Miks on inimestel raske Marsile ja tagasi reisida?
Jäta sõnum
Reisimine Marsile ja tagasi on üks keerulisemaid väljakutseid, mida inimkond on kunagi kaalunud. Kuigi roboti missioonid on õnnestunud, lisab inimeste saatmine raskusi. Hiljutine hüpergoolsete propellentide (nagu hüdrasiin ja lämmastikhape) mainimine on tegelikult seotud-raketitehnoloogiaga, kuid see on vaid üks osa. Siin on põhjus, miks meeskonnaga Marsi edasi-tagasi reis on nii hirmutav.
1. Kaugus ja reisiaeg
Marss on keskmiselt umbes140 miljonit miili (225 miljonit km)Maalt. Isegi optimaalse joonduse korral (mis toimub ligikaudu iga 26 kuu järel) kulub ühesuunaline transiit6-9 kuudvoolu jõuallikat kasutades.
Missiooni kogukestusoleks2-3 aastat(kaasa arvatud aeg Marsil ja tagasipöördumine).
Erinevalt Kuust (3 päeva kaugusel) pole kiiret päästmist ega katkestamisvõimalust.
2. Käitur ja kosmosesõiduki suurus
Meeskonna, elupaiga, maandumissüsteemide ja Marsile tagastamise sõiduki saamiseks vajame kosmoselaeva, mis on palju suurem kui miski varem lennanud.
Keemilised raketid(nagu need, mis kasutavad hüpergooliseid kütuseid) on usaldusväärsed, kuid nende tõhusus on piiratud. Sõiduki orbiidile kokkupanemiseks või täiustatud tõukejõu (tuumasoojus-, elektrienergia) kasutamiseks oleks tõenäoliselt vaja mitut käivitamist, mis on alles väljatöötamisel.
Maandumine Marsileon keeruline: atmosfäär on piisavalt paks, et tekitada äärmist kuumenemist, kuid liiga õhuke, et ainult langevarjud saaksid suure sõiduki aeglustada. Me vajame ülehelikiirusega tagasitõukejõudu{1}}raske kandevõime õrnalt maandumist pole kunagi tehtud inimestega pardal.
Tõus Marsiltnõuab piisavalt võimsat raketti, et pääseda Marsi gravitatsioonist (umbes 38% Maa omast), kuid piisavalt väikest, et see kohale toimetada aastaid varem. See rakett peab pinnal töötama mitu kuud.
3. Eluabi ja tarvikud
Vaja oleks 4–6-liikmelist meeskondatoidu, vee, hapniku ja jäätmekäitluspeaaegu kolm aastat ilma varustuseta.
Praegused ISS-süsteemid toetuvad tavalistele kaubalaevadele. Marsi jaoks peab kõik olema kas Maalt kaasa võetud või kohapeal valmistatud (in-situ ressursikasutus, ISRU).
Vee taaskasutusjasuletud ahelaga elutoetuspeab saavutama peaaegu 100% töökindluse{1}}tõrke transpordi ajal võib lõppeda surmaga.
4. Kiirgus
Peale Maa kaitsva magnetvälja puutuvad astronaudid kokku kahe peamise kiirgusallikaga:
Päikeseosakeste sündmused– päikesest tuleva suure energiaga osakeste ettearvamatud pursked.
Galaktilised kosmilised kiired– pidev, väga läbitungiv kiirgus väljastpoolt päikesesüsteemi.
Edasi-tagasi reis Marsile võib astronaudid paljastadakiirgusdoosid üle praeguse karjääri piiri, suurendades eluaegset vähiriski. Varjestus on raske; elujõulist lahendust (nt veevarjestus, kiired transiidiajad või aktiivne varjestus) alles täiustatakse.
5. Mikrogravitatsioon ja inimese tervis
Pikaajaline kaaluta olek põhjustab lihaste atroofiat, luutiheduse kaotust, nägemise muutusi (vedeliku nihke tõttu koljus) ja võimalikke immuunsüsteemi probleeme.
Kuul viibisid astronaudid vaid päevad. Marsi meeskond veedaks üle aasta null-g (transiit) pluss aeg Marsil, kus gravitatsioon moodustab vaid 38% Maa gravitatsioonist.
Kunstlik gravitatsioon(nt pöörlevad kosmoselaeva sektsioonid) võiks seda leevendada, kuid ükski kosmoselaev pole veel sellise süsteemiga lennanud.
6. Psühholoogilised ja sotsiaalsed tegurid
Isolatsioon, suletus ja suhtlemisviivitused muudavad missiooni psühholoogiliselt äärmuslikuks.
Side viivitusulatub4 kuni 24 minutitühesuunaline, olenevalt planeetide joondusest. Reaalajas vestlus on võimatu; meeskonnad peavad töötama suure autonoomiaga.
Ei mingit vahetut tuge missiooni juhtimiselt, privaatsust ja sama väike meeskond aastaid. Seda pole kunagi nii pikka aega üritatud teha.
7. Maandumine ja tagasipöördumine täpselt
Sisenemine, laskumine ja maandumineMarsil on tuntud kui "seitse minutit terrorit" isegi robotite jaoks. Inimeste jaoks peame maanduma täpse täpsusega eelnevalt paigutatud varude ja tagastussõiduki lähedale.
Käivitamine Marsiltpeavad olema täpselt ajastatud Maa tagasipöördumise trajektooriga kohtumiseks. Kui tõususõiduk ebaõnnestub, pole tagavara.
8. In-situ ressursside kasutamine (ISRU)
Missiooni teostatavaks muutmiseks peame seda tõenäoliselt tegematoota Marsil raketikütust(nt kasutades Sabatieri reaktsiooni metaani valmistamiseks Marsi CO₂-st ja veejääst). Seda tehnoloogiat pole kunagi teisel planeedil ulatuslikult demonstreeritud.
9. Kulud ja poliitiline tahe
Inimese Marsi missioon läheb hinnanguliselt maksmasadu miljardeid dollareidaastakümnete jooksul. Selle kohustuse säilitamine mitmes haldusasutuses ja rahvusvahelises partnerluses on nii poliitiline kui ka tehniline väljakutse.
Raketiühendus
Mainisite varem hüpergoolseid propellente (lämmastikhape + hüdrasiin). Kuigi neid kasutatakse mõnes kosmoselaevas (nt tõukurite manööverdamiseks), kasutaks Marsi missioon tõenäoliseltmetaan/LOXvõivesinik/LOXpõhijõu jaoks, kuna need pakuvad paremat jõudlust ja neid saab toota Marsil. Hüpergooliid on mürgised ja söövitavad, mistõttu need ei ole nii ideaalsed meeskonnaga sõidukitele, kus käsitsemise ohutus on ülimalt oluline.
Kokkuvõte
Raskus ei seisne üheski probleemis-, vaid sellesintegratsioonineist kõigist:
Sõiduk, mis suudab inimesi ohutult vedada aastaid
Kaitse kiirguse ja mikrogravitatsiooni eest
Usaldusväärsed pääste- ja pinnasüsteemid
Võimalus maanduda, elada ja teisest maailmast startida
Kõik selle eelarve ja ajakava piires, mida ühiskond suudab ülal pidada
Me lahendame neid tükkhaaval (nt Artemis Kuule on katseväljak), kuid meeskonnaga Marsi edasi-tagasi reis jääb meie inseneriteaduse ja vastupidavuse ülimaks proovikiviks.
