Zložitá logistika umiestňovania ľudských prieskumníkov na Mars

Odkedy sa ľudia pozerali na hviezdy, snívali sme o tom, že sa odvážime a navštívime tieto vzdialené miesta. A žiadne miesto nebolo cieľom väčších špekulácií ako Mars. Teraz sme konečne na mieste, kde sa sen o tom, že ľudské bytosti vkročia na inú planétu, môže stať realitou počas našich životov.

Rozumieme technológii, ktorú potrebujeme na vyslanie ľudí na Mars, a máme skúsenosti s posielaním robotických misií tam. Kedy teda urobíme ďalší obrovský skok a po prvýkrát vyšleme misiu s posádkou na inú planétu? A čo bude potrebné, aby sa tak stalo?

Rozprávali sme sa s vesmírnym expertom Michaelom Hechtom z Massachusettského technologického inštitútu, veteránom z Jet Propulsion Laboratory a hlavným výskumníkom Prístroj na výrobu kyslíka MOXIE na roveri Perseverance, aby sme pochopili, ako sa dostaneme zo Zeme na Mars – a ako prvýkrát dostaneme topánky na zem čas.

Vždy 15 rokov preč

S nedávnym návalom záujmu o prieskum Marsu sa zdá, že sme bližšie ako kedykoľvek predtým k tomu, aby sme skutočne dostali ľudí na povrch planéty. A napriek tomu je to tiež cieľ, ktorý sa neustále zdá byť mimo dosahu.

Po misiách Apollo v 60. a 70. rokoch 20. storočia mnohí vesmírni nadšenci predpokladali, že budeme pokračovať v dosahovaní a skúmaní a presunieme sa k ďalšiemu cieľu prieskumu: Marsu. Ale záujem verejnosti opadol, podpora pre Apollo vyschla a ľudia odvtedy neopustili obežnú dráhu Zeme.

V uplynulých desaťročiach mnohí špekulovali, že ľudia vstúpia na Mars len za 15 rokov; že čoskoro nevyhnutne skončíme na červenej planéte. Konkrétny, seriózny plán misie na vyslanie ľudí na Mars sa však ešte musí uskutočniť.

Teraz máme technológiu na uskutočnenie misie na Mars s posádkou a o túto tému rastie záujem. Hecht však tvrdí, že vesmírna komunita a my ako druh ako celok ešte musíme urobiť vážny finančný a praktický záväzok, aby sa misia skutočne uskutočnila. Ak by sme sa takto rozhodli, mohli by sme. Ale musíme prijať tento záväzok.

"Mohli sme ísť za Apollom," povedal Hecht. „Bolo by to ťažké a bolo by to nebezpečné. Ale teraz to môžeme urobiť bezpečnejšie. Mohli sme ísť vtedy a môžeme ísť aj teraz."

Jedno magické miesto v cykle

Keď sa snažíte predstaviť si, ako by mohla vyzerať misia na Mars s posádkou, existuje skutočne len jeden praktický spôsob, ako sa odtiaľto dostať. Vzhľadom na obežnú dráhu Marsu okolo Slnka tam rok trvá necelé dva pozemské roky. Ak vezmeme do úvahy čas cesty, to znamená, že ak chcete cestovať zo Zeme na Mars, existuje jedno obdobie v 26-mesačnom cykle, kedy táto cesta je najjednoduchšia: keď sú dve planéty blízko a raketa môže byť vyslaná do toho, čo sa nazýva Hohmannov presun obežná dráha.

"V tomto 26-mesačnom cykle je jedno magické miesto," vysvetlil Hecht. Keď raketa vyštartuje zo Zeme v správny čas, môže preťať obežnú dráhu Marsu v rovnakom čase, ako Mars. "Je to ako zmeniť jazdný pruh na diaľnici."

Hoci je možné poslať plavidlo na Mars pomocou iných obežných dráh, je to zložitejšie a nebezpečnejšie a oveľa drahšie. Takže tento 26-mesačný cyklus predstavuje praktický limit, kedy môžeme posielať misie na Mars. Preto sa misie na Mars často spúšťajú približne v rovnakom čase, ako napríklad tri kozmické lode, ktoré odštartovali v lete 2020 – rover NASA Perseverance, čínska misia Tianwen-1 a misia SAE Hope.

A je tu ekvivalentná príležitosť vrátiť sa opačným smerom. To dáva pragmatický rámec okolo toho, ako bude vyzerať misia na Mars s posádkou: šesť- alebo sedemmesačná cesta zo Zeme na Mars, o niečo viac ako rok a pol na povrchu a ďalších šesť alebo sedem mesiacov späť. To je celkovo asi trojročná misia.

Dlhšia misia, ako sme zvyknutí

Táto trojročná dĺžka misie predstavuje výzvy, pretože je to dlhšia misia, na ktorú sme zvyknutí posielať ľudí. Misie na Mesiac trvali len niekoľko dní a rotácia posádky na Medzinárodnej vesmírnej stanici zvyčajne trvá šesť mesiacov až jeden rok.

Mať ľudí na povrchu Marsu približne 18 mesiacov im dáva príležitosť robiť serióznu vedu a prieskum, ale prináša to aj oveľa väčšie riziko. Ak sa vyskytne problém na misii na Mars, bude mimoriadne ťažké - ak nie nemožné - poslať pomoc alebo zásoby zo Zeme. Ak sa niečo pokazí, astronauti budú sami.

"Nikto, kto má k tomu blízko, si nerobí ilúzie, že je to bezpečné," povedal Hecht. Z zdravotné ohrozenie radiačnej záťaže na riziká počas štartu a pristávania až po problémy, ktoré sa vyskytnú stráviť rok a pol v stiesnených podmienkach kde nemôžete ísť von bez skafandru: "Je to riskantný podnik."

To je dôvod, prečo sa plánovanie misie s posádkou zameriava na získanie čo najväčšieho množstva základného vybavenia predtým, ako niekto opustí Zem. Aby ste minimalizovali riziká pre astronautov, poslali by ste na planétu stroje a vybavenie počas predchádzajúceho okna v 26-mesačnom cykle, aby bola pripravená na príchod astronautov. Musíte sa uistiť, že najzákladnejšie potreby astronautov, ako je kyslík a voda, sú už splnené.

Hechtov projekt MOXIE je jedným z príkladov technológie, ktorá by umožnila misiu na Mars s posádkou a znížila jej riziká. Je to spôsob výroby kyslíka z bohatého oxidu uhličitého v atmosfére Marsu, a to je malý verzia technológie sa momentálne nachádza vo vnútri roveru Perseverance a má za sebou niekoľko úspešných jázd už Väčšia verzia tejto technológie by mohla byť vyslaná na Mars spolu s veľkou kyslíkovou nádržou, ktorá by mohla byť naplnená kyslíkom pripraveným na príchod posádky Marsu.

Mesiac na Mars?

NASA sa plánuje vrátiť k ľudskému prieskumu vesmíru s nadchádzajúcou misiou Artemis na Mesiac Agentúra neustále uvádza, že jedným z dôvodov cesty na Mesiac je príprava na misiu s posádkou Mars.

Ako uviedol v nedávnej správe bývalý administrátor NASA Jim Bridenstine, „NASA sa vždy zameriavala na ľudský prieskum Marsu. Teraz sa ľudia vrátia na Mesiac o štyri roky, aby zaviedli trvalo udržateľný prieskum Mesiaca na konci dekády môžeme jasne vidieť, že Mesiac je kritickým odrazovým mostíkom k červenej planéte. Naučiť sa žiť a pracovať na Mesiaci nás privedie bližšie a bližšie k nášmu ďalšiemu obrovskému skoku, keď budeme hľadať život ďalej v slnečnej sústave.“

Avšak to, ako presne sú misie na Mesiac analogické misiám na Mars, je predmetom diskusie vo vesmírnej komunite. Niektorí tvrdia, že akýkoľvek ľudský vesmírny prieskum pomôže vybudovať znalosti, technológie a postupy, ktoré budú prospešné v budúcich snahách – to bolo to, čo Astronaut Artemis Kjell Lindgren povedal pre Digital Trends keď sme s ním robili rozhovor o cieľoch misií Artemis.

Iní, ako napríklad Hecht, sú však skeptickí, pokiaľ ide o to, koľko sa môžete dozvedieť o misii na Mars, keď pôjdete na Mesiac. „Úprimne povedané, snažím sa nájsť medzi nimi spoločné znaky,“ povedal Hecht. Poukázal na rozdiely medzi Marsom a Mesiacom, pokiaľ ide o trvanie ciest, gravitáciu a prašné prostredie astronauti sa stretnú, prítomnosť alebo neprítomnosť atmosféry a ako to ovplyvňuje pristátie a zdroje, ktoré sú k dispozícii. "Jednoducho to nevnímam ako odrazový mostík."

Pokiaľ ide o Mars, Hecht povedal: „Nemyslím si, že cvičíte tak, že idete niekam inam. Ale chápem názor ľudí, ktorí hovoria, že ísť kamkoľvek – bez ohľadu na to, či je to asteroid alebo mesiac – nám dáva skúsenosti s operáciou mimo Zeme.

Nie je to tak, že ľudia, ktorí sú za misiu na Mars, sú proti návšteve Mesiaca – všeobecne zástancovia vesmírneho prieskumu podporovať viac misií všetkých druhov – ide skôr o to, že ak chceme cestovať na Mars, mali by sme sa zamerať na Mars a jeho jedinečné výzvy.

Stanica McMurdo pre červenú planétu

Veľa sa hovorí o futuristických mestách na Marse a o posielaní stoviek alebo dokonca tisícov ľudí, aby tam žili dlhodobo. Je však nepravdepodobné, že by sa tieto pritiahnuté nápady tak skoro stali. Namiesto toho by realistickejšou víziou bola vedecká výskumná základňa, ako je základňa McMurdo v Antarktíde, kde by niekoľko astronautov trávilo čas v 18-mesačných zmenách.

Prvú misiu na Mars s posádkou by bolo možné uskutočniť v priebehu 20 až 25 rokov a v priebehu nasledujúcich desaťročí tam zriadiť výskumnú základňu.

Aj keď by mohlo byť možné, aby takúto misiu naplánovala a vykonala jedna krajina, mohla by existovať silnejšia misia, ak by boli zapojené rôzne krajiny. V súčasnosti NASA úzko spolupracuje s inými vesmírnymi agentúrami, ako je Európska vesmírna agentúra (ESA) a Japonci Space Agency (JAXA), ale existuje rozkol medzi USA a jedným z najväčších hráčov vo vesmírnych misiách: Čínou. Stále nie je jasné, či by tieto rôzne agentúry boli alebo neboli ochotné spolupracovať na budúcej misii na Mars.

"Dúfajme, že prvá misia [na Mars] nebude zahŕňať len NASA a nielen Spojené štáty, " povedal Hecht, "dúfajme, že bude zahŕňať aj Čínu, takže nebude len jeden bod zlyhania." Bude to pokračovať, ak sa jeden partner rozhodne ísť niekam inam.“

Do projektu nebudú zapojené len vládne agentúry. Spoločnosti ako SpaceX, Blue Origin a Boeing sú silne zapojené do vesmírnych misií a vy môžu očakávať, že budú zapojení do budúcich misií na Mars ako subdodávatelia alebo dokonca projektoví manažéri dobre.

Prečo ísť na Mars?

Kedykoľvek sa objaví téma misie s posádkou na Mars, vždy sa nájdu ľudia, ktorí namietajú proti času a peniaze, ktoré by si takýto podnik vyžadoval, a argumentujú, že tieto peniaze by bolo lepšie minúť na riešenie problémov tu Zem. A nepopierateľne, najmä v poslednom roku, sme videli trhliny v systémoch, ktoré by mali podporovať základné potreby mnohých, ako je bývanie, vzdelávanie a zdravotná starostlivosť.

Hecht však zdôrazňuje, že nemíňame peniaze len na splnenie základných životných požiadaviek. Opísal, ako sa horúčkovito snaží nazbierať dohromady 1 milión dolárov na umiestnenie nového vedeckého zariadenia na Mars a zapína televízor, aby videl reklamy, ktoré sa hrali počas Super Bowlu. Cena každého 30-sekundového spotu mohla zaplatiť za jeho časť vybavenia niekoľkonásobne.

"Míňame peniaze na všetky druhy hlúpych vecí, ako sú reklamy na Super Bowl," povedal. „A veľa z nich súvisí s našou osobnou radosťou zo života a naplnením – či už ide o šport, či už sú to knižnice, či je to umenie, či je to hudba, či sú to parky. Boli by sme dosť chabou výhovorkou pre spoločnosť, ak by jedinou vecou, ​​na ktorú by sme míňali peniaze, bolo jedlo a prístrešie."

Pokiaľ ide o prieskum vesmíru, máme príležitosť učiť a inšpirovať, a čo je možno najdôležitejšie, pochopiť viac o vesmíre a našom mieste v ňom. Ak chceme odpovedať na niektoré z najväčších otázok v živote: Odkiaľ sme prišli a či sme vo vesmíre sami – potom sa musíme vydať za hranice našej planéty a preskúmať.

Čo sa učíme z prieskumu

Mnohí zástancovia prieskumu Marsu budú tvrdiť, že by sme mali cestovať na Mars, pretože tam sú konkrétne veci, ktoré sa tam môžeme dozvedieť o Zemi. Zo štúdia niektoré z najstarších hornín v slnečnej sústave dozvedieť sa o formovaní Zeme na štúdium podnebie Ak chcete získať prehľad o naliehavej otázke klimatických zmien, existuje mnoho spôsobov, ako by objavy na Marse mohli zlepšiť život tu na Zemi.

Ale pre Hechta je snaha ospravedlňovať vesmírne misie týmto spôsobom „priečou históriou. V tom zmysle, že áno, vždy tu boli hmatateľné výhody [na prieskum]. Ale neboli sme veľmi dobrí v ich predpovedaní. To je na tom úžasné. Idete objavovať nové miesta a dozviete sa niečo, čo ste nikdy neočakávali, že sa naučíte."

Jednoducho nevieme, čo z Marsu objavíme, kým tam nepôjdeme. To vždy platilo o vedeckých objavoch – od náhodných objavov penicilínu alebo röntgenových lúčov až po spôsob, akým technológia vyvinutá pre misie Apollo na Mesiaci viesť k lepším prístrojom na dialýzu obličiek a zlepšeným ochranným pomôckam pre hasičov.

A okrem pragmatických výhod vo vývoji technológií a vedeckých poznatkov je tu hlbší impulz na skúmanie. "Hľadanie vedomostí je to, čo nás robí ľuďmi," povedal Hecht.

„Robili sme to od prvého okamihu, keď sme narazili na dva kamene. Usilujeme sa o vedomosti. A objavovanie nových miest – to je dôvod, prečo neexistuje kút zemegule, kde by ľudské bytosti nevkročili, vrátane dna oceánu. To je to, čo robíme."

Odporúčania redaktorov

• Kozmická komunikácia: Ako budú prví ľudia na Marse komunikovať so Zemou
• Astropsychológia: Ako si zachovať rozum na Marse
• Elektrárne na iných planétach: Ako budeme vyrábať elektrinu na Marse
• Zber hydratácie: Ako budú budúci osadníci vytvárať a zbierať vodu na Marse
• Astropoľnohospodárstvo: Ako budeme pestovať plodiny na Marse