Kami telah bermimpi untuk mengirim manusia ke planet lain selama beberapa dekade, dan dengan lonjakan minat baru-baru ini dalam eksplorasi Mars, sepertinya suatu hari itu bisa menjadi kenyataan.
Tapi ada banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum kita siap untuk seseorang menginjakkan kaki di planet merah.
Isi
- Menemukan air di Mars
- x menandai titiknya
- Alat baru untuk mendeteksi es
- Mengakses air begitu kita menemukannya
- Batu panggang
- Membuat air aman
Video yang Direkomendasikan
Dari semua sumber daya yang dibutuhkan pengunjung ke Mars, salah satu yang paling penting adalah air – tidak hanya untuk minum, tetapi juga untuk membuat propelan roket dan zat lain seperti oksigen. Dan jika kita berharap untuk mengatur pertanian di sana, kita membutuhkan banyak air untuk menjaga agar tanaman tetap tumbuh.
Tapi permukaan Mars terlihat seperti gurun yang kering dan tidak ramah. Saat ini, Mars tidak memiliki danau, sungai, dan curah hujan.
Jadi dari mana kita akan mendapatkan air? Kami berbicara dengan tiga ahli untuk mencari tahu.
Artikel ini adalah bagian dari Kehidupan di Mars – seri 10 bagian yang mengeksplorasi sains dan teknologi mutakhir yang akan memungkinkan manusia menduduki Mars
Menemukan air di Mars
Meskipun kita membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk membangun pangkalan yang beroperasi penuh di Mars, badan antariksa seperti NASA sudah memikirkan masalah air. Membawa air dari Bumi tidak praktis – terlalu berat untuk membawa semua air yang dibutuhkan untuk sebuah misi dengan roket. Jadi rencananya adalah mengumpulkan air dari lingkungan Mars, dan untuk melakukan itu kita perlu tahu di mana letak air.
Kabar baiknya, terdapat banyak air berupa es di permukaan Mars, termasuk es yang menutupi kutub dan di kawah besar. Kabar buruknya adalah bahwa misi ke daerah dingin yang membekukan ini menghadirkan masalah tersendiri, seperti jumlah energi yang dibutuhkan untuk menjaga manusia dan mesin tetap hangat pada suhu serendah -240°F. Itulah mengapa fokus sebagian besar misi Mars adalah wilayah garis lintang tengah, yang suhunya lebih sejuk.
Tidak ada es di permukaan di wilayah ini, meski ada es di bawah tanah. Namun, kecuali jika Anda ingin mengirimkan astronot dengan sekop untuk mengambil sampel setiap petak tanah di planet ini, Anda memerlukan cara untuk memetakan es di bawah permukaan dengan cepat dan efisien.
x menandai titiknya
Itulah yang dikerjakan oleh Gareth Morgan dan Than Putzig dari Planetary Science Institute sebagai bagian dari proyek Subsurface Water Ice Mapping (SWIM). Mereka dan rekannya telah menggabungkan data selama 20 tahun dari lima instrumen orbit Mars yang berbeda untuk memetakan di mana kemungkinan besar es berada di bawah permukaan. Sendiri, setiap kumpulan data, seperti pembacaan radar atau indikasi hidrogen, hanya dapat memberi tahu Anda banyak tentang apakah es ada di lokasi tertentu, tetapi dalam kombinasi, mereka dapat menunjukkan lokasi utama untuk menemukan es menjadi.
Tujuan dari pekerjaan mereka adalah membantu NASA memilih lokasi pendaratan di masa depan untuk misi berawak sehingga astronot dapat mengaksesnya es di bawah permukaan, sambil memberikan kebebasan sebanyak mungkin untuk memilih eksplorasi yang menarik secara ilmiah daerah.
“Teknologi dan teknik akan menentukan cara menempatkan manusia di Mars,” kata Morgan, “dan mereka akan memiliki kendala sendiri di mana hal itu bisa terjadi. Mereka juga ingin komunitas sains menemukan tempat yang paling layak secara ilmiah, menarik, dan mempesona untuk mendarat. Jadi tugas kami adalah menjembatani kedua dunia tersebut dengan memberikan pemahaman yang luas kepada kedua tim tentang di mana sumber daya berada.”
Peta ini dapat menunjukkan di mana es kemungkinan besar akan ditemukan, tetapi hanya jika es tersebut berada kurang dari lima meter di bawah tanah. Juga sulit untuk mengetahui dengan tepat seberapa dalam es terletak di area tertentu karena metode penginderaan yang digunakan hanya dapat memberikan perkiraan kasar kandungan es di sana.
Dan ada perbedaan praktis yang besar tentang betapa sulitnya mengakses es yang berada beberapa inci di bawah permukaan versus es yang berada di bawah beberapa meter batuan padat.
Alat baru untuk mendeteksi es
Untuk mengetahui seberapa dalam es di Mars, kita memerlukan upaya baru seperti Misi Mars Ice Mapper: Pesawat luar angkasa yang sedang dikerjakan bersama oleh NASA dan badan antariksa internasional lainnya mengorbit Mars dan menggunakan dua jenis metodologi radar untuk mendeteksi seberapa dalam es berada di bawahnya permukaan.
“Ide utamanya adalah untuk memiliki frekuensi yang lebih tinggi, radar beresolusi lebih tinggi,” jelas Putzig. Misi Ice Mapper masih dalam tahap konsep, dan dia serta Morgan tidak terlibat langsung di dalamnya. Tetapi mereka telah mendengar tentang konsep misi dari ilmuwan lain, dan mereka berbagi beberapa detail tentang cara kerjanya.
Metode radar pertama yang akan digunakan oleh pembuat peta disebut pencitraan radar bukaan sintetik. Ini melibatkan radar yang diarahkan pada sudut ke permukaan, yang "memberi Anda gambaran tentang distribusi es dangkal yang luas," kata Putzig. “Anda dapat memetakannya di wilayah yang luas secara relatif cepat dengan metode itu.”
Cara kedua adalah radar sounding, dimana radar diarahkan lurus ke bawah untuk memantul di atas lapisan es. Ini memberi tahu Anda seberapa dalam lapisan es itu. Saat Anda menggabungkan keduanya, "Anda mendapatkan tampilan peta dan tampilan penampang," katanya.
Dan kemudian Anda tahu di mana harus menggali.
Mengakses air begitu kita menemukannya
Menemukan es hanyalah langkah pertama dalam mengumpulkan air. Untuk mendapatkan dari balok es padat di bawah tanah menjadi air bersih dan aman untuk minum dan keperluan lainnya, kita perlu menemukan cara untuk mengekstraksi dan memproses es.
Jika Anda mengetahui seberapa dalam es itu berada dan menurut Anda ada cukup banyak es untuk diakses, Anda dapat menelusuri untuk mendapatkannya. Masalahnya, seperti yang dilakukan Sydney, pimpinan Proyek Pemetaan Air Mars di Jet Propulsion Laboratory NASA, menjelaskan, adalah bahwa Anda perlu mengetahui jenis batu apa yang akan Anda bor sehingga Anda dapat membawa alat yang tepat untuk itu pekerjaan.
Saat ini, pemahaman kita tentang komposisi permukaan dan bawah permukaan Mars terbatas, yang menyebabkan masalah pada misi Mars seperti InSight, di mana probe panas pendarat tidak bisa masuk ke bawah permukaan karena tanah memiliki tingkat gesekan yang sedikit berbeda dari yang diharapkan. Jadi, kami memerlukan lebih banyak informasi tentang komposisi batuan di area tertentu sebelum kami dapat merancang bor untuk membuat terowongan ke dalamnya.
Setelah Anda mengebor lubang ke es, Anda dapat menggunakan sistem yang disebut sumur Rodriguez, yang saat ini digunakan di Bumi di tempat-tempat seperti Antartika, untuk mengakses air. Pada dasarnya, Anda menenggelamkan batang yang dipanaskan ke dalam lubang yang dibor, yang akan melelehkan es dan menciptakan sumur berisi air cair yang kemudian dapat dipompa ke permukaan. Ini membutuhkan penyediaan energi dalam bentuk panas, tetapi ini adalah cara yang efisien untuk mengakses air dalam jumlah besar.
Batu panggang
Ada juga pilihan lain untuk mengumpulkan air: Kita bisa mengekstraknya dari mineral terhidrasi, yang banyak terdapat di banyak wilayah Mars. Di sana ada bebatuan seperti gipsum yang mengandung air, dan jika Anda menghancurkannya, lalu memanggang bebatuan tersebut, Anda bisa memadatkan airnya dan mengumpulkannya.
Tetapi menemukan mineral ini tidak mudah. Untuk mengidentifikasi mineral terhidrasi ini dari orbit, peneliti menggunakan teknik yang disebut spektroskopi reflektansi. Instrumen pada pesawat ruang angkasa di sekitar Mars dapat mendeteksi sinar matahari saat dipantulkan dari permukaan, menciptakan apa yang disebut spektrum. Beberapa panjang gelombang cahaya yang dipantulkan diserap oleh bahan kimia tertentu, memungkinkan para ilmuwan untuk menyimpulkan terbuat dari apa bebatuan di bawah ini. Tapi sinyal ini hanya rata-rata untuk area yang diamati, dan mungkin ada banyak bahan kimia yang menyerap panjang gelombang yang sama. Jadi menguraikan sinyal yang berbeda bisa menjadi tantangan.
“Cara saya ingin menjelaskannya adalah: Anda memiliki kue yang telah Anda terima,” kata Do. “Kamu harus mencoba dan cari tahu dari bahan apa itu dibuat dan berapa banyak dari setiap bahan yang berkontribusi untuk membuatnya kue. Pada dasarnya itulah yang kami lakukan dengan sinyal reflektif ini – kami mencoba menguraikannya menjadi bagian penyusunnya untuk mencari tahu apa yang ada di sana.”
Membuat air aman
Apa pun itu, setelah Anda mengumpulkan air dengan mencairkan es atau dengan memanggang batu, Anda perlu mengolahnya. Air bisa penuh dengan kotoran berbahaya seperti logam berat atau garam seperti perklorat, sehingga perlu dibersihkan dan didesalinasi sebelum dapat digunakan. Secara teori, kita tahu bagaimana melakukan ini dari melakukan pemrosesan serupa dengan air di Bumi, tetapi tantangan di Mars adalah saat ini kita tidak tahu kontaminan apa yang diharapkan.
Seperti banyak aspek pengelolaan air di Mars, masalahnya bukan pada konsep tetapi pada pelaksanaannya. Teknologi untuk mengelola air di Bumi sudah dipahami dengan baik, tetapi masih banyak yang harus dilakukan sebelum kita dapat membangun sistem yang dapat bekerja di planet lain.
“Kami tahu prinsip dasar untuk melakukan ini,” kata Do. “Tapi kami tidak sepenuhnya memahami kondisi lingkungan di mana kami harus mengoperasikan mesin ini.” Semuanya, mulai dari atmosfer tipis Mars hingga gravitasinya yang rendah debu yang melimpah dapat mengubah cara mesin beroperasi. Belum lagi sistem air tidak hanya harus kecil dan cukup ringan untuk dipasang di roket, tetapi juga harus sangat andal - tidak ada bengkel di Mars.
Di sinilah perbatasan inovasi teknologi berikutnya akan muncul. Kami memiliki pengetahuan sekarang tentang bagaimana membangun sistem untuk mengekstraksi dan mengolah air, kata Do, “tetapi berputar prinsip-prinsip itu ke dalam teknologi yang bekerja dengan cara yang andal di lingkungan yang kita harapkan - tetap saja membuka."
Artikel ini adalah bagian dari Kehidupan di Mars – seri 10 bagian yang mengeksplorasi sains dan teknologi mutakhir yang akan memungkinkan manusia menduduki Mars
Rekomendasi Editor
- Perjalanan kosmologis: Logistik rumit untuk menempatkan orang di Mars
- Menyempurnakan daya dorong: Bagaimana kita membawa manusia ke Mars
- Kastil yang terbuat dari pasir: Bagaimana kita akan membuat habitat dengan tanah Mars
- Atmosfer buatan: Bagaimana kita akan membangun pangkalan dengan udara yang dapat bernapas di Mars
- Astroagriculture: Bagaimana kita menanam tanaman di Mars
