Logistik Rumit dalam Menempatkan Penjelajah Manusia di Mars

Selama manusia memandang bintang, kita bermimpi untuk menjelajah dan mengunjungi tempat-tempat yang jauh ini. Dan tidak ada tempat yang menjadi target spekulasi selain Mars. Sekarang, kita akhirnya sampai pada titik di mana impian manusia untuk menginjakkan kaki di planet lain bisa menjadi kenyataan dalam hidup kita.

Kami memahami teknologi yang kami perlukan untuk mengirim manusia ke Mars, dan kami juga memiliki pengalaman mengirimkan misi robotik ke sana. Jadi kapan kita akan melakukan lompatan besar berikutnya dan mengirim misi berawak ke planet lain untuk pertama kalinya? Dan apa yang diperlukan untuk mewujudkannya?

Kami berbicara dengan pakar luar angkasa Michael Hecht dari Massachusetts Institute of Technology, veteran Jet Propulsion Laboratory dan peneliti utama dari Instrumen pembuat oksigen MOXIE di penjelajah Perseverance, untuk memahami cara kita berangkat dari Bumi ke Mars — dan cara kita mendarat di darat untuk pertama kalinya waktu.

Selalu 15 tahun lagi

Dengan banyaknya minat terhadap eksplorasi Mars baru-baru ini, rasanya kita semakin dekat untuk benar-benar membawa manusia ke permukaan planet ini. Namun, hal ini juga merupakan tujuan yang sepertinya selalu berada di luar jangkauan.

Setelah misi Apollo pada tahun 1960an dan 1970an, banyak penggemar ruang angkasa berasumsi kita akan terus mencapai dan menjelajah, dan beralih ke target eksplorasi berikutnya: Mars. Namun minat masyarakat berkurang, dukungan terhadap Apollo berkurang, dan sejak itu manusia tidak lagi meninggalkan orbit Bumi.

Dalam dekade berikutnya, banyak yang berspekulasi bahwa manusia akan menginjakkan kaki di Mars hanya dalam waktu 15 tahun; bahwa kita akan segera berakhir di planet merah. Namun rencana misi yang konkrit dan serius untuk mengirim manusia ke Mars belum terwujud.

Saat ini kita memiliki teknologi yang memungkinkan misi berawak ke Mars terwujud, dan minat terhadap topik tersebut semakin meningkat. Namun Hecht berpendapat bahwa komunitas antariksa, dan kita sebagai spesies secara keseluruhan, belum membuat komitmen finansial dan praktis yang serius untuk benar-benar mewujudkan misi tersebut. Jika kami memutuskan untuk melakukan ini, kami bisa. Tapi kita perlu membuat komitmen itu.

“Kita bisa saja mengejar Apollo,” kata Hecht. “Itu akan sulit dan berbahaya. Tapi kita bisa melakukannya dengan lebih aman sekarang. Kita bisa saja pergi saat itu, dan kita bisa pergi sekarang.”

Satu tempat ajaib dalam siklus ini

Saat mencoba membayangkan seperti apa misi berawak ke Mars, hanya ada satu cara praktis untuk pergi dari sini ke sana. Karena orbit Mars mengelilingi matahari, satu tahun di sana hanya berlangsung kurang dari dua tahun Bumi. Dengan memperhitungkan waktu tempuh, artinya jika ingin melakukan perjalanan dari Bumi ke Mars, ada satu periode dalam siklus 26 bulan kapan perjalanan itu paling mudah: Ketika kedua planet berdekatan dan sebuah roket dapat dikirim ke dalam apa yang disebut transfer Hohmann orbit.

“Ada satu titik ajaib dalam siklus 26 bulan itu,” jelas Hecht. Ketika sebuah roket diluncurkan dari Bumi pada waktu yang tepat, ia dapat melintasi orbit Mars pada waktu yang sama dengan Mars. “Ini seperti berpindah jalur di jalan raya.”

Meskipun pengiriman pesawat ke Mars dapat dilakukan menggunakan orbit lain, hal ini lebih sulit dan berbahaya, serta jauh lebih mahal. Jadi siklus 26 bulan ini memberikan batasan praktis kapan kita dapat mengirim misi ke Mars. Itu sebabnya misi Mars sering diluncurkan pada waktu yang hampir bersamaan, seperti tiga pesawat ruang angkasa yang diluncurkan pada musim panas 2020 – penjelajah Perseverance milik NASA, misi Tianwen-1 Tiongkok, dan misi Hope dari UEA.

Dan ada peluang yang sama untuk kembali ke arah lain. Hal ini memberikan gambaran pragmatis tentang seperti apa misi berawak ke Mars nantinya: Perjalanan enam atau tujuh bulan dari Bumi ke Mars, sekitar satu setengah tahun lebih di permukaan, dan enam atau tujuh bulan lagi akan datang kembali. Itu berarti total misinya adalah tiga tahun.

Misi yang lebih lama dari biasanya

Durasi misi yang memakan waktu tiga tahun ini menimbulkan tantangan, karena misi ini lebih lama dari biasanya kami mengirimkan orang. Misi ke bulan hanya berlangsung beberapa hari, dan rotasi awak di Stasiun Luar Angkasa Internasional biasanya berlangsung antara enam bulan hingga satu tahun.

Memiliki manusia di permukaan Mars selama sekitar 18 bulan memberi mereka peluang untuk melakukan penelitian dan eksplorasi serius, namun hal ini juga membawa risiko yang jauh lebih besar. Jika ada masalah dalam misi Mars, akan sangat sulit – bahkan tidak mungkin – mengirim bantuan atau pasokan dari Bumi. Jika terjadi kesalahan, para astronot akan menanggung akibatnya sendiri.

“Tak seorang pun yang dekat dengan hal ini mempunyai ilusi bahwa ini aman,” kata Hecht. Dari ancaman kesehatan akibat paparan radiasi terhadap risiko selama peluncuran dan pendaratan terhadap masalah yang Anda timbulkan menghabiskan satu setengah tahun dalam kondisi sempit di mana Anda tidak bisa keluar rumah tanpa pakaian antariksa: “Ini adalah usaha yang berisiko.”

Itulah sebabnya fokus perencanaan misi berawak adalah menyiapkan peralatan penting sebanyak mungkin sebelum ada yang meninggalkan Bumi. Untuk meminimalkan risiko bagi astronot, Anda akan mengirim mesin dan peralatan ke planet ini pada periode sebelumnya dalam siklus 26 bulan sehingga siap untuk kedatangan astronot. Anda perlu memastikan kebutuhan paling dasar para astronot, seperti oksigen dan air, sudah terpenuhi.

Proyek MOXIE Hecht adalah salah satu contoh jenis teknologi yang memungkinkan misi berawak ke Mars dan mengurangi risikonya. Ini adalah cara untuk menghasilkan oksigen dari karbon dioksida yang melimpah di atmosfer Mars, dan dalam jumlah kecil Versi teknologi tersebut saat ini ada di dalam penjelajah Perseverance dan telah beberapa kali berhasil dijalankan sudah. Versi yang lebih besar dari teknologi ini dapat dikirim ke Mars bersama dengan tangki oksigen besar, yang dapat diisi dengan oksigen yang siap untuk kedatangan awak Mars.

Bulan ke Mars?

NASA berencana untuk kembali melakukan eksplorasi luar angkasa dengan manusia dengan misi Artemis ke bulan yang akan datang, dan Badan antariksa tersebut secara konsisten menyatakan bahwa salah satu alasan melakukan perjalanan ke bulan adalah untuk mempersiapkan misi berawak Mars.

Seperti yang diungkapkan oleh mantan Administrator NASA Jim Bridenstine dalam laporannya baru-baru ini, “NASA selalu mengarahkan perhatiannya pada eksplorasi manusia di Mars. Sekarang manusia akan kembali ke Bulan dalam empat tahun untuk melakukan eksplorasi bulan yang berkelanjutan Pada akhir dekade ini, kita dapat melihat dengan jelas bahwa Bulan adalah batu loncatan penting menuju planet merah. Belajar untuk hidup dan bekerja di Bulan akan membawa kita lebih dekat ke lompatan besar berikutnya saat kita mencari kehidupan lebih jauh di tata surya.”

Namun, analogi misi bulan dengan misi Mars masih menjadi bahan perdebatan di komunitas luar angkasa. Beberapa orang berpendapat bahwa eksplorasi ruang angkasa yang dilakukan manusia akan membantu membangun pengetahuan, teknologi, dan prosedur yang akan bermanfaat dalam upaya masa depan — itulah yang dimaksud dengan Astronot Artemis Kjell Lindgren mengatakan kepada Digital Trends ketika kami mewawancarainya tentang tujuan misi Artemis.

Namun pihak lain, seperti Hecht, skeptis mengenai seberapa banyak yang bisa dipelajari tentang misi Mars dengan pergi ke bulan. “Sejujurnya, saya kesulitan menemukan kesamaan di antara keduanya,” kata Hecht. Dia menunjukkan perbedaan antara Mars dan Bulan dalam hal durasi perjalanan, gravitasi, dan lingkungan berdebu yang akan ditemui astronot, ada tidaknya atmosfer dan pengaruhnya terhadap pendaratan, serta sumber daya yang ada tersedia. “Saya hanya tidak melihatnya sebagai batu loncatan.”

Mengenai Mars, Hecht berkata, “Saya rasa Anda tidak berlatih dengan pergi ke tempat lain. Namun saya memahami sudut pandang orang-orang yang mengatakan bahwa pergi ke mana pun – tidak peduli apakah itu asteroid atau bulan – memberi kita pengalaman dalam beroperasi di luar Bumi.”

Bukan berarti orang-orang yang mendukung misi ke Mars menentang kunjungan ke bulan – para pendukung eksplorasi ruang angkasa pada umumnya mendukung lebih banyak misi apa pun — namun jika kita ingin melakukan perjalanan ke Mars, kita harus berfokus pada Mars dan keunikannya. tantangan.

Stasiun McMurdo untuk planet merah

Ada banyak pembicaraan tentang kota-kota futuristik di Mars, dan pengiriman ratusan atau bahkan ribuan orang untuk tinggal di sana dalam jangka panjang. Namun gagasan yang dibuat-buat itu sepertinya tidak akan terwujud dalam waktu dekat. Sebaliknya, visi yang lebih realistis adalah pos penelitian ilmiah, seperti pangkalan McMurdo di Antartika, dengan segelintir astronot yang menghabiskan waktu di sana dalam shift 18 bulan.

Misi berawak pertama ke Mars dapat dilakukan dalam waktu 20 hingga 25 tahun dan mendirikan pos penelitian di sana dalam beberapa dekade mendatang.

Meskipun misi semacam itu mungkin direncanakan dan dilaksanakan oleh satu negara, misi tersebut akan lebih kuat jika ada negara-negara lain yang terlibat. Saat ini, NASA bekerja sama erat dengan badan antariksa lain seperti Badan Antariksa Eropa (ESA) dan Jepang Badan Antariksa (JAXA), namun ada perpecahan antara AS dan salah satu pemain terbesar dalam misi luar angkasa: Tiongkok. Masih belum jelas apakah lembaga-lembaga yang berbeda ini bersedia bekerja sama dalam misi Mars di masa depan.

“Mudah-mudahan misi pertama [ke Mars] tidak hanya melibatkan NASA dan tidak hanya Amerika Serikat,” kata Hecht. “Mudah-mudahan juga melibatkan Tiongkok, jadi tidak hanya ada satu titik kegagalan. Ini akan terus berlanjut jika salah satu pasangan memutuskan untuk pergi ke tempat lain.”

Bukan hanya lembaga pemerintah saja yang terlibat dalam proyek ini. Perusahaan seperti SpaceX, Blue Origin, dan Boeing semuanya sangat terlibat dalam misi luar angkasa, dan Anda dapat mengharapkan mereka untuk terlibat sebagai subkontraktor atau bahkan manajer proyek dalam misi Mars di masa depan Sehat.

Mengapa pergi ke Mars?

Setiap kali topik misi berawak ke Mars muncul, selalu ada orang yang keberatan dengan waktu dan uang yang diperlukan untuk melakukan upaya seperti itu dan berpendapat bahwa uang ini akan lebih baik digunakan untuk memecahkan masalah di sini Bumi. Dan tidak dapat disangkal, khususnya pada tahun lalu, kita telah melihat kesenjangan dalam sistem yang seharusnya mendukung kebutuhan dasar banyak orang, seperti perumahan, pendidikan, dan layanan kesehatan.

Namun, kata Hecht, kita tidak hanya mengeluarkan uang untuk memenuhi kebutuhan dasar hidup. Dia menceritakan betapa paniknya dia saat mencoba mengumpulkan dana sebesar $1 juta untuk memasang peralatan ilmiah baru di Mars, dan menyalakan TV untuk melihat iklan yang diputar selama Super Bowl. Biaya setiap tempat berdurasi 30 detik bisa saja membayar peralatannya beberapa kali lipat.

“Kami menghabiskan uang untuk hal-hal konyol seperti iklan Super Bowl,” katanya. “Dan sebagian besar dari hal-hal tersebut berkaitan dengan kenikmatan hidup dan kepuasan pribadi kita – baik itu olahraga, perpustakaan, seni, musik, atau taman. Kita akan menjadi alasan yang sangat buruk bagi masyarakat jika satu-satunya hal yang kita keluarkan adalah makanan dan tempat tinggal.”

Dalam hal eksplorasi ruang angkasa, kita mempunyai kesempatan untuk mengajar dan menginspirasi, dan, mungkin yang paling penting, untuk memahami lebih banyak tentang alam semesta dan tempat kita di dalamnya. Jika kita ingin menjawab beberapa pertanyaan terbesar dalam hidup: Dari mana kita berasal dan apakah kita sendirian di alam semesta — maka kita perlu menjelajah lebih jauh dari planet kita dan menjelajah.

Apa yang kita pelajari dari eksplorasi

Banyak pendukung eksplorasi Mars berpendapat bahwa kita harus melakukan perjalanan ke Mars karena ada hal-hal spesifik yang dapat kita pelajari di sana tentang Bumi. Dari belajar beberapa batuan tertua di tata surya mempelajari tentang pembentukan bumi hingga mempelajarinya iklim Untuk mendapatkan wawasan mengenai masalah perubahan iklim yang mendesak, ada banyak cara agar penemuan yang dilakukan di Mars dapat meningkatkan kehidupan di Bumi.

Namun bagi Hecht, upaya untuk membenarkan misi luar angkasa dengan cara ini “bertentangan dengan sejarah. Dalam artian ya, selalu ada manfaat nyata [untuk eksplorasi]. Tapi kami belum pandai memprediksinya. Itulah yang menakjubkan dari hal itu. Anda pergi dan menjelajahi tempat baru dan Anda mempelajari sesuatu yang tidak pernah Anda harapkan untuk dipelajari.”

Kita tidak tahu apa yang akan kita temukan dari Mars sampai kita pergi ke sana. Hal ini selalu berlaku dalam penemuan ilmiah – mulai dari penemuan penisilin atau sinar X yang tidak disengaja hingga penemuan seperti itu teknologi yang dikembangkan untuk misi bulan Apollo menghasilkan mesin dialisis ginjal yang lebih baik dan peralatan pelindung yang lebih baik bagi petugas pemadam kebakaran.

Selain manfaat pragmatis dari pengembangan teknologi dan pengetahuan ilmiah, terdapat dorongan yang lebih dalam untuk dieksplorasi. “Mengejar pengetahuan itulah yang menjadikan kita manusia,” kata Hecht.

“Kami telah melakukan ini sejak pertama kali kami membenturkan dua batu secara bersamaan. Kami mengejar ilmu. Dan penjelajahan tempat-tempat baru — itulah sebabnya tidak ada satu pun sudut dunia yang belum pernah diinjak manusia, termasuk dasar lautan. Itulah yang kami lakukan.”

Rekomendasi Editor

• Komunikasi kosmik: Bagaimana manusia pertama di Mars berkomunikasi dengan Bumi
• Astropsikologi: Cara tetap waras di Mars
• Pembangkit listrik di planet lain: Bagaimana kita menghasilkan listrik di Mars
• Memanen hidrasi: Bagaimana pemukim masa depan akan membuat dan mengumpulkan air di Mars
• Astroagriculture: Bagaimana kita bercocok tanam di Mars