Ostatnia aktualizacja: wtorek, 31 października 2017 15:04
Ponieważ SpaceX nie ujawniło zbyt wielu detali na temat planów lądowania oraz ewentualnej kolonizacji Marsa, mamy niewiele wskazówek jak ma to wyglądać. Jednakże, jak dotąd SpaceX współpracuje z NASA nad wdrażaniem swojej technologii i nie ma co wątpić w to, że SpaceX w dalszym ciągu będzie blisko współpracować z NASA.

Przygotowania do podróży na Marsa

Ponieważ SpaceX nie ujawniło zbyt wielu detali na temat planów lądowania oraz ewentualnej kolonizacji Marsa, mamy niewiele wskazówek jak ma to wyglądać. Jednakże, jak dotąd SpaceX współpracuje z NASA nad wdrażaniem swojej technologii i nie ma co wątpić w to, że SpaceX w dalszym ciągu będzie blisko współpracować z NASA. Mało prawdopodobne, by SpaceX podążało dokładnie za planami NASA, ale jest kilka kroków bliżej do osiągnięcia celu, który prawdopodobnie zostanie osiągnięty wspólnie. W związku z tym, ten artykuł jest w zasadzie listą rzeczy, które według NASA trzeba zrobić, aby wysłać załogową misję na Marsa.

Ta strona bazuje w większości na niedawno opublikowanym dokumencie NASA Mars Exploration Program Analysis Group (MEPAG, grupa analizująca program eksploracji Marsa, przyp. tłum.). Dokument ten przedstawia luki w wiedzy NASA, związane z ich każdym marsjańskim celem. Cele I, II i III w dokumencie dotyczą szukania życia, jak i badań klimatu oraz geologii planety. Cel IV, jednakże, to przygotowanie do eksploracji Marsa przez ludzi. Ten cel dzieli się na: opcjonalny załogowy orbiter (cel IV-), misję na powierzchni (cel IV) i trwałą obecność ludzi na Marsie (cel IV+). Warto zauważyć, że nawet cel IV+ jest daleki od kolonizacji, i prawdopodobnie będzie przypominał ISS.

Gap Filling Activities (GFAs), konieczne do osiągnięcia celu, są streszczone poniżej, razem z kilkoma spekulacjami na temat tego, jakie przyszłe instrumenty oraz misje mogą osiągnąć wyznaczone cele.

Dochodzenie 1A: Atmosferyczne pomiary pozwalające na hamowanie w atmosferze, EDL oraz start.

Stosowność celu SpaceX: Studiowanie wyższych partii marsjańskiej atmosfery z większą precyzją jest wymagane, zanim NASA będzie gotowa do skalowania systemów hamowania atmosferycznego oraz systemów EDL (Entry, Descent & Landing - wejście w atmosferę, schodzenie i lądowanie, przyp. tłum.) tak, aby wystarczyły do transportu ludzi. Zauważmy, że Red Dragon znacznie różni się od projektowanych przez NASA marsjańskich lądowników, które korzystają z wielkich osłon termicznych oraz spadochronów, a więc są niezwykle czułe na zmiany atmosferyczne. Red Dragon ma w minimalnym stopniu korzystać z hamowania aerodynamicznego, zamiast tego wykorzystując olbrzymie ilości paliwa do lądowania z użyciem silników. Jeśli SpaceX wykorzysta podobne techniki do misji załogowych, nasza obecna wiedza na temat wyższych partii atmosfery może być wystarczająca. Prawdopodobne jest także to, że MCT nie będzie korzystać ze spadochronów, ponieważ są one mniej skuteczne przy większych ładunkach.

Strategiczne braki w wiedzy: NASA zawiera grupę Strategic Knowledge Gaps z niezależnymi od siebie działaniami mającymi na celu uzupełnienie tych braków (GFAs). Pomiary temperatury wszystkich warstw całej atmosfery na dłuższy okres mogą znacznie poprawić modelowanie EDL, jak i bezpieczeństwo. Poznanie stężenia, wielkości i składu pyłu w atmosferze będzie konieczne, aby wymodelować i sprawdzić jaki poziom pyłu będzie bezpieczny w czasie lądowania. Te same właściwości dotyczące kropelek aerozolu będą również wpływać na działanie systemów nawigacji, szczególnie ich elementów optycznych. Lepsze zrozumienie ciśnienia powietrza oraz modeli wiatrowych mogą umożliwić dokładniejsze lądowanie. Kontynuując, długoterminowe badanie burz piaskowych z orbity może umożliwić zdeterminowanie prawdopodobieństwa burzy piaskowej podczas misji, oraz możliwość przeczekania burzy.

Dyskusja ogólna: Dokument MOPAG opisujący temat eksploracji Marsa zawiera ostatnie obserwacje spełniające kilka wymagań pomiarowych, ale są one obecnie niewystarczające, aby dostarczyć niezbędnych i wiernych modeli inżynieryjnych. Obecny protokół orbitalny nie jest wystarczający i zawodzi przy zapewnieniu dobrego sprawozdania o zakresie czasów lokalnych na planecie. Obserwacje powierzchni są zbyt krótkie i mają miejsce tylko w czterech miejscach. Dokładna liczba orbiterów i lądowników potrzebnych do pokrycia całej planety nie jest określona oraz zależy od tego, jak częste pomiary będą wymagane.

Ile satelitów potrzeba do “globalnego pokrycia” Marsa?: Satelita na orbicie polarnej w końcu znajdzie się nad każdym punktem obracającego się pod nim Marsa, chyba że długość dnia marsjańskiego jest wielokrotnością okresu orbitalnego, to orbita satelity nie będzie obejmować każdego punktu na planecie. Trwa to jednak dość długo, a dokładnie jak długo zależy od orbity oraz od tego, na jak szerokim obszarze satelita może dokonać pomiarów przy pojedynczym przelocie. Jeśli częstotliwość pomiarów jest czynnikiem ograniczającym, łatwiej jest skalkulować ilość potrzebnych satelitów. Satelita na orbicie polarnej przeleci nad tym samym punktem maksymalnie dwa razy na sol (doba marsjańska - 24.623 h), jako że planeta obraca się pod orbitą polarną satelity. (Satelita na równikowej orbicie znajdzie się nad tym samym punktem przy każdej pojedynczej orbicie, zamiast tylko dwa razy na dobę, ale może dokonać pomiarów tylko nad równikiem, dlatego nie jest to zbytnio użyteczne rozwiązanie). Jeśli więc potrzeba 24 pomiarów/sol (pomiarów na jedną marsjańską dobę, przyp. tłum.) dla określonego miejsca, potrzeba będzie 12 satelitów. Kolejną sprawą jest to, że pojedynczy pomiar satelitarny ma miejsce jedynie o określonej porze dnia dla danej lokacji. Dla przykładu, wykonanie globalnych pomiarów o zachodzie wymagałoby sporej liczby satelitów. Późniejsze szacunki ETA zakładają, że jest wymagana tylko mała liczba satelitów aby osiągnąć (lub obniżyć priorytety) każdej z GFA.

Gap Filling Activity

Możliwe organizacje / instrumenty

Obecny status

Lista priorytetów, nieoficjalny poziom gotowości technologicznej (TRL), ETA

GFA A1-1 a. to możliwy pomiar temperatury całej atmosfery z precyzją 5 km pionowo i 10 km poziomo. NASA uwzględniła MCS w MRO (2005); indyjski MOM obecnie prowadzi pomiary temperatury oraz emisyjności powierzchni planety; należący do ESA 2016 TGO zawiera kilka kamer IR, które mogą przeprowadzić pomiary temperatury atmosfery (mimo że nie jest to jego główna funkcja), ale nie uwzględni proponowanego MCS II. Dokładna liczba orbiterów typu MCS potrzebna do pokrycia planety nie jest określona, a MCS II nie jest przypisany jeszcze do żadnej sondy, ze względu na to, że nie został dołączony do TGO 2016, przypuszczalnie z powodu małej wartości dodanych limitowanych atmosferycznych danych z kamer IR. Najwyższy priorytet”, TRL 9, niezbędne nawet dla załogowego przelotu (flyby, IV-). Może MCS II wystartuje z początkiem 2020 roku? NASA chce przynajmniej 5 lat ciągłych pomiarów, więc to pcha każdą misje załogową z powrotem do późnych lat 2020-tych, przy założeniu że MCS I, MOM oraz TGO będą nadal funkcjonować.
GFA A1-2 b. może “wykonać globalne pomiary poziomego przekroju aerozoli (pył i wodny lód) na wszystkich strefach czasowych”,[1] na rozdzielczości pionowej ≤5 km, razem z pomiarami właściwości optycznych, rozmiaru cząsteczek oraz gęstości. NASA uwzględniła MCS w MRO (2005); NASA MEDLI (MSL Entry Decent and Landing Instruments) zbadał ciśnienie oraz temperaturę osłon termicznych podczas transportu łazika Curiosity, w celu sprawdzenia modelowania. ESA 2016 TGO powinien zmierzyć skład aerozolów, ale niekoniecznie pyłu i nie obejmie proponowanego MCS II. Dokładna liczba orbiterów MCS potrzebnych do badania planety nie jest określona, ale MCS II nie jest przypisany jeszcze do żadnej sondy, ze względu na to, że nie został dołączony do TGO 2016, prawdopodobnie ze względu na niewielką wartość ponad ograniczone dane o aerozolach ze spektrometrów. Chociaż dokument MEPAG[1] rekomenduje, aby NASA dodawała do wszystkich lotów w marsjańskiej atmosferze odpowiednie urządzenia, które pozwoliłyby na zbadanie marsjańskiego środowiska i pomogłyby przy projektowaniu nowych pojazdów, to nie wydaje się, aby istniały plany ponownego użycia MEDLI. Najwyższy priorytet”, TRL 9, oraz niezbędne nawet do załogowych misji przelotowych (IV-),[3] ale nie zawarte w 2018 TGO. Może MCL II poleci we wczesnych latach 20.? NASA chce przynajmniej 5 lat pomiarów, więc przesuwa to każdą załogową misję z powrotem do późnych lat 2020-tych, zakładając że MCS I i TGO będą nadal funkcjonować.
GFA B1-2 c. obejmie pomiary ciśnienia przy powierzchni oraz danych meteorologicznych “w różnych lokalizacjach na przestrzeni wielu marsjańskich lat”,[1] w celu sprawdzenia modeli pogodowych cyklu dnia i nocy oraz oddziaływań pływowych. Barometry powinny zostać umieszczone na powierzchni, koncentrując się przede wszystkim na lokacjach krytycznych dla modeli burzowych, w celu wykonania pomiarów > na każde 100 sekund, z precyzją do 10-2 Pa. Pomiary temperatury, wiatru oraz wilgotności byłyby uwzględnione, dodatkowo sonda ultradźwiękowa skierowana w górę mierzyłaby temperaturę i aerozole na różnych wysokościach. NASA 1997 Pathfinder obejmujący atmosferyczne i meteorologiczne sensory (już nie funkcjonujące); NASA 2003 Spirit (to samo) oraz Opportunity (nadal funkcjonuje) miały kamery Mini-TES, które mogły (w przypadku Opportunity mogą) zmierzyć profile temperatur w atmosferze; lądownik Phoenix (nie funkcjonuje) zawierał stację meteorologiczną oraz LIDAR; łazik Curiosity posiada REMS (stację monitorowania środowiska); lądownik InSight (2016) będzie wyposażony w sensory do badań wiatru, temperatury oraz ciśnienia; 2018 ESA ExoMars będzie mieć stację meteorologiczną z długoterminowym źródłem zasilania; proponowany na 2020 rok łazik miałby zawierać zestaw instrumentów MEDA. Duża ilość poprzednich lądowników zawierała ciśnieniowe oraz meteorologiczne instrumenty pomiarowe. Mimo że większość przestała funkcjonować, planowana jest grupa pomiarów, a wiele z nich powinno funkcjonować równocześnie, by zapewnić globalne pomiary. Najwyższy priorytet”,[1] TRL 9, niezbędne do lądowania załogowego (IV). Jest mało prawdopodobne, aby Opportunity dalej był sprawny, mimo to nadal będziemy mieć ~4 funkcjonujące stacje meteorologiczne, jeśli pojawi się zapowiadany na 2020 Mars Rover.
GFA B1-1d. to “globalne monitorowanie aktywności pyłu oraz aerozoli, aby utworzyć długoterminową prognozę dotyczącą klimatu i burz piaskowych (>10 marsjańskich lat)”,[1] żeby “zrozumieć statystyki dotyczące występowania burz piaskowych”[3] i określenia, czy można “przeczekać” burzę pozostając na marsjańskiej orbicie. Jedyne potrzebne instrumenty satelitarne to RVSC, ale bardziej preferowany jest szerszy kąt soczewek. NASA 1996 Mars Global Surveyor miał na pokładzie MOC-WA (Mars Orbiter Camera - Wide Angle), niestety kontakt z sondą został utracony w 2007 roku; NASA umieściła MARCI w MRO; indyjska misja Mars Orbiter 2014 posiada MCC (Mars Color Camera), jednak może ona nie być zbytnio użyteczna z powodu małego obszaru, który może obserwować (256 km), lub ~8% średnicy Marsa. TGO od ESA (2016) będzie zawierał kamery CaSSIS, jednak one mogą mieć ograniczone pole widzenia. W związku z tym, że burze piaskowe osiągają ogromne rozmiary, jest stosunkowo łatwo mapować je nawet dzięki zdjęciom orbitalnym małej rozdzielczości. Śledzenie ich wymaga jednak częstego obserwowania tej samej lokalizacji, co nie jest zapewnione przez kamery skupione na małym obszarze. Dokument dotyczący celów MEPAG[1] nie wspomina o jakichkolwiek działaniach, które powinny zostać podjęte, więc prawdopodobnie obecnie dostępne satelity są wystarczające. Wysoki priorytet”,[1] TRL 9, nie są konieczne do późniejszej załogowej eksploracji (IV),[3] ale wymaga 10 marsjańskich lat (19 lat ziemskich) dalszych pomiarów. Mars Global Surveyor wszedł na orbitę Marsa we wrześniu 1997, więc 10 marsjańskich lat powinno wypaść w połowie 2016 roku.
GFA A1-3 / B1-3 e. powinien “stworzyć długoterminowe (> 5 marsjańskich lat) obserwacje wiatrów oraz kierunków wiatrów z precyzją ≤ 3 m/s na wszystkich czasach lokalnych od 15 km do pułapu > 60 km. Do globalnego pokrycia potrzebne będą obserwacje pionowe do ≤ 5 km oraz poziome z rozdzielczością do ≤  300 km. Jednocześnie z obserwacjami globalnych wiatrów, profil wiatrów przy powierzchni (<15 km) z precyzją ≤2 m/s w charakterystycznych obszarach (równiny, kaniony). Wiatry warstwy granicznej mogą wymagać pionowych pomiarów o rozdzielczości ≤ 1 km oraz poziomych o rozdzielczości ≤ 100 m. Pomiary powierzchniowych wiatrów mogą być potrzebne co godzinę przez cały cykl dzienny. Podczas dnia (kiedy występuje silnie konwekcyjna warstwa dobrze wymieszana), wysoka częstotliwość pobierania próbek wiatru będzie niezbędna.”[1] Arkusz NASA z 2012 roku[3] mówi: “Jednostki bliskie lotu przechodzą testy naziemne (Near-flight units in ground testbeds). [3-5] lat do gotowości do Marsa.” oraz wymieniają potencjalne instrumenty takie jak “Lidar, mikrofale, inne TBD”. NASA HARLIE to ziemski przykład jednego z podobnych instrumentów. Nie ma instrumentów zdolnych do wykonania tego typu pomiarów, jednakże skaterometry mogą mierzyć prędkość wiatru na ziemi odbijając mikrofale od ziemskich oceanów. Ostatnią iteracją był RapidSCAT, który został dostarczony na ISS przy wykorzystaniu CRS-4 (SpaceX). Naziemny LIDAR wysokiej mocy z zastosowaniem rozpraszania wstecznego może także być wyjściem, taki jak np. HARLIE. Jednakże, sam system nadal jest zbyt duży, ciężki i zużywa zbyt dużo energii w porównaniu do innych instrumentów; zużywa ~1000 W energii (10 razy więcej niż cały łazik Curiosity). Dodatkowo, wiele naziemnych instrumentów może być koniecznych do pokrycia planety. Wysoki priorytet”,[1] TRL ~7, oraz niezbędne nawet dla załogowego przelotu (IV-).[1] Jeśli 3-5 lat ETA[3] są trafne, taki instrument mógłby polecieć w 2015-17, oraz ukończyć 5 marsjańskich lat zbierania danych w późnych latach 2020-tych.
GFA B1-4 f. obejmuje “okazjonalne profile temperatury i gęstości z pionową rozdzielczością < 1 km pomiędzy powierzchnią i 20 km”. W zasadzie, to jest to to samo co GFA A1-1, ale tylko dla niższej atmosfery oraz większej rozdzielczości. NASA zawarła instrumenty pomiarowe w sprzęcie EDL łazików Pathfinder, Spirit, Opportunity oraz Curiosity, jak i w lądowniku Feniksa.Używa się także Mars Global Surveyor oraz MRO do przeprowadzania pomiarów RO - wzajemnych oraz z Ziemi.[3] To może zostać osiągnięte na kilka sposobów: “Systemy EDL i lotu wyposażone w sprzęt, okultacja radiowa z Ziemi, wzajemne okultacje z wielu orbiterów (“GPS”).”[3] Średni priorytet”,[1] TRL 9, oraz powinny być konieczne dla załogowego lądowania (wczesna IV).[3] W toku?

Dochodzenie 1B: Uniknięcie wstecznego skażenia przez pokazanie że lądowiska są rozsądnie czyste od zagrożenia biologicznego.

Możliwości zastosowania dla SpaceX: Standardy ochrony planetarnej NASA powinny zminimalizować ryzyko dla 1) załogi, 2) opinii publicznej, oraz 3) dla gatunków lądowych w ogólności.[1] Nawet podczas mało prawdopodobnego wydarzenia takiego jak istnienie żywych bakterii pasożytniczych, ponieważ na Marsie nie ma żywych zwierząt na których mogłyby się żywić, jest mało prawdopodobne aby mogły przetrwać albo rozwijać się w środowisku podobnym do ziemskiego, a nawet bardziej nieprawdopodobne jest to że mogą one być bardziej niebezpieczne dla ludzi niż bakterie które ewoluowały aby ominąć nasz system immunologiczny, jednak zagrożenie nadal nie jest zerowe. Nie jest możliwe “zerwanie łańcuchów kontaktu” dla misji załogowych, więc NASA może wymagać od SpaceX aby upewnili się przed lądowaniem czy pył może stanowić zagrożenie biologiczne. Wiemy z Apollo że nie jest możliwe utrzymanie pyłu z dala od habitatu po EVA, oraz że pył może znaleźć drogę do płuc astronauty.

Gap Filling Activity

Możliwe organizacje / instrumenty

Obecny status

Lista priorytetów, nieoficjalny TRL, ETA

GFA B2-1 a. to zdeterminowanie czy życie występuje w regolicie na przyszłych lądowiskach, oraz czy pył jest mechanizmem ich transportu. Jeśli życie zostanie odnalezione, konieczne jest ustalenie czy stanowi zagrożenie biologiczne. Proponowany przez NASA 2020 Rover mógłby pobrać próbki dla dalszych ustaleń; NASA/SpaceX 2018 Red Dragon z dostarczeniem z powrotem próbek był proponowany, ale pomysł może zostać wznowiony w połączeniu z 2020 Rover. Powrót z próbkami może być konieczny, być może nawet z planowanego lądowiska[3], jednak 2020 Rover oraz Red Dragon są tylko propozycjami (powrót próbek). Najwyższy priorytet[1] TRL ~5, oraz niezbędne dla załogowego lądowania (wczesny IV).[3] Jeśli 2020 Rover zbierze próbki do powrotu, próbki powinny wrócić na Ziemię we wczesnych latach 2020-tych, przy uzyciu SpaceX Red Dragona lub innego rozwiązania.
GFA B5-1 b. powinien “określić podział specjalnych marsjańskich regionów”, więc właściwe pomiary powinny mieć miejsce przed rozpoczęciem pierwszego. Punkty startu to między innymi pomiary orbitalne aktywności pogodowej oraz orbitery i lądowniki do badania lodu na powierzchni planety.[1] ExoMars (ESA 2016) Trace Gas Orbiter powinien posiadać detektor neutrin do sprawdzenia obecności wodoru w wodzie; ExoMars Rover (ESA 2018) będzie posiadał wiertło oraz naziemny radar penetracyjny; łazik NASA (2020) także powinien posiadać radar oraz możliwość pobrania próbek do ich późniejszego lotu na Ziemię. Przygotowania do powrotu próbek powinny rozwiązać problem, inne opcje zawierają obrazowanie radarowe, wiercenie, analizę ilościową oraz “spektroskopię neutronową i promieni gamma aby zbadać wodór w dwóch zakresach głębokości (do 50 cm, do 10 cm)”.[3] Wysoki priorytet”,[1] “niektóre instrumenty użyte wcześniej (TRL 8-9). Inne w TRL 6 i wyżej”,[3] oraz niezbędne do lądowania załogowego (IV późna).[3] To powinno zostać wykonane do wczesnych lat 2020-tych, aby umożliwić bezpieczny powrót próbek na Ziemię.

Dochodzenie 2A: Określenie rodzajów pyłów które mogą wpływać na sprzęt i infrastrukturę.

Możliwości zastosowania dla SpaceX: Mars jest ekstremalnie zapylony. Pył może dostać się do kół w łazikach, może być przenoszony z wiatrem, może znajdować się w silnikach, a nawet w strojach astronautów poruszających się po powierzchni. Skutki mogą obejmować: 1) nieszczelne uszczelki ciśnieniowe, 2) spięcia elektryczne oraz 3) korozyjne działania chemiczne.[1] SpaceX potrzebuje wystarczającej ilości informacji na temat pyłów aby stworzyć symulację marsjańskiego pyłu aby przetestować wszystkie trzy efekty / skutki.

Generalna dyskusja: Lądownik Phoenix oraz łaziki Spirit i Opportunity dostarczyły duże ilości informacji na temat pyłów, oraz obniżyły poziom priorytetu, ale kompletna analiza jest nadal niezbędna.

Gap Filling Activity

Możliwe organizacje / instrumenty

Obecny status

Lista priorytetów, nieoficjalny poziom gotowości technologii, ETA

GFA B4-2 / B6-1 a. powinien zawierać “kompletną analizę regolitu oraz powierzchniowych procesów eolicznych (pył), składających się z formy i rozkładu wielkości, gęstości, wytrzymałości na ścinanie, kompozycji i zawartości lodu, mineralogii, przewodności elektrycznej i cieplnej, właściwości tryboelektrycznych i fotoemisji oraz chemii (szczególnie chemii w znaczeniu przewidywania efektów korozji), głębokich jak to tylko możliwe próbek regolitu pod wpływem ludzkich operacji na powierzchni”.[1]

MER (NASA 2003 Spirit i Opportunity) użyły magnesów aby określić stopień magnetyczności pyłu (100%, jak się okazuje) oraz analizowały pył z wykorzystaniem spektrometrów; lądownik Phoenix zawierał TEGA do podgrzania próbek pyłu i zbadania uwolnionego gazu, oraz jego stacja meteorologiczna LIDAR określiła koncentrację cząsteczek pyłu w powietrzu; lądownik ExoMars (ESA 2016) Schiaparelli wyląduje podczas sezonu burz piaskowych z instrumentami do badań nad powietrzną koncentracją pyłu oraz oddziaływania sił elektrycznych; proponowany przez NASA łazik (2020) ma zebrać próbki potrzebne do wysłania z powrotem na Ziemię.

Lądownik Schiaparelli powinien dostarczyć nam nieco właściwości elektrycznych pyłów, jednak powrót próbek jest jedynym proponowanym terminem który powinien dostarczyć resztę potrzebnych informacji.

Wysoki priorytet”,[1] TRL ~5-6, oraz niezbędny dla załogowego lądowania (IV późno).[3] Jeśli 2020 Rover pobierze próbki, mogłyby one wrócić na Ziemię we wczesnych latach 2020-tych, z wykorzystaniem Red Dragona lub innych sposobów.

GFA B4-2 / B-1 b. to “powtórzenie powyższych pomiarów w innym miejscu w innych warunkach geologicznych. Zwróc uwagę że nie jest to obowiązkowe dochodzenie / pomiar.”[1]

tak jak wyżej

tak jak wyżej

Niski priorytet”,[1] TRL ?, i pomocne dla załogowego lądowania? (IV-/+ ?).[3]

GFA B6-2 c. “powinien ustalić ilość, dystrybucję rozmiaru cząsteczek pyłu poniżej scale height (na Marsie 11,1 km) w atmosferze Marsa.”[1]

Niski priorytet”,[1] TRL ?, i pomocne dla załogowego lądowania? (IV-/+ ?).[3]

Dochodzenie 2B: Uniknięcie możliwości skażenia poprzez mapowanie specjalnych regionów które mogą zawierać życie.

Możliwość zastosowania dla SpaceX: Lądowniki i działania ludzi mogą zanieczyścić bezcenne „specjalne regiony”, lub nawet stworzyć nowe. W celu ochrony takich miejsc, możliwe że NASA będzie wymagać od SpaceX ustalenie przed lądowaniem czy ich działania mogą zanieczyścić Marsa bakteriami z Ziemi.

Gap Filling Activity

Możliwe organizacje / instrumenty

Obecny status

Lista priorytetów, nieoficjalny raport gotowości technologicznej, ETA

GFA B5-1 a. to „mapowanie podziału naturalnie występującej powierzchni specjalnych regionów.” ”Jednym z kluczy dochodzenia jest wykrywanie zmian.”[1]

Takie same jak w „GFA B5-1 b.” powyżej. (pod dochodzeniem 1B)

Takie same jak w „GFA B5-1 b.” powyżej. (pod dochodzeniem 1B): przygotowania przed powrotem marsjańskich próbek powinny prawdopodobnie to rozwiązać.[3]

Wysoki priorytet”,[1] taki sam jak w „GFA B5-1 b.” powyżej (pod dochodzeniem !B), TRL 6-9, i niezbędne dla załogowego lądowania (IV późno).[3] Powinno być to ukończone do wczesnych lat 2020-tych, aby umożliwić bezpieczny powrót próbek na Ziemię.

Dochodzenie 3A: Ustalenie czy orbitujące cząsteczki mogą stanowić zagrożenie dla załogi i ładunku.

Możliwość zastosowania dla SpaceX: „Możliwe występowanie pierścieni pyłowych pomiędzy Fobosem i Deimosem znajdujących się w i dookoła płaszczyzny równikowej Marsa. Wiedza na temat obecności cząsteczek oraz wielkość ich rozkładu powinny pomóc w planowaniu misji oraz inżynierom od ładunku i załogowej misji na Marsa.”[1]

Gap Filling Activity

Możliwe organizacje / instrumenty

Obecny status

Lista priorytetów, nieoficjalny raport gotowości technologicznej, ETA

GFA A3-1 a. powinny określić „zmienność przestrzenną wielkości rozkładu cząsteczek ejecta Fobosa/Deimosa na marsjańskiej orbicie.

Nie jest jasne czy zostałoby to skierowane do pomiarów w GFA A1-2 b, lub czy oddzielny instrument byłby konieczny.

Potencjalne instrumenty zawierają „orbitalny detektor cząstek, instrument obrazowania”.[3]Pojedyncza misja-prekursor mogłaby zapewnić wystarczające informacje na temat otoczenia cząstek.”[3]

Średni priorytet”,[1] TRL 9, oraz niezbędne dla załogowego przelotu (IV-).[3] Instrument taki jak MCS II mógłby polecieć we wczesnych latach 2020-tych. Oraz usatysfakcjonować te wymogi.

Dochodzenie 3B: określenie typu, intensywności i źródła promieniowania na powierzchni Marsa.

Możliwość zastosowania dla SpaceX: Znamy łączną ilość promieniowania uderzającego w powierzchnię Marsa, lecz nie wiemy dokładnie co się na nie składa, oraz które części odfiltrowuje atmosfera. W celu lepszego przewidywania skutków zdrowotnych u astronautów, musimy być w stanie rozróżnić pomiędzy „wkładem cząsteczek naładowanych energetycznie penetrujących atmosferę, wtórnych neutronów produkowanych w atmosferze, oraz wtórnych naładowanych cząsteczek i neutronów powstałych w regolicie.”[1]

Generalna dyskusja: Rodzaje promieniowania którymi muszą przejmować się astronauci mogą być podzielone na dwie kategorie: galaktyczne promieniowanie kosmiczne i energetyczne cząsteczki słoneczne.

Galaktyczne promieniowanie kosmiczne (GCRs): To stały strumień wysokoenergetycznych cząsteczek. Cienki strumień promieniowania bombarduje astronautów cały dzień, każdego dnia. Pochodzi ono ze wszystkich kierunków, ponieważ pochodzi ono z promieniowania tła z całej galaktyki oraz poza nią. Mimo że dawki są relatywnie niskie, pojedyncze cząsteczki mają ekstremalnie wysoką energię, co oznacza penetrację praktycznie każdej możliwej osłony. Na szczęście dawki są wystarczająco niskie aby umożliwić astronautom pozostawanie w przestrzeni przez miesiące, ponieważ cokolwiek oprócz częściowych osłon byłoby zbyt ciężkie aby uwzględnić je w kapsule. Kilka metrów metalu lub worki pełne regolitu powinny zatrzymać większość, lecz ponieważ cząsteczki posiadają tak dużą energię, kiedy zderzą się z atomami poza osłonami, emitują atomy o mniejszej energii, co tworzy kolejną radiację. Kolejna radiacja nie jest tak szkodliwa, ale różne materiały mogą wytwarzać mniejze jej ilości. Metale, na przykład, tworzą jej raczej sporo, gdy wodór oraz bogate w wodór materiały (woda, plastik oraz być może metan?) tworzą jej znacznie mniej.

Energetyczne cząsteczki słoneczne (SEPs): Co dwa lata Słońce tworzy koronalny wyrzut masy lub flarę. Wtedy powstaje olbrzymi zalew cząstek , który może utrzymywać się przez kilka godzin. Ogólnie możemy przewidzieć flary słoneczne dni lub tygodnie zanim wejdą w bardziej zaawansowany poziom, lecz same wydarzenia mogą zawierać tak wiele cząsteczek że mogą zabić nieosłoniętych astronautów w ciągu godzin. (Zauważ że taka sama dawka, jeśli rozłożona na rok, nie jest śmiertelna ale może grozić wystąpieniem raka). Na szczęście, pojedyncze cząsteczki posiadają stosunkowo niski poziom energii, więc osłonięcie się przed nimi jest stosunkowo łatwe. Jedną z popularnych metod ochrony jest skoncentrowanie całej wody i żywności habitatów wokół centrum siedliska. Podczas flary słonecznej, załoga powinna zgromadzić się w magazynie otoczonym warstwą wody pitnej i całą resztą struktury. Ochrona całego habitatu powinna wymagać dużo większej ilości wody, ale jest możliwa razem z wykorzystywaniem zasobów na miejscu (ISRU).

Rak z powodu narażenia na promieniowanie: Szacunki dotyczące narażenia na radiację nieco się różnią, zależnie od tego jak duża ochrona jest wykorzystana. Szacunki NASA dochodzą do 1 sieverta (100 rem), według pomiarów łazika Curiosity bez osłony. Inni, w tym Robert Zubrin (znany jako wiodący orędownik lotu na Marsa i autor architektury misji Mars Direct) szacuje tylko 0,5 sieverta (50 rem), z paroma osłonami. Zubrin skalkulował, że to powinno odpowiadać 1% wzrostu ryzyka śmierci z powodu raka w ciągu 30 lat następujących po misji. Z drugiej strony, 1 sievert (bez ochrony GCR) powinien odpowiadać 5,5% dodatkowego ryzyka pojawienia się raka (lecz niekoniecznie ryzyka śmierci). Obecny limit NASA co do ryzyka wynosi 3%. Zubrin w książce „The Case of Mars” uważa że skoro ludzie są narażeni na 20% ryzyko śmierci z powodu raka, 21% jest akceptowalne, nawet dla pojedynczej misji, zwłaszcza że dla palaczy ryzyko wynosi 40%.

Tak czy inaczej, załoga będzie narażona na większość z dawek promieniowania (liczby Zubrina wskazują na ~75% z 0,5 sieverta) podczas lotu, pomimo spędzania większości czasu na powierzchni. Wynika to z tego że Mars zapewnia dość dobrą osłonę, pomimo tego że nie ma pola magnetycznego takiego jakie ma Ziemia. Pobieżne obliczenia sugerują, że trwałe promieniowanie, którego doświadczy się podczas życia na Marsie, byłoby podobne w skutkach do bycia nałogowym palaczem (jednak grubsza osłona mogłaby zmniejszyć te skutki). Jest tak ponieważ każda roczna dawka promieniowania zwiększa ryzyko raka, rosnąc wykładniczo. Zwiększona szansa śmierci na raka podczas pierwszych 25 lat na Marsie wynosi ~10%, lecz po 50 latach jest to już ~41%, przynajmniej dopóki w kolonii cienkie worki z piaskiem wykorzystane podczas pierwszego lądowania nie zostaną zastąpione czymś innym.

Gap Filling Activity

Możliwe organizacje / instrumenty

Obecny status

Lista priorytetów, nieoficjalny raport gotowości technologicznej, ETA

GFA B3-4 a. powinien zidentyfikować i zmierzyć naładowane cząsteczki na powierzchni, poczynając od wodoru (liczba atomowa 1) do żelaza (liczba atomowa 26). Zakres energii cząstek tych pomiarów będzie zawierał się w przedziale od 10 MeV/nuc do 400 MeV/nuc”.[1] Żeby ustalić pochodzenie radiacji, pomiary liniowego przekazu energii (LET) będą potrzebne podczas solarnego minimum (okres w 11-letnim cyklu słonecznym gdy koronalne wyrzuty masy, flary oraz plamy słoneczne nie są tak częste).

Curiosity posiada czujnik pomiaru promieniowania, jednak potrzebne są jednoczesne pomiary w przestrzeni kosmicznej.

Pomiary Mars Science Laboratory (MSL, inaczej Curiosity) „powinny prawdopodobnie spełnić cele „a” oraz „b” poniżej tylko dla GCRs. Wpływ SEPs nie powinien być w pełni zamienny z MSL, zarówno z powodu zmienności słonecznej (kilka lub brak znaczących wyrzutów koronalnych podczas misji) lub co ważniejsze, braku orbitalnego odniesienia aby porównać wejścia i wyjścia pomiarów dla marsjańskiej atmosfery (cel pomiarowy „c” poniżej).”[1]

Średni priorytet”,[1] TRL 9, oraz ważne dla załogowego lądowania (IV Late).[3] Jeśli pomiary Curiosity + MAVEN nie będą zadowalające, możliwe że coś więcej zostanie użyte by wychwycić minimum słoneczne w 2019-2020, zanim Curiosity padnie zasilanie. Bardziej prawdopodobne, że równoczesne pomiary naziemne i orbitalne będą musiały poczekać do minimum w  latach 2030-2031 aby uzyskać jak najlepsze pomiary.

GFA B3-1 b. to „pomiary neutronów wraz z kierunkowością. Aakres energii to <10 keV do >100 MeV.”[1] Chociaż cele dokumentu MEPAG  nie wspominają o pomiarach podczas solarnego minimum, bardziej rozbudowany dokument z 2012 już o tym wspomina. Prawdopodobnie nie jest to ważny detal, i może być on uchylony. Neutrony są bardziej szkodliwe dla żywych organizmów niż inne formy wysokoenergetycznych cząstek, a więc określenie ich częstotliwości oraz źródła jest konieczne.

Curiosity posiada czujnik pomiaru promieniowania i może zbadać neutrony, lecz tylko z energiami do kilku MeV, bez kierunkowości..

Pomiary MSL „mogą prawdopodobnie zapewnić cele pomiarowe „a” i „b” poniżej tylko dla GCR. Wpływ SEPs nie powinien być w pełni zamienny z MSL, zarówno z powodu zmienności słonecznej (kilka lub brak znaczących wyrzutów koronalnych podczas misji) lub co ważniejsze, braku orbitalnego odniesienia aby porównać wejścia i wyjścia pomiarów dla marsjańskiej atmosfery (cel pomiarowy „c” poniżej).”[1] Dodatkowo, pomiary z Curiosity nie do końca pokrywają pożądany zakres energii i nie dają informacji o kierunku z którego przychodzi promieniowanie.

Średni priorytet”,[1] TRL9, oraz konieczne do lądowania załogowego (IV Late).[3] Być może coś może zostać użyte aby złapać minimum solarne w latach 2019-2020, zanim Curiosity skończy się zasilanie. Bardziej prawdopodobne, równoczesne pomiary z ziemi i orbity muszą poczekać do wczesnych lat 2020-tych.

GFA B3-2 c. określa „Równocześnie z powierzchniowymi pomiarami, detektor powinien zostać umieszczony na orbicie aby zmierzyć spektrum energii w naładowanych cząsteczkach słonecznych.”[1] To powinno usprawnić modelowanie zdolności atmosfery do filtrowania promieniowania i osłaniania ludzi.

Orbiter MAVEN (NASA 2014) zawiera detektor naładowanych cząstek ze Słońca, zaprojektowany do analizy efektów dla wyższych partii atmosfery, lecz możliwe że mógłby dostarczyć ograniczone dane o radiacji, jednak bez detektora neutronów.

MAVEN może spełnić małą część tych wymagań, ale nie jest to jego zamierzony cel. Nie są planowane dedykowane instrumenty które mogą spełnić to GFA.

Średni priorytet”,[1] TRL9, oraz niezbędne do załogowego lądowania (IV Late).[3] Może jakiś instrument poleci we wczesnych latach 2020-tych.

Dochodzenie 3C: zdeterminować możliwe toksyczny wpływ marsjańskiego pyłu na ludzi.

Zastosowanie dla SpaceX: Materiały takie jak tlenek chloru (VI) są silnie rakotwórcze, a „żadna z wcześniejszych misji na Marsa nie posiadała instrumentów zdolnych do ich pomiarów”.[1] Wdychany pył może przyczynić się do pylicy, co może być śmiertelne dla przyszłych odkrywców, oraz było problemem dla załóg Apollo.

Gap Filling Activity

Możliwe organizacje / instrumenty

Obecny status

Lista priorytetów, nieoficjalny raport gotowości technologicznej, ETA

GFA B3-5 a. ma szukać „chemikaliów ze znanymi efektami toksycznymi dla ludzi”, szczególnie czynników utleniających jak Cr(VI) oraz cząsteczek o rozmiarach pyłu.

Proponowany przez NASA 2020 Rover może zebrać próbki do powrotu na Ziemię do dalszej analizy.

Możliwa potrzeba powrotu próbek na Ziemię gdyż poprzednie testy nie były rozstrzygające i nie można odrzucić ryzyka.”[1]

Średni priorytet”,[1] TRL 6-9, oraz potrzebne do załogowego lądowania (IV Late).[3] Jeśli 2020 Rover zbierze próbki do wysłania z powrotem, powinny powrócić do wczesnych lat 2020-tych, przy użyciu Red Dragona (prawdopodobnie anulowany) lub innym sposobem.

GFA B3-5 b. ma w pełni scharakteryzować rozkład rozpuszczalnych jonów oraz reakcje które występują w kontakcie z wodą

Lądownik Phoenix zawierał Wet Chemistry Lab, ale wyniki „nie są wystarczająco rozstrzygające aby znacznie ograniczyć ryzyko”. [1] 2020 Rover może pobrać próbki do powrotu na Ziemię do dalszej analizy.   

Łazik ExoMars (2018) miał pierwotnie posiadać instrument Urey do pomiarów rozpuszczalności z ekstremalnie wysoką precyzją (cząstki na trylion), ale instrument ten został usunięty z zakresu misji. Powrót próbek zebranych przez 2020 Rover to obecnie jedyna możliwość na spełnienia tego GFA, jednakowoż opcje bez powrotu próbek powinny również działać.

Średni priorytet”,[1] TRL 6-9, oraz niezbędne do załogowego lądowania (IV Late).[3] Jeśli inne opcje nie będą kontynuowane, oraz gdy 2020 rover zbierze próbki, powinny one powrócić na ziemię we wczesnych latach 2020-tych.

GFA B3-5 c. to analiza kształtu ziaren pyłu, w celu stwierdzenia efektów zetknięcia się pyłu z miękką tkanką ludzką. W szczególności istotne są ziarna pomiędzy 1 a 500 µm oraz ich wpływ na oczy i płuca.

2020 Rover może pobrać próbki które zostaną dostarczone na Ziemię w celu ich dalszej analizy.

Jeśli chodzi o przyszłe możliwe misje, 2020 Rover z pobraniem próbek jest obecnie jedyną opcją która spełni to GFA, jednak opcje bez powrotu próbek też są możliwe.

Średni priorytet”,[1] TRL 6, oraz niezbędne do załogowego lądowania (IV Late).[3] Jeśli inne opcje nie będą kontynuowane, oraz gdy 2020 rover zbierze próbki, powinny one powrócić na ziemię we wczesnych latach 2020-tych.

Dochodzenie 3D: charakteryzacja regolitu na tyle dokładnie, aby zasymulować go podczas testów na Ziemi.

Zastosowanie dla SpaceX: Żeby polecieć na Marsa, SpaceX musi „zaprojektować systemy które wylądują, będą pracować oraz przetrwają na powierzchni Marsa.”[1] Te systemy muszą zostać przetestowane na Ziemi zanim będą gotowe do lotu, ale testy muszą przypominać aktualne warunki na Marsie, które posiadają kilka nieznanych czynników. Poniższe GAPsy powinny ograniczyć te problemy oraz zawęzić parametry projektowe.

Dyskusja generalna: Ogromne ilości pyłu mogą zostać podniesione podczas lądowania, a każda operacja na powierzchni to stały kontakt z regolitem. Silniki lądownika Phoenix oczyściły warstwę regolitu do lodu pod spodem, a większy załogowy pojazd może przekraczać nośność gleby[1] i zrobić olbrzymią dziurę gdziekolwiek wyląduje. Budowa struktur na Marsie może zostać wykonana na powierzchni z wystarczającą nośnością podłoża aby poradzić sobie z obciążeniem.[1] W związku z długoterminową potrzebą ciężkich osłon radiacyjnych grubych na kilka metrów, może to znacznie ograniczyć liczbę potencjalnych lokalizacji dla kolonii, wymuszając umiejscowienie jej na kamiennych terenach ze znacznie mniejszą liczbą miejsc do lądowania, ale z wysoką nośnością. Nawet przerabianie małej ilości regolitu w ramach ISRU (na przykład wydobywanie wody) zużywałoby sprzęt i wymagałoby danych na temat niezawodności, które musiałyby być dostarczone na podstawie testów przeprowadzanych na Ziemi.

Gap Filling Activity

Możliwe organizacje / instrumenty

Obecny status

Lista priorytetów, nieoficjalny raport gotowości technologicznej, ETA

GFA B7-1 a. ma zmierzyć “właściwości fizyczne i strukturę regolitu”, w tym nośność powierzchni; obecność znaczącej heterogeniczności lub podziemnych warstw; zbadać wytrzymałość na ścinanie.”[1]

Łazik Curiosity posiada robotyczne ramię wyposażone w szuflę do zbierania próbek..

“Sprzęt do kopania” jest na liście potencjalnych instrumentów pomiarowych; to GFA mogłoby “być w pełni zrealizowane przy pomocy łazika MSL”,[1] czyli Curiosity.

Średni priorytet”,[1] TRL 9, oraz ważne dla załogowego lądowania (IV Late)[3]. Wykopaliska wykonane przez Curiosity mogły już zrealizować ten GFA.

GFA B4-3 / B7-1 b. ma scharakteryzować “kształt cząsteczek regolitu i rozkład ich rozmiarów a także zmierzyć wskaźnik szybkości płynięcia materiałów składających się na regolit.”[1]

Proponowany przez NASA 2020 Rover może zebrać próbki do powrotu na Ziemię w celu gruntownej analizy.

Misja MSR wymagałaby powiększenia aby zbadać próbki na miejscu, ale można to zrealizować na próbkach przywiezionych na Ziemię.”[3]

Średni priorytet”,[1] TRL ~6, oraz ważne dla załogowego lądowania (IV Late).[3] Jeżeli 2020 Rover zbierze próbki do powrotu, mogą one być przywiezione na Ziemię we wczesnych latach 2020-tych, wykorzystując Red Dragona od SpaceX lub coś podobnego.

GFA B4-3 / B7-1 d. ma zmierzyć “przepuszczalność gazową regolitu w zakresie 1 do 300 darcy”.[1]

Żadne instrumenty proponowane w nadchodzących misjach nie pomogą spełnić tego GFA.

Żadne instrumenty proponowane w nadchodzących misjach nie pomogą spełnić tego GFA. Nie jest jasne czemu przywiezienie próbek połączone z pomiarem zawartości lodu nie mogłyby być wykorzystane do oszacowania przepuszczalności. Być może trudno to oszacować porównując materiały z otwartą i zamkniętą porowatością.

Średni priorytet”,[1] TRL ~6 oraz ważne dla załogowego lądowania. (IV Late).[3] Być może sprzęt do badań przepuszczalności gazowej poleci we wczesnych latach 2020-tych.

GFA B4-3 / B 7-1 d. ma “określić skład chemiczny i mineralogiczny regolitu, w tym zawartość lodu.”[1]

Lądownik Phoenix od NASA zawierał instrument TEGA podgrzewający próbki pyłu i analizujący uwolniony gaz; proponowany przez NASA 2020 Rover może zebrać próbki do powrotu na Ziemię w celu gruntownej analizy.

TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer) jest podany jako potencjalny instrument pomiarowy, ale można to również osiągnąć poprzez misję MSR.[3] Nie jest jasne czemu miejsce pomiaru jest ograniczone do “powierzchni Marsa lub przywiezienia próbek”, kiedy pomiary orbitalne były w stanie oszacować zawartość wody w pobliżu powierzchni.

Średni priorytet”,[1] TRL ~6-9 (w zależności od metody), oraz ważne dla załogowego lądowania? (IV-/+ ?).[3] Jeżeli nie będzie się dążyć do innych opcji i jeżeli 2020 Rover zbierze próbki na powrót, mogą one powrócić na Ziemię we wczesnych latach 2020-tych, wykorzystując Red Dragona od SpaceX lub coś podobnego.

Dochodzenie 3E: Ocena zagrożeń związanych z miejscem do lądowania.

Zastosowanie dla SpaceX: Bezpieczne miejsce do lądowania jest koniecznym elementem planu SpaceX, zakładającego wysłanie ludzi na Marsa. Zagrożenia można podzielić na dwie kategorie: “1) zagrożenia związane z bezpieczeństwem lądowania i 2) zagrożenia związane z różnymi, prze”prowadzanymi na powierzchni Marsa czynnościami, koniecznymi do realizacji założeń misji.[1] Pierwsza kategoria zawiera głównie “wielkość i ilość kamieni na powierzchni, nachylenie terenu i ilość pyłu”.[1] To jest dylemat dla NASA, ponieważ większość najbardziej interesujących miejsc do lądowania, zazwyczaj jest najtrudniejsza i najbardziej niebezpieczna. Lądowanie przy użyciu silników, nad czym pracuje SpaceX, powinno pozwolić na dużo większą precyzję lądowania, więc można będzie wybrać dużo mniejsze lądowiska, co z kolei pozwoli na lądowanie w trudniejszym terenie. Druga kategoria wciąż ma spore zastosowanie do SpaceX, ze względu na ich szeroką bazę klientów. Loty, które sprzedaliby NASA, miałyby z grubsza ten sam zakres, co misje organizowane przez NASA, jednak kolonizatorzy musieliby się zaangażować w znacznie większą liczbę zadań. Głównym elementem bezpieczeństwa miejsca lądowania jest transport lądowy: “zarówno łazik Spirit, jak i Opportunity, zakopywały się w miękkiej ziemi podczas jazdy. Opportunity był w stanie się wydostać, jednak Spirit nie”.[1] Jeśli pojazdy regularnie utykałyby w ten sposób, albo nie byłyby w stanie dotrzeć do zasobów ze względu na kamienie lub duże nachylenia terenu, kolonizatorzy byliby mocno ograniczeni w działaniu.

Gap Filling Activity

Możliwe organizacje / instrumenty

Obecny status

Lista priorytetów, nieoficjalny raport gotowości technologicznej, ETA

GFA B7-2 a. to „obrazowanie wybranych potencjalnych lądowisk w wystarczającej rozdzielczości, aby wykryć i określić zagrożenia zarówno dla lądowania jak i dla możliwości ruchu w skali istotnych systemów lądowania.”[1]

MRO (2005 NASA) zawiera teleskop HiRISE, mający rozdzielczość 0,3 m na piksle, który może wykonać stereopary które pozwalają obliczyć topografię z dokładnością do 0,25 m; Instrument TGO w misji ExoMars (ESA 2016) będzie zawierał CaSSIS, czyli parę kolorowych kamer wysokiej rozdzielczości (4,5 m/piksel), aby stworzyć dokładną cyfrową mapę wzniesień na powierzchni.

Rozdzielczość musi być „wystarczająca aby zaprojektować i wytrenować systemy naprowadzające do lądowania”.[1] Wymagana rozdzielczość ma także zależeć od możliwości lądownika oraz łazików (prześwit pojazdu, maksymalne nachylenie które nie spowoduje przewrócenia pojazdu, minimalna odległość na którą można się przecisnąć między przeszkodami itd.). Nie jest jasne dlaczego MRO HiRISE jest nie wystarczający aby to spełnić.

Średni priorytet”,[1] TRL 9, oraz niezbędne dla lądowania załogowego (IV Late).[3]Nie jest jasne dlaczego MRO HiRISE nie wystarczy do spełnienia wymagań.

GFA B7-3 b. to „określenie trakcji/przyczepności marsjańskiego regolitu na planowanych miejscach lądowania”,[1] więc wyniki mogą zostać użyte aby określić wymagania dotyczące projektów pojazdów (prześwit, trakcja, masa, itd.)

Niski priorytet”,[1] TRL ?, i pomocne dla lądowania załogowego (IV Late).[3]

GFA B7-3 c. to „określenie pionowych wariacji gęstości regolitu do głębokości 30 cm dla obszarów skalistych, wydma oraz kieszeni pyłowych w granicach 0,1 g cm3”[1]

Niski priorytet”,[1] TRL ?, i pomocne dla lądowania załogowego (IV Late).[3]

Dochodzenie 4A: oszacowanie warunków elektrycznych które mogą mieć wpływ na start.

Gap Filling Activity

Możliwe organizacje / instrumenty

Obecny status

Lista priorytetów, nieoficjalny raport gotowości technologicznej, ETA

GFA B1-5 / B4-1 a.

Niski priorytet”,[1] TRL ?, oraz pomocny dla załogowego lądowania? (IV -/+?).[3]

GFA B1-5 / B4-1 b.

Niski priorytet”,[1] TRL ?, oraz pomocny dla załogowego lądowania? (IV -/+?).[3]

GFA B1-5 / B4-1 c.

Niski priorytet”,[1] TRL ?, oraz pomocny dla załogowego lądowania? (IV -/+?).[3]

GFA B4-1 d.

Niski priorytet”,[1] TRL ?, oraz pomocny dla załogowego lądowania? (IV -/+?).[3]

GFA B1-5 / B4-1 e.

Niski priorytet”,[1] TRL ?, oraz pomocny dla załogowego lądowania? (IV -/+?).[3]

GFA B1-5 f.

Niski priorytet”,[1] TRL ?, oraz pomocny dla załogowego lądowania? (IV -/+?).[3]

Dochodzenie 4B: pomiar obfitości śladów gazu oraz określenie wpływu na ISRU.

Gap Filling Activity

Możliwe organizacje / instrumenty

Obecny status

Lista priorytetów, nieoficjalny raport gotowości technologicznej, ETA

GFA B6-3 a.

Niski priorytet”,[1] TRL ?, oraz pomocny dla załogowego lądowania? (IV -/+?).[3]

Dochodzenie 5: Charakteryzacja zasobów dla ISRU.

Zastosowanie dla Spacex: Silnik Raptor jest wdrażany konkretnie do kolonizacji Marsa poprzez MCT (Marsjański Transporter Kolonialny). Jest zasilany ciekłym metanem oraz ciekłym tlenem, obydwa są niezwykle proste do wytworzenia w marsjańskiej atmosferze (CO2). Jest to przełomowe, ponieważ drastycznie obniża masę paliwa podczas startu z Ziemi. Metan można wytworzyć poprzez reakcję Sabatiera, która jest egzotermiczna lecz wymaga małej masy wodoru. Tlen można zdobyć bezpośrednio z CO2 poprzez elektrolizę. Tlen można także uzyskać z elektrolizy wody, co także uzupełnia zapas małej masy wodoru potrzebnej do uzyskania metanu. Jednak ta woda musi być wydobyta z marsjańskiego lodu, z uwodnionych minerałów (zeolity?), lub z suchej atmosfery. Uwodnione minerały są pospolite, oraz jest tam wszędzie przynajmniej trochę lodu wraz z lodowcami na biegunach, lecz proces wydobycia jest o wiele trudniejszy niż zdobycie paliwa z atmosfery, więc pierwsze misje powinny zabrać wodór ze sobą, z Ziemi.

Generalna dyskusja: Inne, bardziej rozbudowane formy ISRU nie mają bezpośredniego zastosowania dla SpaceX, ale mogą być kluczem do realizacji samowystarczalnej kolonii. Jednakże NASA jest głównie zainteresowana ISRU węgla (C), tlenu (O) oraz wodoru (H), aby zaopatrzyć misję załogową.[1] Strategiczne luki w wiedzy są w większości związane z kwestią wodoru, ponieważ odzyskiwanie węgla oraz tlenu oraz ich przetwarzanie jest dość proste. Na Marsie wodór głównie istnieje w związaniu z tlenem, w formie wody (H2O). Precyzując, wodór występuje „w przynajmniej trzech formach: nawodnione minerały w skałach oraz glebie, w lodzie oraz w atmosferze”.[1]

Wodór z uwodnionych minerałów: Uwodnione minerały krzemianu i siarczku są obiecujące ponieważ 1) występują na powierzchni, 2) występują w wielu miejscach na Marsie oraz 3) „niska aktywność wodna w minerałach może wykluczyć problemy z ochroną planetarną”[1] Możliwe kwestie zawierają 1) niepewność na temat obfitości w górnej warstwie (1 metr) regolitu, 2) aktualna rozdzielczość przestrzenna ~20 m/piksel obrazów satelitarnych może być niewystarczająca oraz 3) właściwości mechaniczne materiałów zawierających wodór (H) nie są do końca znane.

Wodór z  podpowierzchniowego lodu: „Przystępny, ekstrahowalny wodór prawdopodobnie najłatwiej znaleźć na dużych szerokościach geograficznych w formie podpowierzchniowego lodu”, oraz został wykryty na szerokościach geograficznych nawet tak niskich jak 42°, gdzie przypuszcza się że jest w >99% czysty.[1] ISRU podpowierzchniowego lodu jest oceniane gorzej niż uwodnionych minerałów ponieważ 1) złoża na niskich szerokościach geograficznych zwykle występują na wyższych wysokościach lub w trudniejszym terenie, oraz 2) złoża na średnich szerokościach są często pogrzebane pod znaczącymi ilościami regolitu, i zazwyczaj występują w trudniejszym terenie.[1]

Gap Filling Activity

Możliwe organizacje / instrumenty

Obecny status

Lista priorytetów, nieoficjalny raport gotowości technologicznej, ETA

GFA D1-3 / D1-4 a. ma uzyskać rozdzielczość ~2 m/piksel map składu oraz obfitości minerałów. Zarówno stężenie objętościowe i identyfikacja minerałów mogą być zweryfikowane przez łaziki i lądowniki. Pomiary są wymagane aby ustalić ile energii może być użyte do wydobycia materiałów jak również uzyskania z nich wody. Odpowiednie pasmo spektralne to 0.4-2.5 µm (NASA wspomina że rozdzielczość ~2 m/piksel jest oparta na ziemskim poszukiwaniu minerałów, które łączy obrazowanie widzialne w rozdzielczości ~2.5 m/piksel multispektralnymi obrazami w ~15-90 m/piksel. Ta sama technika może być zastosowana do istniejących marsjańskich danych wyższej rozdzielczości, takich jak ~0.5m /piksel dla widzialnego spektrum oraz ~18 m/piksel dla kamer spektralnych.)[1]

Jest ogromna lista przeszłych, obecnych i przyszłych orbiterów badających powierzchnię Marsa, większość posiada pewną formę spektrometrów, głównie operujących w podczerwieni. Łazik ExoMars 2018 będzie posiadał wiertło oraz spektrometr RAMAN do analizy minerałów; 2020 Rover będzie miał spektrometr promieniowania rentgenowskiego oraz UV RAMAN do wykrycia pierwiastkowej kompozycji i mineralogii, oraz powinien pobrać próbki które wrócą na Ziemię w celu dalszej analizy.

To powinno wymagać zarówno orbitalnej spektroskopii wysokiej rozdzielczości oraz dokładnych pomiarów na miejscu, takich jak te możliwe dzięki powrotowi próbek.[3] Jako że nie jest to wymagane aż do IV+ (trwała obecność człowieka na Marsie), nie jest jasne czy te poszukiwania mogłyby zostać wykonane przez poprzednie misje załogowe.

Wysoki priorytet”,[1] TRL 9, oraz niezbędne dla obecności ludzi na Marsie (IV+).[3]

GFA D1-5 / D1-6 b. może uzyskać rozdzielczość ~100 m/piksel map podpowierzchniowego lodu, oraz koncentracji do głębokości ~3 m. Zarówno stężenie objętościowe oraz fizyczne właściwości mogą zweryfikować łaziki lub lądowniki. Pomiary są wymagane aby określić ile energii zostanie użyte podczas wydobycia materiału jak i podczas uzyskania z niego wody.

Mars Express posiada SSSRA; MRO posiada radar SSR do mapowania grubości powierzchni pomiędzy 7 m a 1 km; łazik ExoMars (2018) będzie zawierał radar do penetracji gruntu; 2020 Rover także będzie posiadał radar penetrujący.

Wiele innych potencjalnych instrumentów jest sugerowane do pomiarów powierzchniowych oraz orbitalnych.[3] Niektóre są w użyciu, natomiast niektóre instrumenty orbitalne są wdrażane.

Średni priorytet”,[1] TRL 6-9, oraz niezbędne dla obecności ludzi na Marsie (IV+).[3]

Odnośniki

[1] NASA MEPAG opublikowała ten dokument z 2012 w sieci w 2014, aby nakreślić co jest koniecznie potrzebne do osiągnięcia celów eksploracji Marsa. Większość z treści na tej stronie jest oparta o ten dokument.

[2] NASA JPL przeprowadziło badania nazwane „Red Dragon”. Demonstrując że pojazd SpaceX może zostać użyty do wyhamowania w atmosferze i lądowania z dużymi ładunkami na Marsie. Dłuższy wykład na ten temat.

[3] NASA MEPAG stworzyła obszerny arkusz (zaktualizowany w 2012) o wszystkich informacjach które ostatecznie zostały streszczone do [1].

[4]Strona ESA o ExoMars TGO. TGO ma głównie scharakteryzować skład atmosfery, z temperaturą i pomiarami aerozoli jako drugorzędne cele.

Najbliższy start
Starlink-1
Data 17 października 2019
Miejsce startu CCAFS SLC-40 
Miejsce lądowania OCISLY
Rakieta Falcon 9 Block 5
Ładunek 60 satelitów konstelacji Starlink
Wkrótce
2019-08-27 16:30
Zakończenie misji CRS-18

Na wtorek 27 sierpnia zaplanowano zakończenie misji CRS-18, w ramach której statek towarowy Dragon dostarczył na Międzynarodową Stację Kosmiczną sprzęt do eksperymentów naukowych, części zamienne i zapasy dla astronautów, a także drugi adapter dokujący, z którego będą korzystać statki załogowe. Odłączenie kapsuły od ISS zaplanowano na godzinę 16:56 czasu polskiego (14:56 UTC). Proces ten będzie można śledzić na żywo na NASA TV od godziny 16:30 czasu polskiego (14:30 UTC). Po kilku godzinach Dragon wróci na Ziemię, gdzie wyląduje w wodach Oceanu Spokojnego niedaleko wybrzeży Kalifornii. Na pokładzie statku znajdzie się ładunek powrotny o masie około 1500 kg. 

Ostatnio popularne
Najważniejsze tagi
Zaprzyjaźnione strony

Informacje o polityce prywatności

SpaceX.com.pl szanuje dane osobowe Użytkowników i spełnia wymogi ich ochrony wynikające z powszechnie obowiązujących przepisów prawa, a w szczególności z Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE.

Informacje o użytkowniku zbierane podczas odwiedzin oraz dane osobowe podawane podczas kontaktu z autorami serwisu SpaceX.com.pl wykorzystywane są jedynie w celu umożliwienia poprawy jakości działania portalu, zrozumienia zachowań odwiedzających oraz komunikacji z użytkownikami, którzy na to wyrazili chęć. Dane zbierane o użytkownikach podczas ich odwiedzin zawierają takie informacje jak listę stron które otworzyli, szczegółowy czas spędzony na poszczególnych stronach i zachowanie w trakcie przeglądania. Aplikacja internetowa lub zewnętrzne usługi mogą tworzyć także na komputerze użytkownika pliki tekstowe, które służą rozpoznawaniu odwiedzajacego i dostarczaniu mu usług takich jak powiadomienia.

Administratorem zebranych danych są twórcy strony SpaceX.com.pl i wszystkie informacje są dostępne tylko i wyłącznie dla nich i ich zaufanych usługodawców. Dane te nie są w żaden sposób monetyzowane przez twórców serwisu. Wspomniani zaufani usługodawcy to: Google Analytics, Hotjar, Matomo, OVH.

Dalsze przeglądanie tej strony, scrollowanie jej, a w szczególności zamknięcie tego okna informacyjnego oznacza wyrażenie zgody na zbieranie, przetwarzanie i nieograniczone przechowywanie danych o użytkowniku przez twórców serwisu SpaceX.com.pl