Космічний лазер допомагає роботам «винюхувати» позаземне життя

Система лидара, використовувана для виявлення в повітрі біологічної небезпеки на Землі, може допомогти НАСА в пошуку позаземного життя на Марсі і в інших місцях Сонячної системи.

Ще в 2000-і роки, коли Бранимир Благоєвич розробляв датчик для військових по виявленню в повітрі біологічної небезпеки, він і гадки не мав, що його технологію згодом можуть використовувати для пошуку позаземного життя.

Його оригінальна робота зосереджувалася на використанні нового лидара (Light Detection and Ranging – світловий далекомір) і грунтувалася на тих же принципах, які застосовуються в радарі. Але замість радіохвиль лідар, для виявлення об’єктів і вимірювання відстані до цілі, використовує лазерний промінь. Тому його ще часто називають «світловим радаром».

Благоєвич, тепер технолог НАСА в Центрі космічних польотів Годдарда в Меріленді, зрозумів, що технологія, що базується на пошуку токсинів і патогенних мікроорганізмів у повітрі, може застосовуватися за межами Землі і навіть може внести свій вклад в місії НАСА з пошуку життя (яка була або є ) на Марсі.

«Якщо в минулому на Марсі існувало життя, то за допомогою такого інструменту ми зможемо це виявити», – сказав Благоєвич.

Зараз будь-яка місія, спрямована на Марс, вельми обмежена в способах пошуках життя (минулого чи справжній). Наприклад, марсіанська наукова лабораторія марсохода Curiosity може взяти зразок реголіту (курна борошниста «грунт», що покриває Червону планету), сподіваючись, що в невеликій кількості подрібненої породи є біологічна хімія. Але фізичний контакт з будь-яким аналізованих матеріалом є проблемою. Є ризик забруднити «незайманий» зразок земними речовинами, що потенційно спотворить результати випробувань.

Крім того, це повільний і трудомісткий процес: робот повинен прийти на місце, зібрати і проаналізувати зразки. А це значить, що далеко не всі зразки можуть бути взятими з будь-якого заданого місця розташування. Може бути так, що зразок, аналізувати інструментами марсохода, буде повністю стерильним. Але все в парі метрів від місця може бути бруд з органічною хімією. І без відома робота або його земних контролерів ми про це ніколи і не дізналися б.

Для Благоєвича це виглядає так, немов ми шукаємо голку в стозі сіна. Але ситуація складається набагато гірше, адже ми навіть не знаємо, де цей стіг сіна.

Так як же звузити шанси пошуку біологічного матеріалу на Марсі? Одним із способів може бути використання його Біо-індикаторні лідарного Інструменту, або просто «БИЛИ».

Марсу не звикати до лазерів. Зараз Curiosity використовує ChemCam для вибуху лазером гірських порід. При цьому його датчики можуть вивчати пар, щоб розшифрувати його хімічний склад. Однак, марсіанські породи будуть захищені від БИЛИ.

Благоєвич, співпрацюючи з планетарними вченими НАСА Мелісою Трейнер, Олександром Павловим і Мелісою Флойд, сподівається встановити систему лідар на майбутній марсохід. Він буде працювати таким же чином, як і ChemCam на Curiosity. Але його цікавлять не геологічні особливості, а частки в марсіанській атмосфері. Під час місії марсохід буде сканувати навколишнє середовище на пилові шлейфи. Після виявлення, ймовірно вище важкодоступного схилу, він би вистрілив ультрафіолетовими лазерами в пил.

Під час попадання лазерним променем по окремим частинкам пилу, він змусить їх відтворювати світ у відповідь. Це явище називають цвітінням. Світло від цих флуоресціюючих частинок потім можна виміряти і показати, з яких хімічних речовин він складається. Якщо в пилу є будь-які органічні речовини (біоіндикаторів), то БИЛИ зможе розшифрувати свій сигнал.

І головне те, що весь процес здійснюється дистанційно, можливо, в сотні кілометрів від ровера. А це означає, що можна відсканувати велику площу навколо ровера і обчислити забруднення і органічну хімію, що істотно спрощує дослідження.

«Це збільшить ймовірність виявлення життя рухливими механізмами на марсіанській поверхні», – сказав Благоєвич.

Ставки на Марс очевидні, і є можливість побачити ровери з технологією БИЛИ для сканування запорошених червоних струменів. Але чи можна використовувати цю технологію для полювання на життя в іншому місці в Сонячній системі?

«За межами Марса ми зробили кілька змодельованих розрахунків того, чи зможе цей інструмент працювати в заморожених світах таких, як місяць Енцелад або Європа», – сказав Благоєвич.

Енцелад – один із загадкових супутників Сатурна, що володіє товстої крижаною оболонкою навколо подповерхностного океану. Через приливної взаємодії з Сатурном, Енцелад виробляє тепло в своєму ядрі, яке містить підземні води в рідкому стані. Його океан становить величезний інтерес для астробиологов, тому що по аналогії з Землею рідка вода означає життя.

Внутрішній нагрів і постійні стреси на крижаній оболонці призводять до того, що рідка вода вивергається на місячну поверхню, як при відкритті кришки на пляшці з колою. Величезна кількість пара втрачається в просторі, створюючи шлейф. Якщо в цій воді присутня позаземне біологія, то вона також викидається в космос.

Місія НАСА Кассіні використовувала датчики на борту, щоб «спробувати» ці струменя, коли вони пролітали повз (на фото вище), але необхідний детальний аналіз. Чи можна встановити БИЛИ на облетного місії до Сатурну, щоб вистрілити лазером в шлейф і побачити, чи є органічні хімічні речовини?

«Це буде досить складним завданням. Справа в тому, що водяні струмені на Енцеладі мають дуже низьку щільність в порівнянні з частинками пилу в марсіанському повітрі », – сказав Благоєвич. Тому, щоб щось знайти космічний апарат повинен був би летіти на відстані 50 км від поверхні Місяця і лазер повинен знаходитися в діапазоні 1Вт для виявлення будь-якого цвітіння.

«Це можливо, але вимагає більш потужного ультрафіолетового лазера, який зможе стати реальністю для майбутніх польотних місій, або не зможе», – додав він.

відносно Європи, Благоєвич попереджає, що, не маючи очевидних струменів з великою тривалістю, використання системи лідар буде залежати від того, чи є які-небудь існуючі аерозолі поблизу її поверхні. Європа, в порівнянні з Енцелада, виграє в питанні пошуку життя. Деякі оптимістичні прогнози говорять про те, що там можна навіть зустріти багатоклітинну життя.

Так як ми знаємо хімію зсередини місячних циклів (через активні крижані тектоніки), якщо є біологія в океанах Європи, то свідоцтва можна знайти на крижаній поверхні. І якщо є якийсь механізм, що змушує ці органічні хімікати підніматися над льодом, то, можливо, БИЛИ можна буде використовувати для розкриття цих таємниць.

Ссылка на основную публикацию