Logistica dificilă a punerii exploratorilor umani pe Marte

Atâta timp cât oamenii s-au uitat la stele, am visat să ne aventurăm și să vizităm aceste locuri îndepărtate. Și niciun loc nu a fost ținta mai multor speculații decât Marte. Acum, suntem în sfârșit într-un loc în care visul ființelor umane care pun piciorul pe o altă planetă ar putea deveni realitate în timpul vieții noastre.

Înțelegem tehnologia de care avem nevoie pentru a trimite oameni pe Marte și avem experiența de a trimite misiuni robotice și acolo. Deci, când vom face următorul salt uriaș și vom trimite pentru prima dată o misiune cu echipaj pe o altă planetă? Și ce va fi nevoie pentru ca asta să se întâmple?

Am vorbit cu expertul spațial Michael Hecht de la Massachusetts Institute of Technology, veteran al Jet Propulsion Laboratory și investigator principal al Instrument de producere a oxigenului MOXIE pe roverul Perseverance, pentru a înțelege cum ajungem de la Pământ pe Marte - și cum vom pune cizme pe sol pentru prima timp.

Întotdeauna la 15 ani distanță

Odată cu recenta explozie de interes pentru explorarea lui Marte, se pare că suntem mai aproape ca niciodată de a aduce oamenii la suprafața planetei. Și totuși, este, de asemenea, un obiectiv care în mod constant pare să nu fie atins.

După misiunile Apollo din anii 1960 și 1970, mulți pasionați de spațiu au presupus că vom continua să ajungem și să explorăm și să trecem la următoarea țintă de explorare: Marte. Dar interesul public a scăzut, sprijinul pentru Apollo s-a secat și oamenii nu au mai părăsit orbita Pământului de atunci.

În deceniile care au urmat, mulți au speculat că oamenii ar pune piciorul pe Marte în doar 15 ani; că inevitabil vom ajunge pe planeta roșie în curând. Dar un plan de misiune concret și serios pentru a pune oamenii pe Marte încă nu s-a materializat.

Avem tehnologia pentru a realiza o misiune cu echipaj pe Marte acum și există un interes din ce în ce mai mare pentru subiect. Dar Hecht susține că comunitatea spațială și noi, ca specie în ansamblu, nu și-au luat încă un angajament financiar și practic serios pentru a realiza cu adevărat o misiune. Dacă am decide să facem asta, am putea. Dar trebuie să ne asumăm acest angajament.

„Am fi putut să mergem după Apollo”, a spus Hecht. „Ar fi fost greu și ar fi fost periculos. Dar o putem face mai sigur acum. Am fi putut pleca atunci și putem merge acum.”

Un loc magic din ciclu

Când încercați să vă imaginați cum ar putea arăta o misiune pe Marte cu echipaj, există într-adevăr o singură modalitate practică de a ajunge de aici până acolo. Datorită orbitei lui Marte în jurul Soarelui, un an acolo durează puțin mai puțin de doi ani pământeni. Permițând timpul de călătorie, asta înseamnă că dacă doriți să călătoriți de pe Pământ pe Marte, există o perioadă într-un ciclu de 26 de luni când acea călătorie este cea mai ușoară: când cele două planete sunt aproape și o rachetă poate fi trimisă în ceea ce se numește transfer Hohmann orbită.

„Există un punct magic în acel ciclu de 26 de luni”, a explicat Hecht. Când o rachetă se lansează de pe Pământ la momentul potrivit, poate intersecta orbita lui Marte în același timp cu Marte. „Este ca și cum ai schimba benzile pe autostradă.”

Deși este posibil să trimiteți nave pe Marte folosind alte orbite, este mai dificil și mai periculos și mult mai scump. Deci, acest ciclu de 26 de luni pune o limită practică pentru momentul în care putem trimite misiuni pe Marte. Acesta este motivul pentru care misiunile pe Marte se lansează adesea în aceeași perioadă, cum ar fi cele trei nave spațiale care s-au lansat în vara anului 2020 - roverul Perseverance al NASA, misiunea Tianwen-1 din China și misiunea Hope din Emiratele Arabe Unite.

Și există o oportunitate echivalentă de a reveni în cealaltă direcție. Acest lucru pune un cadru pragmatic în ceea ce privește cum va arăta o misiune pe Marte cu echipaj: o călătorie de șase sau șapte luni de la Pământ la Marte, puțin peste un an și jumătate la suprafață, și urmează încă șase sau șapte luni înapoi. În total, este vorba despre o misiune de trei ani.

O misiune mai lungă decât ne-am obișnuit

Această misiune de trei ani ridică provocări, deoarece este o misiune mai lungă decât suntem obișnuiți să trimitem oameni. Misiunile pe Lună au durat doar câteva zile, iar rotațiile echipajului de pe Stația Spațială Internațională durează de obicei între șase luni și un an.

A avea oameni pe suprafața marțiană timp de aproximativ 18 luni le oferă oportunitatea de a face știință și explorare serioasă, dar implică și mult mai multe riscuri. Dacă există o problemă într-o misiune pe Marte, va fi extrem de dificil – dacă nu imposibil – să trimiți ajutor sau provizii de pe Pământ. Dacă ceva nu merge bine, astronauții vor fi singuri.

„Nimeni care este aproape de asta nu se face iluzii că este în siguranță”, a spus Hecht. De la amenințarea pentru sănătate a expunerii la radiații la riscuri în timpul lansării și aterizării la problemele care apar pe care le aveți petrece un an și jumătate în condiții înghesuite unde nu poți ieși afară fără costum spațial: „Este o aventură riscantă”.

De aceea, obiectivul planificării unei misiuni cu echipaj este obținerea cât mai mult echipament esențial posibil înainte ca cineva să părăsească Pământul. Pentru a minimiza riscurile pentru astronauți, ați trimite mașini și echipamente pe planetă în fereastra anterioară în ciclul de 26 de luni, astfel încât să fie gata pentru sosirea astronauților. Trebuie să vă asigurați că cele mai de bază nevoi ale astronauților, cum ar fi oxigenul și apa, sunt deja îndeplinite.

Proiectul MOXIE al lui Hecht este un exemplu de tip de tehnologie care ar permite o misiune cu echipaj pe Marte și ar reduce riscurile acesteia. Este o modalitate de a produce oxigen din dioxidul de carbon abundent din atmosfera marțiană și un mic versiunea tehnologiei se află în prezent în roverul Perseverance și a avut mai multe rulări de succes deja. O versiune mai mare a acestei tehnologii ar putea fi trimisă pe Marte împreună cu un rezervor mare de oxigen, care ar putea fi umplut cu oxigen gata pentru sosirea unui echipaj de pe Marte.

Lună pe Marte?

NASA plănuiește să revină la explorarea spațială umană cu viitoarele misiuni Artemis pe Lună și agenția a declarat în mod constant că unul dintre motivele pentru a călători pe Lună este pregătirea pentru o misiune cu echipaj pentru Marte.

După cum a spus fostul administrator al NASA, Jim Bridenstine, într-un raport recent, „NASA și-a pus întotdeauna ochii pe explorarea umană a Marte. Acum, oamenii se întorc pe Lună în patru ani pentru a stabili o explorare lunară durabilă de către la sfârșitul deceniului, putem vedea clar că Luna este o piatră esențială pentru planeta roșie. A învăța să trăim și să lucrăm pe Lună ne va aduce din ce în ce mai aproape de următorul nostru salt uriaș pe măsură ce căutăm viață mai departe în sistemul solar.”

Cu toate acestea, cât de similare sunt misiunile lunare cu misiunile pe Marte este o chestiune de dezbatere în comunitatea spațială. Unii susțin că orice explorare umană a spațiului va ajuta la construirea de cunoștințe, tehnologii și proceduri care vor fi benefice în eforturile viitoare - asta a fost ceea ce Astronautul Artemis Kjell Lindgren a declarat pentru Digital Trends când l-am intervievat despre scopurile misiunilor Artemis.

Dar alții, precum Hecht, sunt sceptici cu privire la cât de multe poți afla despre o misiune pe Marte mergând pe Lună. „Mă străduiesc să găsesc puncte comune între cei doi, să fiu sincer”, a spus Hecht. El a subliniat diferențele dintre Marte și Lună în ceea ce privește durata călătoriilor, mediile gravitaționale și de praf care astronauții vor întâlni, prezența sau absența atmosferei și modul în care aceasta afectează aterizările și resursele care sunt disponibil. „Doar că nu o văd ca pe o piatră de temelie.”

Când vine vorba de Marte, Hecht a spus: „Nu cred că exersezi mergând în altă parte. Dar înțeleg punctul de vedere al oamenilor care spun că a merge oriunde - nu contează dacă este un asteroid sau lună - ne oferă experiență în operarea în afara Pământului.”

Nu este că oamenii care sunt în favoarea unei misiuni pe Marte sunt împotriva vizitei Lunii - susținătorii explorării spațiului în general sprijiniți mai multe misiuni de tot felul - mai degrabă, dacă vrem să călătorim pe Marte, ar trebui să ne concentrăm pe Marte și pe unicul său provocări.

O stație McMurdo pentru planeta roșie

Se vorbește mult despre orașele futuriste de pe Marte și despre trimiterea a sute sau chiar mii de oameni să locuiască acolo pe termen lung. Dar ideile exagerate este puțin probabil să se întâmple în curând. În schimb, o viziune mai realistă ar fi un avanpost de cercetare științifică, cum ar fi baza McMurdo din Antarctica, cu o mână de astronauți care își petrec timpul acolo în ture de 18 luni.

Ar fi fezabil să se înființeze prima misiune cu echipaj pe Marte în decurs de 20 până la 25 de ani și să se înființeze acolo un avanpost de cercetare în următoarele decenii.

Deși ar putea fi posibil ca o astfel de misiune să fie planificată și executată de o singură țară, ar putea exista o misiune mai robustă dacă ar fi implicate diferite țări. În prezent, NASA cooperează strâns cu alte agenții spațiale precum Agenția Spațială Europeană (ESA) și japoneza Agenția Spațială (JAXA), dar există o schismă între SUA și unul dintre cei mai mari jucători în misiunile spațiale: China. Încă nu este clar dacă aceste agenții diferite ar fi dispuse să lucreze împreună la o viitoare misiune pe Marte.

„Sperăm că prima misiune [pe Marte] va implica nu doar NASA și nu doar Statele Unite”, a spus Hecht, „Sper că va implica și China, așa că nu va exista doar un punct de eșec. Va continua dacă un partener decide să meargă în altă parte.”

Nu vor fi doar agențiile guvernamentale implicate în proiect. Companii precum SpaceX, Blue Origin și Boeing sunt toate puternic implicate în misiuni spațiale, iar tu se poate aștepta ca aceștia să fie implicați ca subcontractanți sau chiar manageri de proiect în viitoarele misiuni pe Marte ca bine.

De ce să mergi pe Marte?

Ori de câte ori apare subiectul unei misiuni cu echipaj pe Marte, există întotdeauna oameni care obiectează la timp și banii pe care o astfel de întreprindere ar avea nevoie și susțin că acești bani ar fi cheltuiți mai bine pentru a rezolva problemele de aici Pământ. Și, fără îndoială, în ultimul an, în special, am văzut crăpături în sistemele care ar trebui să sprijine nevoile de bază ale multora, cum ar fi locuința, educația și asistența medicală.

Dar, subliniază Hecht, nu cheltuim bani doar pentru îndeplinirea cerințelor de bază ale vieții. El a descris încercarea frenetică de a strânge o finanțare de un milion de dolari pentru a pune un nou echipament științific pe Marte și a pornit televizorul pentru a vedea reclamele difuzate în timpul Super Bowl. Costul fiecărui spot de 30 de secunde ar fi putut plăti echipamentul lui de mai multe ori.

„Cheltuim bani pentru tot felul de lucruri prostii, cum ar fi reclamele pentru Super Bowl”, a spus el. „Și foarte multe dintre ele au de-a face cu plăcerea noastră personală de viață și împlinire – fie că este vorba de sport, fie că este vorba de biblioteci, fie că este vorba de artă, fie că este vorba de muzică, fie că este vorba de parcuri. Am fi o scuză destul de slabă pentru o societate dacă singurul lucru pentru care am cheltui bani ar fi mâncarea și adăpostul.”

Când vine vorba de explorarea spațiului, avem ocazia să predăm și să inspirăm și, poate cel mai important dintre toate, să înțelegem mai multe despre univers și locul nostru în el. Dacă vrem să răspundem la unele dintre cele mai mari întrebări din viață: de unde venim și dacă suntem singuri în univers, atunci trebuie să ne aventurăm dincolo de planeta noastră și să explorăm.

Ce învățăm din explorare

Mulți susținători ai explorării lui Marte vor susține că ar trebui să călătorim pe Marte, deoarece există lucruri specifice pe care le putem învăța acolo despre Pământ. De la studiu unele dintre cele mai vechi roci din sistemul solar pentru a afla despre formarea Pământului pentru a studia climat pentru a obține informații despre problema presantă a schimbărilor climatice, există multe moduri prin care descoperirile făcute pe Marte ar putea îmbunătăți viața aici pe Pământ.

Dar pentru Hecht, încercarea de a justifica misiunile spațiale în acest fel „zboară în fața istoriei. În sensul că da, au existat întotdeauna acele beneficii tangibile [explorării]. Dar nu ne-am priceput prea bine să le prezicem. Asta este ceea ce este minunat la asta. Te duci și explorezi un loc nou și înveți ceva ce nu te așteptai să înveți niciodată.”

Pur și simplu nu știm ce vom descoperi de pe Marte până când vom merge acolo. Acest lucru a fost întotdeauna adevărat pentru descoperirile științifice - de la descoperirile accidentale ale penicilinei sau razelor X până la modul în care tehnologie dezvoltată pentru misiunile lunare Apollo conduce la aparate de dializă renală mai bune și la îmbunătățirea echipamentelor de protecție pentru pompieri.

Și dincolo de avantajele pragmatice ale dezvoltării tehnologiilor și cunoștințelor științifice, există un impuls mai profund de explorat. „Căutarea cunoașterii este ceea ce ne face oameni”, a spus Hecht.

„Făcem asta de când am lovit pentru prima dată două pietre împreună. Urmărim cunoașterea. Și explorarea unor locuri noi - de aceea nu există un colț al globului în care ființele umane să nu fi pus piciorul, inclusiv fundul oceanului. Asta facem.”

Recomandările editorilor

• Comunicații cosmice: cum vor comunica primii oameni de pe Marte cu Pământul
• Astropsihologie: Cum să rămâneți sănătoși pe Marte
• Centrale electrice de pe alte planete: Cum vom genera electricitate pe Marte
• Recoltarea hidratării: cum vor crea și colecta apă pe Marte viitorii coloniști
• Astroagricultura: Cum vom crește culturi pe Marte