Kodėl žmonėms sunku keliauti į Marsą ir atgal?
Palik žinutę
Kelionės į Marsą ir atgal yra vienas sudėtingiausių iššūkių, kurį žmonija kada nors svarstė. Nors robotų misijos pavyko, žmonių siuntimas padidina sunkumų. Neseniai paminėta hipergolinių raketų (pvz., hidrazinas ir azoto rūgštis) sąsaja su raketų technologija yra pagrindinė dalis, tačiau tai tik viena dalis. Štai kodėl įgulos kelionė į Marsą pirmyn ir atgal yra tokia bauginanti.
1. Atstumas ir kelionės laikas
Marsas yra vidutiniškai apie140 milijonų mylių (225 milijonai km)iš Žemės. Net ir esant optimaliam išlygiavimui (tai vyksta maždaug kas 26 mėnesius), reikia važiuoti į vieną pusę6-9 mėnesiainaudojant srovės variklį.
Bendra misijos trukmėbūtų2-3 metai(įskaitant laiką Marse ir grįžimą).
Skirtingai nuo Mėnulio (likus 3 dienoms), nėra greito gelbėjimo ar nutraukimo galimybės.
2. Varomasis mechanizmas ir erdvėlaivio dydis
Norint gauti įgulą, buveinę, nusileidimo sistemas ir grąžinti transporto priemonę į Marsą, mums reikia erdvėlaivio, daug didesnio nei bet kas anksčiau.
Cheminės raketos(kaip ir tie, kuriuose naudojamas hipergolinis kuras) yra patikimi, tačiau jų efektyvumas ribotas. Tikėtina, kad mums reikės kelių paleidimo, kad surinktume transporto priemonę į orbitą arba naudotume pažangią varomąją (branduolinę šiluminę, elektrinę), kuri vis dar kuriama.
Nusileidimas Marseyra sudėtinga: atmosfera pakankamai stora, kad sukeltų didelį įkaitimą, tačiau per plona, kad vien parašiutai sulėtintų didelę transporto priemonę. Mums reikia viršgarsinės retrovarymo{1}}sunkios naudingosios apkrovos švelniai nutūpimo dar niekada nebuvo padaryta su žmonėmis.
Pakilimas iš Marsoreikia pakankamai galingos raketos, kad išvengtų Marso gravitacijos (apie 38 % Žemės), bet pakankamai mažos, kad ją būtų galima pristatyti metais anksčiau. Ta raketa paviršiuje turi veikti keletą mėnesių.
3. Gyvybės palaikymas ir reikmenys
Reikėtų 4-6 žmonių įgulosmaisto, vandens, deguonies ir atliekų tvarkymasbeveik trejus metus be atsargų.
Dabartinės TKS sistemos priklauso nuo įprastų krovininių laivų. Marse viskas turi būti gabenama iš Žemės arba pagaminta vietoje (in-situ išteklių panaudojimas, ISRU).
Vandens perdirbimasiruždaro ciklo gyvybės palaikymasturi pasiekti beveik 100 % patikimumą,{1}}gedimas pervežimo viduryje gali būti mirtinas.
4. Radiacija
Be Žemės apsauginio magnetinio lauko, astronautus veikia du pagrindiniai spinduliuotės šaltiniai:
Saulės dalelių įvykiai– nenuspėjami didelės energijos dalelių pliūpsniai iš saulės.
Galaktikos kosminiai spinduliai– nuolatinė, stipriai prasiskverbianti spinduliuotė iš už Saulės sistemos ribų.
Kelionė į Marsą gali atskleisti astronautusradiacijos dozės, viršijančios dabartines karjeros ribas, didinant vėžio riziką visą gyvenimą. Ekranas yra sunkus; perspektyvus sprendimas (pvz., apsauga nuo vandens, greitas tranzito laikas arba aktyvus ekranavimas) vis dar tobulinamas.
5. Mikrogravitacija ir žmogaus sveikata
Ilgalaikis nesvarumas sukelia raumenų atrofiją, kaulų tankio mažėjimą, regėjimo pokyčius (dėl skysčių poslinkių kaukolėje) ir galimas imuninės sistemos problemas.
Mėnulyje astronautai išbuvo tik kelias dienas. Marso įgula praleistų daugiau nei metus nulio g (tranzito) plius laiką Marse, kur gravitacija sudaro tik 38% Žemės gravitacijos.
Dirbtinė gravitacija(pvz., besisukančios erdvėlaivio sekcijos) galėtų tai sušvelninti, tačiau su tokia sistema dar neskrido joks erdvėlaivis.
6. Psichologiniai ir socialiniai veiksniai
Izoliacija, uždarumas ir bendravimo vėlavimas daro misiją psichologiškai ekstremalią.
Ryšio vėlavimassvyruoja nuoNuo 4 iki 24 minučiųvienpusis, priklausomai nuo planetų išsidėstymo. Pokalbis realiuoju laiku neįmanomas; įgulos turi veikti labai autonomiškai.
Jokio tiesioginio palaikymo iš misijos kontrolės, jokio privatumo ir ta pati maža komanda ilgus metus. Dar niekada nebuvo bandyta taip ilgai.
7. Tikslus nusileidimas ir grįžimas
Įlipimas, nusileidimas ir nusileidimasMarse yra žinomas kaip „septynios siaubo minutės“ net robotams. Žmonėms turime tiksliai nusileisti šalia iš anksto nustatytų atsargų ir grąžinamos transporto priemonės.
Paleidimas iš Marsoturi būti tiksliai nustatytas iki susitikimo su grįžimo į Žemę trajektorija. Jei kilimo transporto priemonė sugenda, atsarginės kopijos nėra.
8. In situ išteklių naudojimas (ISRU)
Kad misija būtų įgyvendinama, mums tikriausiai reikiagaminti raketinį kurą Marse(pvz., naudojant Sabatier reakciją metanui gaminti iš Marso CO₂ ir vandens ledo). Ši technologija niekada nebuvo įrodyta kitoje planetoje tokiu mastu.
9. Kaina ir politinė valia
Apskaičiuota, kad žmogaus Marso misija kainuosšimtus milijardų doleriųper dešimtmečius. Išlaikyti šį įsipareigojimą įvairiose administracijose ir tarptautinėse partnerystėse yra tiek politinis, tiek techninis iššūkis.
Raketų jungtis
Anksčiau minėjote hipergolinius propelentus (azoto rūgštis + hidrazinas). Nors jie naudojami kai kuriuose erdvėlaiviuose (pvz., manevruojant stūmiklius), Marso misija greičiausiai būtų naudojamametanas/LOXarbavandenilis/LOXpagrindiniam varikliui, nes jie pasižymi geresniu našumu ir gali būti gaminami Marse. Hipergoliai yra toksiški ir ėsdinantys, todėl jie ne tokie idealūs įguloms skirtoms transporto priemonėms, kuriose svarbiausia yra saugumas.
Santrauka
Sunkumas nėra viena problema,{0}}o problemaintegracijaiš jų visų:
Transporto priemonė, galinti saugiai vežti žmones metų metus
Apsauga nuo radiacijos ir mikrogravitacijos
Patikimos gyvybės palaikymo ir paviršiaus sistemos
Galimybė nusileisti, gyventi ir paleisti iš kito pasaulio
Viskas per biudžetą ir laiką, kurį visuomenė gali išlaikyti
Mes juos sprendžiame po truputį (pvz., Artemidė į Mėnulį yra bandymų vieta), tačiau įgulos kelionė į Marsą pirmyn ir atgal išlieka didžiausiu mūsų inžinerijos ir ištvermės išbandymu.
