Kita hidup di zaman keemasan misi pemulangan sampel

Mengamati batuan luar angkasa dari jauh itu baik-baik saja, tetapi terkadang Anda perlu melihat dari dekat. Pertanyaan terbesar dalam ilmu antariksa — bagaimana tata surya terbentuk, bagaimana hal itu menyebabkan kehidupan di Bumi, dan apakah pernah ada kehidupan di dunia lain yang berdekatan — benar-benar hanya dapat dijawab dengan mempelajari materi dari dunia tersebut secara langsung. Dan itu berarti mengambil sampel untuk dipelajari di bumi. “Anda hanya dapat membuat model sebanyak itu,” kata Tanja Bosak, ahli geobiologi di MIT. “Sampel membantu kami menguji dan memvalidasi cara kami percaya alam semesta bekerja.” Tahun 2020 terbukti menjadi tahun yang besar untuk apa yang disebut misi pengembalian sampel. Misi OSIRIS-REx NASA berhasil mendarat di asteroid Bennu dan mengumpulkan sejumlah besar material untuk dibawa kembali ke Bumi. Ini akan memulai perjalanan kembali pada bulan Mei. Pada bulan Desember, misi Hayabusa2 Jepang akhirnya membawa kembali sampel asteroid Ryugu. Belakangan bulan itu, China mengirimkan kumpulan baru batuan bulan pertama dalam lebih dari 45 tahun . Misi pengembalian sampel paling menarik masih akan datang. Hanya dalam beberapa minggu, Perseverance Rover, diluncurkan tahun lalu , akan mendarat di Mars untuk menjelajahi lanskap untuk bukti kehidupan kuno (atau sekarang), yang mencakup pengeboran dan penyimpanan sampel untuk dikembalikan ke Bumi di kemudian hari. China diperkirakan akan melakukan pengiriman kembali batuan bulan ke Bumi pada tahun 2023 dengan Chang'e 6. Rusia akan melakukan hal yang sama dengan Luna 28 pada tahun 2027. Baik Rusia dan China diharapkan untuk mencoba misi pengembalian sampel ke Mars sebelum dekade berakhir. . Misi Eksplorasi Bulan Mars (MMX) Jepang, yang diluncurkan pada tahun 2024, akan mengunjungi bulan Mars Phobos dengan rencana untuk mengumpulkan material dari permukaan dan mengembalikannya ke Bumi pada tahun 2029. China sedang mempertimbangkan misi pengembalian sampel ke planet kerdil Ceres. Dan kemungkinan deteksi fosfin di atmosfer Venus (yaitu masih dikonfirmasi oleh beberapa kelompok ) membuat para ilmuwan dan insinyur sama-sama berpikir tentang seperti apa misi potensial ke planet kuning itu. Jadi, apa yang membuat zaman keemasan ini untuk misi pengembalian sampel mungkin? Peluncurannya lebih murah, seperti perangkat keras yang digunakan untuk membangun probe dan pendarat. Instrumen seperti spektrometer, yang dapat mengidentifikasi keberadaan berbagai unsur dan senyawa, lebih kecil dan lebih tangguh, dan menggunakan daya yang jauh lebih sedikit. Teknologi otonom yang digunakan untuk menavigasi dunia ini telah meningkat pesat — OSIRIS-REx khususnya mendapat manfaat dari fakta bahwa sistem pelacakan fitur alami (NFT) terpasang menyediakan pemetaan permukaan secara real time untuk menjaga probe aman dari batu-batu berbahaya Bennu. NFT siap untuk membantu misi robotik di masa depan berjalan dengan lancar dan aman, pengembalian sampel atau sebaliknya. Insinyur juga menemukan lebih banyak ide baru tentang bagaimana sebenarnya mengumpulkan dan menyimpan sampel ini. Ketekunan adalah cara lama dengan peralatan bor untuk mengumpulkan inti batu utuh dari tanah. OSIRIS-REx datang dengan sistem pengumpulan "sentuh dan pergi" seperti tongkat pogo yang membawa pesawat ruang angkasa itu turun beberapa detik dari Bennu dan menggunakan udara terkompresi untuk menghembuskan puing-puing kecil ke dalam wadah pengumpulan. Haybausa2 benar-benar menembakkan peluru ke Ryugu. MMX akan menggunakan pneumatik sederhana untuk mengumpulkan material berpasir dari Phobos. Untuk misi Venus, para ilmuwan telah mempertimbangkan pesawat ruang angkasa yang dapat mencelupkan ke atmosfer dan menyimpan beberapa gas . Teknologi kriogenik akan memungkinkan penyimpanan yang lebih baik dari volatil luar bumi - atau elemen beku yang dapat diuapkan. Pada dasarnya, setiap dunia memiliki lingkungan unik dan serangkaian keadaan yang menentukan pendekatan terbaik untuk pengumpulan sampel, dan teknologi kami akhirnya berada pada titik di mana metode pengambilan sampel yang dulu tampak terlalu sulit atau menantang dapat dilakukan. Ini bukan investigasi yang dapat Anda lakukan hanya dengan penyelidikan di lapangan. Tidak ada yang bisa menggantikan jenis investigasi yang dapat Anda lakukan melalui peralatan laboratorium di Bumi ini. Katakanlah kita menemukan bukti DNA di Mars — Ketekunan tidak memiliki cara untuk mengurutkannya, dan hingga saat ini tidak mungkin ada wahana Mars yang dapat dilengkapi dengan peralatan yang diperlukan untuk melakukannya. Jika kita ingin mempelajari sampel batuan untuk memahami sejarah medan magnet Mars, penjelajah tidak memiliki kemampuan untuk menjalankan tes semacam itu.

Dari makalah hingga praktik

Jadi, bagaimana tepatnya misi pengembalian sampel berubah dari ide menjadi eksekusi? “Untuk misi pengembalian sampel, ini tentang aksesibilitas ke sana dan aksesibilitas untuk kembali,” kata Richard Binzel, astronom MIT dan rekan penyelidik OSIRIS-REx. Tujuan tertentu seperti bulan dan Mars selalu menjadi yang terdepan dalam pikiran ilmuwan planet, terutama karena kita telah mempelajari lebih banyak tentang sejarah air di kedua benda tersebut. Namun di luar tempat ini, pengembalian sampel lebih sulit untuk dibenarkan. Dalam pandangan Binzel, pengembalian sampel masih terlalu sulit dilakukan untuk semua kecuali pertanyaan yang paling penting. Ini berputar di sekitar asal-usul tata surya dan kimia yang menyebabkan kehidupan di Bumi. “Seberapa jauh kita bisa pergi dan mendapatkan kapsul waktu dari permulaan segala sesuatu yaitu Bumi, dan kita?” dia berkata. “Ini semua tentang volatil.” Dalam konteks ilmu planet, ini bisa berarti es air, atau nitrogen, karbon dioksida, amonia, hidrogen, metana, sulfur dioksida — bahan untuk kehidupan. Jika tidak ada volatile — dan oleh karena itu tidak ada indikasi pernah dihuni atau mungkin masih ada — misi pulang sampel tampaknya sangat tidak mungkin. Namun, setelah target dipilih, para insinyur yang mengambil alih untuk mencari tahu cara terbaik untuk mengumpulkan sampel dan membawanya kembali. Dari sana, para ilmuwan hanya perlu memainkan kartu-kartu yang mereka tangani dan berharap materi yang muncul cukup cocok untuk dipelajari. Imbalannya bisa sangat besar. Antara 1969 dan 1972, astronot Apollo membawa kembali batuan bulan seberat 842 pon. Lebih dari 50 tahun kemudian, orang-orang masih mempelajarinya dan menerbitkan makalah yang merinci wawasan baru. “Kami menganalisis ulang dan mengukur ulang serta menggunakan teknik yang baru dikembangkan untuk melihat sampel, dan mengajukan pertanyaan baru,” kata Bosak. “Itu adalah hadiah yang terus memberi.” Fakta bahwa sampel ini dapat diwariskan dari generasi ke generasi, di mana ilmuwan masa depan dapat menggunakan teknologi dan wawasan baru untuk mempersempit penyelidikan mereka dan mengejar pertanyaan yang belum terpikirkan oleh siapa pun, berarti ada warisan kuat yang layak untuk dikejar. Saat Ketekunan turun ke Mars dan mengunjungi Kawah Jezero bulan ini, ia akan mengumpulkan materi yang akan dipelajari para ilmuwan di Bumi selama beberapa dekade — mungkin ratusan tahun.