Ονειρευόμασταν να στείλουμε ανθρώπους σε έναν άλλο πλανήτη εδώ και δεκαετίες και με την πρόσφατη αύξηση του ενδιαφέροντος για την εξερεύνηση του Άρη, φαίνεται ότι θα μπορούσε μια μέρα να γίνει πραγματικότητα.
Αλλά έχουμε πολλή δουλειά να κάνουμε πριν να είμαστε έτοιμοι για ένα άτομο να πατήσει το πόδι του στον κόκκινο πλανήτη.
Περιεχόμενα
- Εύρεση νερού στον Άρη
- Το Χ σηματοδοτεί το σημείο
- Ένα νέο εργαλείο για την ανίχνευση πάγου
- Πρόσβαση στο νερό μόλις το βρούμε
- Ψημένα βράχια
- Κάνοντας το νερό ασφαλές
Προτεινόμενα βίντεο
Από όλους τους πόρους που θα χρειαστούν οι επισκέπτες στον Άρη, ένας από τους πιο σημαντικούς είναι το νερό – όχι μόνο για πόσιμο, αλλά και για την κατασκευή προωθητικού πυραύλων και άλλων ουσιών όπως το οξυγόνο. Και αν είμαστε ελπίζοντας να εγκαταστήσει εκεί τη γεωργία, θα χρειαστούμε πολύ νερό για να συνεχίσουμε να αναπτύσσονται οι καλλιέργειες.
Όμως η επιφάνεια του Άρη μοιάζει με ξερή, αφιλόξενη έρημο. Σήμερα, ο Άρης δεν έχει λίμνες, ποτάμια και βροχοπτώσεις.
Λοιπόν από πού θα πάρουμε το νερό μας; Μιλήσαμε με τρεις ειδικούς για να μάθουμε.
Αυτό το άρθρο είναι μέρος του Ζωή στον Άρη – μια σειρά 10 μερών που εξερευνά την επιστήμη και την τεχνολογία αιχμής που θα επιτρέψει στους ανθρώπους να καταλάβουν τον Άρη
Εύρεση νερού στον Άρη
Παρόλο που απέχουμε πολλά χρόνια από τη δημιουργία μιας πλήρως λειτουργικής βάσης στον Άρη, διαστημικές υπηρεσίες όπως η NASA σκέφτονται ήδη το ζήτημα του νερού. Η μεταφορά νερού από τη Γη δεν είναι πρακτική – είναι πολύ βαρύ για να μεταφέρει όλο το νερό που απαιτείται για μια αποστολή σε έναν πύραυλο. Έτσι, το σχέδιο είναι να συλλέξουμε νερό από το περιβάλλον του Άρη και για να το κάνουμε αυτό θα πρέπει να γνωρίζουμε πού βρίσκεται το νερό.
Τα καλά νέα είναι ότι υπάρχει άφθονο νερό με τη μορφή πάγου στην επιφάνεια του Άρη, συμπεριλαμβανομένου πάγου που καλύπτει τους πόλους και τεράστιοι κρατήρες. Τα κακά νέα είναι ότι μια αποστολή σε αυτές τις παγωμένες κρύες περιοχές παρουσιάζει τα δικά της προβλήματα, όπως την ποσότητα ενέργειας που θα χρειαζόταν για να κρατήσει τόσο τους ανθρώπους όσο και τις μηχανές ζεστές σε θερμοκρασίες έως και -240°F. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το επίκεντρο των περισσότερων αποστολών του Άρη είναι οι περιοχές μεσαίου γεωγραφικού πλάτους, όπου οι θερμοκρασίες είναι πιο ήπιες.
Δεν υπάρχει πάγος στην επιφάνεια σε αυτές τις περιοχές, αν και υπάρχει πάγος κάτω από το έδαφος. Αλλά αν δεν θέλετε να στείλετε έναν αστροναύτη με ένα φτυάρι για να δοκιμάσει κάθε κομμάτι βρωμιάς στον πλανήτη, χρειάζεστε έναν τρόπο να χαρτογραφήσετε αυτόν τον πάγο κάτω από την επιφάνεια γρήγορα και αποτελεσματικά.
Το Χ σηματοδοτεί το σημείο
Σε αυτό εργάζονται ο Gareth Morgan και ο Than Putzig από το Planetary Science Institute ως μέρος του έργου Subsurface Water Ice Mapping (SWIM). Αυτοί και οι συνάδελφοί τους συνδύασαν δεδομένα 20 ετών από πέντε διαφορετικά τροχιακά όργανα του Άρη για να χαρτογραφήσουν πού βρίσκεται πιθανότατα ο πάγος κάτω από την επιφάνεια. Από μόνο του, κάθε σύνολο δεδομένων, όπως μετρήσεις ραντάρ ή ενδείξεις υδρογόνου, μπορούν να σας πουν τόσα πολλά για το αν ο πάγος βρίσκεται σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία, αλλά σε συνδυασμό, μπορούν να υποδείξουν ποιες θα ήταν οι κύριες τοποθεσίες για την εύρεση πάγου είναι.
Ο στόχος της δουλειάς τους είναι να βοηθήσουν τη NASA να επιλέξει μελλοντικές τοποθεσίες προσγείωσης για αποστολές με πληρώματα, ώστε οι αστροναύτες να έχουν πρόσβαση πάγου κάτω από την επιφάνεια, ενώ επιτρέπει όσο το δυνατόν περισσότερη ελευθερία για την επιλογή μιας επιστημονικά ενδιαφέρουσας εξερεύνησης περιοχή.
«Η τεχνολογία και η μηχανική θα καθορίσουν πώς να βάλουμε τους ανθρώπους στον Άρη», είπε ο Morgan, «και θα έχουν τους δικούς τους περιορισμούς για το πού μπορεί να συμβεί αυτό. Θέλουν επίσης η επιστημονική κοινότητα να βρει τα πιο επιστημονικά βιώσιμα, ενδιαφέροντα, συναρπαστικά μέρη για προσγείωση. Επομένως, η δουλειά μας είναι να γεφυρώνουμε και τους δύο αυτούς κόσμους δίνοντας στις δύο ομάδες μια ευρεία κατανόηση του πού βρίσκονται οι πόροι».
Αυτός ο χάρτης μπορεί να δείξει πού είναι πιθανό να βρεθεί πάγος, αλλά μόνο εάν αυτός ο πάγος είναι λιγότερο από πέντε μέτρα κάτω από το έδαφος. Είναι επίσης δύσκολο να είμαστε ακριβείς σχετικά με το πόσο βαθιά βρίσκεται ο πάγος σε μια δεδομένη περιοχή, επειδή οι μέθοδοι ανίχνευσης που χρησιμοποιούνται μπορούν να παρέχουν μόνο πρόχειρες εκτιμήσεις για την περιεκτικότητα σε πάγο εκεί.
Και υπάρχει μια μεγάλη πρακτική διαφορά στο πόσο δύσκολη είναι η πρόσβαση σε πάγο που βρίσκεται μερικές ίντσες κάτω από την επιφάνεια έναντι πάγου που βρίσκεται κάτω από μέτρα πυκνού βράχου.
Ένα νέο εργαλείο για την ανίχνευση πάγου
Για να καταλάβουμε πόσο βαθιά είναι ο πάγος στον Άρη, θα χρειαστούμε νέες προσπάθειες όπως αυτή Αποστολή Mars Ice Mapper: Ένα διαστημόπλοιο στο οποίο η NASA και άλλες διεθνείς διαστημικές υπηρεσίες εργάζονται μαζί περιφέρεται γύρω από τον Άρη και χρησιμοποιεί δύο τύπους μεθοδολογιών ραντάρ για να ανιχνεύσει πόσο βαθιά βρίσκεται ο πάγος κάτω από τον επιφάνεια.
«Η κεντρική ιδέα είναι να έχουμε ένα ραντάρ υψηλότερης συχνότητας, υψηλότερης ανάλυσης», εξήγησε ο Putzig. Η αποστολή Ice Mapper βρίσκεται ακόμα στο στάδιο της ιδέας και αυτός και ο Morgan δεν συμμετέχουν άμεσα σε αυτήν. Αλλά έχουν ακούσει για τις έννοιες της αποστολής από άλλους επιστήμονες και μοιράστηκαν μερικές λεπτομέρειες για το πώς θα λειτουργήσει.
Η πρώτη μέθοδος ραντάρ που θα χρησιμοποιήσει ο χαρτογράφος ονομάζεται απεικόνιση ραντάρ συνθετικού διαφράγματος. Αυτό περιλαμβάνει ένα ραντάρ στραμμένο υπό γωνία προς την επιφάνεια, το οποίο «σας δίνει μια αίσθηση της ευρείας κατανομής του ρηχού πάγου», είπε ο Putzig. "Μπορείτε να το χαρτογραφήσετε σε μια μεγάλη περιοχή σχετικά γρήγορα με αυτήν τη μέθοδο."
Η δεύτερη μέθοδος είναι ο ήχος ραντάρ, όπου το ραντάρ είναι στραμμένο κατευθείαν προς τα κάτω για να αναπηδήσει από την κορυφή του στρώματος πάγου. Αυτό σας λέει πόσο βαθύ είναι το στρώμα πάγου. Όταν συνδυάσετε τα δύο, "λαμβάνετε μια προβολή χάρτη και μια προβολή διατομής", είπε.
Και τότε ξέρεις πού να σκάψεις.
Πρόσβαση στο νερό μόλις το βρούμε
Ο εντοπισμός του πάγου είναι μόνο το πρώτο βήμα για τη συλλογή νερού. Για να φτάσουμε από τεμάχια συμπαγούς πάγου κάτω από το έδαφος σε καθαρό, ασφαλές νερό για πόσιμο και άλλους σκοπούς, θα χρειαστεί να βρούμε έναν τρόπο εξαγωγής και επεξεργασίας του πάγου.
Εάν γνωρίζετε πόσο βαθιά βρίσκεται ο πάγος και πιστεύετε ότι υπάρχει μια αρκετά μεγάλη ποσότητα πάγου για πρόσβαση, μπορείτε να τρυπήσετε για να φτάσετε σε αυτόν. Το πρόβλημα, όπως εξήγησε το Sydney Do, το Mars Water Mapping Project στο Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA, είναι ότι πρέπει να ξέρετε τι είδους βράχο θα τρυπήσετε για να μπορείτε να φέρετε το κατάλληλο εργαλείο για το δουλειά.
Επί του παρόντος, η κατανόησή μας για τη σύνθεση της επιφάνειας και του υπεδάφους του Άρη είναι περιορισμένη, γεγονός που έχει προκαλέσει προβλήματα σε αποστολές του Άρη όπως το InSight, όπου ο θερμικός ανιχνευτής του προσεδάφισης δεν μπορούσε να μπει κάτω από την επιφάνεια επειδή το έδαφος είχε ελαφρώς διαφορετικά επίπεδα τριβής από τα αναμενόμενα. Επομένως, θα χρειαστούμε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη σύνθεση των πετρωμάτων σε μια συγκεκριμένη περιοχή προτού μπορέσουμε να σχεδιάσουμε ένα τρυπάνι για τη δημιουργία σήραγγας σε αυτήν.
Μόλις ανοίξετε μια τρύπα στον πάγο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα σύστημα που ονομάζεται πηγάδι Rodriguez, το οποίο χρησιμοποιείται επί του παρόντος στη Γη σε μέρη όπως Ανταρκτική, για πρόσβαση στο νερό. Ουσιαστικά, βυθίζετε μια θερμαινόμενη ράβδο στην τρύπα που έχει ανοίξει, η οποία λιώνει τον πάγο και δημιουργεί ένα πηγάδι υγρού νερού που μπορείτε στη συνέχεια να αντλήσετε στην επιφάνεια. Αυτό απαιτεί παροχή ενέργειας με τη μορφή θερμότητας, αλλά είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος πρόσβασης σε δυνητικά μεγάλες ποσότητες νερού.
Ψημένα βράχια
Υπάρχει επίσης μια άλλη επιλογή για τη συλλογή νερού: Θα μπορούσαμε να το εξαγάγουμε από ενυδατωμένα μέταλλα, τα οποία είναι άφθονα σε πολλές περιοχές του Άρη. Υπάρχουν βράχοι όπως ο γύψος εκεί που περιέχουν νερό, και αν συνθλίψετε και ψήσετε αυτά τα βράχια, μπορείτε να συμπυκνώσετε το νερό και να το μαζέψετε.
Αλλά ο εντοπισμός αυτών των ορυκτών δεν είναι εύκολος. Για να αναγνωρίσουν αυτά τα ενυδατωμένα ορυκτά από την τροχιά, οι ερευνητές χρησιμοποιούν μια τεχνική που ονομάζεται φασματοσκοπία ανάκλασης. Τα όργανα στα διαστημόπλοια γύρω από τον Άρη μπορούν να ανιχνεύσουν το ηλιακό φως καθώς αντανακλάται από την επιφάνεια, δημιουργώντας αυτά που ονομάζονται φάσματα. Ορισμένα μήκη κύματος του ανακλώμενου φωτός απορροφώνται από ορισμένες χημικές ουσίες, επιτρέποντας στους επιστήμονες να συμπεράνουν από τι αποτελούνται οι βράχοι από κάτω. Αλλά αυτό το σήμα είναι μόνο ο μέσος όρος για την περιοχή που παρατηρείται και μπορεί να υπάρχουν πολλές χημικές ουσίες που απορροφούν τα ίδια μήκη κύματος. Έτσι, η αποκρυπτογράφηση των διαφορετικών σημάτων μπορεί να είναι μια πρόκληση.
«Ο τρόπος που μου αρέσει να το εξηγήσω είναι: Έχετε ένα κέικ που λάβατε», είπε ο Do. «Πρέπει να προσπαθήσεις και υπολογίστε από ποια συστατικά ήταν φτιαγμένο και πόσο από κάθε συστατικό συνέβαλε στη δημιουργία αυτού κέικ. Αυτό είναι ουσιαστικά αυτό που κάνουμε με αυτά τα ανακλαστικά σήματα – προσπαθούμε να τα αποσυνθέσουμε στα συστατικά τους μέρη για να καταλάβουμε τι υπάρχει εκεί».
Κάνοντας το νερό ασφαλές
Είτε έτσι είτε αλλιώς, αφού συλλέξετε νερό λιώνοντας πάγο ή ψήνοντας βράχους, πρέπει να το επεξεργαστείτε. Το νερό θα μπορούσε να είναι γεμάτο επιβλαβείς ακαθαρσίες όπως βαρέα μέταλλα ή άλατα όπως υπερχλωρικά, επομένως πρέπει να καθαριστεί και να αφαλατωθεί πριν χρησιμοποιηθεί. Θεωρητικά, γνωρίζουμε πώς να το κάνουμε αυτό κάνοντας παρόμοια επεξεργασία με το νερό στη Γη, αλλά μια πρόκληση στον Άρη είναι ότι δεν γνωρίζουμε επί του παρόντος τι ρύπους να περιμένουμε.
Όπως πολλές πτυχές της διαχείρισης των υδάτων στον Άρη, το θέμα δεν βρίσκεται στην ιδέα αλλά στην εκτέλεση. Η τεχνολογία για τη διαχείριση του νερού στη Γη είναι καλά κατανοητή, αλλά υπάρχουν ακόμη πολλά που πρέπει να γίνουν πριν καταφέρουμε να κατασκευάσουμε ένα σύστημα που θα λειτουργούσε σε άλλο πλανήτη.
«Γνωρίζουμε τις θεμελιώδεις αρχές για να το κάνουμε αυτό», είπε ο Do. «Αλλά δεν κατανοούμε πλήρως τις περιβαλλοντικές συνθήκες στις οποίες θα έπρεπε να λειτουργήσουμε αυτό το μηχάνημα». Τα πάντα, από τη λεπτή ατμόσφαιρα του Άρη μέχρι τη χαμηλή βαρύτητα του άφθονη σκόνη θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο λειτουργίας των μηχανών. Για να μην αναφέρουμε ότι ένα σύστημα νερού όχι μόνο θα πρέπει να είναι μικρό και αρκετά ελαφρύ για να τοποθετηθεί σε έναν πύραυλο, αλλά θα πρέπει επίσης να είναι εξαιρετικά αξιόπιστο — δεν υπάρχουν συνεργεία επισκευής στον Άρη.
Εδώ θα αναδειχθεί το επόμενο σύνορο της τεχνολογικής καινοτομίας. Έχουμε τη γνώση αυτή τη στιγμή για το πώς να οικοδομήσουμε ένα σύστημα εξόρυξης και επεξεργασίας νερού, είπε ο Do, «αλλά γυρίζοντας αυτές οι αρχές στην τεχνολογία που λειτουργεί με αξιόπιστο τρόπο στο περιβάλλον που περιμένουμε - αυτό είναι ακόμα Άνοιξε."
Αυτό το άρθρο είναι μέρος του Ζωή στον Άρη – μια σειρά 10 μερών που εξερευνά την επιστήμη και την τεχνολογία αιχμής που θα επιτρέψει στους ανθρώπους να καταλάβουν τον Άρη
Συστάσεις των συντακτών
- Μια κοσμολογική μετακίνηση: Τα δύσκολα logistics του να βάζεις ανθρώπους στον Άρη
- Τελειοποιώντας την πρόωση: Πώς θα φτάσουμε τους ανθρώπους στον Άρη
- Κάστρα από άμμο: Πώς θα φτιάξουμε βιότοπους με αρειανό έδαφος
- Τεχνητές ατμόσφαιρες: Πώς θα χτίσουμε μια βάση με αναπνεύσιμο αέρα στον Άρη
- Αστρογεωργία: Πώς θα καλλιεργήσουμε καλλιέργειες στον Άρη
