Una misión de retorno de muestras es una misión espacial cuyo objetivo es traer de regreso a la Tierra para su análisis muestras de otro cuerpo celeste ( planeta , cometa , asteroide ) o partículas interplanetarias o interestelares. Este tipo de misión puede ser realizada por un robot ( sonda espacial ) o como parte de una misión tripulada. En comparación con un estudio realizado in situ por los instrumentos de un robot como el rover marciano Curiosity , el retorno de una muestra de suelo a la Tierra permite realizar análisis con mucha mayor precisión, manipular la muestra y modificar las condiciones experimentales a medida que avanzan la tecnología y el conocimiento.
Se llevaron a cabo varias misiones de retorno de muestras. Hicieron posible traer de vuelta a la Tierra rocas lunares (misiones espaciales tripuladas del programa Apollo , sondas espaciales del programa Luna , Chang'e 5 ), muestras del viento solar (misión Génesis ), la cola de un cometa ( Stardust ) y un asteroide ( Hayabusa , Hayabusa 2 ). Varias misiones a la Luna y los asteroides están en marcha o previstos para la segunda mitad de la década de 2010: Osiris-Rex , Marciano Lunas Exploración , Marte misión de retorno de muestras , Zheng He , etc ... Todas estas misiones conllevan dificultades: dependiendo del objetivo, es necesario capturar partículas que viajan a varios km / s, realizar un aterrizaje automático sobre un cuerpo prácticamente desprovisto de gravedad o, por el contrario, poder aterrizar y tomar fuera de nuevo de un gran pozo de gravedad , para implementar un sistema de muestreo que opere en un campo de baja gravedad, encadenar operaciones complejas automáticamente debido a la distancia que no permite que un operador las controle remotamente, tener un sistema de almacenamiento sin contaminantes que pueda preservar las características de muestras y en todos los casos reingresar a la atmósfera terrestre a gran velocidad y con gran precisión. El regreso a la Tierra de las muestras marcianas, que en 2014 constituye uno de los objetivos más importantes para el estudio del Sistema Solar , aún no se ha materializado por razones tanto financieras como tecnológicas.
El estudio del sistema solar es un objetivo científico importante. Se trata de comprender cómo se formó nuestro sistema solar y extrapolar información sobre la estructura de nuestro universo. También puede proporcionarnos pistas invaluables sobre el proceso de aparición de la vida en la Tierra y sobre la evolución futura de nuestro planeta, por ejemplo, al permitir especificar los mecanismos de evolución del clima terrestre. Finalmente, este estudio también podría conducir al descubrimiento de nuevas formas de vida , lo que arrojaría una luz completamente nueva en el campo de la biología .
Hasta el comienzo de la exploración espacial del sistema solar (1958), nuestro conocimiento de los distintos cuerpos del sistema solar se basaba en observaciones realizadas con telescopios terrestres y en estudios de meteoritos recogidos en la superficie de la Tierra., Fragmentos de cuerpos celestes (cometas, asteroides, planetas) expulsados al espacio por diferentes tipos de eventos (escombros del impacto de un meteorito en un cuerpo más grande, vulcanismo, destrucción del cuerpo original en el siguiente impacto, eyección de un cuerpo celeste en rotación a baja gravedad, componente de la cola de un cometa, restos de un cometa aplastados por el campo de gravedad del Sol, ....). La información obtenida es fragmentaria aunque los inicios de la espectroscopia permiten determinar de forma parcial y aproximada los principales elementos químicos presentes en la superficie de estos cuerpos o en su atmósfera. Los objetos pequeños o distantes están más allá del alcance de los telescopios más poderosos, al igual que el lado lejano de la Luna .
Las primeras sondas espaciales , que solo sobrevuelan la Luna, Marte y Venus, realizan de inmediato una cosecha de descubrimientos: una imagen de la cara oculta de la Luna que muestra una asombrosa dismetría, la esterilidad de Marte, el infierno venusino. La mejora de las tecnologías espaciales permite colocar las primeras sondas espaciales en órbita alrededor de la Luna, Marte y Venus para luego lanzar sondas espaciales hacia destinos más distantes (planetas exteriores) o de más difícil acceso (Mercurio). Estas sondas espaciales llevan cámaras, espectrómetros de observación en diferentes longitudes de onda y otros instrumentos que permiten obtener de forma remota información sobre la topografía y la estructura (densidad, distribución de la masa) de estos cuerpos, la composición elemental, isotópica y molecular de su superficie. y ambiente. Estas sondas espaciales descubren una gran diversidad de cuerpos celestes: océanos subterráneos de Europa y Ganímedes , química compleja de Titán , vulcanismo de Io , etc. Las naves espaciales robóticas se refinan y aterrizan en la superficie de la Luna ( programa Surveyor ), luego Marte ( programa Viking , Mars 3 ) y Venus ( programa Venera ), lo que permite un estudio in situ de la superficie de estos cuerpos. Los módulos de aterrizaje Viking son las primeras sondas espaciales que intentan un estudio en profundidad de muestras de suelo marciano para detectar la presencia de organismos vivos, pero el instrumento utilizado no proporciona información útil. Los primeros dispositivos que se movieron en la superficie fueron los Lunakhods soviéticos a principios de la década de 1970. Fueron seguidos por los dos Mars Exploration Rovers (2004) pero sobre todo por el Mars Science Laboratory (2011).
Una misión de retorno de muestra satisface muchas necesidades científicas que no pueden satisfacerse con un estudio realizado in situ:
Luna
Modelo del módulo de aterrizaje lunar Luna 16 con su sistema de recolección y en la parte superior la cápsula cargada con el regreso a la Tierra.
Colector de partículas de viento solar del Génesis .
Colector de partículas de polvo de cola de cometa compuesto por bloques de aerogel a bordo de Stardust .
Fecha de lanzamiento | Misión | País / agencia espacial | Tipo de ejemplo | Método de recolección | Muestra traída de vuelta | Fecha de regreso a la Tierra | Estado |
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14 de junio de 1969 | Luna 15B | Unión Soviética | Regolito lunar | Lander equipado con una pala | Fail (en el lanzamiento) | ||
13 de julio de 1969 | Luna 15 | Unión Soviética | Regolito lunar | Lander equipado con una pala | Fail (aterrizando en la luna) | ||
16 de julio de 1969 | Apolo 11 | NASA | Roca lunar / regolito | Colección por la tripulación | 21,55 kilogramos | 24 de julio de 1969 | Éxito |
23 de septiembre de 1969 | Cosmos 300 ( pulgadas ) | Unión Soviética | Regolito lunar | Lander equipado con una pala | Falla (atascado en la órbita de la Tierra) | ||
22 de octubre de 1969 | Cosmos 305 ( pulgadas ) | Unión Soviética | Regolito lunar | Lander equipado con una pala | Falla (atascado en la órbita de la Tierra) | ||
14 de noviembre de 1969 | Apolo 12 | NASA | Roca lunar / regolito | Colección por la tripulación | 34,4 kg | 24 de noviembre de 1969 | Éxito |
6 de febrero de 1970 | Luna 16A | Unión Soviética | Regolito lunar | Lander equipado con una pala | Fail (aterrizando en la luna) | ||
11 de abril de 1970 | Apolo 13 | NASA | Roca lunar / regolito | Colección por la tripulación | 17 de abril de 1970 | Fracaso (sin aterrizaje en la Luna pero supervivencia de la tripulación) | |
12 de septiembre de 1970 | Luna 16 | Unión Soviética | Regolito lunar | Lander equipado con una pala | 101 g | 24 de septiembre de 1970 | Éxito |
31 de enero de 1971 | Apolo 14 | NASA | Roca lunar / regolito | Colección por la tripulación | 43 kilogramos | 9 de febrero de 1971 | Éxito |
26 de julio de 1971 | Apolo 15 | NASA | Roca lunar / regolito | Colección por la tripulación | 77 kilogramos | 7 de agosto de 1971 | Éxito |
02 de septiembre de 1971 | Luna 18 | Unión Soviética | Regolito lunar | Lander equipado con una pala | Fail (aterrizando en la luna) | ||
16 de abril de 1972 | Apolo 16 | NASA | Roca lunar / regolito | Colección por la tripulación | 95,8 kilogramos | 27 de abril de 1972 | Éxito |
14 de febrero de 1972 | Luna 20 | Unión Soviética | regolito lunar | Lander equipado con una pala | 55 g | 25 de febrero de 1972 | Éxito |
7 de diciembre de 1972 | Apolo 17 | NASA | Roca lunar / regolito | Colección por la tripulación | 110 kilogramos | 19 de diciembre de 1972 | Éxito |
28 de octubre de 1974 | Luna 23 | Unión Soviética | Regolito lunar | Lander equipado con una pala | Falla (el taladro está dañado) | ||
16 de octubre de 1975 | Luna 24A | Unión Soviética | Regolito lunar | Lander equipado con una pala | Fail (en el lanzamiento) | ||
9 de agosto de 1976 | Luna 24 | Unión Soviética | regolito lunar | Lander equipado con una pala | 170 gramos | 22 de agosto de 1976 | Éxito |
7 de febrero de 1999 | Stardust | NASA | Cola del cometa 81P / Wild | Colector con aerogel | 15 de enero de 2006 | Éxito | |
8 de agosto de 2001 | Génesis | NASA | Partículas de viento solar | Colectores compuestos por obleas fabricadas con materiales purificados | Más de un millón de partículas | 8 de septiembre de 2004 | Éxito parcial (cápsula de retorno destripada al aterrizar en la Tierra) |
9 de mayo de 2003 | Hayabusa | JAXA | Asteroide (25143) Itokawa | Disparar un proyectil a corta distancia y recoger escombros | 1500 granos del suelo de asteroides | 13 de junio de 2010 | Éxito parcial (muestra recogida más pequeña de lo esperado) |
8 de noviembre de 2011 | Fobos-Grunt | Roscosmos | Sol de Fobos (luna de Marte ) | Tren de aterrizaje con brazos manipuladores | Fail (en el lanzamiento) | ||
3 de diciembre de 2014 | Hayabusa 2 | JAXA | Asteroide (162173) Ryugu | Disparar un proyectil a corta distancia y recoger escombros | 5,4 g | 5 de diciembre de 2020 | Éxito |
23 de noviembre de 2020 | Chang'e 5 | CNSA | Regolito lunar | Lander equipado con pala y taladro | 1731 g | 16 de diciembre de 2020 | Éxito |
6 de septiembre de 2016 | OSIRIS-REx | NASA | Asteroide (101955) Bénou | chorro de nitrógeno para levantar el regolito | > 60 g de regolito | Septiembre 2023 | En curso |
Fecha de lanzamiento | Misión | País / agencia espacial | Tipo de ejemplo | Método de recolección | Muestra traída de vuelta | Fecha de regreso a la Tierra | Nota |
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2024 | Chang'e 6 | CNSA | Regolito lunar | Lander equipado con pala y taladro | ~ 2 kg | 2024 | En desarrollo |
2024 | Exploración de las lunas marcianas | JAXA | Suelo de Fobos | Lander | > 10 g | 2029 | En desarrollo |
2026 | Misión de retorno de muestras marcianas | NASA / ESA | Suelo marciano, núcleos de varias rocas. | Extracción operada por el rover Perseverance | 2031 | En desarrollo |
Fecha de lanzamiento | Misión | Agencia Espacial | Tipo de ejemplo | Método de recolección | Muestra traída (objetivo) | Fecha de regreso a la Tierra | Estado |
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2022-2024 | Zheng He | CNSA | Asteroide (469219) Kamoʻoalewa | Tren de aterrizaje con brazos manipuladores y taladro | > 200 g | En el estudio | |
~ 2028 | Luna 28 | Roscosmos | Regolito lunar | Lander | 1 kilo | En el estudio | |
Década 2020 | HERACLES | ESA | Astromóvil | ~ 15 g (al menos 10 muestras) | En el estudio |