Vergeten op Mars, Matt Damon in de Hollywood-kaskraker "The Martian" moest in zijn eentje met veel moeilijkheden omgaan om te overleven op de Rode Planeet. In het echte leven zou je echter voor dit leven moeten vechten lang voordat je daadwerkelijk naar Mars zelf gaat. Inderdaad, naast straling, psychologische en fysieke problemen die gepaard gaan met een lang verblijf in de ruimte, zal een persoon tijdens echte vluchten naar Mars andere tests moeten ondergaan. Laten we eens kijken naar de meest voor de hand liggende.
Langere Martiaanse dagen
Een Marsdag is slechts ongeveer 40 minuten langer dan op aarde. En hoewel je op het eerste gezicht integendeel blij kunt zijn dat je elke dag wel 40 minuten meer hebt, kan dit eigenlijk een heel ernstig probleem blijken te zijn, aangezien het dagelijkse biologische ritme van een persoon is ontworpen voor 24 uur. Een extra 40 minuten per dag op Mars zal er al snel toe leiden dat de persoon een jetlag ontwikkelt, die zich op zijn beurt zal uiten in de vorm van constante vermoeidheid en een slechte gezondheid.
Lucht- en ruimtevaartexploitanten van NASA hebben al de "geneugten" van dit syndroom ervaren, aangezien ze moesten werken in overeenstemming met de tijd van Mars, zodra enkele van de eerste rovers die naar Mars werden gestuurd, hun dagelijkse werk op de Rode Planeet begonnen. Alle medewerkers van de Sojourner-ruimtemissie naar Mars bijvoorbeeld hielden zich aan dezelfde tijd waarin de rover moest werken. Na een maand met zo'n drukke agenda, sloegen de operators, zoals ze zeggen, uit.
Voor daaropvolgende Mars-rovers was het controlecentrum van NASA in staat om drie maanden met succes de tijd van Mars aan te houden, maar tegen het einde van de missie waren de arbeiders nog steeds erg moe. Op basis van waarnemingen hebben wetenschappers ontdekt dat een persoon zich slechts gedurende korte perioden aan de tijd van Mars kan houden. Astronauten, die maanden op Mars zullen moeten blijven, zullen nooit buiten het raamwerk van de tijd van Mars kunnen komen.
Eerdere onderzoeken naar slaapproblemen toonden aan dat het menselijk lichaam een natuurlijk biologisch ritme van 25 uur heeft, maar zoals later bleek, waren de resultaten van deze onderzoeken onjuist. Nadat er nieuwe waarnemingen waren gedaan, kon geen van de deelnemers zich aanpassen aan de tijd van Mars.
Promotie video:
Minder zwaartekracht
Ondanks de mogelijkheid om ruimtereizen naar Mars te simuleren aan boord van het internationale ruimtestation ISS gedurende een lang verblijf daar, blijft het effect van langdurige blootstelling van het menselijk lichaam aan de zwaartekracht van Mars (38 procent van de aarde) nog steeds een mysterie voor wetenschappers. Zal langdurige blootstelling aan deze gedeeltelijke zwaartekracht de integriteit van spier- en skeletdichtheid behouden? En zo niet, hoe ermee om te gaan? Aangezien een persoon op elke vlucht naar Mars vele maanden in een gesloten blik moet doorbrengen, is het vinden van antwoorden op deze vragen van cruciaal belang.
In minder dan ideale simulaties toonden twee studies bij muizen aan dat bot- en spierverlies onder omstandigheden van Marszwaartekracht gelijk kan staan aan helemaal geen zwaartekracht. Uit de eerste studie bleek dat zelfs het zijn in een omgeving met 70 procent van de zwaartekracht van de aarde spier- en botverlies niet zou voorkomen.
In een tweede studie ontdekten de onderzoekers dat muizen ten minste ongeveer 20 procent van hun skeletmassa verloren in omgevingen met een lage zwaartekracht. Houd er echter rekening mee dat al deze onderzoeken zijn gebaseerd op simulaties. Totdat astronauten daadwerkelijk op Mars landen, zal het onmogelijk zijn om de ware effecten van verminderde zwaartekracht op hun lichaam te kennen.
Ruw oppervlak van Mars
Het eerste dat Neil Armstrong ontdekte nadat hij op het maanoppervlak was gestapt, was dat het landingsgebied letterlijk bedekt was met grote rotsblokken die een gevaar vormden voor zijn lander. Een soortgelijk probleem zou kunnen ontstaan voor astronauten die op Mars zullen landen. Ze zullen heel weinig tijd hebben om de lander op dergelijke kasseien of zandstenen te identificeren en te vermijden. Rotsen en verschillende hellingen kunnen ervoor zorgen dat de Mars-lander omvalt. Het is een feit dat zelfs zeer grote veranderingen in het vlak van het oppervlak erg moeilijk te detecteren zijn vanuit een baan om de aarde, dus mensen die landingsplannen zullen maken, kunnen dergelijke veranderingen eenvoudig per ongeluk missen.
Kleine scheurtjes en kuiltjes kunnen de sensoren ook misleiden, wat op zijn beurt kan leiden tot het vroegtijdig loslaten van parachutes of landingsbenen, evenals tot een onjuiste automatische berekening van de landingssnelheid. De kans dat de lander door een onjuist geanalyseerde landingsplaats te maken krijgt met een ramp, is verrassend hoog. Een studie wees uit dat deze kansen ongeveer 20 procent zijn.
Grootte raketneus kuip
Bij de ontwikkeling van een bemande Mars-landingsmodule doet zich vrijwel onmiddellijk één ernstig technisch probleem voor: de diameter van de neuskuip van de raket waarop deze Mars-module zal worden gelanceerd. Ondanks dat de huidige diameter van de grootste stroomlijnkap 8,4 meter is, zal het erg moeilijk zijn om de grootte ervan af te stemmen op het ontwerp van een bemande Mars-lander.
Het beschermende hitteschild dat nodig is om de zware lading te beschermen, zou dan te groot zijn om onder de kuip te passen. Daarom zal het in dit geval hoogstwaarschijnlijk nodig zijn om de opblaasbare hitteschildtechnologie te gebruiken, waarvan de ontwikkeling zich momenteel nog in de experimentele fase bevindt.
Het gebruik van het huidige radome-ontwerp voor een missie naar Mars zou een veel compactere lander vereisen die in de 8,4 meter lange radome zou passen. Elke grotere module past gewoon niet.
Zelfs als wordt besloten om een compactere lander te gebruiken, zal het ontwerp hoogstwaarschijnlijk vanwege dergelijke technische beperkingen opnieuw moeten worden uitgevoerd. We zullen bijvoorbeeld niet alleen de locatie van de astronauten moeten recyclen, maar ook de brandstoftanks van de module. De maat van de kuip zelf kan niet worden gewijzigd, omdat dit het draagraket destabiliseert.
Supersonische TDU
Een van de belangrijkste manieren om de snelheid van de Mars-landingsmodule te verlagen om zacht aan het oppervlak van Mars te kunnen aanmeren, is het supersonische remaandrijvingssysteem (TSP). De essentie ervan ligt in het gebruik van straalmotoren gericht op de beweging om het apparaat te vertragen van supersonische snelheden.
Het gebruik van een supersonische TDU in de dunne ijle atmosfeer van Mars is een must. Het starten van supersonische motoren kan echter een schokgolf veroorzaken die de Mars-lander kan beschadigen. NASA heeft bijvoorbeeld weinig ervaring met dergelijke procedures, wat op zijn beurt de kans verkleint dat de hele missie slaagt.
Deze technologie heeft drie problematische aspecten. Ten eerste kan het interactie-effect tussen luchtstroom en uitlaatgassen van de motor de lander letterlijk in tweeën splitsen. Ten tweede kan de warmte die wordt gegenereerd door de uitlaat van de afgewerkte raketbrandstof de lander verwarmen. Ten derde kan het handhaven van de stabiliteit van de lander bij het lanceren van supersonische TDU's een zeer ontmoedigende taak zijn.
Ondanks eerdere kleinschalige windtunneltests van dergelijke TDE's, zijn er veel tests op ware grootte nodig om de betrouwbaarheid van een dergelijk systeem te bepalen. Dit is een erg dure en tijdrovende klus. Dezelfde NASA kan echter ook een alternatieve (indirecte) versie hebben om dergelijke systemen te testen. Het Amerikaanse particuliere bedrijf SpaceX probeert actief een herbruikbare raket te ontwikkelen die een soortgelijk landingsprincipe gebruikt. En er moet worden opgemerkt dat er successen zijn in deze richting.
Statische elektriciteit
Ja, ja, dezelfde die je haar overeind doet staan, of een kleine elektrische schok als je iets aanraakt. Hier op aarde kan statische elektriciteit het onderwerp zijn van verschillende grappen en grappen (hoewel het onder aardse omstandigheden ook gevaarlijk kan zijn), maar op Mars kan statische elektriciteit ernstige problemen worden voor astronauten.
Op aarde zijn de meeste statische ontladingen te wijten aan de isolerende eigenschappen van de rubberen basis van de schoenen die we dragen. Op Mars zal het oppervlak van Mars zelf dienen als isolatiemateriaal. Zelfs als een astronaut gewoon over het oppervlak van Mars loopt, kan hij genoeg statische elektriciteit opbouwen om elektronica te verbranden, zoals de luchtsluis van een luchtsluis, simpelweg door de buitenste metalen schaal van het schip aan te raken.
De eigenaardigheid en droogheid van het oppervlak van Mars maken het tot een uitstekend isolatiemateriaal. Deeltjes op het oppervlak van Mars kunnen tot 50 keer kleiner zijn dan stofdeeltjes op aarde. Als je erop loopt, zal een bepaalde hoeveelheid ervan zich ophopen op de laarzen van de astronauten. Wanneer de Marswind het wegblaast, zullen zijn schoenen voldoende lading opbouwen om een lichte elektrische schok te veroorzaken, wat in dergelijke omstandigheden voldoende zou kunnen zijn om de hele missie te begraven.
De Mars-rovers, die nu aan de Rode Planeet werken, gebruiken speciale dunste naalden die de lading in de atmosfeer lozen en voorkomen dat deze de elektronica van de rovers raakt. In het geval van bemande missies naar Mars, zijn speciale ruimtepakken nodig om zowel de astronauten als de uitrusting die ze zullen gebruiken te beschermen.
Geschikte booster
Het Space Launch System (SLS) is momenteel het grootste draagraket in ontwikkeling en zal naar verwachting in de nabije toekomst worden gebruikt. Het is deze raket die het Westen wil gebruiken voor bemande missies naar Mars.
De huidige plannen van NASA vragen om een dozijn SLS-raketten voor één bemande missie naar Mars. De huidige grondinfrastructuur voor SLS-lanceringen voldoet echter slechts in minimale parameters aan de noodzakelijke voorwaarden: het is noodzakelijk om ten minste één ruimte te hebben voor het samenstellen van de raket, één gigantische transportband om de raket naar het lanceerplatform te brengen en één lanceerplatform zelf.
Als zelfs maar een van deze componenten kapot gaat of faalt, zullen er ernstige zorgen zijn over de beschikbaarheid van het vereiste lanceervoertuig, wat op zijn beurt de mogelijkheid van een bemande missie naar Mars in twijfel trekt.
Eventuele vertragingen bij het opzetten en testen van alle SLS-systemen kunnen bijvoorbeeld grote wijzigingen aanbrengen in de opstartschema's. Minder grote technische problemen en zelfs weersomstandigheden kunnen dezelfde problemen veroorzaken.
Bovendien vereist de koppeling in een baan om de aarde die nodig is om een ruimtevaartuig samen te stellen om naar Mars te gaan, naleving van het zogenaamde lanceervenster, dat wil zeggen de tijd waarin de raket zal worden gelanceerd. Bovendien vereist het rechtstreeks vanuit de baan van de aarde lanceren van een ruimtevaartuig naar Mars ook naleving van een bepaald tijdsbestek. Wetenschappers hebben volledige lanceringsmodellen ontwikkeld op basis van historische gegevens over vroege shuttle-lanceringen. Ze tonen een gebrek aan vertrouwen dat de SLS-raket beschikbaar zal zijn bij een bepaald lanceervenster, wat op zijn beurt ook een einde zou kunnen maken aan elke bemande missie naar Mars.
Giftige Marsgrond
In 2008 deed de robotsonde van NASA een historische ontdekking. Perchloraten zijn gevonden op het oppervlak van Mars. Ondanks het feit dat deze giftige reagentia hun weg hebben gevonden naar de industriële productie, kunnen ze bij mensen ernstige problemen met hun schildklier veroorzaken, zelfs als ze in kleine hoeveelheden worden gebruikt.
Op Mars is de concentratie perchloraten in de bodem 0,5 procent, wat al erg gevaarlijk is voor de mens. Als astronauten deze reagentia naar hun Martiaanse woningen brengen, zal na verloop van tijd zeker vervuiling en vervolgens vergiftiging plaatsvinden.
Decontaminatieprocedures die vaak in de mijnbouw worden gebruikt, kunnen de kans op besmetting tot op zekere hoogte helpen verminderen. Het zal echter niet mogelijk zijn om het probleem volledig op te lossen in de omstandigheden van Mars, en daarom zullen astronauten vroeg of laat problemen met de schildklier verwachten.
Bovendien wordt vergiftiging met perchloraten van het lichaam geassocieerd met verschillende ziekten van de bloedsomloop. Het is waar dat wetenschappers in deze richting nog niet ver zijn gevorderd, en daarom moet de opheldering van alle effecten van perchloraten op het menselijk lichaam nog worden geleerd. Daarom zijn de gevolgen van een verblijf op de Rode Planeet op de lange termijn erg moeilijk te voorspellen.
Het is waarschijnlijk dat astronauten constant kunstmatige hormonen zullen moeten gebruiken om hun metabolisme op peil te houden om de effecten van langdurige blootstelling aan perchloraten te bestrijden.
Lange termijn opslag van raketbrandstof
We hebben raketbrandstof nodig om naar Mars en terug te vliegen. Enorme brandstoftoevoer. De meest efficiënte raketbrandstof op dit moment is cryogene brandstof, dit is vloeibare waterstof en zuurstof.
Deze brandstof moet tijdens opslag constant worden gekoeld. Maar zelfs bij maximale voorbereiding treedt volgens de statistieken maandelijks 3-4 procent waterstoflekkage op uit brandstoftanks. Als astronauten al in de vlucht ontdekken dat hun brandstoftanks niet genoeg brandstof hebben voor de terugweg naar huis, dan zal - u begrijpt het zelf - een complete ramp plaatsvinden.
Astronauten zullen het koken van cryogene brandstof gedurende een aantal jaren moeten volgen totdat hun missie op de Rode Planeet plaatsvindt. Extra brandstof zou rechtstreeks op Mars zelf kunnen worden geproduceerd, maar voor de opslag en koeling ervan zijn speciale koelers nodig, die op hun beurt elektriciteit nodig hebben om te werken. Voordat we aan een missie naar Mars beginnen, moeten we daarom veel langetermijntests van brandstofopslagtechnologieën uitvoeren om ervoor te zorgen dat we onder alle omstandigheden voldoende brandstof hebben.
Liefde en meningsverschillen
In het kader van langdurige ruimtevluchten kan niemand afstand doen van het ontstaan van een romantische relatie tussen de bemanningsleden. Tegen het einde van een moeilijke werkdag hebben veel mensen psychologische en fysieke ontspanning nodig, de uitweg is slechts een liefdesrelatie. En hoewel het op het eerste gezicht allemaal schattig en romantisch klinkt, in de praktijk in de ruimte, kan dit soort relatie heel slecht zijn voor de hele missie.
In 2008 deed een groep mensen mee aan een experiment. Het lange verblijf in een afgesloten ruimte werd gebruikt als simulatie van een vlucht naar Mars. De gebeurtenissen van het experiment liepen uit de hand op een moment dat een van de "astronauten" erg overstuur raakte dat zijn vriendin weigerde seks met hem te hebben en in plaats daarvan een derde astronaut koos. Omdat hij in een staat van constante stress en vermoeidheid verkeerde, kon de eerste astronaut het op een gegeven moment niet uitstaan, en het eindigde allemaal met een gebroken kaak van de derde astronaut. Als dit geen experiment was, maar een echte ruimtemissie, dan zou dergelijk gedrag het succes ervan ernstig in twijfel trekken.
Helaas probeert NASA niet eens al deze mogelijkheden te overwegen. Volgens een recent rapport van de Amerikaanse National Academy of Sciences heeft NASA de kwesties van mogelijke seksuele relaties in het kader van ruimtemissies naar Mars helemaal niet onderzocht, en ook niet de kwesties van mogelijke compatibiliteit van psychotypen van mensen in langetermijnruimtemissies.
