ลอจิสติกส์ที่ยุ่งยากในการนำมนุษย์สำรวจไปบนดาวอังคาร

ตราบใดที่มนุษย์ยังคงมองไปยังดวงดาว เราก็ใฝ่ฝันที่จะออกไปผจญภัยและเยี่ยมชมสถานที่อันไกลโพ้นเหล่านี้ และไม่มีสถานที่ใดที่เป็นเป้าหมายของการเก็งกำไรมากไปกว่าดาวอังคาร ในที่สุดเราก็มาถึงจุดที่ความฝันของมนุษย์ในการไปเหยียบดาวดวงอื่นอาจกลายเป็นจริงได้ในช่วงชีวิตของเรา

เราเข้าใจเทคโนโลยีที่เราต้องการเพื่อส่งมนุษย์ไปยังดาวอังคาร และเรามีประสบการณ์ในการส่งภารกิจหุ่นยนต์ไปที่นั่นเช่นกัน แล้วเมื่อไหร่เราจะก้าวกระโดดครั้งใหญ่ครั้งต่อไปและส่งภารกิจไปยังดาวดวงอื่นเป็นครั้งแรก? และสิ่งที่จะทำให้เกิดขึ้น?

เราได้พูดคุยกับ Michael Hecht ผู้เชี่ยวชาญด้านอวกาศจาก Massachusetts Institute of Technology ผู้คร่ำหวอดในห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion และผู้ตรวจสอบหลักของ เครื่องมือผลิตออกซิเจน MOXIE บนยานสำรวจ Perseverance เพื่อทำความเข้าใจว่าเราเดินทางจากโลกไปยังดาวอังคารได้อย่างไร และเราจะนำรองเท้าลงบนพื้นได้อย่างไรในครั้งแรก เวลา.

ห่างออกไป 15 ปีเสมอ

จากกระแสความสนใจในการสำรวจดาวอังคารเมื่อเร็วๆ นี้ ทำให้รู้สึกว่าเราเข้าใกล้มากขึ้นกว่าที่เคยเพื่อให้ผู้คนอยู่บนพื้นผิวโลกจริงๆ ถึงกระนั้นก็ยังเป็นเป้าหมายที่ดูเหมือนจะไกลเกินเอื้อม

หลังจากภารกิจอพอลโลในทศวรรษที่ 1960 และ 1970 ผู้หลงใหลในอวกาศหลายคนคิดว่าเราจะเข้าถึงและสำรวจต่อไป และไปยังเป้าหมายต่อไปสำหรับการสำรวจ นั่นคือ ดาวอังคาร แต่ความสนใจของสาธารณะลดลง การสนับสนุนอพอลโลเหือดหายไป และมนุษย์ก็ไม่ได้ออกจากวงโคจรโลกตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา

ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา หลายคนคาดการณ์ว่ามนุษย์จะเหยียบดาวอังคารในเวลาเพียง 15 ปี; ว่าเราจะลงเอยบนดาวเคราะห์สีแดงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในไม่ช้า แต่แผนภารกิจที่เป็นรูปธรรมและจริงจังในการส่งผู้คนไปบนดาวอังคารนั้นยังไม่เกิดขึ้นจริง

เรามีเทคโนโลยีที่จะทำให้ภารกิจดาวอังคารมีมนุษย์เกิดขึ้นแล้ว และหัวข้อนี้ก็ได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้น แต่ Hecht โต้แย้งว่าชุมชนอวกาศและเราในฐานะสปีชีส์โดยรวม ยังไม่ได้ให้คำมั่นทางการเงินและการปฏิบัติอย่างจริงจังเพื่อให้ภารกิจเกิดขึ้นจริง ถ้าเราตัดสินใจทำสิ่งนี้ เราก็สามารถทำได้ แต่เราจำเป็นต้องให้คำมั่นสัญญานั้น

“เราสามารถไล่ตาม Apollo ได้” Hecht กล่าว “มันคงจะยากและมันคงจะอันตราย แต่ตอนนี้เราสามารถทำได้อย่างปลอดภัยมากขึ้น เราไปได้แล้ว และตอนนี้เราก็ไปได้แล้ว”

จุดมหัศจรรย์หนึ่งในวัฏจักร

เมื่อพยายามนึกภาพว่าภารกิจบนดาวอังคารที่มีลูกเรือจะหน้าตาเป็นอย่างไร มีทางเดียวที่ทำได้จริงจากที่นี่ไปที่นั่น เนื่องจากดาวอังคารโคจรรอบดวงอาทิตย์ หนึ่งปีจึงกินเวลาน้อยกว่าสองปีของโลก การเผื่อเวลาเดินทาง หมายความว่าหากคุณต้องการเดินทางจากโลกไปยังดาวอังคาร จะมีช่วงเวลาหนึ่งในรอบ 26 เดือนที่ การเดินทางนั้นง่ายที่สุด: เมื่อดาวเคราะห์ทั้งสองอยู่ใกล้กันและสามารถส่งจรวดไปยังสิ่งที่เรียกว่าการถ่ายโอน Hohmann วงโคจร.

"มีจุดมหัศจรรย์หนึ่งจุดในรอบ 26 เดือน" Hecht อธิบาย เมื่อจรวดพุ่งออกจากโลกในเวลาที่เหมาะสม มันสามารถตัดกับวงโคจรของดาวอังคารในเวลาเดียวกับที่ดาวอังคารทำ “มันเหมือนกับการเปลี่ยนเลนบนทางหลวง”

แม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะส่งยานไปยังดาวอังคารโดยใช้วงโคจรอื่น แต่ก็ยากและอันตรายกว่าและมีราคาแพงกว่ามาก ดังนั้นรอบ 26 เดือนนี้จึงกำหนดขีดจำกัดในทางปฏิบัติว่าเราจะสามารถส่งภารกิจไปยังดาวอังคารได้เมื่อใด นั่นเป็นเหตุผลที่ภารกิจของดาวอังคารมักจะเปิดตัวในเวลาเดียวกัน เช่นเดียวกับยานอวกาศ 3 ลำที่เปิดตัวในช่วงฤดูร้อนปี 2020 ได้แก่ รถโรเวอร์ Perseverance ของ NASA ภารกิจ Tianwen-1 ของจีน และภารกิจ Hope ของสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์

และมีโอกาสเทียบเท่าที่จะกลับมาอีกทางหนึ่ง สิ่งนี้ทำให้กรอบในทางปฏิบัติเกี่ยวกับภารกิจดาวอังคารที่มีลูกเรือจะมีลักษณะอย่างไร: การเดินทางหกหรือเจ็ดเดือน จากโลกถึงดาวอังคาร ใช้เวลากว่าหนึ่งปีครึ่งบนพื้นผิว และอีกหกหรือเจ็ดเดือนข้างหน้า กลับ. นั่นคือภารกิจทั้งหมดสามปี

ภารกิจที่ยาวนานกว่าที่เราคุ้นเคย

ระยะเวลาภารกิจสามปีนั้นก่อให้เกิดความท้าทาย เนื่องจากเป็นภารกิจที่ยาวนานกว่าที่เราเคยส่งคนไป ภารกิจสู่ดวงจันทร์กินเวลาเพียงไม่กี่วัน และการหมุนเวียนลูกเรือในสถานีอวกาศนานาชาติมักใช้เวลาประมาณหกเดือนถึงหนึ่งปี

การที่ผู้คนอยู่บนพื้นผิวดาวอังคารเป็นเวลาประมาณ 18 เดือนทำให้พวกเขามีโอกาสที่จะทำวิทยาศาสตร์และการสำรวจอย่างจริงจัง แต่ก็มีความเสี่ยงมากกว่าเช่นกัน หากมีปัญหาในภารกิจบนดาวอังคาร การส่งความช่วยเหลือหรือเสบียงจากโลกจะเป็นเรื่องยากมาก — หรือเป็นไปไม่ได้ — หากมีอะไรผิดพลาด นักบินอวกาศจะต้องอยู่ตามลำพัง

“ไม่มีใครที่เข้าใกล้สิ่งนี้ได้ภายใต้ภาพลวงตาใด ๆ ว่ามันปลอดภัย” Hecht กล่าว จาก ภัยคุกคามต่อสุขภาพจากการได้รับรังสี ต่อความเสี่ยงในการออกตัวและการลงจอดกับปัญหาที่เกิดขึ้นกับคุณ อยู่ปีครึ่งในสภาพคับแคบ ที่ซึ่งคุณไม่สามารถออกไปข้างนอกได้หากไม่มีชุดอวกาศ: “มันเป็นการเสี่ยงภัย”

นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมการวางแผนสำหรับภารกิจที่มีลูกเรือจึงมุ่งเน้นไปที่การจัดหาอุปกรณ์ที่จำเป็นให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ก่อนที่ใครจะออกจากโลก เพื่อลดความเสี่ยงต่อนักบินอวกาศ คุณจะต้องส่งเครื่องจักรและอุปกรณ์ไปยังดาวเคราะห์ในช่วงกรอบเวลาก่อนหน้าในรอบ 26 เดือน เพื่อให้พร้อมสำหรับการมาถึงของนักบินอวกาศ คุณต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ตอบสนองความต้องการขั้นพื้นฐานที่สุดของนักบินอวกาศ เช่น ออกซิเจนและน้ำแล้ว

โครงการ MOXIE ของ Hecht เป็นตัวอย่างหนึ่งของเทคโนโลยีที่จะช่วยให้ภารกิจบนดาวอังคารมีลูกเรือและลดความเสี่ยงลงได้ ซึ่งเป็นวิธีการผลิตออกซิเจนจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีมากในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารและมีขนาดเล็ก รุ่นของเทคโนโลยีปัจจุบันอยู่ในรถแลนด์โรเวอร์ Perseverance และประสบความสำเร็จหลายครั้ง เรียบร้อยแล้ว. เทคโนโลยีรุ่นใหญ่กว่านี้อาจถูกส่งไปยังดาวอังคารพร้อมกับถังออกซิเจนขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถเติมออกซิเจนให้พร้อมสำหรับการมาถึงของลูกเรือบนดาวอังคาร

ดวงจันทร์ถึงดาวอังคาร?

NASA กำลังวางแผนที่จะกลับสู่การสำรวจอวกาศของมนุษย์ด้วยภารกิจ Artemis ไปยังดวงจันทร์และ หน่วยงานระบุอย่างต่อเนื่องว่าเหตุผลประการหนึ่งในการเดินทางไปยังดวงจันทร์คือเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับภารกิจที่มีลูกเรือไป ดาวอังคาร

ตามที่จิม บริเดนสไตน์ อดีตผู้บริหารองค์การนาซ่ากล่าวไว้ในรายงานล่าสุดว่า “นาซ่าตั้งเป้าหมายที่จะสำรวจดาวอังคารโดยมนุษย์มาโดยตลอด ขณะนี้มนุษย์กลับสู่ดวงจันทร์ในอีกสี่ปีเพื่อสร้างการสำรวจดวงจันทร์อย่างยั่งยืนโดย ปลายทศวรรษ เราสามารถเห็นได้อย่างชัดเจนว่าดวงจันทร์เป็นก้าวที่สำคัญของดาวเคราะห์สีแดง การเรียนรู้ที่จะใช้ชีวิตและทำงานบนดวงจันทร์จะทำให้เราเข้าใกล้การก้าวกระโดดครั้งใหญ่ครั้งต่อไปของเรามากขึ้นเรื่อย ๆ ขณะที่เราค้นหาชีวิตที่ไกลออกไปในระบบสุริยะ”

อย่างไรก็ตาม ภารกิจของดวงจันทร์ที่คล้ายคลึงกับภารกิจของดาวอังคารนั้นเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันในชุมชนอวกาศอย่างไร บางคนแย้งว่าการสำรวจอวกาศของมนุษย์จะช่วยสร้างความรู้ เทคโนโลยี และกระบวนการซึ่งจะเป็นประโยชน์ในความพยายามในอนาคต นั่นคือสิ่งที่ Kjell Lindgren นักบินอวกาศ Artemis บอกกับ Digital Trends เมื่อเราสัมภาษณ์เขาเกี่ยวกับเป้าหมายของภารกิจอาร์ทิมิส

แต่คนอื่น ๆ เช่น Hecht สงสัยว่าคุณสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับภารกิจของดาวอังคารได้มากแค่ไหนโดยไปที่ดวงจันทร์ “ฉันพยายามหาสิ่งที่เหมือนกันระหว่างคนทั้งสอง พูดตามตรง” Hecht กล่าว เขาชี้ให้เห็นความแตกต่างระหว่างดาวอังคารและดวงจันทร์ในแง่ของระยะเวลาการเดินทาง แรงโน้มถ่วง และสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นละออง นักบินอวกาศจะเผชิญหน้า การมีอยู่หรือไม่มีชั้นบรรยากาศ และผลกระทบต่อการลงจอดอย่างไร และทรัพยากรที่มีอยู่ มีอยู่. “ฉันแค่ไม่เห็นว่ามันเป็นหินก้าว”

เมื่อพูดถึงดาวอังคาร Hecht กล่าวว่า "ฉันไม่คิดว่าคุณจะฝึกฝนโดยไปที่อื่น แต่ฉันเข้าใจมุมมองของคนที่พูดว่าการไปทุกที่ - ไม่สำคัญว่ามันจะเป็นดาวเคราะห์น้อยหรือดวงจันทร์ - ทำให้เรามีประสบการณ์ในปฏิบัติการนอกโลก”

ไม่ใช่ว่าคนที่สนับสนุนภารกิจไปยังดาวอังคารจะต่อต้านการไปเยือนดวงจันทร์ — โดยทั่วไปแล้วผู้สนับสนุนการสำรวจอวกาศ รองรับภารกิจทุกประเภทมากขึ้น - ค่อนข้างที่ถ้าเราต้องการเดินทางไปดาวอังคาร เราควรมุ่งเน้นไปที่ดาวอังคารและเอกลักษณ์ของมัน ความท้าทาย

สถานี McMurdo สำหรับดาวเคราะห์สีแดง

มีการพูดคุยกันมากมายเกี่ยวกับเมืองแห่งอนาคตบนดาวอังคาร และการส่งผู้คนหลายร้อยหรือหลายพันคนไปอาศัยอยู่ที่นั่นในระยะยาว แต่ความคิดที่กว้างไกลไม่น่าจะเกิดขึ้นในเร็ว ๆ นี้ การมองเห็นที่เหมือนจริงมากขึ้นจะเป็นด่านหน้าของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เช่น ฐานทัพแมคเมอร์โดในแอนตาร์กติกา โดยมีนักบินอวกาศจำนวนหนึ่งใช้เวลาอยู่ที่นั่นเป็นเวลา 18 เดือน

มีความเป็นไปได้ที่จะสร้างภารกิจแรกไปยังดาวอังคารภายใน 20 ถึง 25 ปีและตั้งด่านวิจัยที่นั่นภายในทศวรรษหน้า

แม้ว่าอาจเป็นไปได้ที่ภารกิจดังกล่าวจะถูกวางแผนและดำเนินการโดยประเทศเดียว แต่อาจมีภารกิจที่แข็งแกร่งกว่านี้หากมีประเทศต่างๆ เข้าร่วม ปัจจุบัน NASA ร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับหน่วยงานอวกาศอื่น ๆ เช่น European Space Agency (ESA) และญี่ปุ่น Space Agency (JAXA) แต่มีความแตกแยกระหว่างสหรัฐฯ และหนึ่งในผู้เล่นรายใหญ่ที่สุดในภารกิจอวกาศ: จีน หน่วยงานที่แตกต่างกันเหล่านี้จะเต็มใจทำงานร่วมกันในภารกิจดาวอังคารในอนาคตหรือไม่นั้นยังไม่ชัดเจน

“หวังว่าภารกิจแรก [ไปยังดาวอังคาร] จะเกี่ยวข้องกับ NASA และไม่ใช่แค่สหรัฐอเมริกาเท่านั้น” Hecht กล่าว “หวังว่าจะเกี่ยวข้องกับจีนด้วย ดังนั้นจะไม่มีจุดล้มเหลวเพียงจุดเดียว มันจะดำเนินต่อไปหากคู่หนึ่งตัดสินใจไปที่อื่น”

ไม่ใช่แค่หน่วยงานของรัฐที่เกี่ยวข้องกับโครงการเท่านั้น บริษัทต่างๆ เช่น SpaceX, Blue Origin และ Boeing ต่างก็มีส่วนร่วมอย่างมากในภารกิจอวกาศ และคุณด้วย สามารถคาดหวังให้พวกเขามีส่วนร่วมในฐานะผู้รับเหมาช่วงหรือแม้แต่ผู้จัดการโครงการในภารกิจดาวอังคารในอนาคตได้ ดี.

ไปดาวอังคารทำไม?

เมื่อไรก็ตามที่หัวข้อของภารกิจลูกเรือไปยังดาวอังคารปรากฏขึ้น มักมีคนที่คัดค้านเวลาและ เงินที่กิจการต้องการและโต้แย้งว่าเงินนี้ควรใช้แก้ปัญหาที่นี่ดีกว่า โลก. และปฏิเสธไม่ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปีที่แล้ว เราได้เห็นรอยร้าวในระบบที่ควรจะรองรับความต้องการขั้นพื้นฐานของหลายๆ คน เช่น ที่อยู่อาศัย การศึกษา และการดูแลสุขภาพ

แต่ Hecht ชี้ให้เห็นว่าเราไม่ได้ใช้เงินเพียงเพื่อตอบสนองความต้องการขั้นพื้นฐานของชีวิตเท่านั้น เขาอธิบายอย่างเมามันพยายามรวบรวมเงินทุน 1 ล้านดอลลาร์เพื่อวางอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ชิ้นใหม่บนดาวอังคาร และเปิดทีวีเพื่อดูโฆษณาที่เล่นในช่วงซูเปอร์โบวล์ ราคาของสปอต 30 วินาทีแต่ละจุดอาจจ่ายสำหรับอุปกรณ์ของเขาหลายเท่า

“เราใช้เงินไปกับสิ่งโง่ๆ ทุกประเภท เช่น โฆษณา Super Bowl” เขากล่าว “และส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับความเพลิดเพลินส่วนตัวในชีวิตและการเติมเต็ม ไม่ว่าจะเป็นกีฬา ห้องสมุด ศิลปะ ดนตรี สวนสาธารณะ เราคงเป็นข้อแก้ตัวที่แย่มากสำหรับสังคมหากสิ่งเดียวที่เราจะใช้เงินคืออาหารและที่พัก”

เมื่อพูดถึงการสำรวจอวกาศ เรามีโอกาสที่จะสอนและสร้างแรงบันดาลใจ และบางทีอาจสำคัญที่สุด เข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับจักรวาลและสถานที่ของเราภายในจักรวาล หากเราต้องการตอบคำถามที่ใหญ่ที่สุดในชีวิต: เรามาจากไหนและเราอยู่คนเดียวในจักรวาลหรือไม่ เราก็จำเป็นต้องออกไปสำรวจนอกโลกของเรา

สิ่งที่เราเรียนรู้จากการสำรวจ

ผู้สนับสนุนการสำรวจดาวอังคารหลายคนจะแย้งว่าเราควรเดินทางไปดาวอังคารเพราะมีสิ่งที่เฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับโลกที่เราสามารถเรียนรู้ได้ที่นั่น จากการเรียน หินที่เก่าแก่ที่สุดในระบบสุริยะ เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับการก่อตัวของโลกเพื่อศึกษา ภูมิอากาศ หากต้องการทราบข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับปัญหาเร่งด่วนของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ มีหลายวิธีที่การค้นพบบนดาวอังคารสามารถปรับปรุงชีวิตบนโลกใบนี้ได้

แต่สำหรับเฮชท์ การพยายามสร้างเหตุผลให้กับภารกิจในอวกาศด้วยวิธีนี้ “พลิกโฉมหน้าประวัติศาสตร์ ในแง่ที่ว่าใช่ มีประโยชน์ที่จับต้องได้เสมอ [สำหรับการสำรวจ] แต่เราคาดการณ์ได้ไม่ดีนัก นั่นคือสิ่งที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับมัน คุณออกไปสำรวจสถานที่ใหม่ๆ และคุณได้เรียนรู้สิ่งที่คุณไม่เคยคาดคิดมาก่อนว่าจะได้เรียนรู้”

เราไม่รู้ว่าเราจะค้นพบอะไรจากดาวอังคารจนกว่าเราจะไปที่นั่น นั่นเป็นความจริงเสมอสำหรับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ ตั้งแต่การค้นพบเพนิซิลลินหรือรังสีเอกซ์โดยบังเอิญไปจนถึงวิธีการที่ เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นสำหรับภารกิจ Apollo moon นำไปสู่เครื่องฟอกไตที่ดีขึ้นและปรับปรุงอุปกรณ์ป้องกันสำหรับนักผจญเพลิง

และนอกเหนือจากข้อดีของการพัฒนาเทคโนโลยีและความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในเชิงปฏิบัติแล้ว ยังมีแรงผลักดันที่ลึกซึ้งกว่านั้นให้สำรวจ "การแสวงหาความรู้คือสิ่งที่ทำให้เราเป็นมนุษย์" Hecht กล่าว

“เราทำสิ่งนี้ตั้งแต่ครั้งแรกที่เรากระแทกหินสองก้อนเข้าด้วยกัน เราใฝ่หาความรู้ และการสำรวจสถานที่ใหม่ๆ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงไม่มีมุมใดมุมหนึ่งของโลกที่มนุษย์ไปไม่ถึง รวมถึงก้นมหาสมุทรด้วย นั่นคือสิ่งที่เราทำ”

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• Cosmic comms: มนุษย์กลุ่มแรกบนดาวอังคารจะสื่อสารกับโลกอย่างไร
• โหราศาสตร์: วิธีมีสติบนดาวอังคาร
• โรงไฟฟ้าบนดาวเคราะห์ดวงอื่น: เราจะผลิตกระแสไฟฟ้าบนดาวอังคารได้อย่างไร
• การเก็บเกี่ยวความชุ่มชื้น: ผู้ตั้งถิ่นฐานในอนาคตจะสร้างและเก็บน้ำบนดาวอังคารได้อย่างไร
• Astroagriculture: เราจะปลูกพืชบนดาวอังคารได้อย่างไร