Miért nehéz az embereknek eljutni a Marsra és vissza?
Hagyjon üzenetet
A Marsra és visszautazás az egyik legösszetettebb kihívás, amellyel az emberiség valaha is foglalkozott. Míg a robotküldetések sikeresek voltak, az emberek küldése több nehézséget okoz. A hipergol hajtóanyagok (például a hidrazin és a salétromsav) közelmúltbeli említése a rakétatechnológiához kapcsolódik, de ez csak egy része. Íme, miért olyan ijesztő egy személyzettel végzett Mars-körút.
1. Távolság és utazási idő
A Mars átlagosan kb140 millió mérföld (225 millió km)a Földről. Még optimális beállítás esetén is (amely nagyjából 26 havonta történik meg) egyirányú szállítás szükséges6-9 hónapáramhajtást használva.
A küldetés teljes időtartamalenne2-3 év(beleértve a Marson töltött időt és a visszatérést).
A Holddal ellentétben (3 nap múlva) nincs gyors mentési vagy megszakítási lehetőség.
2. Propulzió és űrhajó mérete
A legénység, az élőhely, a leszállórendszerek és a Marsra való visszatérés érdekében egy űrhajóra van szükségünk, amely sokkal nagyobb, mint bármi, ami korábban repült.
Vegyi rakéták(mint a hipergol üzemanyagot használók) megbízhatóak, de korlátozott a hatékonyságuk. Valószínűleg többszöri kilövésre lesz szükségünk ahhoz, hogy a járművet pályára állítsuk, vagy fejlett meghajtást (nukleáris termikus, elektromos) használjunk, amely még fejlesztés alatt áll.
Leszállás a Marsontrükkös: a légkör elég vastag ahhoz, hogy extrém felmelegedést okozzon, de túl vékony ahhoz, hogy az ejtőernyők önmagukban lelassítsák a nagy járművet. Szuperszonikus retropropulzióra van szükségünk,{1}}hogy nehéz rakományt kíméletesen leszálljunk, még soha nem sikerült emberekkel a fedélzeten.
Felemelkedés a Marsrólelég erős rakétára van szükség ahhoz, hogy elkerülje a Mars gravitációját (a Föld körülbelül 38%-a), de elég kicsi ahhoz, hogy évekkel korábban ki lehessen szállítani. Ennek a rakétának hónapokig működőképesnek kell maradnia a felszínen.
3. Életsegítő és kellékek
4-6 fős legénységre lenne szükségélelmiszer-, víz-, oxigén- és hulladékkezelésközel három évig utánpótlás nélkül.
A jelenlegi ISS rendszerek hagyományos teherhajókra támaszkodnak. A Mars esetében mindent vagy a Földről kell szállítani, vagy a helyszínen kell gyártani (in-situ erőforrás-felhasználás, ISRU).
Víz újrahasznosításészárt hurkú életfenntartásközel 100%-os megbízhatóságot kell elérnie,{1}}a szállítás közbeni hiba végzetes lehet.
4. Sugárzás
A Föld védő mágneses mezején túl az űrhajósok két fő sugárzási forrásnak vannak kitéve:
Napelemes események– nagy energiájú részecskék előre nem látható kitörése a napból.
Galaktikus kozmikus sugarak– állandó, erősen áthatoló sugárzás a Naprendszeren kívülről.
Egy oda-vissza út a Marsra kiteheti az űrhajósokata jelenlegi karrierhatár feletti sugárdózisok, növeli a rák kockázatát az egész életen át. Az árnyékolás nehéz; egy életképes megoldás (pl. vízárnyékolás, gyors átfutási idők vagy aktív árnyékolás) még mindig finomítás alatt áll.
5. Mikrogravitáció és az emberi egészség
A hosszan tartó súlytalanság izomsorvadást, csontsűrűség-csökkenést, látásváltozásokat (a koponya folyadékeltolódása miatt) és potenciális immunrendszeri problémákat okoz.
A Holdon az űrhajósok csak napokat tartózkodtak. A Mars legénysége több mint egy évet töltene nulla grammban (tranzit), plusz időt a Marson, ahol a gravitáció a Föld gravitációjának csak 38%-a.
Mesterséges gravitáció(pl. forgó űrhajó-szakaszok) mérsékelhetné ezt, de ilyen rendszerrel még nem repült űrhajó.
6. Pszichológiai és szociális tényezők
Az elszigeteltség, a bezártság és a kommunikációs késések pszichológiailag szélsőségessé teszik a küldetést.
Kommunikációs késéstól terjed4-24 percegyirányú, a bolygóállástól függően. A valós idejű beszélgetés lehetetlen; a személyzetnek nagy autonómiával kell működnie.
Nincs azonnali támogatás a küldetésirányítástól, nincs magánélet, és ugyanaz a kis csapat évek óta. Ilyen hosszú ideig még nem próbálkoztak ezzel.
7. Leszállás és visszatérés precízen
Belépés, leszállás és leszállása Marson még a robotok számára is "hét percnyi terror" néven ismert. Emberek esetében pontos pontossággal kell leszállnunk az előre elhelyezett kellékek és a visszatérő jármű közelében.
Indulás a Marsrólpontosan időzíteni kell a Föld-visszatérési pályával való találkozáshoz. Ha a felszálló jármű meghibásodik, nincs tartalék.
8. In-situ erőforrás-kihasználás (ISRU)
Ahhoz, hogy a küldetés megvalósítható legyen, valószínűleg szükségünk lesz ráhajtóanyagot termelnek a Marson(pl. a Sabatier-reakció segítségével metánt állítanak elő marsi CO₂-ból és vízjégből). Ezt a technológiát még soha nem mutatták be más bolygón ilyen méretekben.
9. Költség és politikai akarat
Becslések szerint egy emberi Mars-küldetés költségetöbb száz milliárd dollártévtizedek alatt. Ennek az elkötelezettségnek a több közigazgatásban és nemzetközi partnerségben való fenntartása éppolyan politikai, mint technikai kihívás.
A rakéta kapcsolat
Korábban említetted a hipergol hajtóanyagokat (salétromsav + hidrazin). Míg ezeket egyes űrjárművekben használják (pl. manőverező tológépeknél), egy Mars-misszió valószínűlegmetán/LOXvagyhidrogén/LOXfőhajtáshoz, mert jobb teljesítményt nyújtanak, és a Marson is gyárthatók. A hipergolok mérgezőek és maró hatásúak, ezért kevésbé ideálisak a személyzettel ellátott járművekhez, ahol a kezelés biztonsága a legfontosabb.
Összegzés
A nehézség nem egyetlen probléma,{0}}hanem azintegrációmindegyikből:
Egy jármű, amely évekig biztonságosan szállítja az embereket
Sugárzás és mikrogravitáció elleni védelem
Megbízható életfenntartó és felületi rendszerek
Leszállás, élet és elindulás képessége egy másik világból
Mindezt olyan költségvetésen és időrenden belül, amelyet a társadalom el tud tartani
Ezeket darabonként oldjuk meg (pl. az Artemis a Holdig próbatereként szolgál), de a legénységgel körbefutó Mars-út továbbra is mérnöki tudásunk és kitartásunk próbája marad.
