Войти
Камень Бытия, возвращенный в ходе лунной миссии Аполлон 15 в 1971 году 
Астронавты "Аполлона" работают на Луне, собирая образцы и исследуя их. Рядом с кратером Шорти они нашли оранжевый лунный реголит. A миссия по возврату образцов - это космический корабль, целью которого является сбор и возвращение образцов из внеземного места на Землю для анализа. Миссии по возврату образцов могут возвращать просто атомы и молекулы или отложения сложных соединений, таких как рыхлый материал («почва») и камни. Эти образцы могут быть получены различными способами, такими как выемка грунта и горных пород или сборщик, используемый для улавливания частиц солнечного ветра или кометных обломков.
На сегодняшний день образцы лунного камня с Земли Луны были собраны роботизированными миссиями с экипажем, кометой Wild 2 и астероидом. 25143 Итокаву посетил роботизированный космический корабль, который вернул образцы на Землю, а образцы солнечного ветра были возвращены роботизированной миссией Genesis. Были получены образцы с астероидов 162173 Рюгу и 101955 Бенну, а также образцы с астероида 162173 Рюгу, которые возвращаются на Землю.
В дополнение к миссиям по возврату проб, пробы из трех идентифицированных внеземных тел были собраны другими способами, кроме миссий по возврату проб: пробы с Луны в виде лунных метеоритов, образцы с Марса в виде марсианских метеоритов и образцы с Весты в виде метеоритов HED.
Образец Видманштеттена, который можно найти внутри железно-никелевых метеоритов, считается, что он имеет ту же классификацию, что и астероид 16 Психея. 
Вероятно, метеорит от астероида ( 4) Веста, упавшая на Африку. Возврат образца может помочь подтвердить анализ метеорита и астрономические результаты. 
Другой метеорит, предположительно с древнего Марса Образцы, доступные на Земле, могут быть проанализированы в лабораториях, так что мы можем расширить наше понимание и знания как часть открытия и исследования Солнечной системы. До сих пор многие важные научные открытия в Солнечной системе были сделаны удаленно с помощью телескопов, а некоторые тела Солнечной системы были посещены с помощью орбитальных или даже посадочных космических кораблей с инструментами, способными дистанционно зондирование или анализ образца. Хотя такое исследование Солнечной системы технически проще, чем миссия по возврату образцов, научные инструменты, доступные на Земле для изучения таких образцов, намного более продвинуты и разнообразны, чем те, которые можно использовать на космических кораблях. Кроме того, анализ образцов на Земле позволяет отслеживать любые находки с помощью различных инструментов, включая инструменты, которые могут отличить внутренний внеземной материал от земного загрязнения, и инструменты, которые еще предстоит разработать; Напротив, космический корабль может нести только ограниченный набор аналитических инструментов, и их нужно выбирать и строить задолго до запуска.
Образцы, проанализированные на Земле, могут быть сопоставлены с результатами дистанционного зондирования для более глубокого понимания процессов, сформировавших Солнечную систему. Это было сделано, например, на основе данных, полученных с космического корабля Dawn, который посетил астероид Веста с 2011 по 2012 год для получения изображений, и образцов с метеоритов HED (до того времени собранные на Земле), которые сравнивались с данными, собранными Dawn. Эти метеориты затем можно было идентифицировать как материал, выброшенный из большого ударного кратера Реасильвия на Весте. Это позволило вывести состав коры, мантии и ядра Весты. Точно так же некоторые различия в составе астероидов (и, в меньшей степени, разные составы комет ) могут быть обнаружены только с помощью изображений. Однако для более точной инвентаризации материала этих различных тел в будущем будет собрано и возвращено больше образцов, чтобы сопоставить их состав с данными, собранными с помощью телескопов и астрономической спектроскопии.
Еще одно направление таких исследование - помимо основного состава и геологической истории различных тел Солнечной системы - это наличие строительных блоков жизни на кометах, астероидах, Марсе или луны газовых гигантов. Несколько миссий по возврату образцов к астероидам и кометам в настоящее время находятся в разработке. Больше образцов с астероидов и комет помогут определить, образовалась ли жизнь в космосе и была ли перенесена на Землю метеоритами. Другой вопрос, который исследуется, - возникла ли внеземная жизнь на других телах Солнечной системы, таких как Марс или на лунах газовых гигантов, и могла ли там существовать жизнь.. Результатом последнего «Десятилетнего обзора» НАСА стало определение приоритета миссии по возврату образцов на Марс, поскольку Марс имеет особое значение: он находится сравнительно «поблизости», в прошлом мог укрывать жизнь и, возможно, даже продолжать поддерживать жизнь. спутник Юпитера Европа - еще один важный объект поиска жизни в Солнечной системе. Однако из-за расстояния и других ограничений Европа может не стать целью миссии по возврату проб в обозримом будущем.
Планетарная защита направлена на предотвращение биологического загрязнения как цели небесное тело, так и Земли - в случае возврата образца миссии. Образец с инопланетной жизнью в нем еще не возвращен. Образец, возвращенный с Марса или другого места, потенциально способного вместить жизнь, - это миссия категории V в рамках COSPAR, которая направлена на сдерживание любого нестерилизованного образца, возвращенного на Землю. Это связано с тем, что неизвестно, как такая гипотетическая жизнь будет воздействовать на людей или на биосферу Земли. По этой причине Карл Саган и Джошуа Ледерберг в 1970-х годах утверждали, что мы должны с особой осторожностью выполнять миссии по возврату образцов, классифицированные как миссии категории V, а также более поздние исследования, проведенные NRC и ESF.
Аполлон-11 была первой миссией по возвращению внеземных образцов. 
Лунная скала с Аполлона-15 интерпретирующий знак. 
Лунная скала с Аполлона 15 в Информационном центре Эймса НАСА.Программа Аполлон вернула более 382 кг (842 фунта) лунных камней и реголит (включая лунный «грунт» ) в Лунную приемную лабораторию в Хьюстоне. Сегодня 75% проб хранятся в Лаборатории лунных проб, построенной в 1979 году. В июле 1969 года Аполлон 11 добился первого успешного возвращения проб из другого тела Солнечной системы. Он возвратил приблизительно 22 килограмма (49 фунтов) материала с поверхности Луны. Затем последовали 34 килограмма (75 фунтов) материала с Apollo 12, 42,8 кг (94 фунта) материала с Apollo 14, 76,7 кг (169 фунтов) материала с Аполлон 15, 94,3 кг (208 фунтов) материала с Аполлона 16 и 110,4 кг (243 фунта) материала с Аполлона 17.
Одно из самых значительных достижений в миссиях по возврату проб произошла в 1970 году, когда роботизированная советская миссия, известная как Луна 16, успешно вернула 101 грамм (3,6 унции) лунного грунта. Аналогичным образом, Luna 20 вернула 55 граммов (1,9 унции) в 1974 году, а Luna 24 вернула 170 граммов (6.0 унций) в 1976 году. Хотя они извлекли гораздо меньше, чем миссии Apollo, они сделал это полностью автоматически. Помимо этих трех успехов, другие попытки в рамках программы Luna потерпели неудачу. Первые две миссии должны были обогнать «Аполлон-11» и были предприняты незадолго до них в июне и июле 1969 года: Луна Е-8-5 № 402 потерпела неудачу при старте, а Луна 15 разбился на Луне. Позже другие миссии по возврату образцов потерпели неудачу: Kosmos 300 и Kosmos 305 в 1969 году, Luna E-8-5 № 405 в 1970 году, У Луны Е-8-5М № 412 в 1975 году были неудачные запуски, а у Луны 18 в 1971 году и Луны 23 в 1974 году неудачные посадки на Луну.
В 1970 году Советский Союз планировал в 1975 году первую марсианскую миссию по возврату образцов в рамках проекта Mars 5NM. В этой миссии планировалось использовать ракету N1, но поскольку эта ракета никогда не летела успешно, миссия превратилась в проект Mars 5M, в котором будет использоваться двойной запуск с меньшим Ракета "Протон " и сборка на космической станции Салют. Эта миссия Mars 5M была запланирована на 1979 г., но была отменена в 1977 г. из-за технических проблем и сложности; все оборудование было приказано уничтожить.
Эксперимент по сбору космического мусора на орбите Земли (ODC) проводился на космической станции «Мир» в течение 18 месяцев в течение 1996–97 годов и использовал аэрогель для захвата частиц с низкой околоземной орбиты, состоящих из межпланетной пыли и техногенных частиц. ODC был далеко не «последней миссией по возврату образцов... за... двадцать лет», он был портативной версией сборщика LDEF, значительно сокращая время сбора и эффективную площадь на несколько порядков.
Художественный рендеринг Genesis, собирающий солнечный ветер.Следующей миссией по возвращению внеземных образцов была миссия Genesis, которая вернула образцы солнечного ветра на Землю из за пределами околоземной орбиты в 2004 году. К сожалению, капсула Genesis не смогла раскрыть свой парашют при повторном входе в атмосферу Земли и совершила аварийную посадку в пустыне Юты. Были опасения серьезного заражения или даже полной потери миссии, но ученым удалось спасти многие образцы. Они были первыми, которые были собраны за пределами лунной орбиты. Компания Genesis использовала коллекционный массив из пластин из сверхчистого кремния, золота, сапфира и алмаза. Каждая отдельная пластина использовалась для сбора различной части солнечного ветра.
капсулы возврата образца из миссии Stardust. За Genesis последовали НАСА. Космический аппарат Stardust, который доставил образцы комет на Землю 15 января 2006 года. Он благополучно миновал Comet Wild 2 и собрал образцы пыли из комы кометы во время съемки. ядро кометы. Компания Stardust использовала массив коллектора, сделанный из аэрогеля низкой плотности (99% которого составляет пустое пространство), который имеет около 1/1000 плотности стекла. Это позволяет собирать кометные частицы, не повреждая их из-за высокой скорости удара. Столкновения частиц даже с слегка пористыми твердыми коллекторами могут привести к разрушению этих частиц и повреждению устройства сбора. Во время полета вторая сторона массива собрала не менее семи частиц межзвездной пыли.
В июне 2010 года Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) Зонд Хаябуса вернул на Землю образцы астероидов после встречи (и приземления) с астероидом S-типа 25143 Итокава. В ноябре 2010 года ученые агентства подтвердили, что, несмотря на отказ устройства для отбора проб, зонд извлек микрограммы пыли с астероида, первым из которых был доставлен на Землю в первозданном виде.
Русский Фобос -Грюнт был неудачной миссией по возврату образцов, предназначенной для возврата образцов с Фобоса, одного из спутников Марса. Он был запущен 8 ноября 2011 года, но не покинул околоземную орбиту и через несколько недель потерпел крушение в южной части Тихого океана.
OSIRIS-REx собирает образец с астероида 101955 Бенну. - ( Полноразмерное изображение )3 декабря 2014 года Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) запустило улучшенный космический зонд Hayabusa2 и планирует вернуть образцы астероидов в 2020 году. Хаябуса2 прибыл к цели около Земли астероида C-типа 162173 Ryugu (ранее обозначался 1999 JU3 ) 27 июня 2018 года. в течение полутора лет обследовал астероид и взял образцы. Он покинул астероид в ноябре 2019 года и, как ожидается, вернется на Землю 6 декабря 2020 года.
Миссия OSIRIS-REx была выполнена. запущен в сентябре 2016 года в рамках миссии по возврату образцов с астероида 101955 Бенну. Ожидается, что образцы позволят ученым узнать больше о времени до рождения Солнечной системы, начальных этапах полета. t образование, и источник органических соединений, которые привели к образованию жизни. Он приблизился к Бенну 3 декабря 2018 года, где в течение следующих нескольких месяцев начал анализировать его поверхность на предмет наличия целевого участка. 20 октября 2020 года была проведена попытка отбора проб, которая будет проанализирована, чтобы определить, было ли собрано достаточно материала или нужна ли еще одна попытка. Ожидается, что он вернется на Землю 24 сентября 2023 года.
Подъемный аппарат в защитном кожухе, дизайн ESA-NASA 2009 г. Китай планирует провести Chang'e 5 возврат лунного образца в 2020 году. В случае успеха он станет первым возвращением лунного образца за более чем 40 лет. У России есть планы на миссии Луна-Глоб, чтобы вернуть образцы с Луны к 2027 году и Mars-Grunt, чтобы вернуть образцы с Марса в конце 2020-х годов.
JAXA разрабатывает миссию MMX, миссию по возвращению образцов на Фобос, которая будет запущена в 2024 году. MMX будет изучать оба спутника Марса, но посадка и сбор проб будут на Фобосе. Этот выбор был сделан из-за двух спутников, орбита Фобоса ближе к Марсу, и на его поверхность могут быть выброшены частицы с Марса. Таким образом, образец может содержать материал, происходящий с самого Марса. Ожидается, что двигательный модуль, несущий образец, вернется на Землю примерно в сентябре 2029 года.
Китай планирует к 2030 году миссию по возврату образцов на Марс. Кроме того, Китайское космическое агентство проектирует миссия по извлечению образцов с Цереры, которая состоится в 2020-х годах.
НАСА давно запланировало марсианскую миссию по возврату образцов, но еще не обеспечило бюджет для успешного проектирования, строительства, запустить и посадить такой зонд. Миссия оставалась в дорожной карте НАСА для планетологии по состоянию на Десятилетнего обзора планетарной науки 2013 года. Марсоход Perseverance, запущенный в 2020 году, соберет образцы бурового керна и закроет их на поверхности Марса к 2023 году, но остается неясным, как они будут извлечены из тайника и возвращены на Землю.
Миссии по возврату проб комет продолжают оставаться приоритетом НАСА. Возвращение образца поверхности кометы было одной из шести тем предложений для четвертой миссии НАСА New Frontiers.
Миссия по возвращению образцов на Марс (2020; концепции художников)
01. Марсоход получает образцы 
02. Марс 2020 хранит образцы 
03. Посадка на посадку 
04. Раскладывание посадочного модуля 
05. Получение образцов марсоходом для сбора образцов 
06. Получение образцов для посадочного модуля 
07. Запуск с Марса 
08. Освобождение образцов для последующего извлечения 
Анимация движения руки TAGSAM Методы возврата образца включают, но не ограничиваются следующим:
Массив коллектора Genesis, состоящий из сетка из сверхчистых пластин из кремния, золота, сапфира и алмаза Коллекторная матрица может использоваться для сбора миллионов или миллиардов атомов, молекул и мелких частиц с помощью ряда вафли из разных элементов. Молекулярная структура этих пластин позволяет собирать частицы различных размеров. Коллекторные массивы, такие как те, что используются на Genesis, являются сверхчистыми, чтобы обеспечить максимальную эффективность сбора, долговечность и аналитическую различимость.
Коллекторные массивы полезны для сбора крошечных, быстро движущихся атомов, таких как те, которые выбрасываются Солнцем через солнечный ветер, но также могут использоваться для сбора более крупных частиц, таких как те, что находятся в коме кометы.. Космический корабль НАСА, известный как Stardust, реализовал эту технику. Однако из-за высоких скоростей и размеров частиц, которые составляют кому и прилегающую область, плотный массив твердотельных коллекторов оказался нежизнеспособным. В результате пришлось разработать другое средство для сбора образцов, чтобы сохранить безопасность космического корабля и самих образцов.
Частица, захваченная в аэрогеле Аэрогель, представляет собой пористое твердое вещество на основе кремнезема с губчатой структурой, 99,8% объема которой составляет пустое пространство. Аэрогель имеет примерно 1/1000 плотности стекла. В космическом корабле Stardust использовался аэрогель, потому что частицы пыли, которые должен был собрать космический корабль, имели бы скорость удара около 6 км / с. Столкновение с плотным твердым телом на такой скорости может изменить их химический состав или, возможно, полностью их испарить.
Так как аэрогель в основном прозрачен, и частицы оставляют путь в форме моркови, проникая через поверхность, ученые могут легко их найти и извлечь. Поскольку его поры имеют масштаб нанометров, частицы, даже меньше песчинки, не просто полностью проходят через аэрогель. Вместо этого они замедляются до остановки, а затем встраиваются в нее.
Дизайн Mars 5NM. Этот зонд был разработан для возврата пробы с Марса в конце 70-х. 
Иллюстрация зонда Mars 5 NM Корректировка курса Космический корабль Stardust имеет сборщик в форме теннисной ракетки с установленным аэрогелем. к нему. Коллектор убирается в капсулу для безопасного хранения и доставки обратно на Землю. Аэрогель достаточно прочен и легко выдерживает как запуски, так и открытый космос.
Некоторые из наиболее рискованных и сложных миссий по возврату образцов - это те, которые требуют приземления на внеземное тело, такое как астероид, луна или планета. Даже для того, чтобы инициировать такие планы, требуется много времени, денег и технических возможностей. Это трудный подвиг, требующий, чтобы все, от запуска до посадки до возврата и запуска на Землю, было спланировано с высокой точностью.
Этот тип возврата образцов, хотя и сопряжен с наибольшим риском, является наиболее полезным для планетологии. Кроме того, такие миссии обладают большим потенциалом охвата общественности, что является важным атрибутом освоения космоса, когда дело касается общественной поддержки. Единственными успешными роботами этого типа миссий по возврату проб были советские посадочные аппараты на Луне.
| Дата запуска | Оператор | Имя | Образец происхождения | Образцы возвращены | Дата восстановления | Результат миссии |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 16 июля 1969 г. |  США | Apollo 11 | Луна | 22 килограмма (49 фунтов) | 24 июля 1969 г. | Успешно |
| 14 ноября 1969 г. | США | Аполлон 12 | Луна | 34 кг (75 фунтов) | 24 ноября 1969 г. | Успешно |
| 11 апреля 1970 г. | США | Аполлон-13 | Луна | — | 17 апреля 1970 г. | Ошибка |
| 31 января 1971 г. | США | Аполлон-14 | Луна | 43 килограмма (95 фунтов) | 9 Февраль 1971 года | Успешно |
| 26 июля 1971 года | США | Аполлон 15 | Луна | 77 килограммов (170 фунтов) | 7 августа 1971 года | Успешно |
| 16 апреля 1972 г. | США | Apollo 16 | Луна | 95 кг (209 фунтов) | 27 апреля 1972 года | Успешно |
| 7 декабря 1972 года | США | Аполлон-17 | Луна | 111 килограммов (245 фунтов) | 19 декабря 1972 года | Успешно |
| 22 марта 1996 года | США /.  Россия | Сбор мусора с околоземной орбиты | Низкая околоземная орбита | Частицы | 6 октября 1997 г. | Успешно |
| 14 апреля 2015 г. |  Япония /. США | Танпопо миссия | Низкая околоземная орбита | Частицы | Февраль 2018 | Успешно |
| Дата запуска | Оператор | Имя | Образец происхождения | Образцы возвращены | Дата восстановления | Результат миссии |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 14 июня 1969 года |  Советский Союз | Luna E-8 -5 № 402 | Луна | Провал | ||
| 13 июля 1969 года | Советский Союз | Луна 15 | Луна | Провал | ||
| 23 сентября 1969 года | Советский Союз | Космос 300 | Луна | Провал | ||
| 22 октября 1969 г. | Советский Союз | Косм os 305 | Луна | Отказ | ||
| 6 февраля 1970 г. | Советский Союз | Луна E-8-5 № 405 | Луна | Отказ | ||
| 12 сентября 1970 г. | Советский Союз | Луна 16 | Луна | 101 грамм (3,6 унции) | 24 сентября 1970 г. | Успех |
| 2 сентября 1971 г. | Советский Союз | Луна 18 | Луна | Провал | ||
| 14 февраля 1972 г. | Советский Союз | Луна 20 | Луна | 55 граммов (1,9 унции) | 25 февраля 1972 года | Успех |
| 2 ноября 1974 года | Советский Союз | Луна 23 | Луна | Провал | ||
| 16 октября 1975 года | Советский Союз | Луна E-8-5M No. 412 | Moon | Failure | ||
| 9 августа 1976 года | Советский Союз | Luna 24 | Moon | 170 граммов (6.0 унций) | 22 августа 1976 г. | Успех |
| 7 февраля 1999 г. | США | Stardust | 81P / Wild | Частицы весом примерно 1 грамм (0,035 унции) | 15 января 2006 г. | Успех |
| 8 августа 2001 | США | Genesis | Солнечный ветер | Частицы | 9 сентября 2004 г. | Успех (частичный) |
| 9 мая 2003 г. | Япония | Хаябуса | 25143 Итокава | Частицы весом менее 1 грамма (0,035 унции) | 13 июня 2010 г. | Успех (частичный) |
| 8 ноября 2011 г. | Россия | Фобос-Грунт | Фобос | Неудача | ||
| 3 декабря 2014 г. | Япония | Хаябуса2 | 162173 Рюгу | 6 декабря 2020 г. | Постоянно | |
| 8 сентября 2016 г. | США | OSIRIS-REx | 101955 Бенну | 24 сентября 2023 | Выполняется | |
| 2020 |  Китай | Чанъэ 5 | Луна | 2020 | Планируется | |
| 2020 | Китай | Чанг 'e 6 | Луна | 2021 | Запланировано | |
| 2024 | Япония | MMX | Фобос | 2029 | Запланировано |
