پس از چهار سال قرار گرفتن در معرض شرایط سخت مریخ، دانشمندان در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه تابش‌های رادیواکتیو، سرمای شدید و غبار خورنده، بر نمونه‌های کوچک پارچه‌های لباس فضانوردان در مریخ تأثیر می‌گذارند و چگونه الیاف آن‌ها را از بین می‌برد. نتایج این آزمایش‌ها به طراحی لباس‌های مقاوم‌تر برای فضانوردان آینده کمک خواهد کرد؛ لباس‌هایی که بتوانند از جان فضانوردان در برابر شرایط دشوار مریخ، شامل نور فرابنفش شدید و نمک‌های سمی، محافظت کنند.
ماموریت اصلی مریخ‌نورد «استقامت» که در سال ۲۰۲۱ بر سطح مریخ فرود آمد، جست‌وجوی نشانه‌هایی از حیات میکروبی باستانی و مطالعه‌ی اقلیم و زمین‌شناسی این سیاره بود. اما یکی از اهداف کمتر شناخته‌شده‌ی آن، پشتیبانی از ماموریت‌های انسانی در آینده است. در این راستا، استقامت پنج نمونه‌ی کوچک از مواد به‌کاررفته در لباس‌های فضانوردان در مریخ اندازه‌گیری شد تا دوام آن‌ها در شرایط سطح سیاره آزمایش شود.
حالا پس از چهار سال قرار گرفتن در معرض تابش‌های شدید، ریزگرد و نوسانات دمایی گسترده، دانشمندان در حال تحلیل تغییرات ایجادشده در این مواد هستند. هدف اصلی این تحقیقات، درک بهتر این موضوع است که لباس‌های فضایی در این شرایط سخت تا چه اندازه می‌توانند کارایی خود را حفظ کرده و برای مدت طولانی قابل استفاده باشند.
مارک فریس (Marc Fries)، دانشمند علوم سیاره‌ای در مرکز فضایی جانسون ناسا واقع در هیوستون، که در تهیه‌ی مواد لازم برای لباس فضانوردان در مریخ که در این پروژه نقش داشته، می‌گوید:
«این یکی از جنبه‌های آینده‌نگرانه‌ی ماموریت استقامت است. ما تنها به پژوهش‌های علمی کنونی نمی‌اندیشیم، بلکه نگاه‌مان معطوف به مراحل بعدی نیز هست.»
او در ادامه می‌افزاید: «ما خود را برای روزی آماده می‌کنیم که انسان‌ها قدم به مریخ بگذارند و آن را از نزدیک مورد کاوش قرار دهند.»
تکه‌پارچه‌هایی که در این آزمایش استفاده شده‌اند، هرکدام تقریباً بیست میلیمتر مربع هستند و به‌عنوان بخشی از سیبلی برای کالیبره کردن دقت عملکرد ابزاری به نام SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescene for Organics and Chemicals) طراحی شده است؛ دستگاهی که در انتهای بازوی رباتیک مریخ نورد استقامت نصب شده و وظیفه‌اش بررسی محیط‌های بالقوه قابل سکونت در سطح مریخ است.
در این نمونه‌ها، چندین نوع ماده به کار رفته که هرکدام نقش مهمی در طراحی لباس فضانوردان در مریخ دارند:
پلی‌کربنات (Polycarbonate): ماده‌ای شفاف که برای ساخت شیشه‌ی کلاه فضانوردی استفاده می‌شود؛ باید هم سبک باشد و هم مقاوم در برابر ضربه.
وِکتـران (Vectran): الیافی بسیار مقاوم و ضدبرش که برای کف دستکش فضانوردان به کار می‌رود. این بخش باید در برابر سایش و بریدگی کاملاً مقاوم باشد.
تفلون (Teflon) در دو نوع مختلف: تفلون خاصیت ضدچسبندگی و دفع گرد و غبار دارد، که برای مقابله با گرد و خاک مریخ بسیار مهم است.
اورتوفَبریک (Ortho-Fabric): یکی از مواد اصلی لباس فضانوردی است که از چند لایه‌ی تخصصی ساخته شده، از جمله:
نومِکس (Nomex): الیافی نسوز که در لباس آتش‌نشان‌ها استفاده می‌شود.
گورتِکس (Gore-Tex): ضدآب است، ولی در عین حال "تنفس‌پذیر" است، یعنی اجازه می‌دهد بخار رطوبت خارج شود، اما آب وارد نشود.
کِولار (Kevlar): الیافی فوق‌العاده محکم که در جلیقه‌های ضدگلوله استفاده می‌شود و به لباس فضایی استحکام و مقاومت بالا در برابر پارگی می‌دهد.
مریخ به‌هیچ‌وجه محیطی مهمان‌نواز نیست. دمای بسیار پایین، ریزگرد چسبنده‌ای که می‌تواند به صفحات خورشیدی و لباس‌های فضایی بچسبد و به‌مرور باعث ساییدگی و آسیب آن‌ها شود، و همچنین سطحی که پوشیده از «پِرکلرات‌ها» (Perchlorates) است ـ نوعی نمک شیمیایی خورنده که برای انسان سمی به شمار می‌رود ـ همگی عواملی هستند که مریخ را به محیطی خشن و چالش‌برانگیز برای کاوش و سکونت تبدیل کرده‌اند.
از طرف دیگر، تابش‌های خورشیدی در مریخ بسیار شدید هستند. برخلاف زمین که میدان مغناطیسی دارد و بخش زیادی از این تابش‌ها را منحرف می‌کند، مریخ میلیاردها سال پیش میدان مغناطیسی خود را از دست داده و پس از آن، بخش زیادی از جو سیاره نیز از بین رفته است. به همین دلیل، سطح مریخ تقریباً هیچ محافظی در برابر نور فرابنفش خورشید ندارد.
به همین خاطر است که پژوهشگران بررسی کرده‌اند که آیا می‌توان از شکل خاص سنگ‌ها یا غارها به‌عنوان پناهگاه‌های طبیعی برای محافظت فضانوردان در برابر این تابش‌ها و طولانی‌تر کردن طول عمر لباس فضانوردان در مریخ استفاده کرد یا خیر!
جوبی رَزِل هالیس (Joby Razzell Hollis)، پژوهشگر موزه‌ی تاریخ طبیعی لندن و از اعضای تیم علمی ابزار SHERLOC، می‌گوید: «مریخ واقعاً سیاره‌ای خشن و طاقت‌فرساست.»
او تأکید می‌کند: «نباید این موضوع را دست‌کم گرفت، به‌ویژه تابش‌هایی که در سطح مریخ وجود دارند بسیار شدید و آسیب‌زا هستند.»
رزل هالیس بین سال‌های ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۱ به‌عنوان پژوهشگر فوق‌دکترا در آزمایشگاه پیشران جت ناسا (JPL) در کالیفرنیای جنوبی فعالیت می‌کرد. او در آماده‌سازی ابزار SHERLOC برای ماموریت روی مریخ نقش داشت و پس از فرود مریخ‌نورد، در عملیات علمی آن هم شرکت کرد.
به‌عنوان متخصص علم مواد، هالیس قبلاً اثرات شیمیایی نور خورشید را روی نوعی سلول خورشیدیِ جدید که از پلاستیک ساخته‌شده بررسی کرده بود. او همچنین تغییرات ناشی از نور خورشید بر پلاستیک‌هایی که در اقیانوس‌های زمین شناور هستند را نیز مطالعه کرده است.
او این پدیده را با مثالی ساده توضیح می‌دهد: وقتی صندلی پلاستیکی سفید رنگی سال‌ها در فضای باز زیر آفتاب می‌ماند، کم‌کم زردرنگ و شکننده می‌شود. به گفته‌ی هالیس، همین اتفاق روی مریخ هم می‌افتد ، اما احتمالاً خیلی سریع‌تر، چون سطح مریخ به شدت در معرض نور فرابنفش خورشید قرار دارد.
یکی از کلیدهای توسعه‌ی مواد ایمن‌تر برای لباس‌های فضانوردی، درک سرعت فرسایش آن‌ها در سطح مریخ خواهد بود. حدود ۵۰٪ از تغییراتی که ابزار SHERLOC در نمونه‌ها مشاهده کرد، در ۲۰۰ روز اول ماموریت استقامت روی مریخ رخ داد، و اولین تغییرات در ماده‌ی وکتـران (Vectran) مشاهده شد.
یکی از پیچیدگی‌های این تحقیق درک این موضوع است که هر بخش از لباس فضانوردی چقدر باید در برابر تابش خورشیدی مقاومت کند. برای مثال، شانه‌های فضانورد بیشتر در معرض تابش خواهند بود و احتمالاً تابش بیشتری دریافت می‌کنند، در حالی که کف دست‌ها کمتر در معرض تابش قرار دارند.
گروه ابزار SHERLOC در حال نگارش مقاله‌ای علمی است که به بررسی داده‌های اولیه‌ی مربوط به عملکرد نمونه‌ها در شرایط مریخ می‌پردازد. هم‌زمان، دانشمندان ناسا در مرکز فضایی جانسون نیز مشتاق‌اند تا فرایند فرسایش را در اتاق‌های ویژه‌ای شبیه‌سازی کنند که شرایط جو مریخی ـ شامل غلظت دی‌اکسید کربن، فشار هوا و تابش فرابنفش ـ را بازسازی می‌کنند.
با انجام این شبیه‌سازی‌ها، پژوهشگران قادر خواهند بود نتایج حاصل از آزمایش‌های زمینی را با داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط SHERLOC مقایسه کنند. به عنوان نمونه، می‌توانند مواد را تحت کشش قرار دهند تا مشخص شود آیا این مواد در گذر زمان شکننده‌تر می‌شوند یا نه.
مارک فریس (Marc Fries) توضیح می‌دهد: «پارچه‌های مورد استفاده به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که هم مقاوم باشند و هم انعطاف‌پذیر؛ تا از فضانوردان در برابر شرایط سخت محافظت کنند و در عین حال، امکان حرکت و خم‌شدن آسان را فراهم آورند.» او ادامه می‌دهد: « می‌خواهیم بدانیم این پارچه‌ها در گذر زمان تا چه اندازه از استحکام و انعطاف‌پذیری خود را از دست می‌دهند. کاهش مقاومت می‌تواند منجر به پارگی آن‌ها شود و در نتیجه، لباس فضایی ممکن است دچار نشت گرما و هوا گردد.»
مریخ‌نورد استقامت (Perseverance) متعلق به ناسا، ماموریتی برجسته در سطح مریخ است که در سال ۲۰۲۰ به‌عنوان بخشی از برنامه‌ی جامع کاوش مریخ و در چارچوب استراتژی «ماه تا مریخ» این سازمان به فضا پرتاب شد. این ماموریت توسط آزمایشگاه پیشران جت ناسا (NASA's Jet Propulsion Laboratory) در پاسادِنا، کالیفرنیای جنوبی طراحی، ساخته و هدایت می‌شود و در حال حاضر مشغول کاوش در دهانه‌ی جِزِرو (Jezero Crater) است؛ منطقه‌ای که دانشمندان معتقدند در گذشته دریاچه‌ای در آن وجود داشته است.
یکی از اهداف اصلی این ماموریت، اخترزیست‌شناسی (Astrobiology) است؛ به‌ویژه جست‌وجوی شواهدی از حیات میکروبی باستانی. استقامت همچنین با بررسی ساختار زمین‌شناسی و اقلیم گذشته‌ی مریخ، به درک بهتر تاریخچه‌ی این سیاره و برنامه‌ریزی کارآمدتر برای ماموریت‌های انسانی آینده کمک می‌کند.
این مریخ‌نورد، نخستین ماموریتی است که اقدام به نمونه‌برداری از سنگ‌ها و خاک مریخی کرده و آن‌ها را در لوله‌هایی مهر و موم‌شده برای بازگشت به زمین نگهداری می‌کند. این نمونه‌ها قرار است در چارچوب پویش بازگشت نمونه‌های مریخی (Mars Sample Return)،که همکاری مشترکی بین ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA) است، به زمین منتقل شوند. هدف از این طرح، فراهم کردن امکان مطالعه‌ی دقیق و بی‌سابقه‌ی مواد مریخی در آزمایشگاه‌های زمینی برای دانشمندان است.
