NASAs rymdorganisation och SpaceX försöker inte bara ta reda på hur man får en person till Mars, de funderar också på hur en 200-dagars resa och faktiskt livet på den röda planeten kan påverka människokroppen och vad man ska göra åt det. Uppenbarligen förväntar människor sig alla "glädjeämnen" vid en långvarig vistelse i rymdförhållanden: muskelatrofi, förlust av bentäthet, ökat intrakraniellt tryck och andra fysiologiska problem. Tillsammans med brist på resurser och långvarig exponering för kosmisk strålning, lovar resan att bli extremt spännande och intressant.
För att lösa problemet arbetar NASA och byråpartner på ett system som kommer att sätta människor i ett tillstånd av fullständig inaktivitet, vilket faktiskt kommer att vara den mycket viloläge som vi visas i science fiction-filmer. Dessutom pågår utveckling av skyddsmetoder och medel som gör att människor kan överleva på Mars. Vid Hello Tomorrow-vetenskapssymposiet som nyligen hölls i Paris fångade Engadget-journalister NASAs Laura Kerber och John Bradford, chef för Spaceworks, ett rymdteknikföretag, och reda ut detaljerna.
"Vi står inför många svårigheter som inte tillåter oss att komma till Mars i ett hälsosamt tillstånd," - sa Bradford som en del av sitt tal vid evenemanget.
Som expert på mänsklig rymdutforskning utvecklar Bradford en metod som kommer att undvika många av de problem som beskrivs i början av denna artikel genom att placera en person i ett "tillstånd av fullständig inaktivitet" eller långvarig hypotermi. Användningen av denna teknik kommer inte bara att minska de risker som är förknippade med astronauternas hälsa utan också lösa många tekniska och tekniska problem.
Ur medicinsk synvinkel kommer tekniken att lösa alla typer av så kallade psykosociala störningar (i ett tillstånd av konstant sömn, till exempel kommer du att kunna undvika ett tillstånd som depression), minska problemet med intrakraniellt tryck, och användningen av andra metoder, såsom elektrisk stimulering, kommer att minimera processen för muskelatrofi förlust av bentäthet och på lång sikt till och med kommer att ha en positiv effekt på att lösa problemet med effekterna av kosmisk strålning på kroppen.
Ur teknisk synvinkel kommer användningen av tekniken för att introducera en organism i ett tillstånd av fullständig inaktivitet avsevärt att förenkla uppgiften för NASA och SpaceX att leverera människor till Mars. För det första kommer detta att avsevärt minska behovet av mat, samt minska kraven på volymen bostadsutrymme inuti rymdfarkosten och därmed den energinivå som krävs för att driva den.
”Alla dessa saker ger rymdfarkosten extra belastning. Den erforderliga framdrivningsenergin är en exponentiell funktion (en funktion av massa), så varje minskning av massan kommer att ge betydande fördelar för oss, säger Bradford.
Uttrycket "kroppens fullständiga inaktivitet" kan låta läskigt. Men den här saken fungerar verkligen. Den normala människokroppstemperaturen är vanligtvis runt 36,6 grader Celsius, men hos människor som är i inaktivitet, är kroppstemperaturen vanligtvis mellan 32-34 grader Celsius när man använder metoden för terapeutisk hypotermi. Denna metod används ofta för att minska risken för ischemisk vävnadsskada och användes till exempel vid Formel 1-mästaren Michael Schumacher för att minska inflammationsfokus i den skadade hjärnan.
Kampanjvideo:
Till skillnad från medicinsk hypotermi, som vanligtvis bara varar några dagar, planeras astronauter att sättas i ett tillstånd av fullständig inaktivitet under en period av två veckor, sedan väcks i ett par dagar så att de kan lindra alla sina behov och sedan upprepa processen. Och så vidare tills de kommer till Mars. Detta kan medföra vissa risker. Långvarig sedering (en person kommer att vara som en "grönsak" hela tiden), frågan om näring, hydrering, avfallshantering och korrekt klimatkontroll är bara några av de problem som måste lösas innan du använder denna metod.
För att ta itu med problemet vill Spaceworks och NASA titta på en kombination av tre olika tillvägagångssätt: medicinsk, fysiologisk och farmaceutisk. För det första övervägs möjligheten att ta speciella läkemedel, vilket får kroppen att tro att temperaturen på 32-34 grader Celsius är "normal" för det. Och för det andra övervägs möjligheten att använda PEG-metoden (perkutan endoskopisk gastrostomi). Det är när ett rör är direkt anslutet till magen för att transportera mat in i det. Det låter extremt radikalt, men enligt experter förenklar detta tillvägagångssätt väsentligt kroppens övergång från fullständig passivitet till uppvaknande.
Den diskuterar också metoder för elektrisk stimulering av hela kroppen för att minska muskelatrofi, användningen av andningsstödapparater (för att hålla rätt balans mellan syre och koldioxid), sensorer för övervakning av vitala tecken, en datorstyrd temperaturmiljö och naturligtvis ett system för att ta bort avfall från kroppen. Som du kan se på bilden ovan kommer det totala systemet att likna de viloläge kameror som vi är vana vid att se i olika science fiction-filmer.
Som ett resultat av att använda ett sådant system (forskare hoppas) kommer vi att få helt friska och glada astronauter, liksom mer kompakta och samtidigt mer effektiva rymdfarkoster. I det här fallet kan Mars-rymdtransporten minskas i storlek med nästan hälften, vilket minskar sin massa från 45,5 till 25,5 ton, samt minskar med nästan hälften av den mängd bostadsutrymme som krävs inne i fartyget och samtidigt minskar energiförbrukningen i dess system med en fjärdedel. Att leverera tusentals människor för att skapa en fullfjädrad Mars-koloni skulle verkligen vara ett verkligt perspektiv.
”Jag tror att detta tillvägagångssätt kommer att öppna upp möjligheten till rymdflygningar till Mars och i andra riktningar. Utan att använda riktigt avancerad teknik (som den vi erbjuder) kommer du helt enkelt inte att lyckas, säger Bradford.
Kanske i det här fallet kommer du glad och frisk till Mars, men dina verkliga problem börjar bara.
"En av de tuffaste utmaningarna att möta är högtrycksmiljön, som kräver att du använder en obekväm rymddräkt under tryck och extremt kalla temperaturer på natten", säger NASA / JPL planetgeolog Laura Kerber.
För att lösa detta problem utvecklar NASA-specialister lättare rymddräkter med stöd för lägre inre tryck genom att kompensera för dess mekaniska kompression på kroppen.
Kosmisk strålning är också ett stort problem eftersom Mars, till skillnad från jorden, inte har ett eget skyddande magnetfält. Tyngdkraften här är bara 1/3 av jordens, och forskare är ännu inte säkra på exakt hur det kommer att påverka bosättarna. Forskare måste också lära sig mer om Martian damm - hur farligt det är på det mänskliga andningssystemet och huden.
Förutom miljöproblem finns det geografiska. Mars har stora markreserver, men den topologiska bilden är ganska grov.
”Längden på Mariner Valley-kanjonsystemet här motsvarar storleken på USA. Om du kör hit i din rover kan du tänka dig att gå runt i området, eftersom kanjonen är tre gånger djupet av Grand Canyon. Glöm det direkt. Det finns inget sätt att gå runt här."
Skred, slagkratrar (förekommer mycket oftare här än på jorden), koldioxidgejsrar, dammstormar över jordens yta och mycket mer - bland annat måste du möta detta. Resurser är en annan fråga.
"Huvudfångsten är att det mesta av Mars vattenförsörjning är koncentrerad till platser där livet helt enkelt är omöjligt", säger Kerber.
”Det finns mycket vatten vid polens poler, där det är mycket kallt. Men om du går ner närmare ekvatorn är det mycket varmare här och det är mycket lättare att gå i omloppsbana. Det är sant att det inte finns något vatten här. Absolut. Tja, eller nästan helt,”tillägger forskaren.
Även om astronauterna lyckas hitta vatten här, kommer de att välja - att använda det som en drickkälla eller som en källa till väte- och syreproduktion för raketbränsle.
Det finns en positiv sida av livet på Mars, skämtar Kerber. Du kommer omedelbart att förlora två tredjedelar av din massa, du kommer att ha 40 minuter mer tid varje dag, och du kommer också att vara yngre än jordbor, eftersom året här varar nästan dubbelt så länge.
NASA använder rovers för att studera den röda planetens strålningsnivå, atmosfär och geologi, men det finns fortfarande många olösta frågor angående denna plats. Nya uppdrag kommer att krävas för att samla in ytterligare information och verifiera samma indikatorer i olika delar av världen. Kerber konstaterar att det skulle vara till stor nytta att ha en ny kretsfartyg med högupplösta kameror för att söka efter värdefulla mineraler som kan vara användbara för överlevnad på planeten.
Bagnold Dunes vid Mount Sharpe
Så var på Mars är det lämpligaste stället att bo? Enligt samma Kerber gillade hon regionen nära ekvatorn. Det finns olika finkorniga material som kan användas för vägbyggen. Förekomsten av stenar på denna plats öppnar upp möjligheten att borra grottor i dem, som kan användas som bostäder.
”Att bo på Mars kommer att ligga i framkant inom tekniken, vilket innebär att du kommer att ha den mest avancerade tekniken som finns tillgänglig. Men det här livet är mer sannolikt att vara som en primitiv existens, säger Kerber.
”Jag föreställer mig det som en tid i vår historia när alla människor bodde i grottor. I vårt fall kommer du att vara skyddad från kosmisk strålning och plötsliga temperaturförändringar när du är i en grotta. När du kommer närmare utgången väntar dig en fantastisk bild av den omgivande världen och en ström av ny kosmisk strålning. Varje dag.
I allmänhet måste en person till en början, när den flyger till den röda planeten, befinna sig i ett tillstånd av hypotermisk koma, mer som en grönsak med många ledningar fastnat i den, och vid ankomsten, klättra in i en grotta och räkna dagarna tills hans eländiga existens död. Bara bra utsikter! Vem fan skulle någonsin våga göra det här? Visst inte en person som bara vill vara yngre och ha mer fritid, som Kerber tidigare noterade.
För detta är endast riktiga desperata våghalsar lämpliga, som de (och lika av båda könen), som den anglo-irländska Antarktisforskaren Sir Enrest Henry Shackleton letade efter i början av 1900-talet, som skrev följande i en tidningsannons:
"Ett extremt farligt äventyr kräver människor som inte är rädda för små löner, bitter kyla, långa månader av fullständigt mörker, den ständiga närvaron av fara, den osannolika återkomsten hem vid liv, liksom berömmelse och erkännande om de lyckas."
Nikolay Khizhnyak
