Космические исследования и освоение: сравните научные и технологические риски и выгоды пилотируемых миссий на Марс и роботизированных миссий к ледяным спутникам Юпитера/Сатурна; какие научные приоритеты (поиска жизни, геологии, истории Солнечной системы) оправдывают тот или иной подход и как учесть вопросы биозащиты?

10 Окт в 13:37
3 +3
0
Ответы
1

Коротко — главный выбор между пилотируемыми миссиями на Марс и роботизированными миссиями к ледяным спутникам Юпитера/Сатурна сводится к двум вещам: 1) какие цели науки считаются приоритетом поисксовременнойжизнипротивизучениядревнейисториииширокогогеологическогоконтекстапоиск современной жизни против изучения древней истории и широкого геологического контекстапоисксовременнойжизнипротивизучениядревнейисториииширокогогеологическогоконтекста и 2) как сопоставить научный выигрыш с технологическими и био-защитными рисками и стоимостью. Ниже — сравнение по ключевым критериям и практические рекомендации.

Научные выгоды

Поиск современной жизниИные приоритеты: ледяные спутники Европа,Энцелади,вменьшейстепени,ТитанЕвропа, Энцелад и, в меньшей степени, ТитанЕвропа,Энцелади,вменьшейстепени,Титан — наиболее перспективны для обнаружения современной, активной жизни, потому что подледные океаны, потенциально поддерживаемые теплом геотермально/тектонически, содержат жидкую воду сейчас. Роботизированные миссии, особенно образцы-плюмы или проникновение в океан, дают наилучшую шансы найти живые системы.Марс — больше шанс найти остаточные/ископаемые признаки жизни древниебиомаркерыдревние биомаркерыдревниебиомаркеры на поверхностных/приповерхностных горных породах, но вероятность существования современной жизни в доступной зоне значительно ниже заисключениемгипотезоглубинныхсредахза исключением гипотез о глубинных средахзаисключениемгипотезоглубинныхсредах.Геология и история Солнечной системыМарс — отличный архив ранней истории планеты формирование,климатическаяэволюция,утечкаатмосферыформирование, климатическая эволюция, утечка атмосферыформирование,климатическаяэволюция,утечкаатмосферы. Пилотируемая миссия может значительно ускорить сбор разнообразных, хорошо выбранных образцов и обеспечит широкую контекстную геологию.Ледяные спутники — дают уникальную информацию о внутреннем устройстве спутников, о химии океанов, об обмене материалом между ядром/мантией/ледом; важны для понимания распространённости океанических миров в Солнечной системе.

Технологические и операционные риски

Пилотируемые миссии на МарсПлюсы: люди могут выполнять сложный отбор образцов, быструю адаптацию плану работ, сложные геологические операции бурение,большиеобразцыбурение, большие образцыбурение,большиеобразцы, возвращать большие и хорошо отобранные образцы, создавать инфраструктуру ISRU—производствотоплива/водыISRU — производство топлива/водыISRUпроизводствотоплива/воды.Минусы: высокий риск для экипажа космическаярадиация,перелётыдлительностью 1–3года,медицинскиерискимикрогравитациикосмическая радиация, перелёты длительностью ~1–3 года, медицинские риски микрогравитациикосмическаярадиация,перелётыдлительностью 1–3года,медицинскиерискимикрогравитации, большие массы и стоимость, сложности с посадкой и взлётом с Марса. Наличие людей существенно увеличивает риск форвардного загрязнения Марса земной биотой и усложняет биозащиту.Роботизированные миссии к ледяным спутникамПлюсы: отсутствие риска для людей, возможность строгой стерилизации приборов низкаявероятностьфорвардногораспространенияеслиследоватьпроцедурамнизкая вероятность форвардного распространения если следовать процедурамнизкаявероятностьфорвардногораспространенияеслиследоватьпроцедурам, гибкие архитектуры орбитеры,пролётыспрототипамидляпробоотборавплюмах,спускаемыезонды,автономныеподлёдныеаппаратыорбитеры, пролёты с прототипами для пробоотбора в плюмах, спускаемые зонды, автономные подлёдные аппаратыорбитеры,пролётыспрототипамидляпробоотборавплюмах,спускаемыезонды,автономныеподлёдныеаппараты, научно высокая ценность для поиска жизни.Минусы: технически сложное проникновение в лед/доставление в океан требуютсяcryobot/брейкеры,автономныеподводныероботытребуются cryobot/брейкеры, автономные подводные роботытребуютсяcryobot/брейкеры,автономныеподводныероботы, высокие требования к энергетике RTG/ядерныеисточникиRTG/ядерные источникиRTG/ядерныеисточники, жёсткая радиация особенноуЮпитераособенно у ЮпитераособенноуЮпитера влияет на электронику и сроки миссии, технологии для длительных автономных операций в океане менее зрелы, риски контаминирования океана через недостаточно стерильные системы.

Риски биозащиты planetaryprotectionplanetary protectionplanetaryprotection

Форвардная контаминация Земля→объектЗемля → объектЗемляобъектЛюди несут с собой микробиоту и биологические вещества, их стерилизация невозможна в полной мере — пилотируемые миссии резко повышают риск непреднамеренного заноса земной жизни на Марс/иные миры. Для Марса это критично из‑за «специальных регионов», где возможна современная жизнь.Роботы можно стерилизовать и сертифицировать стандартыCOSPARстандарты COSPARстандартыCOSPAR; для миссий к океанам ледяных спутников требования к стерильности особенно высоки чтобыне«заражать»внутреннийокеанземнойорганикойчтобы не «заражать» внутренний океан земной органикойчтобыне«заражать»внутреннийокеанземнойорганикой.Обратная контаминация объект→Земляобъект → ЗемляобъектЗемляСбор и возвращение образцов итемболеевозвращениелюдейи тем более возвращение людейитемболеевозвращениелюдей несёт риск возвращения чужеродных биомолекул/организмов. Для роботизированного возврата применимы строгие изоляционные протоколы и BSL‑4/специальные лаборатории. Человеческое возвращение с потенциально контактировавшими объектами представляет большие сложности по содержанию карантина и оценке биорисков.Нормативы и процедурыДействующие международные принципы COSPARCOSPARCOSPAR требуют строгой классификации миссий и мер стерилизация,выборплощадок,запретнаконтактыс«специальнымирегионами»Марсабездополнительныхисследованийстерилизация, выбор площадок, запрет на контакты с «специальными регионами» Марса без дополнительных исследованийстерилизация,выборплощадок,запретнаконтактыс«специальнымирегионами»Марсабездополнительныхисследований. Для ледяных миров часто требуется максимальная стерилизация, особенно у миссий, которые потенциально могут открыть путь к океану.

Какие приоритеты оправдывают какой подход

Если главная цель — обнаружение современной жизни extantlifeextant lifeextantlife — роботы, нацеленные на ледяные спутники плюм‑сэмплирование,подлёдныероботизированныезондыплюм‑сэмплирование, подлёдные роботизированные зондыплюмсэмплирование,подлёдныероботизированныезонды — первоочередны. Они обеспечивают наилучшее соотношение «вероятность обнаружения / биозащитный риск», потому что роботы можно тщательно стерилизовать и управлять рисками проникновения в океан.Если цель — изучение геологической истории, климатической эволюции и поиск ископаемых следов жизни — Марс очень важен; роботизированная программа Mars Sample Return MSRMSRMSR — наилучший первый шаг. Пилотируемые миссии могут принести значительное ускорение и больший объём работ, но повышают биозащитные риски и требуют крупных инвестиций.Если цель — быстрое расширение человеческих возможностей технологическоеразвитие,тестированиежизнеобеспечения,долгосрочнаяосвоениетехнологическое развитие, тестирование жизнеобеспечения, долгосрочная освоениетехнологическоеразвитие,тестированиежизнеобеспечения,долгосрочнаяосвоение — пилотируемые миссии на Марс имеют смысл как технологическая и социальная миссия, но их научная необходимость должна быть взвешена в контексте риска загрязнения.

Практические рекомендации / дорожная карта предлагаемаяпоследовательностьпредлагаемая последовательностьпредлагаемаяпоследовательность

Продолжать и усиливать роботы‑первопроходцы:для Марса: завершить программу образцов и их возвращение MSRMSRMSR с полным контекстом: геологический картирование, отбор и герметичный возврат; избегать пилотируемых миссий в «специальные регионы» до получения результатов MSR.для ледяных спутников: миссии для подтверждения состава океана орбитальныегеофизические/химическиенаблюденияорбитальные геофизические/химические наблюденияорбитальныегеофизические/химическиенаблюдения, повторные пролёты/орбитеры, миссии по взятию проб плюмов еслионисуществуютесли они существуютеслионисуществуют, затем — сертифицированные стерильные подлёдные аппараты, только после достоверного подтверждения технической возможности и мер защиты.Развивать технологии:стерильные буровые/проникающие технологии low‑bioburdendrills,cryobotslow‑bioburden drills, cryobotslowbioburdendrills,cryobots, автономные подводные роботы, долгоживущие радиационно‑защищённые приборы, надежные RTG/ядерные источники энергии.для пилотируемых миссий — системы полностью замкнутого жизнеобеспечения, методы удаления и утилизации биорисков обеззараживаниеотходов,локализациябиоматериаловобеззараживание отходов, локализация биоматериаловобеззараживаниеотходов,локализациябиоматериалов, возможности земной карантинной обработки.Ужесточить и уточнить правила биозащиты:международная стандартизация требований для миссий с людьми; разработка «планетарных парков» и зон, куда пилоты не допускаются.четкие сценарии и процедуры карантина для возвращаемых образцов и для возвращающихся экипажей в случае контакта с потенциально опасными средами.Политика и этика:принимать решения с международным консенсусом, привлекать научное сообщество, биоэтиков и общественность при плюсах/рисках вмешательства в потенциально живые экосистемы.

Конкретные соображения по биозащите для обеих ветвей

Для Марса:избегать посадки людей и больших мобильных баз в «специальных регионах» областисвлажнымиусловиями,текучимисолями,подземнойводойобласти с влажными условиями, текучими солями, подземной водойобластисвлажнымиусловиями,текучимисолями,подземнойводой до подтверждения отсутствия современной жизни.обязательная стерилизация инструментов для исследований глубин бурыбурыбуры, строгие протоколы по утилизации эвакуируемых отходов, раздельные «научные» и «обитаемые» зоны на базе.если пилоты задуманы, предусмотреть минимизацию выхода биологического материала в окружающую среду плотныебарьеры,фильтрация,уничтожениебиомасснаместеплотные барьеры, фильтрация, уничтожение биомасс на местеплотныебарьеры,фильтрация,уничтожениебиомасснаместе.Для ледяных спутников:максимальная стерильность перед отправкой, особое внимание к любым системам, которые могут стать путем в подледный океан пломбы,буровыеголовкипломбы, буровые головкипломбы,буровыеголовки.использование платных «чистых» каналов доставки однократноиспользуемыестерильныетрубки/корпусыоднократно используемые стерильные трубки/корпусыоднократноиспользуемыестерильныетрубки/корпусы, энергоснабжение, исключающее необходимость частых технических вмешательств.если возвращаются образцы из плюмов или океана — строгая изоляция при доставке на Землю и только работа в защитных лабораториях.

Вывод / краткое резюме

Лучший научный шанс найти современную жизнь — роботы, ориентированные на ледяные спутники Энцелад,ЕвропаЭнцелад, ЕвропаЭнцелад,Европа. Эти миссии при правильной стерилизации дают высокий научный потенциал при относительном контролируемом биориске.Для изучения древней жизни и геологической истории Солнечной системы Марс — ключевой объект; роботизированные миссии с полноценным возвращением образцов MSRMSRMSR являются первоочередными. Пилотируемые миссии на Марс дадут большие дополнительные преимущества в отборе и объёме образцов, но сопряжены с гораздо большими биозащитными и этическими сложностями.Практическая стратегия: сначала последовательные роботизированные миссии разведка→подтверждение→образцы→принеобходимостивозвратнаЗемлюразведка → подтверждение → образцы → при необходимости возврат на ЗемлюразведкаподтверждениеобразцыпринеобходимостивозвратнаЗемлю, параллельно развивая технологии для безопасного доступа к подледным океанам и для управления рисками пилотируемых полётов. Решения о допуска пилотов к миссиям в потенциально обитаемые места должны опираться на результаты роботизированных исследований и международные правила биозащиты.

Если хотите, могу:

предложить конкретную приоритетную программу миссий на 10–20 лет конкретныеэтапыдляМарсаидляЕвропы/Энцеладаконкретные этапы для Марса и для Европы/ЭнцеладаконкретныеэтапыдляМарсаидляЕвропы/Энцелада;развернуто описать технические варианты проникновения в подледные океаны cryobot,meltprobe,tethereddrillcryobot, melt probe, tethered drillcryobot,meltprobe,tethereddrill и их требования по стерилизации;детально расписать протоколы биозащиты для пилотируемой миссии на Марс карантин,очистка,дизайнбазкарантин, очистка, дизайн базкарантин,очистка,дизайнбаз.
10 Окт в 16:17
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир