Чому людям важко подорожувати на Марс і назад?
Залишити повідомлення
Подорож на Марс і назад є одним із найскладніших завдань, які коли-небудь розглядало людство. Хоча роботизовані місії успішні, надсилання людей додає складності. Нещодавня згадка про гіперголічні палива (наприклад, гідразин і азотну кислоту) насправді пов’язана з-ракетною технологією — це ключова частина, але це лише одна частина. Ось чому подорож до Марса з екіпажем так складна.
1. Відстань і час у дорозі
Марс становить у середньому близько140 мільйонів миль (225 мільйонів км)із Землі. Навіть за оптимального вирівнювання (яке відбувається приблизно кожні 26 місяців) транзит в один бік займає6–9 місяцівз використанням поточного двигуна.
Загальна тривалість місіїбуде2–3 роки(включаючи час на Марсі та повернення).
На відміну від Місяця (за 3 дні), немає можливості швидкого порятунку чи припинення.
2. Силова установка та розмір космічного корабля
Щоб отримати екіпаж, середовище існування, системи посадки та повернути корабель на Марс, нам потрібен космічний корабель, набагато більший, ніж будь-який раніше.
Хімічні ракети(як ті, що використовують гіперголічне паливо) надійні, але мають обмежену ефективність. Нам, імовірно, знадобиться кілька запусків, щоб зібрати апарат на орбіті або використовувати передові двигуни (ядерні термічні, електричні), які все ще розробляються.
Висадка на Марсце складно: атмосфера досить густа, щоб викликати сильне нагрівання, але надто тонка, щоб лише парашути могли сповільнити великий транспортний засіб. Нам потрібен надзвуковий зворотний двигун-для м’якої посадки важкого корисного вантажу ніколи не було людей на борту.
Сходження з Марсапотрібна ракета, достатньо потужна, щоб уникнути гравітації Марса (приблизно 38% земної), але достатньо мала, щоб бути доставленою роками раніше. Ця ракета повинна залишатися працездатною на поверхні протягом місяців.
3. Життєзабезпечення та запаси
Потрібен екіпаж із 4-6 осібїжа, вода, кисень і управління відходамипротягом майже трьох років без поповнення.
Поточні системи МКС спираються на регулярні вантажні кораблі. Для Марса все має бути або доставлено із Землі, або виготовлено на місці (використання ресурсів на місці, ISRU).
Рециркуляція водиіжиттєзабезпечення замкнутого циклумає досягти майже 100% надійності-збій під час транзиту може бути фатальним.
4. випромінювання
Крім захисного магнітного поля Землі, астронавти піддаються впливу двох основних джерел радіації:
Події сонячних частинок– непередбачувані спалахи частинок високої енергії від сонця.
Галактичні космічні промені– постійне високопроникаюче випромінювання ззовні Сонячної системи.
Політ на Марс туди й назад може наразити астронавтівдози опромінення, що перевищують поточні межі кар’єри, збільшуючи ризик раку протягом життя. Екранування важке; життєздатне рішення (наприклад, захист від води, швидкий час проходження або активне екранування) все ще вдосконалюється.
5. Мікрогравітація та здоров'я людини
Тривала невагомість викликає атрофію м’язів, втрату щільності кісток, зміни зору (через зміщення рідини в черепі) і можливі проблеми з імунною системою.
На Місяці астронавти пробули лише дні. Марсіанський екіпаж провів би понад рік у нульовій температурі (транзит) плюс час на Марсі, де сила тяжіння становить лише 38% земної.
Штучна гравітація(наприклад, обертові секції космічного корабля) могли б пом'якшити це, але жоден космічний корабель ще не літав з такою системою.
6. Психологічні та соціальні фактори
Ізоляція, ув'язнення та затримки зв'язку роблять місію психологічно екстремальною.
Затримка зв'язкуколивається відВід 4 до 24 хвилинодносторонній, залежно від вирівнювання планет. Розмова в реальному часі неможлива; екіпажі повинні працювати з високою автономністю.
Немає негайної підтримки з боку управління місією, немає конфіденційності, і одна і та ж невелика команда роками. Це ніколи не робилося протягом такого тривалого часу.
7. Приземлення та повернення з точністю
Вхід, спуск і посадкана Марсі відомий як «сім хвилин терору» навіть для роботів. Що стосується людей, нам потрібно приземлитися з високою точністю поблизу заздалегідь розміщених припасів і транспортного засобу, що повертається.
Запуск з Марсамає бути точно приурочений до зустрічі з траєкторією повернення Землі. Якщо машина для підйому виходить з ладу, резервної копії немає.
8. Використання ресурсів на місці (ISRU)
Щоб зробити місію здійсненною, нам, мабуть, потрібновиробляти паливо на Марсі(наприклад, використання реакції Сабатьє для отримання метану з марсіанського CO₂ і водяного льоду). Ця технологія ніколи не була продемонстрована на іншій планеті в масштабі.
9. Вартість і політична воля
Орієнтовна вартість польоту людини на Марссотні мільярдів доларівпротягом десятиліть. Підтримання цього зобов’язання між кількома адміністраціями та міжнародними партнерствами є не менш політичним, ніж технічним викликом.
Ракетний зв'язок
Раніше ви згадували гіпергольні пропеленти (азотна кислота + гідразин). Хоча вони використовуються в деяких космічних кораблях (наприклад, для маневрування двигунів), місія на Марс, ймовірно, використовуватимеметан/LOXабоводень/LOXдля головного двигуна, оскільки вони пропонують кращі характеристики та можуть бути виготовлені на Марсі. Гіперголіки є токсичними та корозійними, що робить їх менш ідеальними для транспортних засобів з екіпажем, де безпека керування має першочергове значення.
Резюме
Складність полягає не в одній проблемі,-а в томуінтеграціяз усіх них:
Транспортний засіб, який роками безпечно перевозить людей
Захист від радіації та мікрогравітації
Надійні системи життєзабезпечення та поверхні
Можливість приземлятися, жити та запускатися з іншого світу
Усе в межах бюджету та часових рамок, які може витримати суспільство
Ми вирішуємо ці питання по частинах (наприклад, Артеміда на Місяць служить випробувальним полігоном), але подорож з екіпажем до Марса залишається найвищим випробуванням нашої техніки та витривалості.
