Az emberi felfedezők Marson való elhelyezésének trükkös logisztikája

Amióta az emberek a csillagokat nézték, mi arról álmodoztunk, hogy kirándulunk és ellátogatunk ezekre a távoli helyekre. És egyetlen hely sem volt több spekuláció célpontja, mint a Mars. Most végre ott tartunk, ahol az emberi lények álma, akik egy másik bolygóra teszik a lábukat, életünk során valósággá válhat.

Tisztában vagyunk azzal a technológiával, amelyre szükségünk van ahhoz, hogy embereket küldjünk a Marsra, és van tapasztalatunk az ottani robotmissziók küldésében is. Mikor tesszük meg ezt a következő óriási ugrást, és küldünk először legénységgel egy másik bolygóra? És mi kell ahhoz, hogy ez megtörténjen?

Michael Hechttel, a Massachusetts Institute of Technology űrszakértőjével, a Jet Propulsion Laboratory veteránjával és a A MOXIE oxigénkészítő műszer a Perseverance roveren, hogy megértsük, hogyan jutunk el a Földről a Marsra – és hogyan kapunk először csizmát a földre idő.

Mindig 15 év múlva

A Mars-kutatás iránti közelmúltban megnövekedett érdeklődés miatt úgy tűnik, hogy minden eddiginél közelebb vagyunk ahhoz, hogy valóban embereket hozzunk a bolygó felszínére. És mégis, ez egy olyan cél is, amely állandóan elérhetetlennek tűnik.

Az 1960-as és 1970-es évek Apollo-küldetése után sok űrrajongó azt hitte, hogy folyamatosan elérjük és felfedezzük, és tovább fogunk haladni a következő kutatási célponthoz: a Marshoz. A közérdek azonban alábbhagyott, az Apolló támogatása elapadt, és az emberek azóta sem hagyták el a Föld pályáját.

A közbeeső évtizedekben sokan azt feltételezték, hogy az emberek mindössze 15 éven belül beteszik a lábukat a Marsra; hogy elkerülhetetlenül hamarosan a vörös bolygón kötünk ki. De egy konkrét, komoly küldetési terv, amely az embereket a Marsra juttatja, még nem valósult meg.

Rendelkezünk azzal a technológiával, amely lehetővé teszi a legénységi Mars-küldetést, és egyre nagyobb az érdeklődés a téma iránt. De Hecht azzal érvel, hogy az űrközösségnek, és nekünk, mint egész fajnak, még komoly pénzügyi és gyakorlati kötelezettséget kell vállalnunk ahhoz, hogy valóban megvalósuljon egy küldetés. Ha így döntenénk, megtehetnénk. De ezt az elköteleződést meg kell tennünk.

– Utánajárhattunk volna Apollónak – mondta Hecht. „Nehéz lett volna, és veszélyes is. De most már biztonságosabban megtehetjük. Akkor is elmehettünk volna, és most is mehetünk.”

Egy varázslatos pont a ciklusban

Amikor megpróbáljuk elképzelni, hogyan is nézhet ki egy legénységgel ellátott Mars-küldetés, valójában egyetlen praktikus módja van annak, hogy eljussunk innen oda. A Mars Nap körüli keringésének köszönhetően egy év alig kevesebb, mint két földi év. Az utazási idő figyelembevétele azt jelenti, hogy ha a Földről a Marsra szeretne utazni, egy 26 hónapos ciklusban van egy időszak, amikor ez az utazás a legegyszerűbb: Amikor a két bolygó közel van, és egy rakétát lehet küldeni az úgynevezett Hohmann transzferbe pálya.

„Egy varázslatos pont van abban a 26 hónapos ciklusban” – magyarázta Hecht. Amikor egy rakéta éppen a megfelelő időben indul el a Földről, akkor metszi a Mars pályáját, ugyanakkor a Mars is. "Olyan ez, mint sávot váltani az autópályán."

Bár más pályákon is lehet hajót küldeni a Marsra, ez nehezebb és veszélyesebb, és sokkal drágább is. Tehát ez a 26 hónapos ciklus gyakorlati határt szab arra vonatkozóan, hogy mikor küldhetünk küldetéseket a Marsra. Ez az oka annak, hogy a Mars-missziók gyakran körülbelül egy időben indulnak, mint például a három űrszonda, amely 2020 nyarán indult: a NASA Perseverance roverje, a kínai Tianwen-1 és az Egyesült Arab Emírségek Hope küldetése.

És van egyenértékű lehetőség a másik irányba való visszatérésre. Ez pragmatikus keretet ad a legénységgel ellátott Mars-küldetés kinézetére: egy hat-hét hónapos utazás a Földről a Marsra, valamivel több mint másfél év a felszínen, és újabb hat-hét hónap jön vissza. Ez összesen körülbelül három éves küldetés.

Hosszabb küldetés, mint amit megszoktunk

Ez a három éves küldetés kihívásokat jelent, mivel ez egy hosszabb küldetés, mint amennyire megszoktuk, hogy embereket küldjünk. A Holdra irányuló küldetések mindössze néhány napig tartottak, és a Nemzetközi Űrállomáson a legénység körforgása általában hat hónaptól egy évig tart.

Az, hogy az emberek körülbelül 18 hónapig a Mars felszínén tartózkodnak, lehetőséget ad számukra, hogy komoly tudományt és felfedezést végezzenek, de ez sokkal nagyobb kockázatot is rejt magában. Ha probléma adódik egy Mars-küldetés során, rendkívül nehéz – ha nem lehetetlen – segítséget vagy utánpótlást küldeni a Földről. Ha valami elromlik, az űrhajósok magukra maradnak.

"Senkinek, aki közel áll ehhez, nincs illúziója, hogy biztonságos" - mondta Hecht. Tól sugárterhelés egészségügyi veszélye az indítás és leszállás során felmerülő kockázatokra az Ön által felmerülő problémákra másfél évet töltenek szűk körülmények között ahol nem lehet kimenni szkafander nélkül: „Kockázatos vállalkozás.”

Éppen ezért a személyzeti küldetés tervezésének középpontjában az áll, hogy a lehető legtöbb alapvető felszerelést a helyükre helyezzék, mielőtt bárki elhagyja a Földet. Az űrhajósokat fenyegető kockázatok minimalizálása érdekében gépeket és berendezéseket kell küldeni a bolygóra a 26 hónapos ciklus előző időszakában, hogy az készen álljon az űrhajósok érkezésére. Meg kell győződnie arról, hogy az űrhajósok legalapvetőbb szükségletei, mint például az oxigén és a víz, már ki vannak elégítve.

Hecht MOXIE projektje az egyik példa arra a technológiára, amely lehetővé teszi a legénységgel rendelkező Mars-küldetést, és csökkenti annak kockázatait. Ez egy módja annak, hogy oxigént állítsanak elő a bőséges szén-dioxidból a marsi légkörben, és egy kicsi A technológia verziója jelenleg a Perseverance roverben található, és számos sikeres futamot ért el már. Ennek a technológiának egy nagyobb változatát a Marsra lehetne küldeni egy nagy oxigéntartállyal együtt, amely megtölthető oxigénnel a Mars-legénység érkezésére.

Hold a Marsra?

A NASA azt tervezi, hogy visszatér az emberi űrkutatáshoz a közelgő Holdra irányuló Artemis-misszióval, és Az ügynökség következetesen kijelentette, hogy a Holdra utazás egyik oka az, hogy felkészüljenek egy legénységi küldetésre Mars.

Ahogyan a NASA korábbi adminisztrátora, Jim Bridenstine egy nemrégiben megjelent jelentésében fogalmazott: „A NASA mindig is a Mars emberi kutatását tűzte ki célul. Most, hogy az emberek négy év múlva visszatérnek a Holdra, hogy fenntartható holdkutatást hozzanak létre Az évtized végén tisztán láthatjuk, hogy a Hold kritikus lépcsőfok a vörös bolygó felé. Ha megtanulunk a Holdon élni és dolgozni, egyre közelebb viszünk a következő óriási ugráshoz, miközben távolabbra keressük az életet a Naprendszerben.”

Azonban az űrközösségben vita tárgyát képezi, hogy a Hold-küldetések pontosan mennyire hasonlítanak a Mars-küldetésekre. Egyesek azzal érvelnek, hogy minden emberi űrkutatás segít olyan ismeretek, technológiák és eljárások felépítésében, amelyek hasznosak lesznek a jövőbeni törekvésekben – ez volt az, ami Az Artemis űrhajósa, Kjell Lindgren elmondta a Digital Trendsnek amikor interjút készítettünk vele az Artemis-missziók céljairól.

Mások azonban, például Hecht, szkeptikusak azzal kapcsolatban, hogy mennyit tanulhatsz meg egy Mars-küldetésről, ha a Holdra megy. „Őszintén szólva küzdök azért, hogy megtaláljam a közös vonásokat a kettő között” – mondta Hecht. Rámutatott a Mars és a Hold közötti különbségekre az utazások időtartama, a gravitáció és a porkörnyezet tekintetében. az űrhajósok találkozni fognak, az atmoszféra jelenléte vagy hiánya, és ez hogyan befolyásolja a leszállást, valamint a elérhető. – Egyszerűen nem tekintem ugródeszkának.

Amikor a Marsról van szó, Hecht azt mondta: „Nem hiszem, hogy úgy gyakorolsz, hogy máshova mész. De megértem azoknak az embereknek a nézőpontját, akik azt mondják, hogy ha bárhová megyünk – mindegy, hogy aszteroidáról vagy a holdról van szó –, tapasztalatot ad nekünk a Földön kívüli működésben.”

Nem arról van szó, hogy azok az emberek, akik támogatják a marsi küldetést, ellenzik a Hold látogatását – általában az űrkutatás hívei több mindenféle küldetést támogatni – inkább arról van szó, hogy ha a Marsra akarunk utazni, akkor a Marsra és annak egyedire kell összpontosítanunk. kihívásokat.

McMurdo állomás a vörös bolygó számára

Rengeteg szó esik a Mars futurisztikus városairól, és arról, hogy emberek százait vagy akár ezreit küldik oda hosszú távon. Ám a messziről hozott ötletek nem valószínű, hogy egyhamar megvalósulnak. Ehelyett egy reálisabb elképzelés egy tudományos kutatóhely lenne, mint például az antarktiszi McMurdo bázis, ahol egy maroknyi űrhajós töltene ott időt 18 hónapos műszakban.

Megvalósítható lenne az első legénységi küldetés felállítása a Marsra 20-25 éven belül, és a következő évtizedekben egy kutatóállomás felállítása.

Bár lehetséges, hogy egy ilyen küldetést egyetlen ország tervezzen meg és hajtson végre, több ország is lehetne egy erőteljesebb küldetés. Jelenleg a NASA szorosan együttműködik más űrügynökségekkel, például az Európai Űrügynökséggel (ESA) és a japánokkal Űrügynökség (JAXA), de szakadás van az Egyesült Államok és az űrmissziók egyik legnagyobb szereplője, Kína között. Még mindig nem világos, hogy ezek a különböző ügynökségek hajlandóak-e együttműködni egy jövőbeli Mars-misszióban.

„Remélhetőleg ez az első küldetés [a Marsra] nem csak a NASA-t, és nem csak az Egyesült Államokat fogja érinteni” – mondta Hecht. „Remélhetőleg Kína is részt vesz majd, tehát nem csak egyetlen kudarcpont lesz. Ez tovább fog menni, ha az egyik partner úgy dönt, hogy máshová megy.”

Nem csak kormányzati szervek vesznek részt a projektben. Az olyan vállalatok, mint a SpaceX, a Blue Origin és a Boeing, mind erősen részt vesznek az űrmissziókban, és Ön számíthat rájuk, hogy alvállalkozóként vagy akár projektmenedzserként vesznek részt a jövőbeni Mars-missziókban jól.

Miért kell a Marsra menni?

Valahányszor szóba kerül egy legénységi küldetés témája a Marsra, mindig vannak olyanok, akik tiltakoznak az idő és az idő ellen mennyi pénzt igényelne egy ilyen vállalkozás, és azzal érvelnek, hogy ezt a pénzt jobban el lehetne költeni a problémák megoldására Föld. És tagadhatatlan, különösen az elmúlt évben láttuk a repedéseket a rendszerekben, amelyek állítólag sokak alapvető szükségleteit támogatják, például a lakhatást, az oktatást és az egészségügyet.

De Hecht rámutat, nem csak az élet alapvető követelményeinek kielégítésére költünk pénzt. Leírta, hogy kétségbeesetten próbáltak összekaparni egymillió dollárt egy új tudományos berendezés Marson való elhelyezésére, és bekapcsolták a tévét, hogy lássák a Super Bowl alatt lejátszott hirdetéseket. Minden 30 másodperces szpot költsége többszörösére is kifizette volna a felszerelését.

„Mindenféle ostoba dologra költünk pénzt, például a Super Bowl-hirdetésekre” – mondta. „És iszonyatosan sok köze van az élet élvezetéhez és a kiteljesedésünkhöz – akár sportról, akár könyvtárról, akár művészetről, akár zenéről, akár parkokról van szó. Elég szegényes mentség lennénk egy társadalom számára, ha az egyetlen dolog, amire pénzt költenénk, az az élelem és a szállás.”

Amikor az űrkutatásról van szó, lehetőségünk van tanítani és inspirálni, és ami talán a legfontosabb, hogy többet megértsünk az univerzumról és a benne elfoglalt helyünkről. Ha választ akarunk adni az élet néhány legnagyobb kérdésére: honnan jöttünk, és egyedül vagyunk-e az univerzumban – akkor ki kell lépnünk bolygónkon túlra, és felfedezni kell.

Amit a felfedezésből tanulunk

A Mars-kutatás számos támogatója azzal érvel, hogy el kell utaznunk a Marsra, mert vannak konkrét dolgok, amelyeket ott tanulhatunk meg a Földről. A tanulástól a Naprendszer legrégebbi kőzetei közé tartozik hogy megismerjék a Föld kialakulását, hogy tanulmányozzák a éghajlat hogy betekintést nyerjünk az éghajlatváltozás sürgető problémájába, a Marson tett felfedezések számos módon javíthatják az életet a Földön.

De Hecht számára az űrmissziók ily módon történő igazolása „szemben repül a történelemmel. Abban az értelemben, hogy igen, mindig is voltak kézzelfogható előnyei [a feltárásnak]. De nem voltunk túl jók az előrejelzésükben. Ez a csodálatos benne. Elmész és felfedezel valami újat, és megtanulsz valamit, amire soha nem számítottál.”

Egyszerűen nem tudjuk, mit fedezünk fel a Marsról, amíg oda nem megyünk. Ez mindig is igaz volt a tudományos felfedezésekre – a penicillin vagy a röntgensugarak véletlen felfedezésétől egészen a Az Apollo Hold-küldetéshez kifejlesztett technológia jobb vesedializáló gépekhez és jobb védőfelszerelésekhez vezet a tűzoltók számára.

A technológiák és a tudományos ismeretek fejlesztésének pragmatikus előnyein túl pedig van egy mélyebb ösztönzés a kutatásra. „A tudásra való törekvés tesz bennünket emberré” – mondta Hecht.

„Azóta csináljuk ezt, hogy először dörömböltünk két sziklát. A tudásra törekszünk. És új helyek felfedezése – ezért nincs a földkerekségnek olyan szeglete, ahová az ember ne tette volna be a lábát, beleértve az óceán fenekét. Ez az, amit mi csinálunk.”

Szerkesztői ajánlások

• Kozmikus kommunikáció: Hogyan fognak az első emberek a Marson kommunikálni a Földdel
• Asztropszichológia: Hogyan maradjunk észnél a Marson
• Erőművek más bolygókon: Hogyan termelünk áramot a Marson
• Hidratáció begyűjtése: Hogyan teremtenek és gyűjtenek vizet a leendő telepesek a Marson
• Asztromezőgazdaság: Hogyan termesztünk majd növényeket a Marson