Miksi ihmisten on vaikea matkustaa Marsiin ja takaisin?
Jätä viesti
Matkustaminen Marsiin ja takaisin on yksi monimutkaisimmista ihmiskunnan koskaan harkimista haasteista. Vaikka robottitehtävät ovat onnistuneet, ihmisten lähettäminen lisää vaikeusasteita. Äskettäinen maininta hypergolisista ponneaineista (kuten hydratsiini ja typpihappo) liittyy itse asiassa-rakettiteknologiaan, mutta se on vain yksi osa. Tästä syystä miehitetty Marsin edestakainen matka on niin pelottava.
1. Etäisyys ja matka-aika
Mars on keskimäärin noin140 miljoonaa mailia (225 miljoonaa km)maasta. Jopa optimaalisessa kohdistuksessa (joka tapahtuu noin 26 kuukauden välein), yksisuuntainen kuljetus kestää6-9 kuukauttakäyttämällä nykyistä propulsiovoimaa.
Tehtävän kokonaiskestoolisi2-3 vuotta(mukaan lukien aika Marsissa ja paluu).
Toisin kuin Kuu (3 päivän päässä), nopeaa pelastus- tai keskeytysvaihtoehtoa ei ole.
2. Propulsio ja avaruusaluksen koko
Saadaksemme miehistön, elinympäristön, laskeutumisjärjestelmät ja palauttaaksemme ajoneuvon Marsiin, tarvitsemme avaruusaluksen, joka on paljon suurempi kuin mikään aiemmin lentänyt.
Kemialliset raketit(kuten hypergolisia polttoaineita käyttävät) ovat luotettavia, mutta niiden tehokkuus on rajallinen. Tarvitsemme todennäköisesti useita laukaisuja ajoneuvon kokoamiseksi kiertoradalle tai käytämme kehittynyttä propulsiovoimaa (ydinlämpö, sähkö), joka on vielä kehitteillä.
Laskeutuminen Marsiinon hankala: ilmakehä on tarpeeksi paksu aiheuttamaan äärimmäistä kuumenemista, mutta liian ohut, jotta laskuvarjot eivät yksin hidastaisi suurta ajoneuvoa. Tarvitsemme supersonic retropropulsion{1}}raskaan hyötykuorman hellävaraista laskeutumista ei ole koskaan tehty ihmisten kanssa.
Nousu Marsistavaatii raketin, joka on riittävän voimakas pakenemaan Marsin painovoimasta (noin 38 % Maan painovoimasta), mutta riittävän pieni toimitettavaksi vuosia aikaisemmin. Tuon raketin on pysyttävä toiminnassa pinnalla kuukausia.
3. Elämäntuki ja tarvikkeet
Tarvittaisiin 4-6 hengen miehistöelintarvike-, vesi-, happi- ja jätehuoltolähes kolme vuotta ilman lisätoimia.
Nykyiset ISS-järjestelmät perustuvat tavallisiin rahtilaivoihin. Marsissa kaikki on joko kuljetettava maasta tai valmistettava paikan päällä (in-situ resurssien käyttö, ISRU).
Veden kierrätysjasuljetun kierron elämisen tukion saavutettava lähes 100 % luotettavuus-vika kuljetuksen aikana voi olla kohtalokas.
4. Säteily
Maan suojaavan magneettikentän lisäksi astronautit altistuvat kahdelle pääsäteilylähteelle:
Auringon hiukkastapahtumat– arvaamattomia suurienergisten hiukkasten purkauksia auringosta.
Galaktiset kosmiset säteet– jatkuvaa, voimakkaasti läpäisevää säteilyä aurinkokunnan ulkopuolelta.
Edestakainen matka Marsiin voi altistaa astronautitsäteilyannokset ylittävät nykyiset urarajat, lisää elinikäistä syöpäriskiä. Suojaus on raskas; käyttökelpoista ratkaisua (esim. vesisuojaus, nopeat kulkuajat tai aktiivinen suojaus) kehitetään edelleen.
5. Mikrogravitaatio ja ihmisten terveys
Pitkittynyt painottomuus aiheuttaa lihasten surkastumista, luun tiheyden menetystä, näkömuutoksia (nesteen siirtymisen vuoksi kallossa) ja mahdollisia immuunijärjestelmän ongelmia.
Kuussa astronautit viipyivät vain päiviä. Mars-miehistö viettäisi yli vuoden nollagrammassa (transit) plus aikaa Marsissa, jossa painovoima on vain 38 % Maan painovoimasta.
Keinotekoinen painovoima(esim. pyörivät avaruusaluksen osat) voisi lieventää tätä, mutta mikään avaruusalus ei ole vielä lentänyt tällaisella järjestelmällä.
6. Psykologiset ja sosiaaliset tekijät
Eristäminen, sulkeminen ja kommunikaatioviiveet tekevät tehtävästä psykologisesti äärimmäisen.
Viestintäviivevaihtelee4-24 minuuttiayksisuuntainen planeettojen kohdistamisesta riippuen. Reaaliaikainen keskustelu on mahdotonta; miehistön tulee toimia itsenäisesti.
Ei välitöntä tukea tehtävänhallinnasta, ei yksityisyyttä ja sama pieni tiimi vuosia. Tätä ei ole koskaan yritetty näin pitkään.
7. Laskeutuminen ja paluu tarkasti
Sisääntulo, laskeutuminen ja laskuMarsissa tunnetaan "seitsemän minuutin terrorina" jopa roboteille. Ihmisille meidän on laskeuduttava tarkalla tarkkuudella lähellä esiasennettuja tarvikkeita ja palautusajoneuvoa.
Laukaisu Marsistaon ajoitettava tarkasti maan paluuradan tapaamiseen. Jos nousuajoneuvo epäonnistuu, varaa ei ole.
8. In-Situ resurssien käyttö (ISRU)
Jotta tehtävä olisi toteutettavissa, meidän on todennäköisesti tehtävätuottaa ponneainetta Marsissa(esim. käyttämällä Sabatier-reaktiota metaanin valmistamiseksi Marsin CO₂:sta ja vesijäästä). Tätä tekniikkaa ei ole koskaan osoitettu toisella planeetalla mittakaavassa.
9. Kustannukset ja poliittinen tahto
Ihmisen Mars-lentomatkan arvioidaan maksavansatoja miljardeja dollareitavuosikymmenten aikana. Tämän sitoumuksen ylläpitäminen useiden hallintojen ja kansainvälisten kumppanuuksien välillä on poliittinen haaste yhtä lailla kuin tekninen.
Rakettiyhteys
Mainitsit aiemmin hypergoliset ponneaineet (typpihappo + hydratsiini). Vaikka niitä käytetään joissakin avaruusaluksissa (esim. ohjauspotkurien ohjaamiseen), Mars-lento todennäköisesti käyttäisimetaani/LOXtaivety/LOXpääkäyttöön, koska ne tarjoavat paremman suorituskyvyn ja ne voitaisiin valmistaa Marsissa. Hypergolit ovat myrkyllisiä ja syövyttäviä, mikä tekee niistä vähemmän ihanteellisia miehistöautoihin, joissa käsittelyturvallisuus on ensiarvoisen tärkeää.
Yhteenveto
Vaikeus ei ole mikään yksittäinen ongelma-se onintegraatiokaikista niistä:
Ajoneuvo, joka voi kuljettaa ihmisiä turvallisesti vuosia
Suojaus säteilyltä ja mikrogravitaatiolta
Luotettavat elämää ylläpitävät ja pintajärjestelmät
Kyky laskeutua, elää ja lähteä toisesta maailmasta
Kaikki yhteiskunnan kestävän budjetin ja aikataulun puitteissa
Ratkaisemme näitä pala palalta (esim. Artemis to the Moon toimii koekenttänä), mutta miehistöllinen Mars-kiertomatka on edelleen suunnittelumme ja kestävyyden äärimmäinen testi.
