Sarežģītā loģistika cilvēku pētnieku novietošanai uz Marsa

Tik ilgi, kamēr cilvēki ir skatījušies uz zvaigznēm, mēs esam sapņojuši izkļūt un apmeklēt šīs tālās vietas. Un neviena vieta nav bijusi vairāk spekulāciju mērķis kā Marss. Tagad mēs beidzot esam vietā, kur sapnis par cilvēku speršanu uz citas planētas varētu kļūt par realitāti mūsu dzīves laikā.

Mēs saprotam tehnoloģiju, kas mums nepieciešama, lai uz Marsu nosūtītu cilvēkus, un mums ir arī pieredze robotu misiju nosūtīšanā uz turieni. Tātad, kad mēs veiksim nākamo milzīgo lēcienu un pirmo reizi nosūtīsim apkalpes misiju uz citu planētu? Un kas būs nepieciešams, lai tas notiktu?

Mēs runājām ar kosmosa ekspertu Maiklu Hehtu no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta, Reaktīvo dzinēju laboratorijas veterānu un galveno pētnieku. MOXIE skābekļa ražošanas instruments uz Perseverance rover, lai saprastu, kā mēs nokļūstam no Zemes uz Marsu — un kā mēs pirmo reizi dabūsim zābakus uz zemes laiks.

Vienmēr 15 gadu attālumā

Ņemot vērā neseno intereses uzliesmojumu par Marsa izpēti, šķiet, ka esam tuvāk nekā jebkad agrāk cilvēku nokļūšanai uz planētas virsmas. Un tomēr tas ir arī mērķis, kas pastāvīgi šķiet vienkārši nesasniedzams.

Pēc Apollo misijām 1960. un 1970. gados daudzi kosmosa entuziasti uzskatīja, ka mēs turpināsim sasniegt un izpētīt, un virzīsimies uz nākamo izpētes mērķi: Marsu. Taču sabiedrības interese mazinājās, atbalsts Apollo izsīka, un kopš tā laika cilvēki nav atstājuši Zemes orbītu.

Pēdējo desmitgažu laikā daudzi ir domājuši, ka cilvēki spēs kāju uz Marsa tikai pēc 15 gadiem; ka mēs neizbēgami drīz nonāksim uz sarkanās planētas. Bet konkrēts, nopietns misijas plāns cilvēku nogādāšanai uz Marsa vēl ir jāīsteno.

Mums ir tehnoloģija, lai tagad varētu īstenot Marsa misiju, un interese par šo tēmu pieaug. Taču Hehts apgalvo, ka kosmosa kopienai un mums kā sugai kopumā vēl ir jāuzņemas nopietnas finansiālas un praktiskas saistības, lai misija patiešām notiktu. Ja mēs nolemtu to darīt, mēs varētu. Bet mums ir jāuzņemas šī apņemšanās.

"Mēs varējām iet pēc Apollo," sacīja Hehts. "Tas būtu bijis grūti, un tas būtu bīstami. Bet tagad mēs to varam darīt drošāk. Mēs varējām iet toreiz, un mēs varam doties tagad.

Viena burvju vieta ciklā

Mēģinot iedomāties, kā varētu izskatīties Marsa misija ar apkalpi, patiesībā ir tikai viens praktisks veids, kā nokļūt no šejienes uz turieni. Pateicoties Marsa orbītai ap Sauli, gads tur ilgst nedaudz mazāk par diviem Zemes gadiem. Ņemot vērā ceļojuma laiku, tas nozīmē, ka, ja vēlaties ceļot no Zemes uz Marsu, 26 mēnešu ciklā ir viens periods, kad šis ceļojums ir vienkāršākais: kad abas planētas ir tuvu un raķeti var nosūtīt tā sauktajā Hohmana pārvietošanā orbītā.

"Šajā 26 mēnešu ciklā ir viena maģiska vieta," paskaidroja Hehts. Kad raķete palaiž no Zemes īstajā laikā, tā var šķērsot Marsa orbītu tajā pašā laikā, kad to dara Marss. "Tas ir kā mainīt joslas uz šosejas."

Lai gan ir iespējams nosūtīt kuģi uz Marsu, izmantojot citas orbītas, tas ir grūtāk un bīstamāk, kā arī daudz dārgāk. Tātad šis 26 mēnešu cikls praktiski ierobežo, kad mēs varam nosūtīt misijas uz Marsu. Tāpēc Marsa misijas bieži tiek palaistas aptuveni vienā laikā, piemēram, trīs kosmosa kuģi, kas tika palaisti 2020. gada vasarā — NASA Perseverance rover, Ķīnas misija Tianwen-1 un AAE misija Hope.

Un ir līdzvērtīga iespēja atgriezties citā virzienā. Tas ievieš pragmatisku rāmi ap to, kā izskatīsies apkalpes Marsa misija: sešu vai septiņu mēnešu ceļojums no Zemes līdz Marsam, nedaudz vairāk par pusotru gadu uz virsmas, un nāks vēl seši vai septiņi mēneši atpakaļ. Kopumā tā ir aptuveni trīs gadu misija.

Garāka misija, nekā esam pieraduši

Šis trīs gadu misijas ilgums rada izaicinājumus, jo tā ir garāka misija, nekā mēs esam pieraduši sūtīt cilvēkus. Misijas uz Mēnesi ilga tikai dažas dienas, un apkalpes rotācijas Starptautiskajā kosmosa stacijā parasti ilgst no sešiem mēnešiem līdz vienam gadam.

Ja cilvēki atrodas uz Marsa virsmas apmēram 18 mēnešus, viņiem ir iespēja veikt nopietnu zinātni un izpēti, taču tas rada arī daudz lielāku risku. Ja Marsa misijā radīsies problēma, būs ārkārtīgi grūti, ja ne neiespējami, nosūtīt palīdzību vai materiālus no Zemes. Ja kaut kas noiet greizi, astronauti būs paši.

"Nevienam, kas ir tuvu tam, nav ilūziju, ka tas ir droši," sacīja Hehts. No radiācijas iedarbības draudi veselībai riskiem palaišanas un nosēšanās laikā uz problēmām, kas jums rodas pavadīt pusotru gadu šauros apstākļos kur nevar iziet ārā bez skafandra: "Tas ir riskants pasākums."

Tāpēc, plānojot apkalpes misiju, galvenā uzmanība tiek pievērsta pēc iespējas svarīgākā aprīkojuma uzstādīšanai, pirms kāds atstāj Zemi. Lai samazinātu riskus astronautiem, jūs nosūtāt uz planētu mašīnas un iekārtas iepriekšējā 26 mēnešu cikla laikā, lai tā būtu gatava astronautu ierašanās brīdim. Jums jāpārliecinās, ka astronautu pamatvajadzības, piemēram, skābeklis un ūdens, jau ir apmierinātas.

Hehta MOXIE projekts ir viens no tādas tehnoloģijas piemēriem, kas ļautu veikt Marsa misiju un samazinātu tās riskus. Tas ir veids, kā ražot skābekli no bagātīgā oglekļa dioksīda Marsa atmosfērā un mazā tehnoloģijas versija pašlaik atrodas Perseverance rover iekšienē, un tai ir bijuši vairāki veiksmīgi braucieni jau. Lielāku šīs tehnoloģijas versiju varētu nosūtīt uz Marsu kopā ar lielu skābekļa tvertni, kuru varētu piepildīt ar skābekli, kas būtu gatavs Marsa apkalpes ierašanās brīdim.

Mēness uz Marsu?

NASA plāno atgriezties pie cilvēka kosmosa izpētes ar gaidāmajām Artemīdas misijām uz Mēnesi, un Aģentūra ir konsekventi paziņojusi, ka viens no iemesliem, kāpēc doties uz Mēnesi, ir sagatavoties apkalpes misijai Marss.

Kā nesenajā ziņojumā izteicās bijušais NASA administrators Džims Bridenstīns: “NASA vienmēr ir izvirzījusi Marsa izpēti cilvēkiem. Tagad cilvēki atgriežas uz Mēness pēc četriem gadiem, lai izveidotu ilgtspējīgu Mēness izpēti desmitgades beigās mēs varam skaidri redzēt, ka Mēness ir būtisks atspēriena punkts uz sarkano planētu. Mācīšanās dzīvot un strādāt uz Mēness mūs tuvinās un tuvāk mūsu nākamajam milzu lēcienam, kad mēs meklēsim dzīvību tālāk Saules sistēmā.

Tomēr kosmosa sabiedrībā tiek apspriests jautājums par to, cik Mēness misijas ir līdzīgas Marsa misijām. Daži apgalvo, ka jebkura cilvēka kosmosa izpēte palīdzēs veidot zināšanas, tehnoloģijas un procedūras, kas noderēs turpmākajos centienos — tieši tā Artemīdas astronauts Kjels Lindgrēns pastāstīja Digital Trends kad mēs viņu intervējām par Artemīdas misiju mērķiem.

Bet citi, piemēram, Hehts, ir skeptiski par to, cik daudz jūs varat uzzināt par Marsa misiju, dodoties uz Mēnesi. "Ja godīgi, es cīnos, lai atrastu kopības starp abiem," sacīja Hehts. Viņš norādīja uz atšķirībām starp Marsu un Mēnesi attiecībā uz ceļojumu ilgumu, gravitācijas un putekļu vidi, kas astronauti, ar ko saskarsies, atmosfēras esamība vai neesamība un kā tas ietekmē nosēšanos, kā arī resursi, kas pieejams. "Es to vienkārši neuzskatu par atspēriena punktu."

Runājot par Marsu, Hehts teica: "Es nedomāju, ka jūs trenējaties, dodoties kaut kur citur. Taču es saprotu to cilvēku viedokli, kuri saka, ka došanās jebkur — vienalga, vai tas ir asteroīds vai mēness — sniedz mums pieredzi darboties ārpus Zemes.

Nav tā, ka cilvēki, kas atbalsta misiju uz Marsu, ir pret Mēness apmeklējumu - kosmosa izpētes atbalstītāji parasti atbalstīt vairāk visu veidu misiju — drīzāk, ja mēs vēlamies ceļot uz Marsu, mums vajadzētu koncentrēties uz Marsu un tā unikālo. izaicinājumiem.

McMurdo stacija sarkanajai planētai

Daudz tiek runāts par futūristiskām pilsētām uz Marsa un simtiem vai pat tūkstošiem cilvēku sūtīšanu uz turieni ilgstoši dzīvot. Taču tālejošās idejas, visticamāk, drīzumā nenotiks. Tā vietā reālistiskāka vīzija būtu zinātniskās izpētes priekšpostenis, piemēram, Makmerdo bāze Antarktīdā, kurā 18 mēnešu maiņās pavadītu laiku saujiņa astronautu.

Pirmo apkalpes misiju uz Marsu būtu iespējams izveidot 20 līdz 25 gadu laikā un nākamo desmitgažu laikā izveidot tur pētniecības priekšposteni.

Lai gan varētu būt iespējams, ka šādu misiju plāno un izpilda viena valsts, misija varētu būt spēcīgāka, ja tajā būtu iesaistītas dažādas valstis. Pašlaik NASA cieši sadarbojas ar citām kosmosa aģentūrām, piemēram, Eiropas Kosmosa aģentūru (ESA) un Japānu Kosmosa aģentūra (JAXA), taču pastāv šķelšanās starp ASV un vienu no lielākajiem spēlētājiem kosmosa misijās: Ķīnu. Joprojām nav skaidrs, vai šīs dažādās aģentūras būtu gatavas strādāt kopā nākotnes Marsa misijā.

"Cerams, ka šī pirmā misija [uz Marsu] ietvers ne tikai NASA un ne tikai ASV," sacīja Hehts, "cerams, ka tajā būs iesaistīta arī Ķīna, tāpēc nebūs tikai viens neveiksmes punkts. Tas turpināsies, ja viens partneris nolems doties kaut kur citur.

Projektā nebūs iesaistītas tikai valsts aģentūras. Uzņēmumi, piemēram, SpaceX, Blue Origin un Boeing, ir ļoti iesaistīti kosmosa misijās, un jūs var sagaidīt, ka viņi tiks iesaistīti kā apakšuzņēmēji vai pat projektu vadītāji turpmākajās Marsa misijās kā labi.

Kāpēc doties uz Marsu?

Ikreiz, kad tiek aktualizēts jautājums par apkalpes misiju uz Marsu, vienmēr ir cilvēki, kas iebilst pret laiku un naudu, kas prasītu šādam uzņēmumam, un apgalvo, ka šo naudu labāk tērēt problēmu risināšanai Zeme. Un nenoliedzami, jo īpaši pēdējā gada laikā mēs esam redzējuši plaisas sistēmās, kurām vajadzētu nodrošināt daudzu cilvēku pamatvajadzības, piemēram, mājokli, izglītību un veselības aprūpi.

Taču, norāda Hehts, mēs netērējam naudu tikai dzīves pamatprasību apmierināšanai. Viņš aprakstīja izmisīgu mēģinājumu savākt 1 miljonu dolāru finansējumu, lai uz Marsa novietotu jaunu zinātnisku aprīkojumu, un televizora ieslēgšana, lai redzētu reklāmas, kas tika atskaņotas Super Bowl laikā. Katras 30 sekunžu vietas izmaksas varēja maksāt par viņa aprīkojumu vairākas reizes.

"Mēs tērējam naudu visādām muļķīgām lietām, piemēram, Super Bowl reklāmām," viņš teica. "Un ļoti daudzi no tiem ir saistīti ar mūsu personīgo dzīves baudījumu un piepildījumu — vai tas ir sports, vai tās ir bibliotēkas, vai tā ir māksla, vai tā ir mūzika, vai tie ir parki. Mēs būtu diezgan slikts attaisnojums sabiedrībai, ja vienīgais, kam mēs tērētu naudu, būtu pārtika un pajumte.

Runājot par kosmosa izpēti, mums ir iespēja mācīt un iedvesmot, un, iespējams, vissvarīgākais no visiem, saprast vairāk par Visumu un mūsu vietu tajā. Ja mēs vēlamies atbildēt uz dažiem lielākajiem jautājumiem dzīvē: no kurienes mēs nākam un vai esam vieni Visumā, tad mums ir jādodas ārpus mūsu planētas un jāizpēta.

Ko mēs mācāmies no izpētes

Daudzi Marsa izpētes atbalstītāji iebildīs, ka mums vajadzētu ceļot uz Marsu, jo tur ir īpašas lietas, ko mēs varam uzzināt par Zemi. No studijām daži no vecākajiem akmeņiem Saules sistēmā lai uzzinātu par Zemes veidošanos, lai pētītu klimats Lai gūtu ieskatu aktuālajā klimata pārmaiņu jautājumā, ir daudz veidu, kā uz Marsa veiktie atklājumi varētu uzlabot dzīvi uz Zemes.

Taču Hehtam mēģinājums šādā veidā attaisnot kosmosa misijas “lido vēstures sejā. Tādā ziņā, ka jā, tie taustāmie ieguvumi [izpētē] vienmēr ir bijuši. Bet mēs neesam tik labi tos prognozējuši. Tas ir tas, kas tajā ir brīnišķīgs. Tu ej un izpēti kaut ko jaunu, un tu iemācies kaut ko tādu, ko nekad neesi gaidījis.

Mēs vienkārši nezinām, ko mēs atklāsim no Marsa, kamēr nebūsim tur. Tas vienmēr ir bijis taisnība attiecībā uz zinātniskiem atklājumiem — no nejaušiem penicilīna vai rentgenstaru atklājumiem līdz tam, kā tehnoloģija, kas izstrādāta Apollo mēness misijām radīt labākas nieru dialīzes iekārtas un uzlaboti ugunsdzēsēju aizsardzības līdzekļi.

Papildus pragmatiskajai attīstībai tehnoloģiju un zinātnisko zināšanu attīstībā ir vēl dziļāks stimuls, ko izpētīt. "Dzīšanās pēc zināšanām ir tas, kas padara mūs par cilvēkiem," sacīja Hehts.

“Mēs to darām kopš pirmās reizes, kad kopā sasitām divus akmeņus. Mēs tiecamies pēc zināšanām. Un jaunu vietu izpēte — tāpēc nav neviena nostūrī uz zemes, kur cilvēki nebūtu spēruši kāju, tostarp okeāna dibenā. Tas ir tas, ko mēs darām."

Redaktoru ieteikumi

• Kosmiskie sakari: kā pirmie cilvēki uz Marsa sazināsies ar Zemi
• Astropsiholoģija: kā saglabāt prātu uz Marsa
• Elektrostacijas uz citām planētām: kā mēs radīsim elektrību uz Marsa
• Hidratācijas novākšana: kā topošie kolonisti radīs un savāks ūdeni uz Marsa
• Astrolauksaimniecība: kā mēs audzēsim labību uz Marsa