Наземные аналоговые сайты - Terrestrial analogue sites

Наземные аналоговые сайты (также называемый "космические аналоги") являются местами на Земле с предполагаемыми прошлыми или настоящими геологическими, экологическими или биологическими условиями небесного тела, такими как Луна или же Марс. Аналогичные площадки используются в рамках космических исследований для изучения геологических или биологических процессов, наблюдаемых на других планетах, или для подготовки космонавтов к выходу на поверхность. внекорабельная деятельность.

Определение

Рио Тинто сайт-аналог, который недавно вызвал научный интерес из-за наличия экстремофил аэробный бактерии которые обитают в воде^[1]

Антарктический аналог Станция Конкордия, где температура может опускаться до -80 ° C

Тренировка выхода в открытый космос на поверхности Луны COMEX в Марселе

Сайты-аналоги - это места на земле с предполагаемыми, прошлыми или настоящими, геологическими, экологическими или биологическими условиями небесного тела. Аналоговые исследования местности необходимы, потому что они помогают понять геологические процессы (на Земле), которые могут быть экстраполированы на другие Солнечная система органов для интерпретации и проверки данных, полученных от орбитальные аппараты или планетарный вездеходы. Аналоговые площадки также важны для оптимизации научных и технологических потребностей и исследовательских стратегий в роботизированных или пилотируемых миссиях на Луну или Марс.^[2] Таким образом, определение космических аналогов довольно обширно, начиная от мест на Земле, которые демонстрируют геологические или атмосферные характеристики, близкие к наблюдаемым на других небесных телах, до мест, которые используются для моделирования космических миссий для тестирования оборудования для отбора проб или бурения. космические костюмы, или выполнение космонавты в пониженной гравитации.

Поэтому некоторые участки подходят для тестирования инструментов для экзобиологических исследований или для обучения методам отбора проб для полевых исследований. Другие площадки предлагают экстремальные условия, которые могут быть использованы космонавтами для подготовки к трудностям в будущих космических полетах.

верность

Важным понятием при оценке сайтов-аналогов является понятие «верность», которое описывает сходство аналога с его внеземным корреспондентом. Верность используется в сравнительная планетология для выражения аналогии земного участка с целевой внеземной поверхностью. Эта классификация возможна на основе различных критериев, таких как геоморфология, геохимия, экзобиология или условия разведки.

Геоморфология

Геоморфология - это научное исследование формы рельефа и процессы, которые их формируют. Что касается аналоговых участков, ученые ищут места на Земле, которые демонстрируют аналогичные формы рельефа, которые можно найти на таких исследовательских объектах, как Луна, Марс или даже астероиды и кометы. Идея состоит в том, чтобы столкнуть астронавтов, роботов или научное оборудование с участками, которые по своему геологическому виду напоминают эти внеземные поверхности. Примеры - вулканические места, напоминающие лунный ландшафт (реголит ), полярные местоположения и ледники что можно сравнить с полюсами Марса или Юпитер Луна Европа, или земной лавовые трубы которые также можно найти на Луне или Марсе.

Геохимия

Геохимия - это наука, использующая принципы химия чтобы объяснить механизмы, лежащие в основе основных геологических систем. Аспект геохимии важен для аналоговых площадок, когда местоположения предлагают возможность тестирования инструментов анализа для будущих космических миссий (пилотируемых или роботизированных). Геохимическая точность также важна для разработки и испытаний оборудования, используемого для использование ресурсов на месте. Примерами таких аналогичных мест являются земные вулканы, которые предлагают камни, похожие на те, что встречаются на Луне или гематит конкреции, встречающиеся в пустынях Земли, а также на Марсе (так называемые «черники»).

Экзобиология

Экзобиология или астробиология - это изучение происхождения и эволюции внеземная жизнь. В земных аналогах усилия направлены на выявление так называемых экстремофил организмы, которые представляют собой формы жизни, которые живут и выживают в экстремальных условиях, например, на других планетах или лунах. Цель этого исследования - понять, как такие организмы выживают и как их можно идентифицировать (или их остатки).

Примеры сайтов-аналогов экзобиологии: Рио Тинто в Испания, который принимает бактерии которые могут выдерживать высокие температуры и суровые химические условия, или черные курильщики в глубоком море, где обитают колонии форм жизни в условиях высокого давления и высокой температуры. В холодное сухое гипераридное ядро пустыни Атакама является одним из наших ближайших аналогов для определения состояния поверхности Марса и часто используется для тестирования марсоходов и оборудования для обнаружения жизни, которое однажды может быть отправлено на Марс.^[3]^[4]^[5]^[6]^[7] Ученые могут тестировать на таких аналоговых объектах оборудование для отбора проб, предназначенное для поиска и идентификации форм жизни.

Условия разведки

Еще одним критерием поиска аналоговых участков являются места, где можно смоделировать условия исследования будущих космонавтов. Будущие исследователи Луна или же Марс придется обрабатывать различные условия, например, уменьшенное сила тяжести, радиация, работать под давлением космические костюмы и экстремальные температуры. Подготовка космонавтов к этим условиям требует тренировок на площадках, где есть некоторые из этих условий. Операции, которые можно смоделировать, охватывают от жизни в изоляции до внекорабельная деятельность (EVA) в условиях пониженной гравитации для строительства среды обитания. Примерами аналоговых участков, которые предлагают такие условия разведки, являются исследовательские станции на полюсах или обучение подводному выходу в открытый космос, как это делается на НЕЭМО к НАСА, или на подводном аналоге в Марселе по COMEX.^[8] Подводные аналоговые площадки позволяют тренировать астронавтов в условиях нейтральной плавучести (например, в испытательных бассейнах НАСА, ЕКА или Звездного городка в России) при работе на естественной местности. Потенциальными целями для такого обучения являются миссии на Луну и Марс, для проверки отбора проб, бурения и полевых исследований в зоне 1/6 или 1/3 силы тяжести Земли или астероидов, а также для проверки систем крепления в условиях микрогравитации.

История космических аналогов

Понятие космических аналогов не ново. НАСА долгое время использовала такие площадки для обучения своих космонавтов космическим полетам. Следующие данные взяты с официального сайта НАСА.^[9]

Первая аналоговая миссия была предпринята в 1997 году в г. Аризона. С тех пор НАСА ежегодно проводит туда миссии для оценки и тестирования систем и операций выхода в открытый космос, а также аванпостов. Это место было выбрано для испытаний материалов в пустынной среде с пересеченной местностью, пыльными бурями, экстремальными температурами ...

В том же году был начат проект Хотон-Марс (HMP). Девон Айленд в Арктике. С тех пор там было проведено 14 миссий для тестирования технологий и операций в отдаленных экстремальных условиях и проведения научных исследований на местности, напоминающей Марс.

В 2001 году НАСА провело миссию под названием НЕЭМО возле Флорида, 62 фута (19 м) под водой, который должен был быть симуляцией для шести акванавтов, живущих в замкнутом пространстве. Это также был способ проверить разведочное оборудование в экстремальной и изолированной среде. С 2001 года там было проведено 14 миссий в многоорганизационной среде.

С 2004 г. каждое лето в г. Павильон Лейк в Канада. Этот аналогичный сайт позволяет космонавтам тренироваться в поисках свидетельств жизни в экстремальных условиях с пониженной гравитацией. Это международный проект с участием нескольких организаций, который проводится под водой.

Последний аналогичный сайт, используемый НАСА, находится по адресу Мауна-Кеа на Большом острове Гавайи. Две миссии уже выполнены, и еще одна ожидается в 2012 году. Этот проект был направлен на испытание технологий для поддержки исследований человека на пустынных планетных поверхностях, таких как Луна или Марс.

Живой интерес к космическим аналогам проявил студенческое сообщество. НАСА Эймс Участие, выигравшее главный приз Анастаси, исследует возможность подводного поселения в качестве предварительной инфраструктуры космического поселения.

Цели

История использования наземных аналогов показывает важность, придаваемую использованию аналоговых сайтов для проверки пространственных технологий и научных инструментов. Но у аналоговых сайтов есть и другие варианты использования:

Обучение персонала

Космические аналоги могут помочь обучить персонал использованию технологий и инструментов, а также умению вести себя в скафандре. Таким образом, существуют два типа объектов-аналогов: подводные и надводные.

Подводные площадки имитируют среду с пониженной гравитацией, компенсируя масса посредством Принцип архимеда, таким образом имитируя невесомость или пониженную гравитацию (например, лунную гравитацию).
Наземные площадки служат для обучения космонавтов ходить и передвигаться в скафандре, а также для тестирования Марсоход для исследования Марса (Например). Экспедиции на поверхности также помогают обучать геологии космонавтов, которые в основном обучались в качестве пилотов.

Экзобиология

Космические аналоги могут иметь потенциальное сходство с окружающей средой для экзобиологии. В некоторых местах на Земле условия допускают только определенные виды организмов - экстремофил организмы - жить.

Используемые в настоящее время космические аналоги

В следующей таблице перечислены используемые в настоящее время космические аналоги на Земле.

Список используемых в настоящее время аналоговых сайтов
Название местоположения	Координаты (десятичные)	Описание	Геоморфологическая верность	Геохимия Fidelity	Экзобиологическая верность	Точность условий разведки
Исследовательская станция марсианской пустыни, НАС Исследовательская станция марсианской пустыни Станция исследования пустыни Марса (США)	38.406458, -110.791903	Пустыня находится в штате Юта недалеко от дороги 24 в 11,6 км от Хэнксвилла. Имеет симулятор космической среды обитания. Исследовательская станция, станция Марсианского общества, состоит из трех зданий: Хабитат, Гринхэба, обсерватории в пустыне Маск Марс и удаленной зоны инженерного обеспечения.	Луна Песок Марс Каменистая земля с пыльными дьяволами	Марс Морские сланцы, угли, сульфаты, карбонаты и кварцевые породы	Марс Экстремофильные организмы (засуха и высокие температуры)	Поверхность EVA Выход в открытый космос в условиях земной гравитации. Заключение Заключение в изолированную космическую среду обитания. Среда обитания и LSS Установлен симулятор космической среды обитания.
Девон Айленд, Канада Кратер от удара Хотон Ударный кратер Хотон (Канада)	75.383333, -89.666667	Кратер, расположенный на острове Девон, Кратер Хотон больше напоминает поверхность Марса, чем любое другое место на Земле. Это интернациональный и многопрофильный центр с низкими температурами. Чтобы добраться до острова и кратера, нужна лодка. Марсоподобный ландшафт сухой, необитаемой, каменистой местности и экстремальных условий для тестирования стратегий исследования планет, таких как безопасные условия окружающей среды. HMP (Haughton Mars Project) осуществляется НАСА с 1997 года.	Луна Аналогия с кратером Шеклтона, ударным кратером шириной 19 км на Южном полюсе Луны Марс Рыхлые скалы, кратеры, грунтовый лед, каменные ледники, древние горячие источники и озера, овраги, истощающие долины, сети долин и каньоны.	Марс Кварцевые породы, сланцы и аллохтонная брекчия	Марс Вечная мерзлота (свидетельство наличия воды в прошлом) Внешние Луны Вечная мерзлота	Поверхность EVA Выход в открытый космос в условиях земной гравитации. Среда обитания и LSS Моделирование в экстремальных условиях, отсутствие инсталляций и изоляции.
Свальбард, Норвегия Свальбард Шпицберген (Арктика)	78.00, 16.00	Расположенный в Арктике, по экологической и топологической географии он очень близок к Марсу. Это место находится в вулканическом регионе с очень низкими температурами. В Аналоговая экспедиция на Шпицберген на Марс (AMASE) не проводилось НАСА с 2003 года.	Луна Красный песчаник Марс Каменистый грунт, неровная поверхность, каменные ледники, вулканический центр, горячие источники, многолетние реки, трещины и складки	Луна Вулканические породы (базальт) Марс Сланец	Марс Экстремофильные организмы (экстремальные температуры)	Поверхность EVA Выход в открытый космос в условиях земной гравитации. Заключение Заключение во время учений, отсутствие связи между двумя командами. Среда обитания и LSS Моделирование в экстремальных условиях, отсутствие инсталляций и изоляции.
Рио Тинто, Испания Рио Тинто Рио Тинто (Испания)	37.40396, -6.33576	Расположенная в Испании, эта пустыня, пересекаемая рекой Рио-Тинто, по экологической и топографической географии близка к марсианской. Здесь нет растительности, а температура составляет от 10 ° C до 20 ° C, что обеспечивает определенную стабильность температуры. До этого места очень легко добраться благодаря близости к большой дороге и городу.	Луна Красный песчаник Марс Meridiani Planum и каменистая земля	Марс Утюг (пирит ) и сульфидные минералы	Марс экстремофильные аэробные бактерии (экстремальная среда), хемолитотрофные микроорганизмы	Поверхность EVA Выход в открытый космос в условиях земной гравитации.
Сухие долины Мак-Мердо, Антарктида Сухие долины Мак-Мердо Сухие долины Мак-Мердо (Антарктида)	-77.466667, 162.516667	Эти долины, расположенные в Антарктиде, представляют собой бесснежные долины. Они расположены недалеко от базы Мак-Мердо, что является преимуществом для объектов. Окружающая среда является экстремальной из-за очень низких температур (от -50 до 8 ° C). Этот сайт использовался НАСА с января 2008 года по февраль 2009 года для тестирования надувной среды обитания в экстремальных условиях.	Луна Сухой и холодный Марс Сухая, холодная, каменистая земля и долины	Луна гранит Марс Утюг	Луна Эндолитические фотосинтезирующие бактерии (экстремальные температуры) Марс Анаэробный организм (обмен веществ на основе железа и серы)	Поверхность EVA Выход в открытый космос в условиях земной гравитации. Заключение Ограничение коллектива (без общения, изоляция). Среда обитания и LSS Моделирование в экстремальных условиях.
Пустыня Атакама, Чили Пустыня Атакама Пустыня Атакама (Южная Америка)	-24.5, -69.25	Эта пустыня, расположенная в Чили, является самой сухой и старейшей пустыней на Земле. Характеризуется различными средами, которые различаются количеством воды, доступной для жизни (Прибрежный хребет Атакама, гипераридное ядро Атакамы и Анд), гипераридное ядро содержит одни из самых засушливых участков на Земле, с некоторыми, такими как Южная Мария Елена, был таким же сухим, как Марс. Пустыня Атакама также отличается очень засоленными почвами, богатыми высокоокисляющими видами, такими как перхлораты, а также тем, что она является наиболее УФ-облученным регионом на Земле.	Луна песок Марс Потусторонний вид почвы	Марс Перхлораты	Марс Экстремофильные организмы (экстремальные температуры)	Поверхность EVA Выход в открытый космос в условиях земной гравитации. Заключение Заключение во время миссии (вдали от цивилизации) Среда обитания и LSS Моделирование в экстремальных условиях.
Метеоритный кратер, НАС Метеоритный кратер Метеоритный кратер (США)	35.027222, -111.0225	Этот кратер - частное место, принадлежащее семье Барринджеров. Это хорошо известный кратер, но для доступа к нему необходимо заплатить налог семье. Его расположение в Аризоне рядом с шоссе 40 подразумевает, что до него очень легко добраться на грузовике. Он расположен в 69 км от Флагстаффа. В 1960-х годах астронавты НАСА тренировались в кратере, чтобы подготовиться к Миссии Аполлона на Луну.	Луна Песчаник Марс Каменистая земля	Марс Доломит, коэсит и стишовит	Марс Экстремофильные организмы (экстремальные температуры)	Поверхность EVA Выход в открытый космос в условиях земной гравитации. Среда обитания и LSS Моделирование в экстремальных условиях.
Килауэа Вулкан, США Вулкан Килауэа Вулкан Килауэа (Америка)	19.425, -155.291944	Вулкан Килауэа расположен на Большом острове Гавайи. Этот остров состоит из разных гор из-за вулканической активности в этом регионе. Климат тропический, а температуры прохладные и стабильные (от 10 до 20 ° C). Из-за тропического климата с ноября по апрель идут дожди. НАСА уже протестировало некоторые технологии на соседнем участке Мауна-Кеа.	Луна Вулканическая пыль Марс Вулканический центр и складки	Луна Вулканические породы (базальт) Марс Кремнезем	Марс Экстремофильные организмы (экстремальная среда)	Поверхность EVA Выход в открытый космос в условиях земной гравитации. Среда обитания и LSS Моделирование в экстремальных условиях, получение кислорода из почвы.
Кратер Садбери, Канада Кратер Садбери Кратер Садбери (Канада)	46.6, -81.183333	Этот кратер, расположенный в Онтарионе (Канада), имеет особенность: в его центре находится город под названием Большой Садбери. Температура в этом регионе от -5 до 15 ° C. До этого места очень легко добраться, а близость к городу предполагает, что там легко размещать команды.	Марс Каменистая земля	Луна Псевдотахилит Марс Никель и металлы		Поверхность EVA Выход в открытый космос в условиях земной гравитации. Среда обитания и LSS Моделирование в холодных условиях.
Национальный парк Тейде, Испания Вулканический парк Тейде Вулканический парк Тейде (Африка)	28.263, -16.616	Расположен на острове под названием Тенерифе что принадлежит Испании. Само место принадлежит национальному парку, который состоит из двух вулканов. Национальный парк Тейде - хорошо известный и хорошо сохранившийся парк с прохладными температурами (от 10 до 30 ° C).	Марс Каменистый грунт, провалы и складки	Луна Вулканические породы (базальт и фонолит) Марс Такие же скалы на Марсе и на площадке	Марс Тест ультрафиолетом для обнаружения жизни на Марсе	Поверхность EVA Выход в открытый космос в условиях земной гравитации.
LMAS (Лунный аналог Марса) Сент-Роз, Реюньон, Франция Sainte-Rose Сент-Роуз (Африка)	-21.243622, 55.713751	Расположенный на Реюньоне (французский остров недалеко от Мадагаскара), на территории Сент-Роз находится вулкан Питон-де-ла-Фурнез. Он находится недалеко от города, к востоку от острова. Вулкан все еще активен.	Луна Равнина песков (луноподобные холмы) Марс Вулканический центр, провалы и складки	Луна Вулканические породы (базальт) Марс Иридий		Поверхность EVA Выход в открытый космос в условиях земной гравитации. Среда обитания и LSS Моделирование в вулканических условиях.
Станция Конкордия, Антарктида Станция Конкордия Станция Конкордия (Антарктида)	-75.1, 123.558	Станция Конкордия, расположенная в Антарктиде, является франко-итальянским исследовательским центром. Его расположение очень далеко от других станций (ближайшая станция - около 550 км - Россия. Станция Восток ). На участке морозные температуры (от −82 ° C до −48 ° C). Эта станция работает с 2005 года и используется для изучения медицины, глакологии и астрономии.	Луна Лед, метеоритная пыль		Марс Экстремофильные организмы (экстремальные температуры)	Поверхность EVA EVA в условиях земной гравитации и экстремальных условиях. Заключение Станция Конкордия особенно полезна для изучения хронической гипобарической гипоксии, стресса, вызванного заключением и изоляцией. Среда обитания и LSS Моделирование в экстремальных условиях и аналог, используемый для обучения длительным полетам в дальний космос.
Павильон Лейк, Канада Павильон Лейк Озеро Павилион (Канада)	50.86502, -121.737442	Расположенный в Канаде, этот объект является аналогом подводного космоса, который используют разные страны (Канада и США). Осуществляемый там проект получил название Проект исследования озера Павильон. Это международный междисциплинарный проект, который существует каждое лето с 2004 года. Основная миссия этого проекта - учиться и практиковаться в научных полях, включая поиск свидетельств жизни, в экстремальных условиях с пониженной гравитацией.^[9] Преимущество озера в том, что здесь нет волн и спокойная вода, что делает симуляцию более безопасной и может использоваться на глубине 65 метров.	Луна Песок Марс Каменистая земля	Марс Карбонат	Марс Микробиологические	Поверхность EVA EVA в условиях пониженной, нулевой или отрицательной гравитации. Среда обитания и LSS Моделирование в подводных условиях и стресс (проблема кислорода).
Национальный парк Грос-Морн, Канада Национальный парк Грос-Морн Национальный парк Грос-Морн (Канада)	49.621667, -57.752778	Расположенный на острове в Канаде, это место принадлежит национальному парку Грос Морн, который является хорошо известным парком. Парк достаточно уединенный и далеко от любого города. Температура составляет от -13,3 до 19,6 ° C.	Марс Каменистая земля, грубое поле и ледниковые долины	Луна Океаническая кора (базальт и габбро) Марс Кварцит		Поверхность EVA Выход в открытый космос в условиях земной гравитации.
Лагуна де Тирес, Испания Laguna des Tirez Laguna des Tirez (Испания)	39.538238, -3.357825	Расположенный в Испании, это место представляет собой лагуну глубиной 20 метров и находится на расстоянии 110 км от Мадрида. Температура там прохладная (от -0,4 до 25,8 ° C), и это место находится недалеко от города Вильяканьяс, и до него легко добраться благодаря окружающим дорогам.	Марс Скалистая земля и горячие источники	Марс Железо, сульфаты и магний	Марс Ацетокластические сульфатредуцирующие бактерии и гидрогенотрофные метаногенные археи	Поверхность EVA EVA в условиях пониженной, нулевой или отрицательной гравитации. Среда обитания и LSS Моделирование в подводных условиях.
НЕЭМО, НАС НЕЭМО NEEMO (США)	24.95, -80.453611	Расположенный в США, в 5,6 км от Ки-Ларго во Флориде, это место является аналогом подводного космоса и имеет глубину 19 метров. NEEMO, что означает операции НАСА в экстремальных условиях окружающей среды, - это проект, осуществляемый НАСА, чтобы позволить шести акванавтам жить и работать в тесной, затопленной лаборатории, чтобы имитировать исследования с экипажем во враждебной среде при поддержке наземной инфраструктуры. Эта миссия существует с 2001 года.	Луна Песок			Поверхность EVA EVA в условиях пониженной, нулевой или отрицательной гравитации. Заключение Заключение в лабораторию до трех недель. Среда обитания и LSS Моделирование в подводных условиях и изоляции.
Марсельский залив, Франция Наземные аналоговые сайты (Франция)	43.263956, 5.330772	Подводные аналоговые площадки для моделирования выхода в открытый космос в условиях пониженной гравитации.	Луна Песок Марс Скалистая земля, отвесные скалы и пещеры			Поверхность EVA EVA в условиях пониженной, нулевой или отрицательной гравитации. Среда обитания и LSS Моделирование в подводных условиях.