Почему пробирки для образцов Perseverance выглядят как световые мечи?
Только что марсоход Perseverance поместил на землю первую из этих "резервных" трубок для образцов. Только через несколько лет в случае проблем с ровером можно будет воспользоваться специальным вертолетом. Когда была опубликована фотография, демонстрирующая результат маневра, многие сравнили трубу со световым мечом джедая из вселенной "Звездных войн". На самом деле, дизайн этих контейнеров, естественно, был вдохновлен больше инженерным искусством, чем научной фантастикой. Вот некоторые детали, о которых следует помнить.
Основная задача Perseverance - собрать несколько десятков образцов марсианской породы и почвы из дельты древней реки, которая может содержать признаки жизни. Чтобы выяснить это, последующая миссия доставит эти образцы обратно на Землю в начале 2030-х годов. Затем сам марсоход должен будет поместить трубки обратно в небольшую ракету, которая выведет их на орбиту. Тем временем пробирки с образцами будут находиться в тепле внутри ровера.
Однако не исключено, что через несколько лет марсоход уже не сможет выполнять свои функции. Если это так, то НАСА не хочет упустить шанс проанализировать образцы. Именно поэтому агентство также отправит два небольших вертолета в эту следующую миссию. Они будут развернуты в случае проблем с марсоходом, поэтому важно разместить несколько трубок на земле. Таким образом, они могут быть извлечены для доставки на борт корабля.
Первый из этих "резервных" образцов был помещен на землю 21 декабря. Некоторые люди, глядя на фотографию этой трубки, расположенной под брюхом ровера, отметили смутное сходство со световым мечом. Почему такая форма?
Инженерная задача
Одной из главных задач, стоявших перед инженерами, было обеспечить сохранность этих образцов после их прибытия на Землю. Трубы (всего 43) должны были быть достаточно легкими и прочными, чтобы выдержать требования такого кругового путешествия.
Это не первый раз, когда НАСА сталкивается с подобной проблемой. Около 50 лет назад миссии "Аполлон" также доставили на Землю десятки килограммов лунных образцов. Но в те времена ящики с камнями должны были пролежать в "девственном" грузе всего несколько дней, прежде чем их передавали в лабораторию. Здесь трубки Perseverance должны будут сохранять научную ценность своего содержимого в течение более десяти лет.
Каждая из этих трубок длиной чуть менее 15,2 сантиметра (гораздо меньше световых мечей) и весом менее 57 граммов.
Золотая часть этих трубок (видна внизу) изготовлена из нитрида титана, а серебряная часть на меньшем конце - из титана. Внешнее покрытие из белого глинозема также помогает предотвратить солнечный нагрев. Без этого покрытия Солнце может случайно изменить химический состав образца.
Конический конец представляет собой герметичное уплотнение для защиты образца от марсианской атмосферы. Наконец, "ручка" - это корпус, внутри которого находится плунжер и пружины, удерживающие образец внутри трубки.
Максимальная чистота
Эти образцы также должны быть достаточно "чистыми" и герметично закрытыми, чтобы исследователи могли быть уверены в анализе 100% марсианского содержимого в начале следующего десятилетия.
"По сравнению с Марсом наша планета покрыта жизнью", - объяснил Кен Фарли из проекта "Марс-2020" в Калтехе (Пасадена) в 2020 году. "Мы должны были устранить все эти следы, чтобы любые оставшиеся улики можно было с уверенностью обнаружить и различить, когда эти первые образцы будут возвращены".
Поэтому трубки являются результатом соблюдения стандартов исключительной чистоты, которые разработаны для предотвращения попадания земных органических, неорганических и биологических материалов. Поэтому исследователям пришлось ограничить общее количество наземных соединений в данном образце до менее чем 150 нанограмм. Для определенного набора органических соединений они были ограничены менее чем 15 нанограммами. К вашему сведению, нанограмм - это одна миллиардная часть грамма.
Чтобы соответствовать этим требованиям, инженеры проводили всю сборку в гиперчистом помещении, которое представляет собой чистую комнату внутри чистой комнаты. Между каждым этапом сборки пробирки с образцами очищались струей фильтрованного воздуха, промывались деионизированной водой, а затем очищались ультразвуком с использованием ацетона, изопропилового спирта и других экзотических чистящих средств.
Все продумано так, чтобы ничто не помешало исследователям проанализировать эти образцы сразу после их прибытия на Землю. Тем временем Perseverance продолжает свою миссию в кратере Езеро.