Sådan holder du måneprøver sikre

En måne-rover, der kan analysere prøver in situ, og en facilitet i hele Europa til at opbevare udenjordiske prøver, vil hjælpe med at beskytte måneprøver mod forurening og øge deres anvendelighed i videnskabelige eksperimenter.

I 1969, Apollo 12-missionen hentede et kamera, der var blevet efterladt på månen af ​​et tidligere rumfartøj. Da det blev analyseret, forskere opdagede nogle bakterier - Streptococcus mitis – som findes hos mennesker. Mens bakteriernes oprindelse blev diskuteret heftigt, hændelsen fremhævede problemet med krydskontaminering – noget, der kunne ugyldiggøre analysen af ​​alle prøver, der blev bragt tilbage fra fremtidige månemissioner.

I betragtning af de potentielle måne- og andre rummissioner, der kommer op i det næste årti, der vil også være mere behov for bedre måder at håndtere og analysere materialet på.

En løsning er at bruge måne-rovere til at analysere månens miljø in situ, men en vigtig udfordring med dette, ifølge Diego Urbina fra den belgiske virksomhed Space Applications Services, er den traditionelle enorme udgift og vanskelighed ved at transportere og bruge disse køretøjer.

Urbina arbejder på et projekt kaldet LUVMI, som er ved at udvikle en letvægter, lavpris rover, der vejer omkring 45 kg. I januar, holdet testede en 60 kg prototype over to dage i Noordwijk, Holland, at se, hvordan den klarede sig autonomt ved at navigere i farlige forhindringer og måne-efterlignende overflader, fra ujævnt terræn til klitter.

"Det gik rigtig godt. Det beviste, at konceptet virkede, at den leverede de funktioner, vi ville have den til, og roverens boremaskine fungerede korrekt, " sagde Urbina. "Vi håber, at i midten af ​​2020'erne, hvis alt går godt, vi kunne have LUVMI klar til månen."

Holdet håber, at LUVMI kunne blive sendt for at se på egenskaberne af månens vandis – hvis eksistens blev bekræftet sidste år – samt kemikalierne i skorpen og atmosfæren, kendt som flygtige stoffer.

Det kunne også udforske måder at udvinde ilt og vand til brug for mennesker og som brændstof af køretøjer og satellitter, potentielt hjælpe fremtidige missioner. "Vi forventer, at dette er en slags eksponentiel effekt - at når først du kan udvinde ressourcer, disse muliggør mange ting, der kan hjælpe dig med at udvinde flere ressourcer og udvide ind i solsystemet, sagde Urbina.

Sweet spot

Urbina forklarede, at LUVMI-roveren er meget mindre end traditionelle regeringsstøttede, men også større end de mere kommercielle miniature, som dem, der er designet til Googles Lunar XPRIZE, før den blev annulleret sidste år.

"Vi er på et dejligt sted, hvor det er lille nok til, at dine lanceringsomkostninger ikke er for høje og store nok til, at du kan levere en flot suite af nyttelast og gøre noget interessant, " han sagde.

I stedet for at have seks hjul som nogle andre modeller, LUVMI roveren har kun fire, hvilket Urbina siger gør det mere energieffektivt, samtidig med at det holder det meget mobilt. Dette aktiveres af et justerbart affjedringssystem, der gør det muligt for chassiset at bevæge sig op og ned og lettere bringe sensorer i kontakt med månens overflade, mens den kører.

I modsætning til traditionelle rovere, der overfører prøver til månens overflade efter at have boret i sten, LUVMI vil også sigte mod at halvere analysetiden og reducere risikoen for at beskadige materialerne ved at måle dem in situ i stedet for at returnere dem til Jorden. Det vil den gøre ved at bore i jorden med sin prøvetager, som bruger varme til at frigive de flygtige stoffer, der skal måles.

Men mens analyse af prøver på månen kunne give en vis mængde information, der er intet som at have en del af månen foran dig at se på på Jorden, siger professor Sara Russell ved Natural History Museum i London, Storbritannien.

"Der er mange ting, som en in situ rover eller orbital mission kan gøre, men der er mange eksperimenter, hvor du rent faktisk skal have prøven i hænderne i et laboratorium for at udføre dem, " hun sagde.

Prof. Russell sagde, at dette er nødvendigt for undersøgelser såsom præcise isotopmålinger for at bestemme alderen eller den kemiske historie af prøver, eller detaljerede undersøgelser af organisk materiale for at vurdere muligheden for liv andre steder i solsystemet.

Hun er en del af et team, der er ved at udvikle en plan for at bygge en dedikeret paneuropæisk facilitet til korrekt at kurere prøver returneret fra rummet, beskytte dem mod forurening og bevare dem i uberørt stand.

Kuration

Hendes rolle, som leder af et projekt kaldet EURO-CARES, var at samle videnskabsmænd og ingeniører fra hele Europa for at planlægge en European Sample Curation Facility (ESCF) for at imødekomme behovene for prøvereturmissioner i de kommende årtier.

"Der er en masse fællestræk i, hvad vi skal gøre, og enhver europæisk rummission vil være et internationalt projekt, der er et samarbejde mellem flere forskellige lande, " forklarede prof. Russell. "Så det var vigtigt, at vi kom sammen for at dele vores ekspertise og skabe noget, der ville være mere Europa-dækkende."

Udover at forene deres viden fra tidligere rumforskning, forskerne kiggede rundt på kurationsfaciliteter på andre kontinenter, såsom dem fra NASA og Japans JAXA. "De var geniale til at dele deres erfaringer, " sagde prof. Russell.

Hun sagde, at enhver forskningsfacilitet skulle være modulær, med plads til at tilføje nye bygninger for at beskytte prøver, der kommer fra meget forskellige miljøer og undgå krydskontaminering. "Tommelfingerreglen er, at prøverne skal holdes i samme tilstand, som de er på overfladen af ​​deres krop, " hun sagde.

Ifølge prof. Russell, selve samlingen af ​​måneprøver er relativt ligetil på grund af det halve århundredes arveviden, der er opnået fra Apollo-månemissionerne – hvilket gør det at starte med månen 'rigtig godt' nemt og gennemførligt."

Men, hun sagde, prøver fra kroppe som Mars er 'en helt anden kedel af fisk' sammenlignet med månens sterile natur. Der er behov for at tage hensyn til forholdene i Mars atmosfære og muligheden for, at insekter kan bringes tilbage til Jorden. Det giver dem en 'begrænset' status, der involverer et helt sæt protokoller til beskyttelse på Jorden.

Dette kunne også nødvendiggøre, for eksempel, en slags telt, der kunne opstilles, hvor en prøve lander til indledende arbejde, inden den bliver ført til dens endelige kurationsfacilitet.

Holdet vurderer, at opbygningen af ​​en ESCF til at kurere blot ubegrænsede prøver vil koste mellem €10 millioner og €20 millioner, og over 100 millioner euro for en, der også analyserede begrænsede prøver. Prof. Russell siger, at dette er et relativt lille udlæg i betragtning af de samlede omkostninger ved missioner, med aktuelle asteroideprøve-returmissioner såsom Hayabusa2 og OSIRIS-REx budgetteret til hundredvis af millioner af euro og en Mars en, der sandsynligvis vil koste milliarder.

Holdet har endnu ikke slået sig ned på et specifikt sted og ville være nødt til at søge finansiering for at bygge det som et næste skridt. Prof. Russell siger, imidlertid, at arbejdet med en ESCF bør begynde mindst syv år, før prøverne sandsynligvis vil blive returneret til Jorden - og med missioner, der muligvis kommer tilbage fra månen og andre steder inden for en 10-års tidsramme fra nu, dette kan øge behovet.

"Det har fået hjem, at vi virkelig skal begynde at tænke over det nu, " sagde prof. Russell. "En facilitet ville åbne et helt nyt område af videnskab, nogle af dem kender vi ikke engang til endnu."