გზა მარსისკენ და უკან – NASA-ს მარსმავალი ”Perseverance” და მისი ნიმუშის კონტეინერები

 NASA-ს 2020 წლის მარსმავალი ”Perseverance” (”შეუპოვრობა”) წითელი პლანეტის ზედაპირზე 2021 წლის 18 თებერვალს დაეშვება. მარსმავალმა თან წაიყვანა მეგობარი ვერტმფრენი-დრონი ”Ingenuity” (”გამომგონებლობა”), და წაიღო მარსის ატმოსფეროდან ჟანგბადის მაგენერირებელი ხელსაწყო – MOXIE. მაგრამ ეს ყველაფერი როდია – როვერმა თან წაიღო კონტეინერები, რომლებშიც მარსის ქვების ნატეხები და ქვიშა ჩაიყრება; შემდეგ მილის ფორმის ამ კონტეინერებს რობოტის მკლავი სპეციალურ სათავსოში ჩააწყობს, ”Perseverance” მას უსაფრთხო ადგილას დატოვებს და მარსის დელტის გამოკვლევას განაგრძობს. ჯამში მარსმავალზე 43 ნიმუშის კონტეინერი განთავსდება; თითოეული სტანდარტული ლაბორატორიული სინჯარის ზომისაა. 2028 წელს მარსზე სპეციალური რაკეტებით აღჭურვილი მარსმავალი დაეშვება, სათავსოდან კონტეინერებს ამოიღებს და დედამიწისკენ გამოამგზავრებს. ამგვარად, პირველად კაცობრიობის ისტორიაში, მარსის ნიმუშები პირდაპირ დედამიწაზე ჩამოვა.

 ვიდეო: ”Perseverance”-ს ნიმუშის კონტეინერების მზადების პროცესი – NASA-ს ამ 2020 წლის მარსმავლის ერთ-ერთი უმთავრესი მისსიაა მარსის ქანებისა და ქვიშის ნიმუშების შეგროვება, რომლებიც დედამიწაზე გამოიგზავნება. ეს მილის ფორმის კონტეინერები ინჟინრებისთვის ნამდვილი გამოწვევა იყო: 1. სამუშაოს ყველა ეტაპზე დაცული უნდა იყოს ნიმუშების 100%-იანი სტერილურობა; 2. კონტეინერმა უნდა გაუძლოს აჩქარებას მარსიდან გამოსროლის მომენტში; 3. კონტეინერმა დაუზიანებლად უნდა გაიაროს გზა მარსიდან დედამიწამდე; 4. კონტეინერმა უნდა გაუძლოს მაღალ ტემპერატურებს დედამიწის ატმოსფეროში შემოსვლის დროს; 5. კონტეირერი არ უნდა დაზიანდეს დედამიწის ზედაპირთან შეჯახების მომენტში. @NASA/JPL-Caltech.

მარსის ნიმუშის კონტეინერის კომპიუტერული ტომოგრაფია – სკანერის სურათებიდან მიღებული ანიმაცია გვიჩვენებს მილის სამგანზომილებიან სტრუქტურას. @ NASA/JPL-Caltech.

 ეს ილუსტრაციები გვიჩვენებს მარსმავალ 2020-ის ნიმუშის შემნახველი კონტეინერების გარეგან და შინაგან აგებულებას.

მარსის ნიმუშის კონტეინერის გარეგანი აგებულება. @ NASA/JPL-Caltech.

გარეგანი აგებულება

  • ბურთულა საკეტი: კონტეინერზე, ერთმანეთის მოპირდაპირედ, ორი ბურთულა საკეტი განთავსდება. ნიმუშების შეგროვების, შენახვის, გადაცემისა და გამოგზავნის მრავალსაფეხურიან პროცესში საკეტები კონტეინერის საიმედოდ დამაგრებას ემსახურება;
  • სერიული ნომერი: კონტეინერის და მათში მოთავსებული ნიმუშების ამოცნობას უზრუნველყოფს;
  • ტიტანის ნიტრიდის გარსი: ტიტანისა და აზოტის ოქროსფერი ნაერთი, ერთ-ერთ უმკვრივეს კერამიკულ დაფარვად ითვლება – დამუშავებული ზედაპირი არ იჩხაპნება, არ იბზარება, არ იჟანგება, არ განიცდის კოროზიას და მასზე არ მაგრდება მიკრობები;
  • ალუმინის შალითა: ეს ამრეკლავი დაფარვა ნიმუშს თერმული სტრესისგან იცავს; ნებისმიერი პოტენციური წვრილი ნაწილაკი (მაგ. მიკრომეტეორიტი) მასში, როგორც ღრუბელში – ისე იჭედება;
  • ტიტანის გარსი: კონტეინერის ღია ბოლოები დამზადებულია ტიტანის სუფთა მეტალისგან. ეს ადგილები არ შეიცავს მფარავ გარსებს, რომ ტექნიკური ოპერაციების დროს რომელიმე შემთხვევით არ მოიფცქვნას და ფრაგმენტმა მექანიზმი არ გაჭედოს, განსაკუთრებით ჰერმეტული საცობის ჩამაგრების ან რაკეტით გამოსროლის დროს;
  • საკისარი: ასიმეტრიული მილტუჩი ტუბუსის თავზე, რომელიც, ნიმუშის აღების დასრულების დროს, ხელსაწყოს კონტეინერის თავის მომტვრევაში ეხმარება, რის შედეგადაც მილი ჰერმერტული საცობით დაიხურება.
მარსის ნიმუშის კონტეინერის შინაგანი აგებულება. @ NASA/JPL-Caltech.

ჭრილი

  • დგუში: მუშაობს გამშვებ ზამბარასთან ერთად – უზრუნველყოფს ბურთულა საკეტების დაძირვას ან აქტივაციას კონტეინერის ხელსაწყოებს შორის გადაცემის დროს;
  • გამშვები ზამბარები: მუშაობს დგუშთან ერთად და ახდენს ბურთულა საკეტების დაძირვა-აქტივაციას;
  • ტვირთის ქვაბული: იმავდროულად არის ბურღიც – ტუბუსის ცარიელი არე, სადაც მარსის ქანებისა და გრუნტის ნიმუშები მოთავსდება;
  • ტიტანის ნიტრიდის გარსი: ზედაპირის უნივერსალური საფარი, დაზიანებისგან, კოროზიისგან და ბაქტერიული დაბინძურებისგან დასაცავად;
  • ჰერმერტული საცობი: საცობი მექანიკური აქტივაციით, რომელიც უზრუნველყოფს ტუბუსის ინტაქტურობას ორივე მიმართულებით: გარედან შიგნით და შიგნიდან გარეთ.

 “მარსისგან განსხვავებით, ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლის კვალი ყველგან იოლად შეიმჩნევა.” – ამბობს კენ ფარლი, 2020 წლის მარსმავლის საპროექტო ჯგუფის მეცნიერი. – “იმის ყველანაირი შანსი უნდა გამოვრიცხოთ, რომ რომელიმე ეს ”ნიშან-თვისება” მარსიდან ჩამოტანილ ნიმუშებს შეერიოს და გზა-კვალი აგვიბნიოს. ვფიქრობ, ჩვენ ამის თადარიგი ნამდვილად დავიჭირეთ.”

 კოსმოსში მოპოვებული ნიმუშების კონტეინერების საინჟინრო პრაქტიკა ათეულობით წლებს ითვლის: პირველი ასეთი კონტეინერი მთვარის პირველი საკაცობრიო მისსიისთვის – Apollo 11 დამზადდა. ნილ არმსტრონგმა, მაიკ კოლინზმა და ბაზ ოლდრინმა დედამიწაზე 22 კგ მარსის გრუნტი ჩამოიტანეს, რომელიც 1969 წელს, მთვარის ”სიმშვიდის ზღვაზე” აიღეს. მათი მთვარის ნიმუშების კონტეინერი სამჯერ შეფუთული, ჰერმერტულ-საკეტიანი ალუმინის ყუთები იყო. თუმცა, ამ ნიმუშების სტერილურად შენახვა მხოლოდ 10 დღის განმავლობაში იყო საჭირო, რაც მოიცავდა მათი აღების, დაკონსერვებისა და დედამიწაზე ჩამოტანის პერიოდს, რის შემდეგაც ისინი მთვარის ნიმუშების მიმღებ ლაბორატორიას დაუყოვნებლივ გადაეცემოდა. რაც შეეხება  ”Perseverance”-ს ნიმუშებს, მათი სტერილურად დაკონსერვების ვადა გარანტირებულად უნდა იყოს, სულ მცირე, 10 წელი მაინც.

არმსტრონგი და მთვარის ქვების ყუთი: Apollo 11-ის მეთაური ნილ არმსტრონგი მთვარის ნიმუშების შესაგროვებელ კონტეინერთან მუშაობს. სურათზე ნაჩვენებია სიმულაციური ტრენინგი, რომელიც მისსიის გაშვებამდე ჰიუსტონში, საეკიპაჟო კოსმოსური ხომალდების ცენტრში რეგულარულად ტარდებოდა. სურათი გადაღებულია 1969 წლის 18 აპრილს. @NASA.

მარსის ნიმუშების ჩამოტანის მისსია

 სანამ NASA-ს 2020 წლის მარსმავალი ”Perseverance” (”შეუპოვრობა”) კრატერ ”ჯეზერო”-ს  გამოიკვლევს, მეცნიერები 43 უძვირფასესი ნიმუშის აღების დროსა და ადგილებს ზუსტად განსაზღვრავენ. ბურღის მეშვეობით ამოღებული ქანებისა და გრუნტის ნაწილაკები ინოვაციური ნიმუშების დაკონსერვების სისტემის მეშვეობით ჰერმერტულად დაილუქება და მარსის ზედაპირზე დაიდება. შემდეგ ჯერი ორ სხვა მისსიაზე მიდგება, რომლებიც NASA-ს და ESA-ს (ევროპის კოსმოსური სააგენტო) თანამშრომლობით განხორციელდება – აპარატები ნიმუშებს დედამიწისკენ გამოაგზავნიან და მისსიაც შესრულებული იქნება.

 მარსიდან ნიმუშების ჩამოტანის ამოცანაში ჩაბმული მეორე მარსმავალი –  ”შემგროვებელი”  ტუბუსებს აკრეფს და გამშვები აპარატის სპეციალურ ნიმუშების გამომგზავნ კონტეინერში ჩააწყობს. თუ მარსმავალი ”Perseverance” იმ პერიოდისთვის ქმედითუნარიანი იქნება, შეიძლება ნიმუშები გამშვებ მოწყობილობაში თვითონვე ჩააწყოს.

 ამ მომენტიდან მოვლენები უკვე ორგვარად შეიძლება წარიმართოს; 1. აპარატი ნიმუშებს დედამიწისკენ გამოისვრის და ისინი ჩვენთან დამოუკიდებლად ჩამოვლენ; ან 2. აპარატი ნიმუშებიან კონტეინერს მარსის ორბიტაზე გაისვრის, სადაც მას სპეციალური ორბიტული აპარატი დახვდება და ნიმუშებს დედამიწისკენ სწორედ ის წამოიღებს. ნებისმიერ შემთხვევაში, გეგმის მიხედვით, მისსია 2031 წელს უნდა დასრულდეს.

 ”Perseverance”-ს ნიმუშის კონტეინერების ინსტალაცია – თაროზე 43-დან 38 ნიმუშია დამაგრებული. თითოეული კონტეინერი უნივერსალური ოქროსფერი დაფარვითაა დაცული. ზემოთ მოჩანს მარსმავლის ”Perseverance” კორპუსი. სურათი გადაღებულია კენედის კოსმოსური ფრენების ცენტრში, ე.წ. ”სუფთა ოთახში”, 2020 წლის 21 მაისს. @NASA/JPL-Caltech.

 ნიმუშებისთვის მარსმავალზე სპეციალური ნიმუშების დამჭერი მკლავი დაამატეს. მკლავი სათითაოდ გამოსწევს მილაკებს და ბურღის პრინციპით სასურველ ნიმუშებს აიღებს. სულ 43 ნიმუშის აღება იგეგმება. ნიმუშების შეგროვება-ჩამოტანის მთელ ოპერაციას NASA-ს რეაქტიული ძრავების ლაბორატორია უზრუნველყოფს, სადაც 2020 წლის მარსმავალი დაიგეგმა და შეიქმნა.

ყველაზე გამძლე კონტეინერები

 ტიტანის თითოეული კონტეინერი 57 გრამს იწონის. თეთრი ფერის გარსი ნიმუშებს მზის გამოსხივებისგან დაიცავს, სანამ ისინი მარსის ზედაპირზე იქნებიან დატოვებული. ლაზერით ამოტვიფრული ნომრები მეცნიერებს ნიმუშების ამოცნობაში დაეხმარება. აუცილებელია, რომ თითოეული ნიმუშის ზომა და ფორმები ზუსტად მოერგოს არა მარტო ”შეუპოვრობის”, არამედ ყველა დანარჩენი მისსიების ხელსაწყოებსაც.

 “თითოეული მათგანი დაახლოებით 15 სმ-ა, მაგრამ, ამ მცირე ზომების მიუხედავად, დაახლოებით 60-მდე კონფიგურაციის შეცვლა დაგვჭირდა.” – ამბობს ნიმუშის კონტეინერების ინჟინერი პალვინა კარაფილისი. – ”ამ მისსიაში აპარატებისა და ხელსაწყოების მთელი წყებაა, და რომელიმე მათგანს კონტეინერის მოხაზულობა ადამიანის თმისოდენადაც კი თუ ცდებოდა, ყველაფრის გამოსწორება უპირობოდ მოგვიწია.”

100% სუფთა ჯეზერო

 უზუსტესი ინჟინერია ამ სამეცნიერო გამოწვევის მხოლოდ მცირე ნაწილია – ტუბუსები ე.წ. ”ექსტრემალური სისუფთავის” უმაღლეს სტანდარტებს აკმაყოფილებს. ზოგადად, NASA-ს ყველა საპლანეტათშორისო მისსია ითვალისწინებს პროცედურებს, რომლებიც მინიმუმამდე ამცირებს დედამიწიდან სხვა კოსმოსურ სხეულებზე ორგანული, არაორგანული თუ ბიოლოგიური ნაშთების გადატანის შანსებს. თუმცა, ამ შემთხვევაში, ნიმუშების ბიოლოგიური დაბინძურებისგან დაცვა ჩვეულებრივზე უფრო დიდი პრიორიტეტია, ვინაიდან ამოცანა მარსზე წარსულში თუ ამჟამად არსებული სიცოცხლის ფორმების არსებობის კვლევაა. მეცნიერები ვალდებული იყვნენ აბსოლუტური სისუფთავის სტანდარტები დაეცვათ, დამჭერი მკლავის მიერ ჯეზეროს კრატერში  ნიმუშების აღების მომენტამდე. თითოეული ნიმუშის ზომად 147 სმ3 განისაზღვრა (სტანდარტული დაფის ცარცის ნაჭერის ზომა).

 “გვითხრეს – სრულიად არაფერიო, სწორედ ასე, და ზუსტად ა რ ა ფ ე რ ი  იგულისხმებოდა.” –   იხსენებს იან კლარკი, ნიმუშის კონტეინერების სისუფთავის დაცვის სისტემების განყოფილების ინჟინერი. -“მაგალითისთვის, თუ დედამიწაზე დაგეგმილ მსგავს ოპერაციებში სინჯარების ორგანიკით დაბინძურება დასაშვებია პროპორციით გრამზე 150 ნანოგრამი (ნანოგრამი – გრამის მემილიონედი), მარსის ნიმუშებისთვის მოთხოვნა იყო გრამზე 15 ნანოგრამი. მიკრობიოლოგიის ნიმუშების სისუფთავის დაცვის სტანდარტული სახელმძღვანელო თითქმის მთლიანად ახლიდან დავწერეთ.”

 “ნიმუშის კონტეინერებთან რაიმე სახით შეხებაში მყოფი ყველა ხელსაწყო ”ჰიპერ-სუფთა ოთახში” ავაწყვეთ, რომელიც, პრაქტიკულად არის ”სუფთა ოთახში” მოწყობილი ”სუფთა ოთახი.” -ამბობს კლარკი. – “აწყობის თითოეულ საფეხურზე ტუბუსები გაფილტრული აირის უმძლავრესი ნაკადით იწმინდებოდა და დეიონიზირებულ წყალში ირეცხებოდა. შემდეგ მათ ბგერითი ტალღების თანხლებით ვწმენდდით აცეტონით, იზოპროპილის სპირტით და სხვა ეგზოტიკური გამწმენდი აგენტებით.”

ტექნიკოსი №241 ტუბუსიდან იღებს ტესტს, რომ ის ბიოლოგიურ დაბინძურებაზე შეამოწმოს. სურათი გადაღებულია NASA-ს რეაქტიული ძრავების ლაბორატორიის ე.წ. ”სუფთა ოთახში”. @NASA/JPL-Caltech.

 43 კონტეინერიდან მარსის ქანებითა და გრუნტით მხოლოდ 38 შეივსება. დანარჩენი 5 ნიმუშების აღების ადგილას უბრალოდ გაიხსნება და დაიხურება, რაც საშუალებას მისცემს მეცნიერებს იქ დედამიწისეული ორგანიკით ნიმუშების პოტენციური დაბინძურების შანსები შეაფასონ.

მეტი რამ მისსიის შესახებ

 მარსმავალ ”Perseverance”-ს უპირველესი დანიშნულება ასტრობიოლოგიური კვლევებია, რაც ოდესღაც და ასევე – ამჟამად არსებული  მ ი კ რ ო ბ უ ლ ი  სიცოცხლის ნიშნების აღმოჩენას და კვლევას გულისხმობს. მარსმავალი შეისწავლის პლანეტის გეოლოგიას და  მარსის შორეული წარსულის კლიმატურ პარამეტრებს შეაფასებს. მარსმავალის მეორე უმნიშვნელოვანესი დანიშნულება კი – საკაცობრიო მისსიის განხორციელების ხელშეწყობაა, რაც პლანეტის ატმოსფეროს და გრუნტის მიკრობიოლოგიური თუ აგრონომიული პოტენციალის შეფასებას გულისხმობს.

 მარსის პარამეტრების გაცილებით უფრო ღრმა ანალიზია დაგეგმილი იმ მისსიების ფარგლებშიც, რომლისთვის მზადებაც დღეს NASA-ს და ESA-ს შორის თანამშრომლობით მიმდინარეობს. წითელ პლანეტაზე საკაცობრიო მისსიის განხორციელებისათვის ინტენსიური მზადება უკვე დაწყებულია – 2024 წელს, პროგრამა Artemis-ის ფარგლებში, NASA მთვარეზე პერმანენტული დასახლებული სადგურების მშენებლობას იწყებს, რომლის საწყისი სექციაც 2028 წელს დასრულდება.

 მეტი მარსმავალ ”Perseverance”-ს შესახებ: mars.nasa.gov/mars2020/, nasa.gov/perseverance; NASA-ს ”მარსიდან ნიმუშების დაბრუნების მისსიის” შესახებ იხილეთ: https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_sample-return_mission; მეტი ინფორმაცია ზოგადად NASA-ს მარსის მისსიების შესახებ: https://www.nasa.gov/mars.

Leave a Reply

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.