Защо е трудно за хората да пътуват до Марс и обратно?
Остави съобщение
Пътуването до Марс и обратно е едно от най-сложните предизвикателства, които човечеството някога е разглеждало. Въпреки че роботизираните мисии са успешни, изпращането на хора добавя нива на трудност. Неотдавнашното споменаване на хиперголични горива (като хидразин и азотна киселина) всъщност е свързано с-ракетната технология е ключова част, но е само една част. Ето защо двупосочно пътуване с екипаж до Марс е толкова плашещо.
1. Разстояние и време за пътуване
Марс е средно около140 милиона мили (225 милиона км)от Земята. Дори при оптимално подравняване (което се случва приблизително на всеки 26 месеца), еднопосочният транзит отнема6–9 месецаизползвайки текущо задвижване.
Обща продължителност на мисиятаби било2–3 години(включително времето на Марс и връщането).
За разлика от Луната (на 3 дни), няма опция за бързо спасяване или прекъсване.
2. Задвижване и размер на космически кораб
За да получим екипаж, местообитание, системи за кацане и превозно средство за връщане на Марс, имаме нужда от космически кораб, много по-голям от всичко, което е летяло досега.
Химически ракети(като тези, използващи хиперголични горива) са надеждни, но имат ограничена ефективност. Вероятно ще имаме нужда от множество изстрелвания, за да сглобим превозното средство в орбита или да използваме усъвършенствано задвижване (ядрено термично, електрическо), което все още е в процес на разработка.
Кацане на Марсе сложно: атмосферата е достатъчно дебела, за да причини екстремно нагряване, но твърде тънка, за да могат само парашутите да забавят голямо превозно средство. Нуждаем се от свръхзвукова ретропулсия-нежно приземяване на тежък полезен товар никога не е било правено с хора на борда.
Изкачване от Марсизисква ракета, достатъчно мощна, за да избегне гравитацията на Марс (около 38% от земната), но достатъчно малка, за да бъде доставена години по-рано. Тази ракета трябва да остане функционална на повърхността в продължение на месеци.
3. Поддържане на живота и консумативи
Необходим е екипаж от 4-6 душихрана, вода, кислород и управление на отпадъцитеза близо три години без повторно снабдяване.
Настоящите системи на МКС разчитат на редовни товарни кораби. За Марс всичко трябва да бъде пренесено от Земята или произведено на място (използване на ресурсите на място, ISRU).
Рециклиране на водатаиподдържане на живота със затворен цикълтрябва да постигне почти 100% надеждност-една повреда по време на транзит може да бъде фатална.
4. Радиация
Отвъд защитното магнитно поле на Земята, астронавтите са изложени на два основни източника на радиация:
Събития със слънчеви частици– непредсказуеми изблици на високоенергийни частици от слънцето.
Галактически космически лъчи– постоянна, силно проникваща радиация извън Слънчевата система.
Двупосочно пътуване до Марс може да изложи астронавтите нарадиационни дози над текущите граници на кариерата, увеличавайки риска от рак през целия живот. Екранирането е тежко; жизнеспособно решение (напр. водно екраниране, бързи транзитни времена или активно екраниране) все още се усъвършенства.
5. Микрогравитация и човешко здраве
Продължителната безтегловност причинява мускулна атрофия, загуба на костна плътност, промени в зрението (поради разместване на течности в черепа) и потенциални проблеми с имунната система.
На Луната астронавтите останаха само дни. Екипаж на Марс би прекарал повече от година при нулева g (транзит) плюс време на Марс, където гравитацията е само 38% от земната.
Изкуствена гравитация(напр. въртящи се секции на космически кораб) може да смекчи това, но все още нито един космически кораб не е летял с такава система.
6. Психологически и социални фактори
Изолацията, затвореността и забавянето на комуникацията правят мисията психологически екстремна.
Забавяне на комуникациятаварира от4 до 24 минутиеднопосочен, в зависимост от планетарното подравняване. Разговорът в реално време е невъзможен; екипажите трябва да работят с висока автономност.
Без незабавна поддръжка от контрола на мисията, без поверителност и същият малък екип от години. Това никога не е било опитвано за толкова дълго време.
7. Кацане и връщане с прецизност
Влизане, слизане и кацанена Марс е известен като "седем минути на ужас" дори за роботи. Що се отнася до хората, ние трябва да кацнем с изключителна точност близо до предварително поставени запаси и превозно средство за връщане.
Изстрелване от Марстрябва да бъде точно настроен за среща с траекторията на връщане към Земята. Ако превозното средство за изкачване се повреди, няма резервно копие.
8. Използване на ресурси на място (ISRU)
За да направим мисията осъществима, вероятно ще трябвапроизвеждат гориво на Марс(напр. използване на реакцията на Sabatier за получаване на метан от марсиански CO₂ и воден лед). Тази технология никога не е била демонстрирана на друга планета в мащаб.
9. Цена и политическа воля
Една човешка мисия на Марс се оценява на струващастотици милиарди доларив продължение на десетилетия. Поддържането на този ангажимент в множество администрации и международни партньорства е както политическо предизвикателство, така и техническо.
Ракетната връзка
Споменахте хиперголични пропеланти (азотна киселина + хидразин) по-рано. Докато те се използват в някои космически кораби (напр. за маневриране на тласкачи), мисията на Марс вероятно ще използваметан/LOXиливодород/LOXза основно задвижване, тъй като предлагат по-добра производителност и могат да бъдат произведени на Марс. Хиперголите са токсични и корозивни, което ги прави по-малко идеални за превозни средства с екипаж, където безопасността при работа е от първостепенно значение.
Резюме
Трудността не е самостоятелен проблем-аинтеграцияот всички тях:
Превозно средство, което може безопасно да транспортира хора в продължение на години
Защита от радиация и микрогравитация
Надеждни животоподдържащи и повърхностни системи
Способността да кацате, живеете и изстрелвате от друг свят
Всичко в рамките на бюджет и график, които обществото може да издържи
Решаваме ги част по част (напр. Артемида до Луната служи като полигон), но обиколката с екипаж на Марс остава най-добрият тест за нашето инженерство и издръжливост.
