Glömt på Mars, Matt Damon i Hollywood-stormakten "The Martian" var tvungen att hantera många svårigheter på egen hand för att överleva på Röda planeten. Men i verkligheten måste du kämpa för just detta liv långt innan du faktiskt kommer till Mars själv. Förutom strålning, psykologiska och fysiska problem förknippade med en lång vistelse i rymden, måste en person faktiskt möta andra tester under riktiga flygningar till Mars. Låt oss ta en titt på de mest uppenbara.
Längre marsdagar
En marsdag är bara cirka 40 minuter längre än på jorden. Och även om du vid första anblicken tvärtom kan vara glad att du kommer att ha så mycket som 40 minuter mer varje dag, kan detta faktiskt visa sig vara ett mycket allvarligt problem, eftersom en persons dagliga biologiska rytm är utformad i 24 timmar. Ytterligare 40 minuter varje dag på Mars kommer snart att leda till att personen utvecklar jetlag, vilket i sin tur kommer att manifestera sig i form av konstant trötthet och dålig hälsa.
NASA: s flygoperatörer har redan upplevt alla "glädje" av detta syndrom, eftersom de var tvungna att arbeta i enlighet med Martian tid, så snart en av de första rovers som skickades till Mars började sitt dagliga arbete på Röda planeten. Alla anställda på Sojourner-rymdmissionen till Mars följde till exempel samma tid där roveren var tvungen att arbeta. Efter en månad med ett sådant upptaget schema, opererade operatörerna, som de säger, ut.
För efterföljande Martian-rovers kunde NASAs kontrollcenter framgångsrikt hålla sig till Martian-tiden i tre månader, men i slutet av uppdraget var arbetarna fortfarande mycket trötta. Baserat på observationer har forskare funnit att en person bara kan hålla sig till Martian tid under korta perioder. Astronauter, som kommer att behöva stanna på Mars i månader, kommer aldrig att kunna komma ur ramtiden för Martian.
Tidigare studier av sömnproblem visade att människokroppen har en naturlig 25-timmars biologisk rytm, men som det visade sig senare var resultaten av dessa studier felaktiga. Efter att nya observationer gjordes kunde ingen av deltagarna anpassa sig till Martian-tiden.
Kampanjvideo:
Minskad tyngdkraft
Trots möjligheten att simulera rymdresor till Mars ombord på den internationella rymdstationen genom en lång vistelse på den, är effekten av långvarig exponering av människokroppen för Martian gravitation (38 procent av jordens) fortfarande ett mysterium för forskare. Kommer långvarig exponering för denna partiella tyngdkraft att bevara muskel- och skelettdensiteten? Och om inte, hur ska man hantera det? Med tanke på att på en flygning till Mars måste en person tillbringa många månader i en stängd tennburk, att hitta svar på dessa frågor är avgörande.
I mindre än idealiska simuleringar visade två studier på möss att ben- och muskelförlust under förhållanden med marsktyngd kan inte motsvara någon tyngd alls. Den första studien fann att till och med att befinna sig i en miljö med 70 procent jordens tyngdkraft inte skulle förhindra förlust av muskler och ben.
I en andra studie fann forskarna att möss förlorade minst cirka 20 procent av sin skelettmassa i miljöer med låg tyngdkraft. Man bör dock komma ihåg att alla dessa studier är baserade på simuleringar. Tills astronauter faktiskt landar på Mars kommer det att vara omöjligt att veta de verkliga effekterna av minskad tyngdkraft på deras kroppar.
Skarpt Martian yta
Det första Neil Armstrong räknade ut efter att ha gått på månens yta var att landningsområdet var bokstavligen täckt av stora stenblock, vilket utgör ett hot mot hans lander. Ett liknande problem kan uppstå för astronauter som kommer att landa på Mars. De kommer att få mycket tid att identifiera och undvika att slå landaren på sådana kullstenar eller sandstenar. Stenar och olika sluttningar kan få Mars-landaren att välta. Faktum är att även mycket stora förändringar i ytans plan kan vara mycket svåra att upptäcka från omloppsbana, så människor som kommer att skapa landningsplaner kan helt enkelt av misstag missa sådana förändringar.
Små sprickor och fördjupningar kan också lura sensorerna, vilket i sin tur kan leda till oavsiktlig frigöring av fallskärmar eller landningsben samt felaktig automatisk beräkning av landningshastighet. Chanserna för att landaren kan möta en katastrof på grund av en felaktigt analyserad landningsplats är förvånansvärt mycket hög. En studie fann att dessa chanser är cirka 20 procent.
Raketnässkalningens storlek
Vid utvecklingen av en bemannad Mars-landningsmodul uppstår ett allvarligt tekniskt problem nästan omedelbart - diametern på näsfästen på raketten på vilken denna Mars-modul kommer att lanseras. Trots att den största diametern på den största kåpan är 8,4 meter, kommer det att vara mycket svårt att matcha sin storlek till utformningen av en bemannad Mars lander.
Den skyddande värmeskölden som behövs för att skydda den tunga belastningen skulle då vara för stor för att passa under fästen. Därför, i det här fallet, är det troligt att det kommer att vara nödvändigt att använda den uppblåsbara värmesköldteknologin, vars utveckling för närvarande endast är i försöksstadiet.
Att använda den nuvarande radomkonstruktionen för ett Mars-uppdrag skulle kräva en mycket mer kompakt lander som skulle passa på radomen på 8,4 meter. Några större moduler passar helt enkelt inte.
Även om det bestäms att använda en mer kompakt lander, kommer troligen, på grund av sådana tekniska begränsningar, att dess design måste göras om. Till exempel måste vi återanvända inte bara astronauternas placering utan också modulens bränsletankar. Storleken på själva kåpan kan inte ändras, eftersom detta destabiliserar lanseringsfordonet.
Supersonic TDU
Ett av de viktigaste sätten att minska hastigheten på Mars-landningsmodulen för mjuk dockning med Marsytan är det supersoniska bromsframdrivningssystemet (TSP). Kärnan ligger i användningen av jetmotorer riktade mot rörelsen för att bromsa apparaten från supersoniska hastigheter.
Användningen av en supersonisk TDU i den tunna sällsynta atmosfären i Mars är ett måste. Starta supersoniska motorer kan emellertid skapa en chockvåg som kan skada Mars-landaren. NASA har till exempel liten erfarenhet av sådana förfaranden, vilket i sin tur minskar risken för att hela uppdraget ska lyckas.
Denna teknik har tre problematiska aspekter. För det första kan interaktionseffekten mellan luftflödet och motorens avgaser bokstavligen dela upp landaren i hälften. För det andra kan värmen som genereras av avgaserna från det använda raketbränslet värma upp landaren. För det tredje kan det vara en mycket skrämmande uppgift att bibehålla landarens stabilitet vid lansering av supersoniska TDU.
Trots tidigare småskaliga vindtunneltestningar av sådana TDE: er krävs många fullskalatester för att bestämma tillförlitligheten hos ett sådant system. Detta är en mycket dyr och tidskrävande uppgift. Dock kan samma NASA också ha en alternativ (indirekt) version av att testa sådana system. Det amerikanska privata företaget SpaceX försöker aktivt utveckla en återanvändbar raket som använder en liknande landningsprincip. Och det bör noteras att det finns framgångar i denna riktning.
Statisk elektricitet
Ja, ja, samma som gör att ditt hår står i slutet, eller en liten elektrisk chock när du rör vid något. Här på jorden kan statisk elektricitet bli föremål för olika skämt och prankar (även om det under jordförhållanden också kan vara farligt), men på Mars kan statisk elektricitet förvandlas till allvarliga problem för astronauter.
På jorden beror de flesta statiska urladdningar på isolerande egenskaper hos gummibaserna på skorna som vi bär. På Mars kommer ytan på Mars själv att fungera som det isolerande materialet. Till och med bara gå över den Martiska ytan kan en astronaut bygga upp tillräckligt med statisk elektricitet för att bränna elektronik, till exempel luftslussens luftlås, helt enkelt genom att röra vid det yttre metallhöljet på fartyget.
Martianytans egenhet och torrhet gör det till ett utmärkt isolerande material. Partiklar på Marsytan kan vara upp till 50 gånger mindre än dammpartiklar på jorden. När du går på den kommer en viss mängd att samlas på astronauternas stövlar. När Martianvinden blåser bort, kommer hans skor att bygga upp tillräckligt med laddning för att orsaka en lätt elektrisk chock, som under sådana förhållanden skulle kunna räcka för att begrava hela uppdraget.
Martian-roverna, som nu arbetar på den röda planeten, använder speciella tunnare nålar som släpper ut laddningen i atmosfären och förhindrar att den träffar elvernas elektronik. När det gäller bemannade uppdrag till Mars krävs speciella rymddräkter för att skydda både astronauterna och utrustningen de kommer att använda.
Lämplig booster
Space Launch System (SLS) är för närvarande det största lanseringsfordonet under utveckling och förväntas användas inom en snar framtid. Det är denna raket som Väst planerar att använda för bemannade uppdrag till Mars.
NASA: s nuvarande planer kräver ett dussin SLS-raketer för ett bemannat uppdrag till Mars. Emellertid uppfyller den nuvarande markinfrastrukturen för SLS-lanseringar de nödvändiga villkoren endast i minimala parametrar: det är nödvändigt att ha minst ett rum för montering av raket, en gigantisk transportör för att leverera raketen till lanseringsplattan och en själva lanseringsplatta.
Om till och med en av dessa komponenter går sönder eller misslyckas, uppstår allvarliga oro över tillgängligheten av det nödvändiga lanseringsfordonet, vilket i sin tur kommer att ifrågasätta själva möjligheten till ett bemannat uppdrag till Mars.
Exempelvis kan eventuella förseningar förknippade med installation och validering av alla SLS-system göra stora förändringar i uppstartsscheman. Mindre betydande tekniska problem och till och med väderförhållanden kan skapa samma problem.
Dessutom kräver dockning i omloppsbana som krävs för att montera ett rymdskepp för att gå till Mars att det så kallade lanseringsfönstret följs, det vill säga den tid inom vilken raketen kommer att sjösättas. Dessutom kräver också att en rymdskepp till Mars direkt från jordens bana följer en viss tidsram. Forskare har utvecklat hela lanseringsmodeller baserade på historiska data om tidiga skyttelanseringar. De visar en brist på förtroende för att SLS-raket kommer att finnas tillgängligt vid ett visst lanseringsfönster, vilket i sin tur också kan sätta stopp för alla bemannade uppdrag till Mars.
Giftig marsjord
År 2008 gjorde NASAs robotsonde en historisk upptäckt. Perklorater har hittats på ytan av Mars. Trots att dessa giftiga reagens har hittat vägen in i industriell produktion kan de orsaka allvarliga problem med sköldkörteln hos människor, även om de används i små mängder.
På Mars är koncentrationen av perklorater i jorden 0,5 procent, vilket redan är mycket farligt för människor. Om astronauter tar med dessa reagenser i sina Martian-bostäder, kommer över tiden förorening att hända och sedan förgiftning.
Saneringsförfaranden som vanligtvis används i gruvindustrin kan bidra till att minska sannolikheten för kontaminering i viss utsträckning. Det kommer emellertid inte att vara möjligt att bli helt av med problemet under Mars-förhållandena, och därför kommer astronauter förr eller senare att förvänta sig problem med sköldkörteln.
Dessutom är förgiftning med perchlorat i kroppen förknippad med olika sjukdomar i cirkulationssystemet. Det är riktigt att forskare i denna riktning ännu inte kommit långt, och därför har belysningen av alla effekterna av perklorater på människokroppen ännu inte lärt sig. Därför är konsekvenserna av att vara på den röda planeten på lång sikt mycket svåra att förutsäga.
Det är troligt att astronauter ständigt måste ta konstgjorda hormoner för att upprätthålla sin ämnesomsättning för att bekämpa effekterna av långvarig exponering för perklorater.
Långtidslagring av raketbränsle
Vi behöver raketbränsle för att flyga till Mars och tillbaka. Enorm bränsletillförsel. Det mest effektiva raketbränslet för närvarande är kryogent bränsle, som är flytande väte och syre.
Detta bränsle måste ständigt kylas under lagring. Men även med maximal förberedelse, enligt statistik, sker 3-4 procent väteläckage varje månad från bränsletankar. Om astronauter, redan under flykt, upptäcker att deras bränsletankar inte har tillräckligt med bränsle för att åka hem igen, kommer - du själv förstår - att en fullständig katastrof inträffar.
Astronauter kommer att behöva övervaka kokningen av kryogent bränsle under flera år tills deras uppdrag på den röda planeten äger rum. Ytterligare bränsle skulle kunna produceras direkt på själva Mars, men dess lagring och kylning kräver installation av speciella kylare, som i sin tur kräver el för att fungera. Därför, innan vi påbörjar ett uppdrag till Mars, måste vi göra många långsiktiga tester av bränslelagringsteknologier för att säkerställa att vi har tillräckligt med bränsle under alla omständigheter.
Kärlek och meningsskiljaktigheter
Inom ramen för långsiktiga rymdflyg kan ingen avstå från uppkomsten av ett romantiskt förhållande mellan besättningsmedlemmarna. I slutet av en svår arbetsdag behöver många människor psykologisk och fysisk avkoppling, vars väg bara är en kärleksförhållande. Och medan det vid första anblicken allt låter söt och romantiskt, i praktiken i rymden, kan den här typen av relation vara mycket dålig för hela uppdraget.
2008 deltog en grupp människor i ett experiment. Den långa vistelsen i ett slutet utrymme användes som en simulering av en flygning till Mars. Händelserna i experimentet växte ut ur kontroll vid en tidpunkt då en av "astronauterna" var mycket upprörd över att hans flickvän vägrade att ha sex med honom och valde en tredje astronaut istället. När vi var i ett tillstånd av konstant stress och trötthet kunde den första astronauten inte någon gång tåla det, och det slutade allt med en trasig käke från den tredje astronauten. Om detta inte var ett experiment, utan ett verkligt rymduppdrag, skulle sådant beteende allvarligt ifrågasätta dess framgång.
Tyvärr försöker NASA inte ens överväga alla dessa möjligheter. Enligt en ny rapport från US National Academy of Sciences undersökte NASA inte frågorna om möjliga sexuella relationer i rymdsuppdrag till Mars och hanterade inte heller frågorna om möjlig kompatibilitet mellan psykotyper av människor i långsiktiga rymduppdrag.
