Dengan sampel Mars pertama yang terisi, NASA Perseverance Rover memulai misi ambisius untuk mengembalikan sampel

Penjelajah NASA Mars 2020 Perseverance akan menyimpan sampel batuan dan tanah dalam tabung yang disegel di permukaan planet untuk diambil pada misi masa depan, seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi ini. Kredit: NASA/JPL-Caltech

NASABekerja sama dengan Badan Antariksa Eropa, mereka mengembangkan kampanye untuk mengembalikan sampel Mars ke Bumi.

Pada 1 September, penjelajah Perseverance NASA mengangkat lengannya, memasang bor di permukaan Mars, dan mengebor sekitar 2 inci, atau 6 sentimeter, untuk mengekstrak inti berbatu. Rover kemudian menyegel inti batuan di dalam tabungnya. Peristiwa bersejarah ini menandai pertama kalinya sebuah pesawat ruang angkasa mengemas sampel batu dari planet lain yang dapat dibawa kembali ke Bumi oleh pesawat ruang angkasa masa depan.

Return of the Mars Sample adalah kampanye multi-misi yang dirancang untuk mengambil inti yang akan dikumpulkan oleh ketekunan selama beberapa tahun ke depan. Saat ini, dalam tahap desain konsep dan pengembangan teknologi, kampanye tersebut merupakan salah satu upaya paling ambisius dalam sejarah penerbangan luar angkasa, yang melibatkan banyak pesawat luar angkasa, beberapa peluncuran, dan lusinan lembaga pemerintah.

Lubang pengeboran dari upaya pengumpulan sampel kedua Perseverance dapat dilihat, dalam gabungan dua gambar ini yang diambil 1 September 2021, oleh salah satu kamera navigasi Perseverance. Kredit: NASA/JPL-Caltech

Kembalikan sampel dari Mars Ini telah menjadi prioritas bagi komunitas ilmu planet sejak 1980-an, dan peluang potensial untuk mencapai tujuan itu akhirnya memicu longsoran kreativitas, ”kata Michael Mayer, kepala ilmuwan untuk Program Eksplorasi Mars NASA yang berbasis di Markas Besar NASA di Washington.

Manfaat menganalisis sampel kembali di Bumi – daripada menugaskan misi ke penjelajah di Mars – adalah bahwa para ilmuwan dapat menggunakan banyak jenis teknik laboratorium canggih yang terlalu besar dan rumit untuk dikirim ke Mars. Mereka dapat melakukan analisis lebih cepat di laboratorium sambil memberikan lebih banyak informasi tentang apakah kehidupan ada di Mars.

“Saya telah bermimpi mengambil sampel dari Mars untuk analisis sejak saya masih mahasiswa pascasarjana,” kata Meenakshi Wadua, ilmuwan utama untuk Program Pengembalian Sampel Mars, yang dijalankan oleh Laboratorium Propulsi Jet NASA di California Selatan. “Mengumpulkan sampel yang terdokumentasi dengan baik ini pada akhirnya akan memungkinkan kami untuk menganalisisnya di laboratorium terbaik di Bumi setelah mereka dibawa kembali.”

Sampel inti pertama dari batuan Mars (tengah) di dalam tabung pengumpulan sampel titanium ditunjukkan dalam gambar-gambar ini dari Sampling and Caching System Camera (dikenal sebagai CacheCam) dari penjelajah Perseverance NASA. Gambar-gambar ini diambil pada 6 September 2021 (hari ke-194 Mars, atau hari Mars), sebelum sistem memasang dan menyegel tutup logam ke tabung. Kredit: NASA/JPL-Caltech

Kembalinya sampel Mars akan mencakup beberapa inisiatif yang ditujukan untuk menjawab pertanyaan terbuka: Apakah kehidupan telah berdiri sendiri di mana saja di tata surya selain Bumi? “Saya telah bekerja sepanjang karir saya untuk mendapatkan kesempatan untuk menjawab pertanyaan itu,” kata Daniel Glavin, seorang ahli astrobiologi dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. Glavin membantu merancang sistem untuk melindungi sampel Mars dari kontaminasi selama perjalanan mereka dari Mars ke Bumi.

Mengumpulkan sampel dari Mars dan mengembalikannya ke Bumi akan menjadi proyek penting yang dimulai dengan peluncuran penjelajah Persevere NASA pada 30 Juli 2020. Perseverance mengumpulkan sampel inti batuan pertamanya pada September 2021. Kredit: NASA / ESA /Laboratorium Propulsi Jet– Caltech

Dikembangkan bekerja sama dengan Badan Antariksa Eropa (ESA), mengembalikan sampel Mars akan membutuhkan peluncuran roket luar angkasa yang berharga dan penuh muatan dari permukaan Mars. Insinyur perlu memastikan bahwa lintasan roket sejalan dengan pesawat ruang angkasa yang mengorbit Mars sehingga sampel kapsul dapat ditransfer ke pengorbit. Probe kemudian akan mengembalikan kapsul sampel ke Bumi, di mana para ilmuwan menunggu untuk menampungnya dengan aman sebelum memindahkannya ke fasilitas biohazard yang aman, fasilitas yang sekarang sedang dikembangkan.

Sebelum membawa sampel dari Mars ke Bumi, para ilmuwan dan insinyur harus mengatasi beberapa tantangan. Berikut tampilan salah satunya:

Melindungi Bumi dari Mars

Mempertahankan sampel murni secara kimiawi untuk studi yang ketat di Bumi sambil menundukkan wadah penyimpanannya ke tindakan sterilisasi ekstrem untuk memastikan tidak ada barang berbahaya yang dikirim ke Bumi adalah tugas yang membuat pengembalian sampel Mars benar-benar belum pernah terjadi sebelumnya.

Miliaran tahun yang lalu, Planet Merah mungkin memiliki lingkungan yang nyaman bagi kehidupan untuk berkembang dalam kondisi yang hangat dan lembab. Namun, NASA tidak mungkin mengembalikan sampel dari organisme Mars, berdasarkan data puluhan tahun dari pengorbit, pendarat, dan penjelajah Mars. Sebaliknya, para ilmuwan berharap menemukan bahan organik fosil atau tanda-tanda kehidupan mikroba purba lainnya.

Meskipun risiko membawa sesuatu yang hidup ke Bumi rendah, banyak kehati-hatian mendorong NASA untuk mengambil langkah-langkah penting untuk memastikan bahwa sampel Mars tetap tertutup rapat sepanjang perjalanan mereka. Setelah mengumpulkan inti batuan di seluruh Kawah Jezero dan menempatkannya di dalam tabung yang sebagian besar terbuat dari titanium, salah satu logam terkuat di dunia, Perseverance menyegel tabung dengan erat untuk mencegah pelepasan partikel terkecil sekalipun. Tabung kemudian disimpan di perut rover sampai NASA memutuskan kapan dan di mana akan menjatuhkannya di permukaan Mars.

Kampanye pengembalian sampel akan menyertakan sampel pengambilan sampel ESA yang akan berangkat dari Bumi akhir dekade ini untuk mengambil sampel yang dikumpulkan oleh Ketekunan ini. Insinyur di NASA’s Glenn Research Center di Cleveland, Ohio, merancang roda Fetch Wagon. Rover akan mengangkut sampel ke pendarat yang sedang dikembangkan di Jet Propulsion Laboratory. Lengan robot pada probe mengemas sampel ke ujung roket yang dirancang oleh Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA di Huntsville, Alabama.

Ilustrasi ini menunjukkan konsep sekelompok robot masa depan yang bekerja sama untuk mengangkut sampel dari permukaan Mars yang dikumpulkan oleh Mars Perseverance Rover NASA. Kredit Gambar: NASA/ESA/JPL-Caltech

Roket akan mengangkut sampel kapsul ke orbit Mars, di mana pengorbit Badan Antariksa Eropa sedang menunggu untuk menerimanya. Di dalam pesawat ruang angkasa, kapsul akan dilengkapi untuk dikirim ke Bumi dengan muatan yang dikembangkan oleh tim yang dipimpin oleh NASA Goddard. Persiapan ini akan mencakup penyegelan kapsul sampel di dalam wadah bersih untuk menjebak bahan Mars di dalamnya, mensterilkan segel, dan menggunakan lengan robot yang dikembangkan di Goddard untuk menempatkan wadah tertutup ke dalam kapsul entri Bumi sebelum penerbangan kembali ke Bumi.

Salah satu tugas utama para insinyur NASA adalah mencari cara untuk menyegel dan mensterilkan wadah sampel tanpa menghilangkan penanda kimia penting di inti batuan di dalamnya. Di antara teknologi yang sedang diuji tim adalah mematri, yang melibatkan peleburan logam batangan Dalam cairan yang menempel terutama pada logam. Mematri dapat menutup wadah sampel pada suhu yang cukup tinggi untuk mensterilkan debu yang mungkin tertinggal dalam kontak.

“Salah satu tantangan teknis terbesar yang sekarang kita hadapi adalah beberapa inci dari logam yang meleleh pada suhu sekitar 1.000 derajat F (atau 538 derajat CelsiusBrendan Fehan, insinyur Goddard Systems untuk sistem yang akan menangkap, menampung, dan mengirimkan sampel ke Bumi di atas pesawat ruang angkasa Badan Antariksa Eropa. “Hasil awal dari pengujian solusi solder kami mengkonfirmasi bahwa kami berada di jalur yang benar.”

Desain hati-hati oleh Feehan dan rekan akan memungkinkan panas diterapkan hanya di mana tembaga dibutuhkan, membatasi aliran panas ke sampel. Selain itu, insinyur dapat mengisolasi sampel dalam bahan yang menyerap panas dan kemudian melepaskannya dengan sangat lambat, atau mereka dapat memasang konduktor yang mengarahkan panas menjauh dari sampel.

Teknologi apa pun yang dikembangkan tim akan sangat penting tidak hanya untuk sampel Mars, tetapi untuk misi pengembalian sampel di masa depan ke Eropa atau Enceladus, kata Glavin, “di mana kami dapat mengumpulkan dan mengembalikan sampel gumpalan laut segar yang dapat mengandung organisme luar angkasa. Jadi kami perlu tahu .itu”.

Upaya keras NASA untuk menghilangkan ancaman kontaminasi berbahaya dari Bumi berawal dari Perjanjian Luar Angkasa Internasional 1967, yang menyerukan kepada negara-negara untuk mencegah kontaminasi benda langit dengan benda-benda dari Bumi, dan untuk mencegah kontaminasi Bumi oleh sampel yang dikembalikan. Untuk mengembalikan sampel Mars ke Bumi dengan aman, NASA bermitra tidak hanya dengan Badan Antariksa Eropa, tetapi juga dengan setidaknya 19 departemen dan lembaga pemerintah AS, termasuk Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit AS dan Departemen Keamanan Dalam Negeri AS.