Mars Sample Return-missionen har en rystende fremtid, og NASA opfordrer private virksomheder til backup

En kritisk NASA-mission i søgen efter liv hinsides Jorden, Mars Sample Return, er i problemer. Dets budget er steget fra 5 milliarder US$ til over 11 milliarder US$, og prøvens returneringsdato kan skride fra slutningen af ​​dette årti til 2040.

Missionen ville være den første til at forsøge at returnere stenprøver fra Mars til Jorden, så videnskabsmænd kan analysere dem for tegn på tidligere liv.

NASA-administrator Bill Nelson sagde under en pressekonference den 15. april 2024, at missionen, som den i øjeblikket er udtænkt, er for dyr og for langsom. NASA gav private virksomheder en måned til at indsende forslag til at bringe prøverne tilbage på en hurtigere og mere overkommelig måde.

Som en astronom, der studerer kosmologi og har skrevet en bog om tidlige missioner til Mars, har jeg set sagaen om tilbagevenden udspille sig. Mars er det nærmeste og bedste sted at søge efter liv hinsides Jorden, og hvis denne ambitiøse NASA-mission blev optrevlet, ville videnskabsmænd miste deres chance for at lære meget mere om den røde planet.

Mars' beboelighed

De første NASA-missioner, der nåede Mars' overflade i 1976, afslørede planeten som en kold ørken, ubeboelig uden en tyk atmosfære for at beskytte livet mod solens ultraviolette stråling. Men undersøgelser udført i løbet af det seneste årti tyder på, at planeten kan have været meget varmere og vådere for flere milliarder år siden.

Rovererne Curiosity og Perseverance har hver især vist, at planetens tidlige miljø var egnet til mikrobielt liv.

De fandt livets kemiske byggesten og tegn på overfladevand i en fjern fortid. Curiosity, som landede på Mars i 2012, er stadig aktiv; dens tvilling, Perseverance, som landede på Mars i 2021, vil spille en afgørende rolle i prøvens returmission.

Hvorfor astronomer vil have Mars-prøver

Første gang NASA ledte efter liv i en Mars-klippe var i 1996. Forskere hævdede, at de havde opdaget mikroskopiske fossiler af bakterier i Mars-meteoritten ALH84001. Denne meteorit er et stykke af Mars, der landede i Antarktis for 13.000 år siden og blev genfundet i 1984. Forskere var uenige om, hvorvidt meteoritten virkelig nogensinde havde huset biologi, og i dag er de fleste videnskabsmænd enige om, at der ikke er nok beviser til at sige, at klippen indeholder fossiler.

Flere hundrede Mars-meteoritter er blevet fundet på Jorden i de sidste 40 år. De er gratis prøver, der faldt til Jorden, så selvom det kan virke intuitivt at studere dem, kan videnskabsmænd ikke fortælle, hvor på Mars disse meteoritter stammer fra. De blev også sprængt væk fra planetens overflade af stød, og disse voldsomme begivenheder kunne nemt have ødelagt eller ændret subtile beviser på liv i klippen.

Der er ingen erstatning for at bringe prøver tilbage fra en region kendt for at have været gæstfri til livet i fortiden. Som følge heraf står agenturet over for et prisskilt på $700 millioner per ounce, hvilket gør disse prøver til det dyreste materiale, der nogensinde er indsamlet.

En overbevisende og kompleks mission

At bringe Mars-sten tilbage til Jorden er den mest udfordrende mission, NASA nogensinde har forsøgt, og den første fase er allerede startet.

Vedholdenhed har indsamlet over to dusin klippe- og jordprøver og afsat dem på gulvet i Jezero-krateret, en region, der sandsynligvis engang var oversvømmet med vand og kunne have rummet liv. Roveren indsætter prøverne i beholdere på størrelse med reagensglas. Når roveren fylder alle prøverørene, vil den samle dem og bringe dem til det sted, hvor NASA's Sample Retrieval Lander vil lande. Sample Retrieval Lander inkluderer en raket til at få prøverne i kredsløb omkring Mars.

Den Europæiske Rumorganisation har designet en Earth Return Orbiter, som vil mødes med raketten i kredsløb og fange prøvebeholderen på størrelse med basketball. Prøverne vil derefter automatisk blive forseglet i et bioindeslutningssystem og overført til en jordindgangskapsel, som er en del af Earth Return Orbiter. Efter den lange tur hjem vil indgangskapslen springe ud i faldskærm til jordens overflade.

Den komplekse koreografi af denne mission, som involverer en rover, en lander, en raket, en orbiter og koordinering af to rumbureauer, er uden fortilfælde. Det er synderen bag det store budget og den lange tidslinje.

Eksempler på returnering bryder banken

Mars Sample Return har sprængt et hul i NASA's budget, hvilket truer andre missioner, der har brug for finansiering.

NASA-centret bag missionen, Jet Propulsion Laboratory, har netop afskediget over 500 medarbejdere. Det er sandsynligt, at Mars Sample Returns budget delvist forårsagede fyringerne, men de kom også til at Jet Propulsion Laboratory havde en overfyldt plade af planetariske missioner og led i budgetnedskæringer.

Inden for det seneste år rejste en uafhængig revisionskommissionsrapport og en rapport fra NASA Office of Inspector General dybe bekymringer om levedygtigheden af ​​prøve-returmissionen. Disse rapporter beskrev missionens design som alt for komplekse og bemærkede problemer såsom inflation, forsyningskædeproblemer og urealistiske omkostninger og tidsplanestimater.

NASA mærker også varmen fra Kongressen. For regnskabsåret 2024 beskærede Senatets Bevillingskomité NASA's planetariske videnskabsbudget med over en halv milliard dollars. Hvis NASA ikke kan holde låg på omkostningerne, kan missionen endda blive aflyst.

Tænker ud af boksen

Stillet over for disse udfordringer har NASA udsendt en opfordring til innovative designs fra den private industri med et mål om at mindske missionens omkostninger og kompleksitet. Forslag skal indsendes senest den 17. maj, hvilket er en ekstremt stram tidslinje for en så udfordrende designindsats. Og det vil være svært for private virksomheder at forbedre den plan, som eksperter fra Jet Propulsion Laboratory havde over et årti til at udarbejde.

En vigtig potentiel aktør i denne situation er det kommercielle rumfirma SpaceX. NASA samarbejder allerede med SpaceX om Amerikas tilbagevenden til månen. Til Artemis III-missionen vil SpaceX forsøge at lande mennesker på månen for første gang i mere end 50 år.

Den massive Starship-raket, som SpaceX vil bruge til Artemis, har dog kun haft tre testflyvninger og har brug for meget mere udvikling, før NASA vil betro den med en menneskelig last.

I princippet kunne en Starship-raket bringe en stor nyttelast af Mars-sten tilbage på en enkelt to-årig mission og til langt lavere omkostninger. Men Starship kommer med store risici og usikkerheder. Det er ikke klart, om den raket kunne returnere de prøver, som Perseverance allerede har indsamlet.

Rumskibet bruger en affyringsrampe, og det skal tankes op til en returrejse. Men der er ingen affyringsrampe eller tankstation ved Jezero-krateret. Starship er designet til at transportere mennesker, men hvis astronauter tager til Mars for at indsamle prøverne, vil SpaceX have brug for en Starship-raket, der er endnu større end den, den har testet indtil videre.

At sende astronauter medfører også ekstra risici og omkostninger, og en strategi med at bruge mennesker kan ende med at blive mere kompliceret end NASA's nuværende plan.

Med alle disse pres og begrænsninger har NASA valgt at se, om den private sektor kan komme med en vindende løsning. Vi får svaret i næste måned.

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.