Inimuurijate Marsile paigutamise keeruline logistika

Nii kaua, kui inimesed on tähtede poole vaadanud, oleme unistanud väljasõidust ja nende kaugete paikade külastamisest. Ja ükski koht pole olnud rohkem spekulatsioonide sihtmärk kui Marss. Nüüd oleme lõpuks kohas, kus unistus inimesest, kes astub teisele planeedile, võib meie elu jooksul reaalsuseks saada.

Me mõistame tehnoloogiat, mida vajame inimeste Marsile saatmiseks, ja meil on kogemusi ka sealsete robotmissioonide saatmisel. Millal me siis teeme selle järgmise hiiglasliku hüppe ja saadame esimest korda meeskonnaga missiooni teisele planeedile? Ja mida on vaja, et see juhtuks?

Rääkisime kosmoseeksperdi Michael Hechtiga Massachusettsi Tehnoloogiainstituudist, Jet Propulsion Laboratory veterani ja peauurijaga. MOXIE hapnikku valmistav instrument Perseverance kulguril, et mõista, kuidas me Maalt Marsile jõuame – ja kuidas saame esimest korda saapad maa peale aega.

Alati 15 aastat eemal

Viimasel ajal tõusnud huvi Marsi uurimise vastu tundub, et oleme inimeste planeedi pinnale toomisele lähemal kui kunagi varem. Ja siiski, see on ka eesmärk, mis näib pidevalt olevat lihtsalt kättesaamatu.

Pärast Apollo missioone 1960. ja 1970. aastatel eeldasid paljud kosmoseentusiastid, et me jätkame jõudmist ja uurimist ning liigume edasi järgmise uurimise sihtmärgini: Marss. Kuid avalikkuse huvi kahanes, toetus Apollole kadus ja inimesed pole sellest ajast peale Maa orbiidilt lahkunud.

Vahepealsetel aastakümnetel on paljud oletanud, et inimesed astuvad Marsile alles 15 aasta pärast; et paratamatult satume varsti punasele planeedile. Kuid konkreetne tõsine missiooniplaan inimeste Marsile viimiseks ei ole veel teoks saanud.

Meil on olemas tehnoloogia meeskonnaga Marsi-missiooni elluviimiseks praegu ja huvi selle teema vastu kasvab. Kuid Hecht väidab, et kosmosekogukond ja meie liik tervikuna ei pea veel võtma tõsist rahalist ja praktilist kohustust, et missioon tõesti teoks saaks. Kui me otsustaksime seda teha, saaksime seda teha. Kuid me peame selle kohustuse võtma.

"Me oleksime võinud Apollole järele minna," ütles Hecht. "See oleks olnud raske ja ohtlik. Aga nüüd saame seda turvalisemalt teha. Oleksime võinud minna siis ja saame minna ka nüüd.

Üks maagiline koht tsüklis

Kui proovite ette kujutada, milline võiks välja näha meeskonnaga Marsi missioon, on siit sinna jõudmiseks tegelikult ainult üks praktiline viis. Tänu Marsi orbiidile ümber Päikese kestab aasta seal veidi alla kahe Maa aasta. Reisiaja arvestamine tähendab, et kui soovite reisida Maalt Marsile, on 26-kuulises tsüklis üks periood, mil see teekond on kõige lihtsam: kui kaks planeeti on lähedal ja raketi saab saata nn Hohmanni ülekandele orbiit.

"Selles 26-kuulises tsüklis on üks maagiline koht," selgitas Hecht. Kui rakett stardib Maalt õigel ajal, võib see ristuda Marsi orbiidiga samal ajal, kui Marss seda teeb. "See on nagu sõidurea vahetamine maanteel."

Kuigi Marsile on võimalik saata veesõidukeid ka teisi orbiite kasutades, on see keerulisem ja ohtlikum ning palju kallim. Seega seab see 26-kuuline tsükkel praktilise piiri, millal saame Marsile missioone saata. Seetõttu stardivad Marsi missioonid sageli umbes samal ajal, nagu kolm 2020. aasta suvel startinud kosmoselaeva – NASA Perseverance kulgur, Hiina missioon Tianwen-1 ja AÜE Hope missioon.

Ja seal on samaväärne võimalus naasta teises suunas. See loob pragmaatilise raamistiku sellele, kuidas meeskonnaga Marsi missioon välja näeb: kuue või seitsme kuu pikkune teekond Maalt Marsile, pinnal veidi üle pooleteise aasta ja tuleb veel kuus või seitse kuud tagasi. See on kokku umbes kolmeaastane missioon.

Pikem missioon, kui oleme harjunud

See kolmeaastane missiooni pikkus tekitab väljakutseid, kuna see on pikem missioon, kui me oleme harjunud inimesi sinna saatma. Missioonid Kuule kestsid vaid paar päeva ja meeskonna vahetus rahvusvahelises kosmosejaamas kestab tavaliselt kuus kuud kuni üks aasta.

Inimeste viibimine Marsi pinnal umbes 18 kuud annab neile võimaluse teha tõsist teadust ja uurimistööd, kuid sellega kaasneb ka palju suurem risk. Kui Marsi missioonil tekib probleem, on Maalt abi või varustuse saatmine äärmiselt raske – kui mitte võimatu –. Kui midagi läheb valesti, on astronaudid omapäi.

"Kellelgi, kes on selle lähedal, pole illusioone, et see on ohutu," ütles Hecht. Alates kiirgusega kokkupuute oht tervisele riskidele stardi ja maandumise ajal tekkivatele probleemidele veedavad poolteist aastat kitsastes tingimustes kus ilma skafandrita õue minna ei saa: "See on riskantne ettevõtmine."

Seetõttu keskendutakse meeskonnaga missiooni kavandamisel võimalikult suure hulga hädavajaliku varustuse kohaletoomisele enne, kui keegi Maalt lahkub. Astronautide riskide minimeerimiseks saatke 26-kuulise tsükli eelmise akna ajal planeedile masinad ja seadmed, et see oleks astronautide saabumiseks valmis. Peate veenduma, et astronautide põhivajadused, nagu hapnik ja vesi, on juba täidetud.

Hechti projekt MOXIE on üks näide sellisest tehnoloogiast, mis võimaldaks meeskonnaga Marsi missiooni ja vähendab selle riske. See on viis hapniku tootmiseks Marsi atmosfääris leiduvast rohkest süsinikdioksiidist ja väikesest tehnoloogia versioon on praegu Perseverance roveri sees ja sellel on olnud mitu edukat sõitu juba. Selle tehnoloogia suurema versiooni võiks saata Marsile koos suure hapnikupaagiga, mis oleks Marsi meeskonna saabumiseks valmis hapnikuga täidetud.

Kuu Marsile?

NASA kavatseb naasta inimeste kosmoseuuringute juurde eelseisvate Artemise missioonidega Kuule ja agentuur on järjekindlalt väitnud, et üks Kuule reisimise põhjusi on valmistuda meeskonnaga missiooniks Marss.

Nagu endine NASA administraator Jim Bridenstine hiljutises aruandes ütles: „NASA on alati seadnud oma sihiks Marsi inimuuringud. Nüüd, kui inimesed naasevad nelja aasta pärast Kuule, et luua jätkusuutlik Kuu-uuring kümnendi lõpus näeme selgelt, et Kuu on punase planeedi jaoks kriitiline hüppelaud. Kuul elama ja töötama õppimine toob meid üha lähemale meie järgmisele hiigelhüppele, kui otsime elu kaugemal Päikesesüsteemis.

Kosmosekogukonnas on aga arutlusel küsimus, kui sarnased on Kuu-missioonid Marsi-missioonidega. Mõned väidavad, et igasugune inimeste kosmoseuuring aitab luua teadmisi, tehnoloogiaid ja protseduure, mis on tulevastes ettevõtmistes kasulikud – just see Artemise astronaut Kjell Lindgren rääkis Digital Trendsile kui intervjueerisime teda Artemise missioonide eesmärkide kohta.

Kuid teised, nagu Hecht, on skeptilised selle suhtes, kui palju saate Kuule minnes Marsi-missiooni kohta õppida. "Ausalt öeldes on mul raske nende kahe vahel ühisjooni leida," ütles Hecht. Ta tõi välja erinevused Marsi ja Kuu vahel reiside kestuse, gravitatsiooni ja tolmu keskkonna osas. astronaudid, millega kokku puutuvad, atmosfääri olemasolu või puudumine ja kuidas see mõjutab maandumist ning ressursse, mida saadaval. "Ma lihtsalt ei näe seda hüppelauana."

Kui rääkida Marsist, ütles Hecht: "Ma ei usu, et te harjutate kuhugi mujale minnes. Kuid ma mõistan inimeste seisukohta, kes ütlevad, et kuhugi minek – pole vahet, kas see on asteroid või Kuu – annab meile kogemusi Maast väljaspool tegutsemiseks.

Asi pole selles, et inimesed, kes pooldavad Marsi missiooni, on Kuu külastamise vastu - üldiselt kosmoseuuringute pooldajad toetada rohkem igasuguseid missioone - pigem on see, et kui tahame Marsile reisida, peaksime keskenduma Marsile ja selle ainulaadsele väljakutseid.

McMurdo jaam punase planeedi jaoks

Palju räägitakse Marsi futuristlikest linnadest ja sadade või isegi tuhandete inimeste saatmisest sinna pikaajaliselt elama. Kuid kaugeleulatuvad ideed tõenäoliselt niipea teoks ei saa. Selle asemel oleks realistlikum nägemus teadusuuringute eelpost, nagu McMurdo baas Antarktikas, kus käputäis astronaute veedaks seal aega 18-kuuliste vahetustega.

Esimene meeskonnaga missioon Marsile oleks võimalik korraldada 20–25 aasta jooksul ja lähikümnendite jooksul rajada sinna uurimise eelpost.

Kuigi sellist missiooni võib olla võimalik kavandada ja ellu viia üksainus riik, võib missioon olla jõulisem, kui kaasataks erinevaid riike. Praegu teeb NASA tihedat koostööd teiste kosmoseagentuuridega, nagu Euroopa Kosmoseagentuur (ESA) ja jaapanlased Kosmoseagentuur (JAXA), kuid USA ja ühe suurima kosmosemissioonide osaleja: Hiina vahel on lõhe. Kas need erinevad agentuurid oleksid valmis tulevasel Marsi-missioonil koostööd tegema või mitte, on endiselt ebaselge.

"Loodetavasti hõlmab see esimene missioon [Marsile] mitte ainult NASA-d ja mitte ainult Ameerika Ühendriike," ütles Hecht. "Loodetavasti hõlmab see ka Hiinat, nii et seal pole ainult üks ebaõnnestumise koht. See jätkub, kui üks partner otsustab kuhugi mujale minna.

Projekti ei kaasata ainult valitsusasutused. Sellised ettevõtted nagu SpaceX, Blue Origin ja Boeing on kõik kosmosemissioonidega tihedalt seotud ja teie võib eeldada, et nad osalevad tulevastes Marsi missioonides alltöövõtjatena või isegi projektijuhtidena hästi.

Miks minna Marsile?

Alati, kui mehitatud Marsi missiooni teema jutuks tuleb, leidub alati inimesi, kes on aja ja aja suhtes vastu raha selline ettevõtmine nõuaks ja väidab, et seda raha oleks parem kulutada siinsete probleemide lahendamisele Maa. Ja vaieldamatult, eriti viimasel aastal, oleme näinud mõrasid süsteemides, mis peaksid toetama paljude inimeste põhivajadusi, nagu eluase, haridus ja tervishoid.

Kuid Hecht märgib, et me ei kuluta raha ainult elu põhinõuete täitmisele. Ta kirjeldas, et üritati meeletult kokku kraapida miljon dollarit raha, et panna Marsile uus teadusaparatuur, ja teleri sisselülitamist, et näha Super Bowli ajal mängitud reklaame. Iga 30-sekundilise koha maksumus oleks võinud tema varustuse eest maksta mitu korda.

"Me kulutame raha igasugustele jaburatele asjadele, näiteks Super Bowli reklaamidele," ütles ta. „Ja kohutavalt palju neist on seotud meie isikliku elu nautimise ja eneseteostusega – olgu selleks siis sport, raamatukogud, kunst, muusika, pargid. Oleksime ühiskonnale üsna kehv vabandus, kui ainuke asi, millele me raha kulutaksime, oleks toit ja peavari.

Mis puutub kosmoseuuringutesse, siis on meil võimalus õpetada ja inspireerida ning, mis kõige tähtsam, mõista rohkem universumit ja meie kohta selles. Kui tahame vastata mõnele elu suurimale küsimusele: kust me tulime ja kas oleme universumis üksi – siis peame oma planeedist kaugemale minema ja uurima.

Mida me uurides õpime

Paljud Marsi uurimise pooldajad väidavad, et me peaksime Marsile reisima, sest seal on konkreetseid asju, mida saame Maa kohta õppida. Õppimisest mõned päikesesüsteemi vanimad kivimid õppida tundma Maa teket ja uurida kliima Kliimamuutuste pakilise probleemi lahendamiseks on palju võimalusi, kuidas Marsil tehtud avastused võivad elu siin Maal parandada.

Kuid Hechti jaoks lendab kosmosemissioone sel viisil õigustada püüdmine ajaloole näkku. Selles mõttes, et jah, [uurimisest] on alati olnud käegakatsutavat kasu. Kuid me pole olnud nende ennustamises kuigi head. See on selles imeline. Lähed ja avastad midagi uut ja õpid midagi, mida sa kunagi ei oodanud.

Me lihtsalt ei tea, mida me Marsilt avastame enne, kui sinna läheme. See on alati kehtinud teaduslike avastuste kohta – alates juhuslikest penitsilliini või röntgenikiirte avastustest kuni viisini, Apollo Kuu missioonide jaoks välja töötatud tehnoloogia kaasa paremad neerudialüüsimasinad ja tuletõrjujate kaitsevarustus.

Lisaks tehnoloogiate ja teaduslike teadmiste arendamise pragmaatilistele eelistele on uurimiseks sügavam tõuge. "Teadmiste poole püüdlemine teeb meist inimesteks," ütles Hecht.

"Oleme seda teinud alates sellest, kui esimest korda kahe kiviga koos paugutasime. Me taotleme teadmisi. Ja uute paikade uurimine – sellepärast pole maakeral ühtegi nurka, kuhu inimesed poleks jalga tõstnud, sealhulgas ookeani põhja. Seda me teeme."

Toimetajate soovitused

• Kosmilised sidemed: kuidas esimesed inimesed Marsil Maaga suhtlevad
• Astropsühholoogia: kuidas Marsil mõistuse juures püsida
• Elektrijaamad teistel planeetidel: kuidas me Marsil elektrit toodame
• Hüdratsiooni kogumine: kuidas tulevased asukad Marsil vett loovad ja koguvad
• Astropõllumajandus: kuidas me Marsil põllukultuure kasvatame