چرا سفر به مریخ و بازگشت برای انسان دشوار است؟
پیام بگذارید
سفر به مریخ و بازگشت یکی از پیچیده ترین چالش هایی است که بشر تا به حال در نظر گرفته است. در حالی که ماموریت های رباتیک موفقیت آمیز بوده اند، فرستادن انسان لایه هایی از دشواری را اضافه می کند. اشاره اخیر به پیشرانه هایپرگولیک (مانند هیدرازین و اسید نیتریک) در واقع مرتبط با{2}فناوری موشک یک قطعه کلیدی است، اما فقط یک بخش است. در اینجا دلیلی است که یک سفر رفت و برگشت خدمه مریخ بسیار دلهره آور است.
1. مسافت و زمان سفر
مریخ به طور متوسط حدود140 میلیون مایل (225 میلیون کیلومتر)از زمین حتی در تراز بهینه (که تقریباً هر 26 ماه یکبار اتفاق میافتد)، حمل و نقل یک طرفه طول میکشد.6-9 ماهبا استفاده از نیروی محرکه فعلی
کل مدت ماموریتخواهد بود2-3 سال(از جمله زمان در مریخ و بازگشت).
بر خلاف ماه (3 روز دور)، هیچ گزینه نجات سریع یا سقط وجود ندارد.
2. اندازه پیشرانه و فضاپیما
برای به دست آوردن خدمه، زیستگاه، سیستم های فرود و وسیله نقلیه بازگشت به مریخ، به فضاپیمایی بسیار بزرگتر از هر چیزی که قبلاً پرواز کرده بودیم نیاز داریم.
موشک های شیمیایی(مانند آنهایی که از سوخت هایپرگولیک استفاده می کنند) قابل اعتماد هستند اما بازده محدودی دارند. ما به احتمال زیاد به پرتاب های متعدد برای مونتاژ خودرو در مدار یا استفاده از پیشرانه پیشرفته (هسته ای حرارتی، الکتریکی) نیاز داریم که هنوز در دست توسعه است.
فرود روی مریخمشکل است: اتمسفر آنقدر ضخیم است که باعث گرمای شدید شود، اما بسیار نازک است که چترها به تنهایی نمی توانند یک وسیله نقلیه بزرگ را کاهش دهند. ما به پیشرانه مافوق صوت نیاز داریم- فرود محموله سنگین به آرامی هرگز با انسان روی کشتی انجام نشده است.
صعود از مریخبه موشکی به اندازه کافی قدرتمند برای فرار از گرانش مریخ (حدود 38 درصد از زمین) نیاز دارد، اما به اندازه کافی کوچک است که سال ها زودتر تحویل داده شود. آن موشک باید ماه ها روی سطح کار کند.
3. پشتیبانی زندگی و لوازم
یک خدمه 4 تا 6 نفره نیاز داردمدیریت غذا، آب، اکسیژن و زبالهبرای نزدیک به سه سال بدون عرضه مجدد.
سیستمهای ISS فعلی به کشتیهای باری معمولی متکی هستند. برای مریخ، همه چیز باید یا از زمین حمل شود یا در محل تولید شود (استفاده از منابع درجا، ISRU).
بازیافت آبوپشتیبانی از زندگی حلقه بستهباید تقریباً 100٪ قابلیت اطمینان حاصل شود-یک شکست در اواسط حمل و نقل ممکن است کشنده باشد.
4. تشعشع
فراتر از میدان مغناطیسی محافظ زمین، فضانوردان در معرض دو منبع اصلی تشعشع هستند:
رویدادهای ذرات خورشیدی- انفجار غیرقابل پیش بینی ذرات پرانرژی از خورشید.
پرتوهای کیهانی کهکشانی- تابش ثابت و بسیار نافذ از خارج از منظومه شمسی.
یک سفر رفت و برگشت به مریخ می تواند فضانوردان را در معرض خطر قرار دهددوز تشعشع بالاتر از حد مجاز شغلی فعلی، افزایش خطر ابتلا به سرطان مادام العمر. سپر سنگین است. یک راه حل قابل اجرا (به عنوان مثال، حفاظت از آب، زمان حمل و نقل سریع، یا محافظ فعال) هنوز در حال تصفیه است.
5. میکروگرانش و سلامت انسان
بی وزنی طولانی مدت باعث آتروفی عضلانی، کاهش تراکم استخوان، تغییرات بینایی (به دلیل جابجایی مایع در جمجمه) و مشکلات احتمالی سیستم ایمنی می شود.
فضانوردان تنها چند روز در ماه ماندند. خدمه مریخ بیش از یک سال را در زمان صفر گرم (ترانزیت) به اضافه زمان در مریخ سپری می کنند، جایی که گرانش تنها 38 درصد گرانش زمین است.
گرانش مصنوعی(مثلاً بخشهای چرخشی فضاپیما) میتواند این موضوع را کاهش دهد، اما هیچ فضاپیما هنوز با چنین سیستمی پرواز نکرده است.
6. عوامل روانی و اجتماعی
انزوا، حبس و تاخیرهای ارتباطی، ماموریت را از نظر روانی شدید می کند.
تاخیر در ارتباطمحدوده از4 تا 24 دقیقهیک طرفه، بسته به تراز سیاره ای. مکالمه در زمان واقعی غیرممکن است. خدمه باید با استقلال بالا عمل کنند.
بدون پشتیبانی فوری از کنترل ماموریت، بدون حریم خصوصی، و همان تیم کوچک برای سالها. هرگز برای این مدت طولانی تلاش نشده است.
7. فرود و بازگشت با دقت
ورود، فرود و فروددر مریخ حتی برای ربات ها به عنوان "هفت دقیقه وحشت" شناخته می شود. برای انسانها، ما باید با دقت دقیق در نزدیکی وسایل از پیش تعیین شده و یک وسیله نقلیه برگشت فرود بیاییم.
پرتاب از مریخباید دقیقاً برای قرار ملاقات با مسیر بازگشت زمین زمان بندی شود. اگر وسیله نقلیه صعود از کار بیفتد، هیچ پشتیبان وجود ندارد.
8. استفاده از منابع درجا (ISRU)
برای عملی کردن این ماموریت، احتمالاً نیاز داریمتولید پیشران در مریخ(به عنوان مثال، استفاده از واکنش ساباتیر برای تولید متان از CO2 مریخ و یخ آب). این فناوری هرگز در سیاره دیگری در مقیاس نشان داده نشده است.
9. هزینه و اراده سیاسی
هزینه ماموریت انسانی مریخ برآورد می شودصدها میلیارد دلاردر طول دهه ها حفظ این تعهد در چندین دولت و مشارکت های بین المللی یک چالش سیاسی به همان اندازه که یک چالش فنی است.
اتصال موشک
قبلاً به پیشرانه هایپرگولیک (نیتریک اسید + هیدرازین) اشاره کردید. در حالی که آنها در برخی از فضاپیماها استفاده می شوند (مثلاً برای مانورهای پیشران)، ماموریت مریخ احتمالاً از آن استفاده می کند.متان/LOXیاهیدروژن/LOXبرای پیشرانه اصلی زیرا عملکرد بهتری ارائه می دهند و می توانند در مریخ تولید شوند. Hypergolics سمی و خورنده هستند، و آنها را برای وسایل نقلیه خدمه ای که ایمنی حمل و نقل در آن ها اهمیت زیادی دارد، ایده آل نیستند.
خلاصه
مشکل تنها یک مشکل نیست-بلکه همین استادغاماز همه آنها:
وسیله نقلیه ای که می تواند سال ها انسان را با خیال راحت حمل کند
محافظت در برابر تشعشعات و میکروگرانش
سیستم های پشتیبانی حیاتی و سطحی قابل اعتماد
توانایی فرود، زندگی و پرتاب از دنیایی دیگر
همه در یک بودجه و جدول زمانی که جامعه می تواند حفظ کند
ما اینها را تکه تکه حل می کنیم (مثلاً، آرتمیس به ماه به عنوان یک میدان آزمایش عمل می کند)، اما یک سفر رفت و برگشت سرنشین مریخ، آزمون نهایی مهندسی و استقامت ما باقی می ماند.
