De ce este dificil pentru oameni să călătorească pe Marte și înapoi?
Lăsaţi un mesaj
Călătoria pe Marte și înapoi este una dintre cele mai complexe provocări pe care omenirea le-a luat în considerare vreodată. În timp ce misiunile robotizate au reușit, trimiterea de oameni adaugă straturi de dificultate. Mențiunea recentă a propulsorilor hipergolici (cum ar fi hidrazina și acidul azotic) se leagă de fapt cu-tehnologia rachetelor este o piesă cheie, dar este doar o parte. Iată de ce o călătorie dus-întors pe Marte cu echipaj este atât de descurajantă.
1. Distanța și timpul de călătorie
Marte este, în medie, aproximativ140 milioane mile (225 milioane km)de pe Pământ. Chiar și la o aliniere optimă (care are loc aproximativ la fiecare 26 de luni), este nevoie de un tranzit într-un singur sens6–9 lunifolosind propulsia curentă.
Durata totală a misiuniiar fi2–3 ani(inclusiv timpul pe Marte și întoarcerea).
Spre deosebire de Lună (3 zile distanță), nu există nicio opțiune de salvare rapidă sau de anulare.
2. Propulsie și dimensiunea navei spațiale
Pentru a obține un echipaj, un habitat, sisteme de aterizare și un vehicul de întoarcere pe Marte, avem nevoie de o navă spațială mult mai mare decât orice a zburat înainte.
Rachete chimice(ca și cele care folosesc combustibili hipergolici) sunt fiabile, dar au o eficiență limitată. Probabil că vom avea nevoie de mai multe lansări pentru a asambla vehiculul pe orbită sau pentru a folosi propulsie avansată (termică nucleară, electrică) care este încă în dezvoltare.
Aterizare pe Marteeste dificil: atmosfera este suficient de groasă pentru a provoca încălzire extremă, dar prea subțire pentru ca doar parașutele să încetinească un vehicul mare. Avem nevoie de retropropulsie supersonică-aterizarea unei sarcini utile grele nu sa făcut niciodată cu oameni la bord.
Ascensiunea de pe Martenecesită o rachetă suficient de puternică pentru a scăpa de gravitația lui Marte (aproximativ 38% din cea a Pământului), dar suficient de mică pentru a fi livrată cu ani mai devreme. Acea rachetă trebuie să rămână funcțională la suprafață luni de zile.
3. Suport vital și consumabile
Ar avea nevoie de un echipaj de 4-6gestionarea alimentelor, apei, oxigenului și deșeurilortimp de aproape trei ani fără reaprovizionare.
Sistemele ISS actuale se bazează pe nave de marfă obișnuite. Pentru Marte, totul trebuie fie transportat de pe Pământ, fie fabricat la fața locului (utilizarea resurselor in situ, ISRU).
Reciclarea apeişisuport de viață în buclă închisătrebuie să atingă o fiabilitate de aproape 100%-o eroare în mijlocul tranzitului ar putea fi fatală.
4. Radiația
Dincolo de câmpul magnetic protector al Pământului, astronauții sunt expuși la două surse principale de radiații:
Evenimente de particule solare– explozii imprevizibile de particule de înaltă energie de la soare.
Raze cosmice galactice– radiație constantă, foarte pătrunzătoare din afara sistemului solar.
O călătorie dus-întors pe Marte i-ar putea expune pe astronauțidoze de radiații peste limitele actuale ale carierei, crescând riscul de cancer pe parcursul vieții. Ecranarea este grea; o soluție viabilă (de exemplu, ecranare cu apă, timpi de tranzit rapid sau ecranare activă) este încă în curs de rafinare.
5. Microgravitația și sănătatea umană
Imponderabilitate prelungită provoacă atrofie musculară, pierderea densității osoase, modificări ale vederii (datorită schimbărilor de lichid în craniu) și potențiale probleme ale sistemului imunitar.
Pe Lună, astronauții au stat doar câteva zile. Un echipaj de pe Marte ar petrece peste un an în zero-g (tranzit) plus timp pe Marte, unde gravitația este doar 38% din cea a Pământului.
Gravitația artificială(de exemplu, secțiunile de nave spațiale rotative) ar putea atenua acest lucru, dar nicio navă spațială nu a zburat încă cu un astfel de sistem.
6. Factori psihologici și sociali
Izolarea, izolarea și întârzierile de comunicare fac misiunea extremă din punct de vedere psihologic.
Întârziere de comunicarevariază de la4 până la 24 de minuteunidirecțional, în funcție de alinierea planetară. Conversația în timp real este imposibilă; echipajele trebuie să opereze cu autonomie ridicată.
Fără sprijin imediat din partea controlului misiunii, fără confidențialitate și aceeași echipă mică de ani de zile. Acest lucru nu a fost niciodată încercat pentru o perioadă atât de lungă.
7. Aterizare și întoarcere cu precizie
Intrare, coborâre și aterizarepe Marte este cunoscut drept „șapte minute de teroare” chiar și pentru roboți. Pentru oameni, trebuie să aterizăm cu o precizie maximă în apropierea proviziilor prepoziționate și a unui vehicul de întoarcere.
Lansare de pe Martetrebuie să fie cronometrat cu precizie pentru a se întâlni cu traiectoria de întoarcere la Pământ. Dacă vehiculul de urcare eșuează, nu există rezervă.
8. Utilizarea resurselor in situ (ISRU)
Pentru a face misiunea fezabilă, probabil că avem nevoieproduce propulsor pe Marte(de exemplu, folosind reacția Sabatier pentru a face metan din CO₂ marțian și gheață de apă). Această tehnologie nu a fost niciodată demonstrată pe o altă planetă la scară.
9. Costul și voința politică
Se estimează că va costa o misiune umană pe Martesute de miliarde de dolaripeste zeci de ani. Susținerea acestui angajament în mai multe administrații și parteneriate internaționale este o provocare politică la fel de mult ca și una tehnică.
Conexiunea cu racheta
Ai menționat mai devreme propulsorii hipergolici (acid azotic + hidrazină). În timp ce acestea sunt folosite în unele nave spațiale (de exemplu, pentru manevrarea propulsoarelor), o misiune pe Marte ar folosi probabilmetan/LOXsauhidrogen/LOXpentru propulsia principală deoarece oferă performanțe mai bune și ar putea fi fabricate pe Marte. Hypergolicurile sunt toxice și corozive, făcându-le mai puțin ideale pentru vehiculele cu echipaj în care siguranța la manipulare este primordială.
Rezumat
Dificultatea nu este o singură problemă-ciintegraredintre toate:
Un vehicul care poate transporta oameni în siguranță ani de zile
Protecție împotriva radiațiilor și microgravitației
Sisteme de suport de viață și de suprafață fiabile
Abilitatea de a ateriza, de a trăi și de a lansa din altă lume
Totul într-un buget și un calendar pe care societatea le poate susține
Rezolvăm aceste piesă cu bucată (de exemplu, Artemis to the Moon servește drept teren de probă), dar o călătorie dus-întors pe Marte cu echipaj rămâne testul suprem al ingineriei și rezistenței noastre.
