Kāpēc cilvēkiem ir grūti ceļot uz Marsu un atpakaļ?
Atstāj ziņu
Ceļošana uz Marsu un atpakaļ ir viens no sarežģītākajiem izaicinājumiem, kādu cilvēce jebkad ir apsvērusi. Lai gan robotu misijas ir izdevušās, cilvēku nosūtīšana rada papildu grūtības. Nesenais hipergolisko propelantu (piemēram, hidrazīna un slāpekļskābes) pieminēšana faktiski ir saistīta ar-raķešu tehnoloģiju, taču tā ir tikai viena daļa. Lūk, kāpēc apkalpes brauciens uz Marsu turp un atpakaļ ir tik biedējošs.
1. Attālums un ceļojuma laiks
Marss vidēji ir aptuveni140 miljoni jūdžu (225 miljoni km)no Zemes. Pat pie optimālas izlīdzināšanas (kas notiek aptuveni ik pēc 26 mēnešiem) ir nepieciešams vienvirziena tranzīts6-9 mēnešiizmantojot strāvas piedziņu.
Kopējais misijas ilgumsbūtu2-3 gadi(ieskaitot laiku uz Marsa un atgriešanos).
Atšķirībā no Mēness (3 dienu attālumā), nav ātras glābšanas vai pārtraukšanas iespējas.
2. Piedziņas un kosmosa kuģa izmērs
Lai iegūtu apkalpi, dzīvotni, nosēšanās sistēmas un transportlīdzekli atgrieztu uz Marsu, mums ir nepieciešams kosmosa kuģis, kas ir daudz lielāks par jebkuru iepriekš lidotu.
Ķīmiskās raķetes(tāpat kā tie, kas izmanto hipergolisko degvielu) ir uzticami, taču tiem ir ierobežota efektivitāte. Mums, visticamāk, būs nepieciešami vairāki palaišanas gadījumi, lai saliktu transportlīdzekli orbītā vai izmantotu progresīvu piedziņu (kodoltermisko, elektrisko), kas joprojām tiek izstrādāta.
Nolaišanās uz Marsair sarežģīts: atmosfēra ir pietiekami bieza, lai izraisītu ārkārtēju karsēšanu, bet pārāk plāna, lai ar izpletņiem vien varētu palēnināt lielu transportlīdzekli. Mums ir nepieciešama virsskaņas retropulsija{1}}smagas kravnesības viegla nosēšanās nekad nav veikta ar cilvēkiem.
Pacelšanās no Marsanepieciešama pietiekami jaudīga raķete, lai izvairītos no Marsa gravitācijas (apmēram 38% no Zemes), bet pietiekami maza, lai to varētu piegādāt vairākus gadus agrāk. Šai raķetei ir jāpaliek funkcionālai uz virsmas vairākus mēnešus.
3. Dzīvības uzturēšana un piederumi
Vajadzētu 4–6 cilvēku apkalpipārtikas, ūdens, skābekļa un atkritumu apsaimniekošanagandrīz trīs gadus bez piegādes.
Pašreizējās ISS sistēmas balstās uz regulāriem kravas kuģiem. Marsam viss ir jānes no Zemes vai jāražo uz vietas (in-situ resursu izmantošana, ISRU).
Ūdens pārstrādeunslēgta cikla dzīvības atbalstsir jāsasniedz gandrīz 100% uzticamība-kļūme transportēšanas laikā var būt letāla.
4. Radiācija
Papildus Zemes aizsargājošajam magnētiskajam laukam astronauti ir pakļauti diviem galvenajiem starojuma avotiem:
Saules daļiņu notikumi– neparedzami augstas enerģijas daļiņu uzliesmojumi no saules.
Galaktiskie kosmiskie stari– pastāvīgs, ļoti caurlaidīgs starojums no ārpuses Saules sistēmas.
Brauciens turp un atpakaļ uz Marsu varētu pakļaut astronautusstarojuma devas, kas pārsniedz pašreizējās karjeras robežas, palielinot vēža risku mūža garumā. Ekranēšana ir smaga; dzīvotspējīgs risinājums (piemēram, ūdens aizsegs, ātri tranzīta laiki vai aktīva ekranēšana) joprojām tiek pilnveidota.
5. Mikrogravitācija un cilvēka veselība
Ilgstošs bezsvara stāvoklis izraisa muskuļu atrofiju, kaulu blīvuma samazināšanos, redzes izmaiņas (šķidruma maiņu dēļ galvaskausā) un iespējamās imūnsistēmas problēmas.
Uz Mēness astronauti uzturējās tikai dienas. Marsa apkalpe vairāk nekā gadu pavadītu nulles gramos (tranzītā) un laiku uz Marsa, kur gravitācija ir tikai 38% no Zemes.
Mākslīgā gravitācija(piem., rotējošas kosmosa kuģu sekcijas) varētu to mazināt, taču neviens kosmosa kuģis vēl nav lidojis ar šādu sistēmu.
6. Psiholoģiskie un sociālie faktori
Izolācija, ieslodzījums un komunikācijas kavēšanās padara misiju psiholoģiski ekstrēmu.
Komunikācijas kavēšanāssvārstās no4 līdz 24 minūtesvienvirziena, atkarībā no planētu izlīdzināšanas. Saruna reāllaikā nav iespējama; brigādēm jādarbojas ar augstu autonomiju.
Bez tūlītēja atbalsta no misijas kontroles, bez privātuma un viena un tā pati mazā komanda gadiem ilgi. Tik ilgu laiku tas nekad nav mēģināts.
7. Precīza nosēšanās un atgriešanās
Iekāpšana, nolaišanās un nosēšanāsuz Marsa ir pazīstams kā "septiņas terora minūtes" pat robotiem. Cilvēkiem mums ir jānolaižas ar precīzu precizitāti iepriekš novietotu izejvielu un atgriešanas transportlīdzekļa tuvumā.
Palaist no Marsajābūt precīzi noteiktam laikam, lai satiktos ar Zemes atgriešanās trajektoriju. Ja pacelšanās transportlīdzeklis neizdodas, nav rezerves.
8. In-Situ resursu izmantošana (ISRU)
Lai misija būtu īstenojama, mums tas, visticamāk, ir jādararažot propelentu uz Marsa(piemēram, izmantojot Sabatjē reakciju, lai iegūtu metānu no Marsa CO₂ un ūdens ledus). Šī tehnoloģija nekad nav tikusi demonstrēta uz citas planētas mērogā.
9. Izmaksas un politiskā griba
Tiek lēsts, ka cilvēka Marsa misija maksāssimtiem miljardu dolārugadu desmitiem. Noturēt šo apņemšanos starp vairākām administrācijām un starptautiskajām partnerībām ir politisks un tehnisks izaicinājums.
Raķešu savienojums
Jūs iepriekš minējāt hipergoliskos propelentus (slāpekļskābe + hidrazīns). Lai gan tos izmanto dažos kosmosa kuģos (piemēram, manevrēšanas dzinējiem), Marsa misijā, iespējams,metāns/LOXvaiūdeņradis/LOXgalvenajai dzinējspēkam, jo tie piedāvā labāku veiktspēju un var tikt ražoti uz Marsa. Hipergoļi ir toksiski un kodīgi, tāpēc tie ir mazāk ideāli piemēroti apkalpes transportlīdzekļiem, kur pārvietošanās drošība ir vissvarīgākā.
Kopsavilkums
Grūtības nav viena problēma,{0}}tā ir problēmaintegrācijano tiem visiem:
Transportlīdzeklis, kas var droši pārvadāt cilvēkus gadiem ilgi
Aizsardzība pret radiāciju un mikrogravitāciju
Uzticamas dzīvības uzturēšanas un virsmas sistēmas
Iespēja nolaisties, dzīvot un palaist no citas pasaules
Tas viss tiek īstenots tādā budžetā un laika grafikā, ko sabiedrība var uzturēt
Mēs tos risinām pa vienam (piemēram, Artēmijs uz Mēnesi kalpo kā izmēģinājumu laukums), taču apkalpes brauciens uz Marsu turp un atpakaļ joprojām ir mūsu inženierijas un izturības galvenais pārbaudījums.
