En av de store prestasjonene med Apollo-oppdragene var å hente hjem hundrevis av kg månefjell. Disse steinene og støvet har vært under kontinuerlig analyse siden Apollo 11-astronautene kom hjem for over 50 år siden.
Og de gjør fortsatt funn.
Forskere har prøver av solens solvind, partikler fra en komet halen, noen få gram fra en asteroide, med flere som kommer innen kort tid.
Men det er en verden, i fokus for så mye vitenskapelig studie, som aldri har fått et utvalg tilbake: Mars.
NASA og Det europeiske romfartsorganet har lagt planer for å ta en prøve hjem fra Mars i flere tiår, og nå kan oppdrag fly i løpet av de neste årene, til slutt bringe en del av den røde planeten hjem til jorden for å studere direkte.
Historie om eksempler på returoppdrag
Romutforskning skjer i etapper. Først starter du med en speiderflyby, der et romfartøy går på en rask bane forbi en verden, og gir et første sett med bilder og data. Tenk på Voyagers Grand Tour gjennom solsystemet, eller New Horizons som besøker Pluto.
Så kommer du tilbake med en orbiter, et romskip som kan forbli på plass i flere år, og studerer overflaten til en verden i detalj. Tenk på Cassini-romfartøyet, som gikk i bane rundt Saturn 294 ganger, tok mer enn 450 000 bilder og endret vår forståelse av Ringed Planet for alltid.
Så kommer landmenn og rovere. Det beste eksemplet på dette er selvfølgelig Mars, med Spirit and Opportunity, samt Curiosity, som sammen har fanget hundretusenvis av bilder, boret steiner og funnet bevis på fortidens vann på Mars.
Så kommer prøven returoppdrag. Dette er scenen som romfartsorganene bare har prøvd noen få ganger.
Bortsett fra Apollo-oppdraget, var det første romfartøyet som tok med prøver fra verdensrommet tilbake til Jorden, Sovjetens Luna-oppdrag. I 1970 hentet Luna 16 hjem 101 gram måne-regolit, etterfulgt av Luna 20, og Luna 24. Selv om de hentet en brøkdel av materialet som ble returnert av Apollo-oppdragene, var det fra forskjellige steder på Månen.
Det neste romfartøyet for å returnere et eksempel hjem var NASAs Genesis-oppdrag. Den ble lansert i 2001 for å samle prøver av solens solvind, og bringe dem hjem til jorden.
Den åpnet opp prøvesamlere 1. april 2004, og returnerte deretter til jorden i september samme år. Dessverre klarte ikke fallskjermen å åpne ordentlig, og romskipet knuste hardt inn i Utah-ørkenen.
Til tross for den harde landing, var forskere i stand til å hente brukbare prøver, noe som hjalp dem å oppdage at Jorden kan ha dannet seg fra forskjellige materialer i solnebula enn Solen.
Så kom NASAs Stardust-oppdrag, som fløy gjennom halen til Comet Wild 2 i januar 2004, og deretter returnerte sin samlekapsel tilbake til jorden to år senere. Analyse av disse partiklene viste forskere at kometer inneholdt partikler som ble kastet ut fra solen tidlig i sin historie, og at de kanskje hadde en annen måte å danne på enn astronomer hadde spådd.
Det siste eksemplet på returoppdrag var JAXAs Hayabusa-oppdrag, og overvunnet alle slags vanskeligheter, inkludert å bli direkte rammet av en soloppblussing, og tapet av reaksjonshjulene, og unnlatelsen av å distribuere sin hoppende lander. Men utrolig, misjonskontrollører klarte å få romfartøyet hjem, med noen få dyrebare mikrogram asteroide materiale om bord.
Det er oppdrag der ute akkurat nå: Hayabusa 2 og OSIRIS-REx som vil bringe enda flere asteroideprøver hjem for å studere. JAXA planlegger til og med et oppdrag for å returnere en prøve fra månene på Mars.
Så hva med et eksempel på returoppdrag til Mars selv?
Hva kan vi lære av et Mars-eksempeloppdrag?
Vi har faktisk lært ganske mye om geologien og atmosfæren til Mars fordi det er biter av den røde planeten som finnes her på jorden. De ble smadret ut av Mars av en gigantisk asteroidpåvirkning for millioner av år siden, og de fløt gjennom verdensrommet, til slutt slo Jorden og utrolig overlevde en tur gjennom atmosfæren.
Forskere har tilfeldige biter av Mars, men nå vil de ha et utvalg av deres valg. Og det betyr å sende et eksempel på returoppdrag direkte.
NASA har faktisk planlagt et Mars-prøveoppdrag siden begynnelsen av 1970-tallet, selv før lanseringen av Viking-romfartøyet.
Målene for et returoppdrag vil omfatte leting etter liv, ikke bare liv i dag, men tidligere liv, og til og med de kjemiske forgjengerne til livet.
Ved å returnere uberørte prøver av Mars hjemme, kunne forskere utføre alle slags eksperimenter på Mars-regolitten, utsette den for vann, tykkere atmosfære og næringsstoffer for å se om det er noen aktive bakterier. Dette eksperimentet ble forsøkt med Viking, men resultatene var uoverensstemmende og planetbiologer krangler fremdeles over dem.
De kan analysere prøvene under kraftige mikroskop, søke etter mikroskopiske fossiler eller andre indikasjoner på at det er liv der.
I tillegg kunne forskere forstå historien til overflaten til Mars, og hvordan den ble påvirket av vann gjennom millioner av år.
Prøver kan returneres fra noen av de mest interessante stedene, som sedimenter av innsjøer, avsetninger rundt hydrotermiske ventilasjonsåpninger og deltas fra gamle elver.
De kunne bringe tilbake prøver fra nylige og eldgamle meteorittangrep, vulkanutbrudd og regioner som var utsatt for vind i lang tid.
De kunne også studere den langsiktige historien til Mars gjennom milliarder av år, for å prøve å forstå når enorme planetariske forandringer skjedde for å gjøre planeten så kald og tørr. Når slo asteroidebombardementet seg?
De kunne til og med prøve prøver av meteorittene som forsøpler overflaten til Mars, og prøvetaking av andre verdener samtidig.
Disse prøvene vil ideelt bli sendt hjem før den første menneske setter foten på overflaten av Mars. Vi vet allerede at det er giftige kjemikalier i Mars-regolitten, men hva med støvet som legger seg ut av atmosfæren? Vil det være en risiko hvis astronauter puster det? Hva med materiale som er dypere nede under overflaten?
Ved å studere dette materialet, ville forskere også kunne forstå hvor godt astronauter kunne leve av landet. For å bruke regolit for byggemateriale og dyrking av planter. I tillegg til å bryte det opp kjemisk for forskjellige råvarer.
Er forskjellige deler av Mars mer nyttige enn andre?
Mars Sample Return Mission Plans
En av de tidligste planene for et prøveoppdragsoppdrag til Mars ble kalt Sample Collection for Investigation of Mars (eller SCIM). Dette ville være et relativt billig speiderklasseoppdrag som ville fly gjennom Mars-atmosfæren helt ned i 40 km høyde og samle støv og atmosfærisk gass.
Dette ville være høyt nok slik at romskipet ikke ville bli fanget av Mars. Så ville den returnere prøvene til Jorden. Ved å studere disse prøvene, kunne forskere matche den atmosfæriske prøven med gassene som ble funnet i Mars-bergartene for å være sikre på at de kom fra den røde planeten. De kan være i stand til å studere Mars-støvet på nært hold, vet du, støvet som kan danne verdensomspennende stormer som kan avslutte roveroppdrag, og kan være en risiko for fremtidige astronauter.
Forslaget ble fremsatt i 2001, for et oppdrag som skulle fly i 2007 og returnere prøver innen 2010, men det kom aldri av grunnen.
Men i 2009 begynte NASA og European Space Agency å lage alvorlige planer om å bringe et stykke Mars hjem, og formelt kunngjorde deres samarbeid om et oppdrag.
I påvente av det fremtidige eksemplet på returoppdrag, har både NASA og ESA bygget sine kommende rovere til å være den første fasen i å sende materiale hjem.
Når den kryper over overflaten av den røde planeten, vil NASAs Mars 2020-rover samle interessante prøver og deretter slippe dem på overflaten når det går. ESAs Rosalind Franklin-rover, som også skal lanseres i 2020, vil samle og lagre prøver fra overflaten av Mars i pennestore dunker, som vil være klar til henting.
Et eksempel på returoppdrag vil ha tre deler.
For det første ville det være en hurtigflyttende rover bygget av European Space Agency for å samle prøver for studier. Deretter et NASA stigende kjøretøy som ville overføre prøvene til Mars bane. Og til slutt, et baneoppdrag fra ESA som ville hente prøvene og bringe dem tilbake til Jorden.
ESAs Sample Fetch Rover ville være et relativt lett kjøretøy, ikke større enn rundt 120 kilo. Det må være i stand til å reise 20-30 kilometer og gå 200 meter per dag, og autonomt rute rundt farer på sin måte. I løpet av denne perioden ville den plukke opp dusinvis av prøver igjen på overflaten av Mars 2020 eller Rosalind Franklin, og velge de 30 eller så mest vitenskapelig interessante å sende hjem.
Etter flere måneder med å samle prøver, ville Fetch Rover ankomme Mars Sample Retrieval Lander. Dette er et romskip som har mange likheter med NASAs Curiosity og Mars 2020-rover.
Den ville bruke et heatshell og deretter fallskjerm når det kommer inn i den Martiske atmosfæren, og til slutt senke oppstigningsraketten til overflaten til Mars. Den ville sitte på Mars i opptil 150 dager og vente på prøver fra Fetch Rover.
Da prøvene ble lastet om bord, ville Ascent Vehicle skyte sin hybrid- eller solide rakettmotor og føre prøvene inn i en bane på 350 km.
Da vil det bli avlyttet av ESAs Earth Return Orbiter, og gjort en helt autonom møteplass millioner av kilometer fra Jorden. Den vil da bruke en solenergi-ion-motor for å ta den lange reisen tilbake til Jorden.
Og så, på en stund i 2030-årene, vil forskere få hendene på rundt 500 gram materiale fra overflaten til Mars.
Tidlig i 2019 inkluderte Det hvite hus penger i det foreslåtte budsjettet til et Mars Sample Return-oppdrag, som ideelt sett kunne lansere så snart 2026. Selv om et oppdrag som dette har blitt foreslått mange ganger før, er dette første gang det faktisk ble finansiert sette til side. Det ga NASA 109 millioner dollar i 2020 for å jobbe med "fremtidige Mars-aktiviteter", som i hovedsak er utvalgsoppdraget.
Så nå, etter nesten 50 år med planlegging, er et seriøst prøveoppdragsoppdrag til Mars i arbeidene.
Få mitt ukentlige nyhetsbrev:
En gang i uken samler jeg opp all plassnyhetene mine i et enkelt nyhetsbrev for e-post og sender det ut. Det har bilder, korte høydepunkter om historien og lenker, slik at du kan finne ut mer. Gå til universetoday.com/newsletter for å registrere deg.
