Föreställ dig astronauter på Mars, i uppdrag att plocka stenprover som kommer att användas av forskare för att söka efter tecken på liv. Men de kan bara transportera ett begränsat antal tillbaka till jorden. Vad ska de leta efter? Är vissa typer av stenar bättre än andra? De kan försöka be om råd från teamet av geologer och biologer på jorden, men på grund av avståndet mellan jorden och Mars kunde det ta ungefär 40 minuter innan de skulle få ett svar.

Detta är inte praktiskt när tiden utanför rymdfarkosten bara kan vara i några timmar.

När människor skickas till Mars, det är viktigt att dessa utforskare har det stöd som behövs för att hjälpa dem göra bästa möjliga vetenskap.

Hur utforskar och gör vi bra vetenskap med tanke på nödvändiga operativa begränsningar? Detta är en viktig fråga som National Aeronautics and Space Administration (NASA) och andra rymdorganisationer, inklusive den kanadensiska rymdorganisationen, är intresserade av att svara. Analoga uppdrag på jorden hjälper forskare att förstå hur de ska göra sina jobb samtidigt som de står inför de många utmaningar som uppstår på grund av rymdens fientliga miljö.

Mars på jorden

Forskningsprogrammet Biologic Analog Science Associated with Lava Terrains (BASALT) utforskar och samlar in prover från platser på jorden som är analoga med marsmiljöer. Bygger på liknande tidigare analoga studier i Kanada och USA, BASALT-programmet fungerar under simulerade Mars-uppdragsförhållanden. sammanslagning av vetenskapliga, tekniska och operativa forskningsmål, de insikter som erhållits under två stora analoga uppdragsinstallationer beskrivs i ett specialnummer av tidskriften Astrobiologi .

Mänsklig utforskning av Mars lägger till en dynamik som inte existerar när man använder rovers. Till skillnad från en rover, en människa kan fatta beslut och svara på nya oväntade upptäckter under en extravehikulär aktivitet (EVA). Denna flexibilitet är värdefull för vetenskaplig upptäckt men innebär vissa utmaningar för planering av EVA. En viktig aspekt av Mars-utforskningen kommer att vara att fatta beslut om vilka stenprover som ska samlas in som kommer att hjälpa till att svara på vetenskapliga frågor om Mars historia. Medan besättningarna kommer att få utbildning i geologi och biologi, expertforskare på jorden finns tillgängliga för att hjälpa dem att fatta dessa beslut.

Men glöm inte den oundvikliga kommunikationsförseningen mellan jorden och Mars.

Kommunikationsfördröjning

Simulerade EVAs utfördes i två analoga Mars-miljöer:Hawai'i Volcanoes National Park och Craters of the Moon National Monument and Preserve i Idaho. Forskare tror att tidigt på Mars en gång hade vulkanisk aktivitet som kunde ha skapat de typer av livsmiljöer som vi vet innehåller liv på jorden.

Dessa två fältplatser valdes ut eftersom de representerar tidigare och nuvarande förhållanden på Mars. Forskare kan sedan försöka förstå kopplingen mellan biologi och de geologiska egenskaperna för att identifiera provtagningsplatser för astrobiologiska studier.

Helst dessa skulle vara geologiska egenskaper som kan ses från jordens omloppsbana, gör det möjligt för Marsforskare att leta efter samma egenskaper och identifiera intressanta platser för framtida uppdrag.

Simulerar Mars-miljön

Planerar ett uppdrag till Mars, även en simulerad, är ingen lätt uppgift.

Först och främst, Frågorna som styrde forskningen simulerades inte på något sätt:det var verkliga frågor som ställdes om hur mikrober lever i och interagerar med vulkaniska bergarter.

Jag är geobiolog och min expertis är inom organisk geokemi. Jag vill veta vad mikrober gör i miljön och, viktigt för astrobiologi, vilka tecken de lämnar efter sig. Inom BASALT-programmet krävde min forskning att proverna samlades in på ett sterilt sätt, lägga till ytterligare ett komplext lager till en redan komplex serie av aktiviteter som måste göras samtidigt som man står inför utmaningarna med att vara i rymden.

Avvikelser från provtagningsprotokoll eller att inte samla in tillräckligt med kontextuell data om provtagningsplatserna skulle få konsekvenser för resultatens validitet.

BASALT-teamet ägnade månader åt att planera fältinstallationerna in i minsta detalj, inklusive hur många foton som ska tas och uppskattning av hur lång tid det kan ta att prova varje sten. Individuella provplatser i Idaho och Hawai'i valdes ut baserat på fjärranalysinformation tillgänglig för teamet (liknande att använda satellitdata för att välja landningsplatser på Mars).

På varje plats, personer som arbetade på ytan (en extravehikulär besättning) samlade in information och skickade den till en besättning i den som vistades i rymdmiljön (den intravehikulära besättningen). Information som samlades in skickades sedan tillbaka till jorden. Den intravehikulära besättningen var mellanhand, interagerar i realtid med den extravehikulära besättningen.

På Mars, när astronauter är på marken, de skulle följa förplanerade traverser och leta efter basaltstenar som skulle användas av forskarna för forskning.

Kommunicera fynd

En hel del eftertanke gick inte bara in på typ av data som Mars besättning skulle samla in och skicka tillbaka till jorden för forskarna att undersöka, men också hur de skulle sedan arbeta med det och komma till ett beslut om vilken sten de ville att besättningen på Mars skulle ta prov på. Detta kan påverkas av villkoren för kommunikation inklusive tillgänglig bandbredd:om det finns förhållanden med låg bandbredd som begränsar överföringen av data, kan foton användas istället för högupplöst video? Det är som internethastighet, om din anslutning är extremt långsam kan du tänka om att titta på Netflix men du kanske fortfarande laddar ner dessa kattbilder.

BASALT-programmet visade att det är möjligt att få användbar input från ett jordbaserat team över tidsfördröjning. I slutet av programmet lärde vi oss en hel del om hur man effektivt gör detta. Till exempel, medan videon är till hjälp, högupplösta foton är det föredragna valet under bandbreddsbegränsningar. Text, snarare än röstkommunikation var bäst för att vidarebefordra viktiga beslut mellan jorden och Mars. Dessa och andra resultat kommer att användas för att planera uppdrag så att när vi skickar människor till Mars gör vi det bästa möjliga jobbet för att svara på grundläggande frågor om huruvida liv någonsin funnits där.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.