Γιατί είναι δύσκολο για τους ανθρώπους να ταξιδέψουν στον Άρη και πίσω;
Αφήστε ένα μήνυμα
Το ταξίδι στον Άρη και πίσω είναι μια από τις πιο περίπλοκες προκλήσεις που έχει σκεφτεί ποτέ η ανθρωπότητα. Ενώ οι ρομποτικές αποστολές έχουν πετύχει, η αποστολή ανθρώπων προσθέτει επίπεδα δυσκολίας. Η πρόσφατη αναφορά των υπεργολικών προωθητικών (όπως η υδραζίνη και το νιτρικό οξύ) που συνδέονται στην-τεχνολογία πυραύλων είναι ένα βασικό κομμάτι, αλλά είναι μόνο ένα μέρος. Να γιατί ένα ταξίδι μετ' επιστροφής με πλήρωμα στον Άρη είναι τόσο τρομακτικό.
1. Απόσταση και χρόνος ταξιδιού
Ο Άρης είναι, κατά μέσο όρο, περίπου140 εκατομμύρια μίλια (225 εκατομμύρια χιλιόμετρα)από τη Γη. Ακόμη και στη βέλτιστη ευθυγράμμιση (η οποία συμβαίνει περίπου κάθε 26 μήνες), μια μονόδρομη διέλευση χρειάζεται6-9 μήνεςχρησιμοποιώντας την τρέχουσα πρόωση.
Συνολική διάρκεια αποστολήςεπίδοξος2-3 χρόνια(συμπεριλαμβανομένου του χρόνου στον Άρη και της επιστροφής).
Σε αντίθεση με τη Σελήνη (3 ημέρες μακριά), δεν υπάρχει επιλογή γρήγορης διάσωσης ή ματαίωσης.
2. Μέγεθος πρόωσης και διαστημικού σκάφους
Για να αποκτήσουμε πλήρωμα, βιότοπο, συστήματα προσγείωσης και όχημα επιστροφής στον Άρη, χρειαζόμαστε ένα διαστημόπλοιο πολύ μεγαλύτερο από οτιδήποτε πετάχτηκε πριν.
Χημικοί πύραυλοι(όπως αυτά που χρησιμοποιούν υπεργολικά καύσιμα) είναι αξιόπιστα αλλά έχουν περιορισμένη απόδοση. Πιθανότατα θα χρειαζόμασταν πολλές εκτοξεύσεις για να συναρμολογήσουμε το όχημα σε τροχιά ή να χρησιμοποιήσουμε προηγμένη πρόωση (πυρηνική θερμική, ηλεκτρική) που είναι ακόμη υπό ανάπτυξη.
Προσγείωση στον Άρηείναι δύσκολο: η ατμόσφαιρα είναι αρκετά παχιά ώστε να προκαλεί υπερβολική θέρμανση, αλλά πολύ λεπτή για να επιβραδύνουν μόνο τα αλεξίπτωτα ένα μεγάλο όχημα. Χρειαζόμαστε υπερηχητική οπισθοώθηση-η ήπια προσγείωση ενός βαρέως ωφέλιμου φορτίου δεν έχει γίνει ποτέ με ανθρώπους επί του σκάφους.
Ανάβαση από τον Άρηαπαιτεί έναν πύραυλο αρκετά ισχυρό για να ξεφύγει από τη βαρύτητα του Άρη (περίπου το 38% της γήινης βαρύτητας), αλλά αρκετά μικρός για να παραδοθεί χρόνια νωρίτερα. Αυτός ο πύραυλος πρέπει να παραμείνει λειτουργικός στην επιφάνεια για μήνες.
3. Υποστήριξη ζωής και προμήθειες
Χρειαζόταν πλήρωμα 4-6 ατόμωνδιαχείριση τροφίμων, νερού, οξυγόνου και απορριμμάτωνγια σχεδόν τρία χρόνια χωρίς ανεφοδιασμό.
Τα τρέχοντα συστήματα ISS βασίζονται σε τακτικά φορτηγά πλοία. Για τον Άρη, τα πάντα πρέπει είτε να μεταφέρονται από τη Γη είτε να κατασκευάζονται επιτόπου (in-situ resource utilization, ISRU).
Ανακύκλωση νερούκαιυποστήριξη ζωής κλειστού βρόχουπρέπει να επιτύχει σχεδόν 100% αξιοπιστία-μια αποτυχία κατά τη διάρκεια της μεταφοράς θα μπορούσε να είναι μοιραία.
4. Ακτινοβολία
Πέρα από το προστατευτικό μαγνητικό πεδίο της Γης, οι αστροναύτες εκτίθενται σε δύο κύριες πηγές ακτινοβολίας:
Συμβάντα ηλιακών σωματιδίων– απρόβλεπτες εκρήξεις σωματιδίων υψηλής ενέργειας από τον ήλιο.
Γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες– σταθερή, εξαιρετικά διεισδυτική ακτινοβολία έξω από το ηλιακό σύστημα.
Ένα ταξίδι μετ' επιστροφής στον Άρη θα μπορούσε να εκθέσει τους αστροναύτες σεδόσεις ακτινοβολίας πάνω από τα τρέχοντα όρια σταδιοδρομίας, αυξάνοντας τον κίνδυνο καρκίνου κατά τη διάρκεια της ζωής. Η θωράκιση είναι βαριά. Μια βιώσιμη λύση (π.χ. θωράκιση νερού, γρήγοροι χρόνοι διέλευσης ή ενεργή θωράκιση) βρίσκεται ακόμη υπό επεξεργασία.
5. Μικροβαρύτητα και ανθρώπινη υγεία
Η παρατεταμένη έλλειψη βάρους προκαλεί μυϊκή ατροφία, απώλεια οστικής πυκνότητας, αλλαγές στην όραση (λόγω μετατοπίσεων υγρών στο κρανίο) και πιθανά προβλήματα του ανοσοποιητικού συστήματος.
Στη Σελήνη, οι αστροναύτες έμειναν μόνο για μέρες. Ένα πλήρωμα του Άρη θα περνούσε πάνω από ένα χρόνο σε μηδέν-g (διέλευση) συν χρόνο στον Άρη, όπου η βαρύτητα είναι μόνο το 38% της βαρύτητας της Γης.
Τεχνητή βαρύτητα(π.χ. περιστρεφόμενα τμήματα διαστημικού σκάφους) θα μπορούσαν να το μετριάσουν αυτό, αλλά κανένα διαστημικό σκάφος δεν έχει πετάξει ακόμη με τέτοιο σύστημα.
6. Ψυχολογικοί και Κοινωνικοί Παράγοντες
Η απομόνωση, ο περιορισμός και οι καθυστερήσεις επικοινωνίας κάνουν την αποστολή ψυχολογικά ακραία.
Καθυστέρηση επικοινωνίαςκυμαίνεται από4 έως 24 λεπτάμονόδρομος, ανάλογα με την πλανητική ευθυγράμμιση. Η συνομιλία σε πραγματικό χρόνο είναι αδύνατη. τα πληρώματα πρέπει να λειτουργούν με υψηλή αυτονομία.
Καμία άμεση υποστήριξη από τον έλεγχο της αποστολής, καμία ιδιωτικότητα και η ίδια μικρή ομάδα εδώ και χρόνια. Αυτό δεν έχει επιχειρηθεί ποτέ για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα.
7. Προσγείωση και επιστροφή με ακρίβεια
Είσοδος, κάθοδος και προσγείωσηστον Άρη είναι γνωστό ως «επτά λεπτά τρόμου» ακόμη και για τα ρομπότ. Για τους ανθρώπους, πρέπει να προσγειωθούμε με ακριβή ακρίβεια κοντά σε προ-τοποθετημένες προμήθειες και ένα όχημα επιστροφής.
Εκτόξευση από τον Άρηπρέπει να είναι επακριβώς χρονομετρημένος για να συναντήσει την τροχιά της επιστροφής της Γης. Εάν το όχημα ανάβασης αποτύχει, δεν υπάρχει εφεδρικό.
8. In-Situ Resource Utilization (ISRU)
Για να καταστεί εφικτή η αποστολή, πιθανότατα χρειάζεταιπαράγουν προωθητικό στον Άρη(π.χ., χρησιμοποιώντας την αντίδραση Sabatier για την παραγωγή μεθανίου από CO2 του Άρη και πάγο νερού). Αυτή η τεχνολογία δεν έχει αποδειχθεί ποτέ σε άλλο πλανήτη σε κλίμακα.
9. Κόστος και Πολιτική Βούληση
Μια ανθρώπινη αποστολή στον Άρη εκτιμάται ότι θα κοστίσειεκατοντάδες δισεκατομμύρια δολάριαεπί δεκαετίες. Η διατήρηση αυτής της δέσμευσης σε πολλές διοικήσεις και διεθνείς συνεργασίες είναι τόσο πολιτική πρόκληση όσο και τεχνική.
The Rocket Connection
Ανέφερες προηγουμένως τα υπεργολικά προωθητικά (νιτρικό οξύ + υδραζίνη). Ενώ αυτά χρησιμοποιούνται σε ορισμένα διαστημόπλοια (π.χ. για ελιγμούς προωθητήρες), μια αποστολή του Άρη πιθανότατα θα χρησιμοποιούσεμεθάνιο/LOXήυδρογόνο/LOXγια κύρια πρόωση γιατί προσφέρουν καλύτερες επιδόσεις και θα μπορούσαν να κατασκευαστούν στον Άρη. Τα υπεργολικά είναι τοξικά και διαβρωτικά, καθιστώντας τα λιγότερο ιδανικά για οχήματα με πλήρωμα όπου η ασφάλεια χειρισμού είναι πρωταρχικής σημασίας.
Περίληψη
Η δυσκολία δεν είναι κανένα πρόβλημα-είναιολοκλήρωσηαπό όλα αυτά:
Ένα όχημα που μπορεί να μεταφέρει με ασφάλεια ανθρώπους για χρόνια
Προστασία από την ακτινοβολία και τη μικροβαρύτητα
Αξιόπιστα συστήματα υποστήριξης ζωής και επιφανειών
Η ικανότητα προσγείωσης, ζωής και εκτόξευσης από έναν άλλο κόσμο
Όλα μέσα σε έναν προϋπολογισμό και ένα χρονοδιάγραμμα που μπορεί να διατηρήσει η κοινωνία
Τα λύνουμε αυτά κομμάτι-κομμάτι (π.χ., η Άρτεμις στη Σελήνη χρησιμεύει ως έδαφος δοκιμής), αλλά ένα ταξίδι μετ' επιστροφής με πλήρωμα στον Άρη παραμένει η απόλυτη δοκιμασία της μηχανικής και της αντοχής μας.
