Prečo je pre ľudí ťažké cestovať na Mars a späť?
Zanechajte správu
Cestovanie na Mars a späť je jednou z najzložitejších výziev, aké kedy ľudstvo zvažovalo. Zatiaľ čo robotické misie boli úspešné, posielanie ľudí zvyšuje obtiažnosť. Nedávna zmienka o hypergolických pohonných látkach (ako hydrazín a kyselina dusičná) v skutočnosti súvisí s-raketovou technológiou je kľúčovým prvkom, ale je to len jedna časť. Tu je dôvod, prečo je spiatočná cesta na Mars s posádkou taká skľučujúca.
1. Vzdialenosť a čas cesty
Mars je v priemere asi140 miliónov míľ (225 miliónov km)zo Zeme. Dokonca aj pri optimálnom zoradení (ktoré nastáva približne každých 26 mesiacov) trvá jednosmerný tranzit6-9 mesiacovpomocou súčasného pohonu.
Celkové trvanie misieby bolo2–3 roky(vrátane času na Marse a návratu).
Na rozdiel od Mesiaca (o 3 dni) neexistuje možnosť rýchlej záchrany alebo prerušenia.
2. Veľkosť pohonu a kozmickej lode
Aby sme dostali posádku, biotop, pristávacie systémy a návratové vozidlo na Mars, potrebujeme kozmickú loď oveľa väčšiu ako čokoľvek, čo predtým letelo.
Chemické rakety(ako tie, ktoré používajú hypergolické palivá) sú spoľahlivé, ale majú obmedzenú účinnosť. Pravdepodobne by sme potrebovali niekoľko štartov na zostavenie vozidla na obežnú dráhu alebo použitie pokročilého pohonu (jadrový tepelný, elektrický), ktorý je stále vo vývoji.
Pristátie na Marseje zložité: atmosféra je dostatočne hustá na to, aby spôsobila extrémne zahrievanie, ale príliš riedka na to, aby samotné padáky spomalili veľké vozidlo. Potrebujeme nadzvukový retropohon-jemné pristátie ťažkého nákladu nebolo nikdy vykonané s ľuďmi na palube.
Výstup z Marsuvyžaduje raketu dostatočne výkonnú na to, aby unikla gravitácii Marsu (asi 38 % zemskej gravitácie), ale dostatočne malú na to, aby bola doručená o niekoľko rokov skôr. Tá raketa musí zostať funkčná na povrchu celé mesiace.
3. Podpora života a zásoby
Potrebná je 4- až 6-členná posádkanakladanie s potravinami, vodou, kyslíkom a odpadomtakmer tri roky bez zásobovania.
Súčasné systémy ISS sa spoliehajú na bežné nákladné lode. Na Marse musí byť všetko buď prenesené zo Zeme, alebo vyrobené na mieste (in-situ resource utilization, ISRU).
Recyklácia vodyapodpora života v uzavretej slučkemusí dosiahnuť takmer 100 % spoľahlivosť{1}}zlyhanie počas prepravy môže byť smrteľné.
4. Žiarenie
Mimo ochranného magnetického poľa Zeme sú astronauti vystavení dvom hlavným zdrojom žiarenia:
Udalosti slnečných častíc– nepredvídateľné výbuchy vysokoenergetických častíc zo slnka.
Galaktické kozmické žiarenie– konštantné, vysoko prenikajúce žiarenie zvonku slnečnej sústavy.
Spiatočný výlet na Mars by mohol vystaviť astronautovdávky žiarenia nad rámec súčasných kariérnych limitovzvyšuje celoživotné riziko rakoviny. Tienenie je ťažké; životaschopné riešenie (napr. vodné tienenie, rýchle časy prechodu alebo aktívne tienenie) sa stále zdokonaľuje.
5. Mikrogravitácia a ľudské zdravie
Dlhotrvajúci stav beztiaže spôsobuje svalovú atrofiu, stratu hustoty kostí, zmeny videnia (v dôsledku posunov tekutín v lebke) a potenciálne problémy s imunitným systémom.
Na Mesiaci sa astronauti zdržali len niekoľko dní. Posádka Marsu by strávila viac ako rok v nule g (prechod) plus čas na Marse, kde gravitácia predstavuje len 38 % zemskej gravitácie.
Umelá gravitácia(napr. rotujúce sekcie kozmickej lode) by to mohli zmierniť, ale s takýmto systémom ešte žiadna kozmická loď neletela.
6. Psychologické a sociálne faktory
Izolácia, uzavretie a komunikačné oneskorenia robia misiu psychologicky extrémnou.
Oneskorenie komunikáciesa pohybuje od4 až 24 minútjednosmerný, v závislosti od usporiadania planét. Konverzácia v reálnom čase nie je možná; posádky musia pracovať s vysokou autonómiou.
Žiadna okamžitá podpora zo strany riadenia misie, žiadne súkromie a roky rovnaký malý tím. Toto sa nikdy nepokúsilo tak dlho.
7. Presné pristátie a návrat
Vstup, zostup a pristátiena Marse je známe ako „sedem minút teroru“ aj pre roboty. Pre ľudí musíme pristáť s dokonalou presnosťou v blízkosti vopred umiestnených zásob a návratového vozidla.
Štart z Marsumusí byť presne načasované na stretnutie s trajektóriou návratu Zeme. Ak zlyhá stúpacie vozidlo, neexistuje žiadna záloha.
8. In-situ Resource Využitie (ISRU)
Aby bola misia uskutočniteľná, pravdepodobne to budeme musieť urobiťvyrábať pohonnú látku na Marse(napr. použitím Sabatierovej reakcie na výrobu metánu z marťanského CO₂ a vodného ľadu). Táto technológia nebola nikdy demonštrovaná na inej planéte vo veľkom meradle.
9. Náklady a politická vôľa
Odhaduje sa, že ľudská misia na Mars bude stáťstovky miliárd dolárovv priebehu desaťročí. Udržanie tohto záväzku naprieč viacerými správami a medzinárodnými partnerstvami je politickou, ako aj technickou výzvou.
Raketové spojenie
Skôr ste spomínali hypergolické hnacie plyny (kyselina dusičná + hydrazín). Zatiaľ čo tie sa používajú v niektorých kozmických lodiach (napr. na manévrovacie trysky), misia na Mars by ich pravdepodobne využilametán/LOXalebovodík/LOXpre hlavný pohon, pretože ponúkajú lepší výkon a mohli by sa vyrábať na Marse. Hypergolické látky sú toxické a žieravé, vďaka čomu sú menej ideálne pre vozidlá s posádkou, kde je bezpečnosť ovládania prvoradá.
Zhrnutie
Obtiažnosť nie je len jeden problém,{0}}ale problémintegráciazo všetkých:
Vozidlo, ktoré dokáže bezpečne prepravovať ľudí celé roky
Ochrana pred žiarením a mikrogravitáciou
Spoľahlivé systémy na podporu života a povrchové systémy
Schopnosť pristáť, žiť a štartovať z iného sveta
Všetko v rámci rozpočtu a časového plánu, ktorý spoločnosť dokáže udržať
Riešime ich kúsok po kúsku (napr. Artemis na Mesiac slúži ako skúšobná plocha), ale spiatočný výlet na Mars s posádkou zostáva ultimátnym testom nášho inžinierstva a odolnosti.
