Glemt på Mars måtte Matt Damon i Hollywood-stormskærmen "The Martian" klare mange vanskeligheder på egen hånd for at overleve på den røde planet. Men i det virkelige liv skulle du kæmpe for netop dette liv længe før du faktisk kommer til selve Mars. Faktisk, ud over stråling, psykologiske og fysiske problemer, der er forbundet med et langt ophold i rummet, er en person nødt til at stå over for andre test under virkelige flyvninger til Mars. Lad os se på de mest indlysende.
Længere marsdage
En marsdag er kun ca. 40 minutter længere end på Jorden. Og selvom du ved første øjekast tværtimod kan være glad for, at du har så meget som 40 minutter mere hver dag, kan dette faktisk vise sig at være et meget alvorligt problem, da en persons daglige biologiske rytme er designet til 24 timer. Yderligere 40 minutter hver dag på Mars vil snart føre til, at personen udvikler jetlag, hvilket igen vil manifestere sig i form af konstant træthed og dårligt helbred.
NASAs luftfartsoperatører har allerede oplevet alle "glæderne" ved dette syndrom, da de måtte arbejde i overensstemmelse med Martian-tiden, så snart en af de første rovere, der blev sendt til Mars, begyndte deres daglige arbejde på den røde planet. Alle medarbejdere på Sojourner-rummissionen til Mars overholdt f.eks. Den samme tid, hvor roveren skulle arbejde. Efter en måned med en så travl tidsplan fandt operatørerne, som de siger, ud.
I forbindelse med efterfølgende Martian-rovers var NASA's kontrolcenter i stand til med succes at holde Martian-tiden i tre måneder, men ved afslutningen af missionen var arbejderne stadig meget trætte. Baseret på observationer har forskere fundet, at en person kun er i stand til at klæbe sig til Martian tid i korte perioder. Astronauter, der bliver nødt til at blive på Mars i måneder, vil aldrig være i stand til at komme ud af rammerne af Martian tid.
Tidligere undersøgelser af søvnproblemer viste, at den menneskelige krop har en naturlig 25-timers biologisk rytme, men som det viste sig senere, var resultaterne af disse undersøgelser forkerte. Efter at der blev foretaget nye observationer, var det ikke nogen af deltagerne, der var i stand til at tilpasse sig Mars-tiden.
Salgsfremmende video:
Nedsat tyngdekraft
På trods af muligheden for at simulere rumrejser til Mars ombord på den internationale rumstation ved et langt ophold på den, er virkningen af langvarig eksponering af den menneskelige krop for Mars-tyngdekraften (38 procent af Jordens) stadig et mysterium for forskere. Vil langvarig eksponering for denne delvise tyngdekraft bevare integriteten af muskel- og knogledensitet? Og hvis ikke, hvordan skal man tackle det? I betragtning af at en person på enhver flyvning til Mars er nødt til at tilbringe mange måneder i en lukket dåse, er det afgørende at finde svar på disse spørgsmål.
I mindre end ideelle simuleringer viste to undersøgelser på mus, at knogletab og muskeltab under forhold med Mars-tyngdekraften ikke kan svare til nogen tyngdekraft overhovedet. Den første undersøgelse fandt, at selv det at være i et miljø med 70 procent jordens tyngdekraft ikke ville forhindre tab af muskler og knogler.
I en anden undersøgelse fandt forskerne, at mus mistede mindst ca. 20 procent af deres skeletmasse i miljøer med lav tyngdekraft. Det skal dog huskes, at alle disse undersøgelser er baseret på simuleringer. Indtil astronauter faktisk lander på Mars, vil det være umuligt at vide de sande virkninger af reduceret tyngdekraft på deres kroppe.
Hård Martianoverflade
Den første ting, Neil Armstrong regnede med, efter at han trådte på månens overflade, var, at landingsområdet bogstaveligt talt var dækket af store kampesten, hvilket udgør en trussel mod hans lander. Et lignende problem kan opstå for astronauter, der vil lande på Mars. De vil have meget lidt tid til at identificere og undgå at ramme landeren på sådanne brosten eller sandsten. Klipper og forskellige skråninger kan få Mars-landeren til at vælte. Faktum er, at selv meget store ændringer i overfladens plan kan være meget vanskelige at opdage fra bane, så folk, der vil oprette landingsplaner, kan simpelthen ved et uheld gå glip af sådanne ændringer.
Små revner og fordybelser kan også narre sensorerne, hvilket igen kan føre til utidig frigivelse af faldskærme eller landingsben samt forkert automatisk beregning af landingshastigheden. Chancerne for, at landmanden kan blive udsat for en katastrofe på grund af et forkert analyseret landingssted, er overraskende meget høje. En undersøgelse fandt, at disse chancer er omkring 20 procent.
Raket næse fairing størrelse
I udviklingen af et bemandet Mars-landingsmodul opstår næsten øjeblikkeligt et alvorligt teknisk problem - diameteren på næseindretningen af raketten, som dette Mars-modul skal lanceres på. På trods af den nuværende diameter på den største aftrækning på 8,4 meter, vil det være meget vanskeligt at matche sin størrelse til designet af en bemandet Mars-lander.
Det beskyttende varmeskjold, der er nødvendigt for at beskytte den tunge belastning, ville da være for stort til at passe ind under skærmen. Derfor vil det i dette tilfælde sandsynligvis være nødvendigt at anvende den oppustelige varmeskjoldsteknologi, hvis udvikling i øjeblikket kun er i eksperimentstadiet.
Brug af det nuværende radomdesign til en Mars-mission kræver en meget mere kompakt lander, der passer til radomen på 8,4 meter. Eventuelle større moduler passer simpelthen ikke.
Selv hvis det besluttes at bruge en mere kompakt lander, vil det sandsynligvis på grund af sådanne tekniske begrænsninger blive gjort om. F.eks. Bliver vi nødt til at genbruge ikke kun astronauternes placering, men også modulets brændstoftanke. Størrelsen på selve kuglen kan ikke ændres, fordi dette destabiliserer lanceringsvognet.
Supersonic TDU
En af de vigtigste måder at reducere hastigheden på Mars-landingsmodulet til blød docking med Marsoverfladen er et supersonisk bremsedrivningssystem (TSP). Dens essens ligger i brugen af jetmotorer rettet mod bevægelsen for at retardere apparatet fra supersoniske hastigheder.
Brugen af en supersonisk TDU i Mars 'tynde sjældne atmosfære er et must. Start af supersoniske motorer kan imidlertid skabe en stødbølge, der kan skade Mars-landeren. NASA har for eksempel ringe erfaring med sådanne procedurer, hvilket igen reducerer chancerne for, at hele missionen lykkes.
Denne teknologi har tre problematiske aspekter. For det første kan interaktionseffekten mellem luftstrøm og motorens udstødningsgasser bogstaveligt talt opdele landeren i to. For det andet kan den varme, der genereres af udstødningen fra det brugte raketbrændstof, varme landingsenheden op. For det tredje kan det være en meget skræmmende opgave at opretholde stabiliteten for lander ved lancering af supersoniske TDU'er.
På trods af tidligere småskala-vindtunneltestning af sådanne TDE'er kræves der mange test i fuld skala for at bestemme pålideligheden af et sådant system. Dette er en meget dyr og tidskrævende opgave. Imidlertid kan den samme NASA også have en alternativ (indirekte) version af test af sådanne systemer. Det amerikanske private selskab SpaceX forsøger aktivt at udvikle en genanvendelig raket, der bruger et lignende landingsprincip. Og det skal bemærkes, at der er succeser i denne retning.
Statisk elektricitet
Ja, ja, den samme, der får dit hår til at stå på ende, eller et lille elektrisk stød, når du rører ved noget. Her på Jorden kan statisk elektricitet være genstand for forskellige vittigheder og præk (selv om det under jordforhold også kan være farligt), men på Mars kan statisk elektricitet blive til alvorlige problemer for astronauter.
På Jorden skyldes de fleste statiske udladninger isoleringsegenskaberne for gummibundene på de sko, vi bærer. På Mars vil overfladen på selve Mars tjene som det isolerende materiale. Selv bare at gå over Marsoverfladen kan en astronaut opbygge nok statisk elektricitet til at brænde elektronik, såsom en luftslocks luftlås, blot ved at røre ved det ydre metalskal på skibet.
Den særegenhed og tørhed på Marsoverfladen gør det til et fremragende isoleringsmateriale. Partikler på Marsoverfladen kan være op til 50 gange mindre end støvpartikler på Jorden. Når man går på den, vil en vis mængde af det samle sig på astronauternes støvler. Når Marsvinden blæser af, vil hans sko opbygge nok ladning til at forårsage et let elektrisk stød, som under sådanne forhold kunne være nok til at begrave hele missionen.
Martian-roverne, der nu arbejder på den røde planet, bruger specielle tyndeste nåle, der tømmer ladningen i atmosfæren og forhindrer, at den rammer elvernes elektronik. I tilfælde af bemandede missioner til Mars vil der kræves specielle rumdragter for at beskytte både astronauterne og det udstyr, de vil bruge.
Egnet booster
Space Launch System (SLS) er i øjeblikket det største lanceringskøretøj under udvikling og forventes brugt i den nærmeste fremtid. Det er denne raket, som Vesten planlægger at bruge til bemande missioner til Mars.
NASAs nuværende planer kræver et dusin SLS-raketter til en bemandet mission til Mars. Imidlertid opfylder den nuværende jordinfrastruktur til SLS-lanceringer kun de nødvendige betingelser i minimale parametre: det er nødvendigt at have mindst et rum til samling af raketten, en kæmpe transportør til levering af raketten til startpuden og en startpude selv.
Hvis selv en af disse komponenter går i stykker eller svigter, vil der være alvorlige bekymringer for tilgængeligheden af det krævede lanceringsvogn, hvilket igen vil sætte spørgsmålstegn ved selve muligheden for en bemandet mission til Mars.
For eksempel kan enhver forsinkelse, der er forbundet med opsætning og validering af alle SLS-systemer, foretage store ændringer i opstartplaner. Mindre betydelige tekniske problemer og endda vejrforhold kan skabe de samme problemer.
Derudover kræver docking i kredsløb, der kræves for at samle et rumfartøj til at gå til Mars, overholdelse af det såkaldte lanceringsvindue, det vil sige tidspunktet inden for hvilken raketten vil blive lanceret. Desuden kræver også, at et rumfartøj til Mars direkte fra jordens bane udsættes for overholdelse af en bestemt tidsramme. Forskere har udviklet hele lanceringsmodeller baseret på historiske data om tidlige shuttle-lanceringer. De viser en mangel på tillid til, at SLS-raket vil være tilgængelig i et vist lanceringsvindue, hvilket igen også kan stoppe enhver bemandet mission til Mars.
Giftig Marsjord
I 2008 gjorde NASAs robotsonde en historisk opdagelse. Der er fundet perchlorater på Mars's overflade. På trods af det faktum, at disse giftige reagenser har fundet vej ind i industriel produktion, kan de forårsage alvorlige problemer med deres skjoldbruskkirtel hos mennesker, selv når de bruges i små mængder.
På Mars er koncentrationen af perchlorater i jorden 0,5 procent, hvilket allerede er meget farligt for mennesker. Hvis astronauter bringer disse reagenser ind i deres Martian-boliger, vil over tid forurening helt sikkert ske og derefter forgiftning.
Dekontamineringsprocedurer, der ofte bruges i minesektoren, kan hjælpe med at reducere sandsynligheden for forurening til en vis grad. Det vil imidlertid ikke være muligt helt at slippe af med problemet under Mars-forholdene, og derfor vil astronauter før eller senere forvente problemer med skjoldbruskkirtlen.
Derudover er forgiftning med perchlorater i kroppen forbundet med forskellige sygdomme i kredsløbssystemet. Det er sandt, at forskere i denne retning endnu ikke er kommet langt, og derfor er det endnu ikke blevet lært at belyse perchloraters virkninger på menneskekroppen. Derfor er det meget vanskeligt at forudsige konsekvenserne af at være på den røde planet på lang sigt.
Det er sandsynligt, at astronauter konstant bliver nødt til at tage kunstige hormoner for at opretholde deres stofskifte for at bekæmpe virkningerne af langtidseksponering for perchlorater.
Langtidsopbevaring af raketbrændstof
Vi har brug for raketbrændstof for at flyve til Mars og tilbage. Kæmpe brændstofforsyning. Det mest effektive raketbrændstof i øjeblikket er kryogent brændstof, som er flydende brint og ilt.
Dette brændstof skal konstant afkøles under opbevaring. Selv med maksimal forberedelse sker der ifølge statistik imidlertid 3-4 procent brintlækage hver måned fra brændstoftanke. Hvis astronauter allerede under flyvning finder ud af, at deres brændstoftanke ikke har nok brændstof til hjemvejen, så - forstår du selv - en komplet katastrofe vil opstå.
Astronauter bliver nødt til at overvåge kogning af kryogent brændstof i flere år, indtil deres mission på den røde planet finder sted. Yderligere brændstof kunne produceres direkte på selve Mars, men dets opbevaring og afkøling kræver installation af specielle kølere, som igen kræver elektricitet for at kunne fungere. Derfor, før vi starter en mission til Mars, er vi nødt til at gennemføre mange langsigtede tests af brændstoflagringsteknologier for at sikre, at vi har nok brændstof under alle omstændigheder.
Kærlighed og uenigheder
Inden for rammerne af langvarige rumflyvninger kan ingen give afkald på opkomsten af et romantisk forhold mellem besætningsmedlemmerne. I slutningen af en vanskelig arbejdsdag har mange mennesker brug for psykologisk og fysisk afslapning, hvoraf vejen kun er et kærlighedsforhold. Og mens det ved første øjekast det hele lyder sød og romantisk, i praksis i rummet, kan denne form for forhold være meget dårligt for hele missionen.
I 2008 deltog en gruppe mennesker i et eksperiment. Det lange ophold i et lukket rum blev brugt som en simulering af en flyvning til Mars. Begivenhederne ved eksperimentet spiralede ud af kontrol på et tidspunkt, hvor en af "astronauterne" var meget foruroliget over, at hans kæreste nægtede at have sex med ham og valgte en tredje astronaut i stedet. At være i en tilstand af konstant stress og træthed, den første astronaut på et tidspunkt kunne ikke tåle det, og det hele sluttede med en brudt kæbe af den tredje astronaut. Hvis dette ikke var et eksperiment, men en reel rummission, ville en sådan adfærd alvorligt sætte spørgsmålstegn ved dens succes.
Desværre prøver NASA ikke engang at overveje alle disse muligheder. I henhold til en nylig rapport fra US National Academy of Sciences undersøgte NASA ikke spørgsmålene om mulige seksuelle relationer inden for rammerne af rummissioner til Mars, og behandlede heller ikke spørgsmålene om mulig forenelighed med psykotyper af mennesker i langvarige rumopgaver.