltechnologieën die nodig zijn voor toekomstige terugkeermissies.

"Een van de hoogtepunten in het planetaire wetenschapsbudget was de toevoeging van planning voor een potentiële terugkeermissie naar Mars," zei Watzin tijdens de MEPAG-bijeenkomst. "Dit is echt geweldig nieuws voor ons om dit serieus te gaan bekijken."

NASA heeft in augustus 2017 een algemene architectuur onthuld voor wat het 'magere steekproefteruggave' noemt. Dat vraagt ‚Äč‚Äčom de lancering van een lander en rover om de in maart 2020 in cache opgeslagen monsters te verzamelen en in een container te plaatsen die in een baan om de aarde zou worden gebracht. opstijgvoertuig. Een orbiter zou erbij komen en die container pakken en naar de aarde terugbrengen.

Veel details over hoe die missies zouden worden ontwikkeld en zelfs hun vereisten, worden nog bestudeerd. "Fundamenteel, we zullen enige flexibiliteit moeten behouden in onze vereisten voor de missie," zei Watzin. "We kunnen misschien niet alles doen wat iedereen wilde op die specifieke missie, en we zullen kosten en risico's en prestaties verhandelen als een essentieel onderdeel van de handelsruimte als we dit bekijken."

Technologie-ontwikkelingswerk is al aan de gang, zei hij, om belangrijke kwesties aan te pakken die verband houden met zowel de sample retrieval lander als de orbiter voor het verzamelen van monsters. Er is speciaal aandacht besteed aan de technologieën die nodig zijn voor de raket met raketten van Mars en het vermogen van de orbiter om zich aan te sluiten bij de monsterbus die door die raket wordt gelanceerd.

Die inspanningen hebben enige vooruitgang geboekt, zei Chad Edwards van het Mars Exploration Program tijdens de MEPAG-bijeenkomst. Dat omvat een beslissing over het ontwerp van het opstijgvoertuig, dat een eentraps raket zal zijn met hybride voortstuwing, een op paraffine gebaseerde vaste brandstof bekend als SP7 samen met gemengde oxiden van vloeibare stikstof oxidatiemiddel. Dat voertuig zou in staat zijn om een ‚Äč‚Äčmonstercontainer met een gewicht van 12 kilogram in een baan van 350 kilometer rond de planeet te plaatsen.

Andere werkzaamheden omvatten het bestuderen of elektrische of chemische voortstuwing moet worden gebruikt om te manoeuvreren met de monstertank. "Dit wordt een handel tussen massa en tijd," zei hij, met elektrische voortstuwing die een lagere massa bood tegenover de kortere manoeuvreer tijden die chemische voortstuwing kan bieden.

"Al deze technologieën liggen op schema om de lancering van de sample retrieval lander en sample return orbiter al in 2026 te ondersteunen," zei Edwards. Het begrotingsvoorstel van de administratie verplicht zich echter niet tot een specifieke datum voor het opstarten van die missies. De begrotingsprojecties in het voorstel houden de toekomstige missielijn op 20 miljoen dollar per jaar tot 2023, vrijwel zeker onvoldoende om de ontwikkeling van ruimtevaartuigen te ondersteunen waarvan de gecombineerde kosten waarschijnlijk ruim boven een miljard dollar zullen zijn.

Jim Green, directeur van de planetaire wetenschapsafdeling van NASA, zei op de bijeenkomst van de Planetary Science Advisory Committee op 21 februari dat de toekomstige financiering afhangt van de manier waarop de Mars-steekproef de architectuur teruggeeft, inclusief mogelijke rollen van commerciële en internationale partners.

"Zonder een vooruitstrevende architectuur waarvoor we eigenlijk een rudimentair budget kunnen krijgen, wordt ons niet alleen geld gegeven om het te laten rondhangen," zei hij. "We hebben veel werk te doen om te kunnen bepalen welke onderdelen van het programma zullen worden uitgevoerd, en wie gaat wat doen, voordat we een begroting kunnen maken."

Huidige missies en andere concepten

De rest van het budget van het Mars Exploration Program gaat naar ondersteuning van lopende missies, de ontwikkeling van een instrument dat zal vliegen op de ExoMars 2020-lander van het European Space Agency en andere wetenschappelijke en technologische werkzaamheden.

"Al onze missies zijn gezond, maar velen van hen worden al lang in de tand", zei Watzin tijdens een bijeenkomst op 22 februari van het Planetary Science Advisory Committee. De jongste, Mars-atmosfeer en vluchtige EvolutioN (MAVEN) orbiter is sinds september 2014 op Mars. De oudste, de Mars Odyssey-orbiter, arriveerde in oktober 2001 op Mars.

Die ruimtevaartuigen, hoewel gezond, zijn niet zonder hun problemen.Ingenieurs hebben ongeveer een jaar gewerkt aan problemen met de oefening op de Curiosity rover, en ontwikkelden uiteindelijk een alternatieve manier om de boormachine te gebruiken om deze problemen te omzeilen. De eerste operatie van de boor met die alternatieve techniek zou binnen dagen moeten plaatsvinden, zei hij.

De Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), die bijna 12 jaar in een baan om de aarde is geweest, heeft recentelijk een spanningsprobleem met zijn batterijen gehad waardoor het ruimteschip enkele dagen in de standby-modus werd gezet. Dat weerhield het om observaties uit te voeren of als communicatierelais voor de rovers van Curiosity and Opportunity. Het belang van MRO, en de leeftijd, bracht de NASA ertoe om concepten te bestuderen voor een Mars-orbitiemissie die in 2022 zou kunnen starten om de imaging- en communicatierollen van MRO over te nemen, maar die plannen worden niet langer nagestreefd.

"We hebben gezonde brandstofvoorraden aan boord, dus nu is de uitdaging voor ons om te zien hoe lang we het leven en de bruikbaarheid van deze missie kunnen verlengen," zei Watzin over MRO.

NASA gaat door met plannen om de baan van de MAVEN-baan te veranderen om deze als communicatierelais te laten dienen. Watzin zei dat het ruimtevaartuig, nu in zijn uitgebreide missie, de apoapsis, of het verste punt, van de baan van het ruimtevaartuig in 2019 zal verlagen van zijn huidige 6200 kilometer naar 4000 tot 4500 kilometer. Die lagere baan zal MAVEN in een betere positie plaatsen om een ‚Äč‚Äčestafette te zijn terwijl het zijn wetenschappelijke missie kan voortzetten.

Terwijl grote missies voorbij Mars 2020 niet worden overwogen, behalve toekomstige missies voor terugkeer van de repatrianten, worden kleine missies van Mars bestudeerd. Watzin beschreef tijdens de MEPAG een concept genaamd Mars Micro Orbiter in ontwikkeling door een team onder leiding van Mike Malin van Malin Space Science Systems. Het ruimtevaartuig is een kubusvormige eenheid van 12 eenheden die als secundaire lading zou worden gebruikt en aan boord van de voortstuwing zou worden gebruikt om naar Mars te reizen en in een baan om wereldwijde milieumonitoring te werken. De missie zal in maart een voorlopige ontwerpherziening ondergaan, zei hij, hoewel hij de status ervan niet verder heeft besproken.

Een ander concept dat de laatste jaren in ontwikkeling is, is een kleine helikopter die kan vliegen op een rover-missie zoals Mars 2020, die dienst doet als verkenner van de lucht. Tests van het concept, inclusief het vliegen in een kamer bij atmosferische omstandigheden in Mars, waren veelbelovend, zei Watzin.

NASA heeft echter nog geen beslissing genomen om het op Mars 2020 op te nemen. "Er is zeker een kans", zei hij op de MEPAG-bijeenkomst toen hem werd gevraagd of hij die missie kon uitvoeren. Een beslissing zou waarschijnlijk binnen een maand of twee komen, voegde hij eraan toe.

Green zei dat het besluit om de helikopter toe te voegen aan Mars 2020 afhankelijk zal zijn van zowel de technische vooruitgang als een "voldoende budget" om de ontwikkeling af te ronden. "Het gaat door zijn beoordelingen heen, tot nu toe gaat het goed", zei hij. "Er zijn manieren om te gaan."