Unohdettu Marsilla, Matt Damon Hollywoodin bändimestarissa "Marsilainen" joutui selviämään monista vaikeuksista yksin voidakseen selviytyä Punaisella planeetalla. Tosielämässä joudut kuitenkin taistelemaan tästä elämästä kauan ennen kuin todella pääset itse Marsille. Ihmisten on todellakin säteilyn, psykologisten ja fyysisten ongelmien lisäksi, jotka liittyvät pitkäaikaiseen avaruudessa pysymiseen, todellisten Marsiin suuntautuvien lentojen yhteydessä. Katsotaanpa selkeimpiä.
Pidemmät Marsin päivät
Marsin päivä on vain noin 40 minuuttia pidempi kuin maan päällä. Ja vaikka ensi silmäyksellä voit päinvastoin olla iloinen siitä, että sinulla on jopa 40 minuuttia enemmän päivittäin, tämä voi itse asiassa osoittautua erittäin vakavaksi ongelmaksi, koska ihmisen päivittäinen biologinen rytmi on suunniteltu 24 tunniksi. Lisämäärä 40 minuuttia päivittäin Marsilla johtaa pian siihen, että henkilölle kehittyy jet-lag, mikä puolestaan ilmenee jatkuvana väsymyksenä ja huonona terveytenä.
NASAn operaattorit ovat jo kokeneet kaikki tämän oireyhtymän "ilot", koska heidän piti työskennellä Marsin ajan mukaisesti heti, kun yksi ensimmäisistä Marsille lähetetyistä rovereista aloitti päivittäisen työnsä Punaisella planeetalla. Esimerkiksi kaikki Sojourner-avaruusmatkan Marsiin työntekijät pitivät samaa aikaa, jolloin roverin piti työskennellä. Kuukauden kuluttua niin kiireisestä aikataulusta operaattorit, kuten sanotaan, pelastuivat.
Seuraavien marssilaisten roverien osalta NASA: n ohjauskeskus pystyi pitämään menestyksekkäästi Marsin aikaa kolme kuukautta, mutta operaation loppuun mennessä työntekijät olivat silti hyvin väsyneitä. Havaintojen perusteella tutkijat ovat havainneet, että ihminen kykenee pitämään marsiaikaa vain lyhyitä aikoja. Astronautit, joiden on pysyttävä Marsilla kuukausia, eivät koskaan pääse ulos Marsin ajan puitteista.
Aikaisemmat nukkumista koskevat tutkimukset osoittivat, että ihmiskehossa on luonnollinen 25 tunnin biologinen rytmi, mutta kuten myöhemmin kävi ilmi, näiden tutkimusten tulokset olivat vääriä. Uusien havaintojen tekemisen jälkeen yksikään osallistujista ei kyennyt sopeutumaan Marsin aikaan.
Mainosvideo:
Alentunut painovoima
Huolimatta mahdollisuudesta simuloida avaruusmatkaa Marsiin kansainvälisellä avaruusasemalla pitkin oleskelua siinä, ihmisten kehon pitkäaikaisen altistumisen Marsin painovoimalle (38 prosenttia Maan pinnasta) vaikutus on edelleen tutkijoille mysteeri. Säilyttääkö pitkäaikainen altistuminen tälle osittaiselle painovoimalle lihaksen ja luuston tiheyden? Ja jos ei, miten käsitellä sitä? Kun otetaan huomioon, että jokaisella Marsiin lennolla ihmisen on vietävä useita kuukausia suljetussa tölkkiä, vastausten löytäminen näihin kysymyksiin on kriittistä.
Vähemmän kuin ihanteellisissa simulaatioissa kaksi hiirtä koskevaa tutkimusta osoitti, että luun ja lihasten menetykset Marsin painovoiman olosuhteissa voivat merkitä sitä, ettei painovoimaa ole ollenkaan. Ensimmäisessä tutkimuksessa todettiin, että vaikka olisimmekin ympäristössä, jossa maapallon painovoima on 70 prosenttia, se ei estä lihasten ja luiden menetystä.
Toisessa tutkimuksessa tutkijat havaitsivat, että hiiret menettivät vähintään noin 20 prosenttia luuston massasta matalapainoisissa ympäristöissä. On kuitenkin muistettava, että kaikki nämä tutkimukset perustuvat simulaatioihin. Ennen kuin astronautit todella laskeutuvat Marsille, on mahdotonta tietää alentuneen painovoiman todellisia vaikutuksia heidän kehoonsa.
Kova Marsin pinta
Ensimmäinen asia, jonka Neil Armstrong huomasi astuttuaan kuun pintaan, oli se, että laskualue oli kirjaimellisesti peitetty suurilla lohkareilla, jotka aiheuttivat vaaran hänen laskeuttajalleen. Samanlainen ongelma saattaa esiintyä astronauteille, jotka laskeutuvat Marsille. Heillä on hyvin vähän aikaa tunnistaa ja välttää lyömällä maa-aluetta sellaisiin mukulakiviin tai hiekkakiveihin. Kivet ja erilaiset rinteet voivat aiheuttaa Marsin laskeutumisen. Tosiasia, että jopa erittäin suuria muutoksia pinnan tasossa voi olla erittäin vaikea havaita kiertoradalta, joten laskusuunnitelmia laatineet ihmiset voivat yksinkertaisesti unohtaa tällaiset muutokset.
Pienet halkeamat ja syvennykset voivat myös pettää antureita, mikä puolestaan voi johtaa laskuvarjojen tai laskujalkojen ennenaikaiseen vapautumiseen sekä laskun nopeuden automaattiseen laskentaan. Mahdollisuudet, että laskulaite joutuu kohtaamaan katastrofin väärin analysoidun purkamispaikan vuoksi, ovat yllättävän suuret. Yhden tutkimuksen mukaan nämä mahdollisuudet ovat noin 20 prosenttia.
Raketin nenän suojuskoko
Miehitetyn Marsin laskeutumismoduulin kehittämisessä syntyy melkein heti yksi vakava tekninen ongelma - sen raketin nenän suojuksen halkaisija, jolle tämä Mars-moduuli otetaan käyttöön. Huolimatta siitä, että suurimman putkiston nykyinen halkaisija on 8,4 metriä, on erittäin vaikeaa sovittaa sen koko miehitetyn Mars-laskeuttajan suunnitteluun.
Raskaan kuorman suojaamiseksi tarvittava suojaava lämpösuoja olisi tällöin liian suuri, jotta se mahtuu vaipan alle. Siksi tässä tapauksessa todennäköisimmin on käytettävä puhallettavaa lämmönvaihtoteknologiaa, jonka kehittäminen on tällä hetkellä vain kokeellisessa vaiheessa.
Nykyisen säteilysuunnitelman käyttäminen Mars-operaatioon edellyttäisi paljon kompaktimpaa laskua, joka sopisi 8,4 metrin säteeseen. Suuremmat moduulit eivät yksinkertaisesti sovi.
Vaikka päätetäänkin käyttää kompaktimpaa laskua, todennäköisesti tällaisten teknisten rajoitusten vuoksi sen suunnittelu on uudistettava. Esimerkiksi meidän on kierrätettävä paitsi astronautien sijainnin myös moduulin polttoainesäiliöt. Itse valaisimen kokoa ei voida muuttaa, koska se destabiloi kantoraketin.
Yliääninen TDU
Yksi äänitavoista jarrutuskäyttöjärjestelmä (TSP) on yksi tärkeimmistä tavoista vähentää Marsin laskuyksikön nopeutta pehmeän telakoinnin yhteydessä Marsin pintaan. Sen ydin on liikettä kohti suunnattujen suihkumoottorien käyttö laitteen hidastamiseksi yliäänenopeuksilta.
Yliäänisen TDU: n käyttö Marsin ohuessa, täytetyssä ilmakehässä on pakollinen. Ylijäämämoottoreiden käynnistäminen saattaa kuitenkin luoda iskuaallon, joka voi vahingoittaa Marsin laskeuttajaa. Esimerkiksi NASA: lla on vähän kokemusta tällaisista menettelyistä, mikä puolestaan vähentää koko operaation onnistumismahdollisuuksia.
Tällä tekniikalla on kolme ongelmallista näkökohtaa. Ensinnäkin ilmavirran ja moottorin pakokaasujen välinen vuorovaikutusvaikutus voi kirjaimellisesti jakaa maa-aluksen puoliksi. Toiseksi käytetyn rakettipolttoaineen pakokaasujen aiheuttama lämpö voi lämmittää laskua. Kolmanneksi, maanpinnan vakauden ylläpitäminen ylääänen TDU-laitteiden käynnistämisessä voi olla erittäin pelottava tehtävä.
Huolimatta tällaisten TDE: n aikaisemmista pienimuotoisista tuuletunnelitestauksista, tällaisen järjestelmän luotettavuuden määrittämiseksi tarvitaan monia täysimittaisia testejä. Tämä on erittäin kallis ja aikaa vievä tehtävä. Samalla NASA: lla voi kuitenkin olla myös vaihtoehtoinen (epäsuora) versio tällaisten järjestelmien testaamisesta. Yhdysvaltain yksityinen yritys SpaceX yrittää aktiivisesti kehittää uudelleenkäytettävän raketin, joka käyttää samanlaista laskuperiaatetta. Ja on huomattava, että tähän suuntaan on saavutettu menestyksiä.
Staattinen sähkö
Kyllä, kyllä, sama, joka saa hiuksesi seisomaan päähän, tai pieni sähköisku, kun kosketat jotain. Täällä maan päällä staattisesta sähköstä voi aiheutua erilaisia vitsejä ja keppoja (vaikkakin maan olosuhteissa se voi olla myös vaarallinen), mutta Marsissa staattinen sähkö voi muuttua astronautien vaikeiksi ongelmiksi.
Maapallolla suurin osa staattisista purkauksista johtuu käytettävämme kengän kumiosien eristävistä ominaisuuksista. Marsissa Marsin pinta toimii eristeenä. Jopa vain kävelyllä Marsin pinnan yli, astronautti pystyy keräämään tarpeeksi staattista sähköä polttamaan elektroniikkaa, kuten airlockin lukon, vain koskettamalla aluksen ulkoista metallikoteloa.
Marsin pinnan erikoisuus ja kuivuus tekevät siitä erinomaisen eristysaineen. Marsin pinnalla olevat hiukkaset voivat olla jopa 50 kertaa pienemmät kuin maan pölyhiukkaset. Kävellessään sitä, tietty määrä sitä kertyy astronautien saappaisiin. Kun marsilainen tuuli puhaltaa sen pois, hänen kengänsä keräävät tarpeeksi latauksen aiheuttamaan pienen sähköiskun, joka sellaisissa olosuhteissa voisi riittää haudaamaan koko operaation.
Punaisella planeetalla työskentelevät Marsin roversit käyttävät erityisiä ohuimpia neuloja, jotka purkavat varauksen ilmakehään ja estävät sitä osumasta roversien elektroniikkaan. Marsiin tehtävien miehitettyjen matkojen yhteydessä tarvitaan erityisiä avaruuspukuja sekä astronautien että heidän käyttämiensä laitteiden suojelemiseksi.
Sopiva tehosterokotus
Space Launch System (SLS) on tällä hetkellä suurin kehitteillä oleva kantoraketti, ja sen odotetaan käytettävän lähitulevaisuudessa. Juuri tätä rakettia länsi aikoo käyttää miehitettyihin tehtäviin Marsiin.
NASA: n nykyiset suunnitelmat vaativat tusinaa SLS-rakettia yhdelle miehitetylle matkalle Marsiin. Nykyinen SLS-laukaisujen maainfrastruktuuri täyttää kuitenkin tarvittavat olosuhteet vain vähäisillä parametreilla: on oltava vähintään yksi huone raketin kokoamiseksi, yksi jättiläinen kuljettaja raketin toimittamiseksi laukaisupadulle ja yksi käynnistyslevy itse.
Jos edes yksi näistä komponenteista rikkoutuu tai epäonnistuu, tarvitaan vakavia huolenaiheita tarvittavan laukaisuajoneuvon saatavuudesta, mikä puolestaan asettaa kyseenalaiseksi miehitetyn operaation mahdollisuuden Marsiin.
Esimerkiksi kaikki SLS-järjestelmien perustamiseen ja validointiin liittyvät viiveet voivat tehdä suuria muutoksia käynnistysohjelmiin. Vähemmän merkittävät tekniset ongelmat ja jopa sääolosuhteet voivat aiheuttaa samoja ongelmia.
Lisäksi ilma-aluksen telakointi, joka vaaditaan avaruusaluksen kokoamiseksi Marsiin menemiseen, edellyttää ns. Laukaisuikkunan noudattamista, toisin sanoen aikaa, jonka kuluessa raketti laukaistaan. Avaruusaluksen laskeminen Marsiin suoraan Maan kiertoradalta edellyttää lisäksi tietyn aikataulun noudattamista. Tutkijat ovat kehittäneet kokonaisia laukaisumalleja, jotka perustuvat historialliseen tietoon varhaisissa sukkulan laukaisuista. Ne osoittavat, ettei SLS-rakettia ole saatavana tiettyyn laukaisuikkunaan, mikä puolestaan voi myös lopettaa minkä tahansa miehitetyn operaation Marsiin.
Myrkyllinen Marsin maaperä
Vuonna 2008 NASA: n robotti-anturi teki historiallisen löytön. Perkloraatteja on löydetty Marsin pinnalta. Huolimatta siitä, että nämä myrkylliset reagenssit ovat löytäneet tiensä teollisuustuotantoon, ne voivat aiheuttaa vakavia ongelmia kilpirauhanen ihmisillä, jopa pieninä määrinä käytettäessä.
Marsilla perkloraattien pitoisuus maaperässä on 0,5 prosenttia, mikä on jo erittäin vaarallista ihmisille. Jos astronautit tuovat nämä reagenssit Marsin asuntoihinsa, ajan myötä pilaantumista tapahtuu varmasti, ja sitten myrkytyksiä.
Kaivosteollisuudessa yleisesti käytetyt puhdistamismenetelmät voivat auttaa vähentämään saastumisen todennäköisyyttä jossain määrin. Ongelmasta ei kuitenkaan voida täysin päästä eroon Marsin olosuhteissa, ja siksi astronautit odottavat ennemmin tai myöhemmin ongelmia kilpirauhanen.
Lisäksi myrkytys kehon perkloraateilla liittyy moniin verenkiertoelimistön sairauksiin. Totta, tutkijat tähän suuntaan eivät ole vielä edenneet pitkälle, ja siksi perkloraattien kaikkien vaikutusten selvittäminen ihmiskehoon on vielä opittava. Siksi punaisella planeetalla olemisen seurauksia on pitkällä aikavälillä erittäin vaikea ennustaa.
On todennäköistä, että astronautien on jatkuvasti otettava keinotekoisia hormoneja aineenvaihdunnan ylläpitämiseksi, jotta voidaan torjua pitkäaikaisen alkloraateille altistumisen vaikutuksia.
Rakettipolttoaineen pitkäaikainen varastointi
Tarvitsemme rakettipolttoainetta lentääkseen Marsiin ja takaisin. Valtava polttoaineen saanti. Tehokkain rakettipolttoaine on tällä hetkellä kryogeeninen polttoaine, joka on nestemäinen vety ja happi.
Tämä polttoaine on jäähdytettävä jatkuvasti varastoinnin aikana. Tilastojen mukaan jopa maksimaalisen valmistelun avulla polttoainesäiliöistä tapahtuu kuukausittain 3-4 prosenttia vetyvuotoja. Jos astronautit huomaavat jo lennossa, että heidän polttoainesäiliöissään ei ole tarpeeksi polttoainetta takaisin kotiin, niin - ymmärrät itse, tapahtuu täydellinen katastrofi.
Astronautit joutuvat seuraamaan kryogeenisen polttoaineen kiehumista useita vuosia, kunnes heidän tehtävänsä Punaisella planeetalla tapahtuu. Lisäpolttoainetta voitaisiin tuottaa suoraan itse Marsiin, mutta sen varastointi ja jäähdytys vaativat erityisten jäähdyttimien asentamisen, jotka puolestaan vaativat sähköä toimimaan. Siksi ennen Marsiin tehtävän aloittamista meidän on suoritettava useita polttoaineen varastointitekniikoiden pitkäaikaisia testejä varmistaaksemme, että meillä on riittävästi polttoainetta kaikissa olosuhteissa.
Rakkaus ja erimielisyydet
Pitkäaikaisten avaruuslentojen yhteydessä kukaan ei voi luopua romanttisen suhteen syntymisestä miehistön jäsenten välillä. Vaikean työpäivän loppuun mennessä monet ihmiset tarvitsevat psykologista ja fyysistä rentoutumista, josta tie on vain rakkaussuhde. Ja vaikka ensi silmäyksellä se kaikki kuulostaa söpöltä ja romanttiselta, käytännössä avaruudessa tällainen suhde voi olla erittäin huono koko tehtävälle.
Vuonna 2008 ryhmä ihmisiä osallistui kokeiluun. Pitkää oleskelua suljetussa tilassa käytettiin lennon Marsiin simulointina. Kokeilun tapahtumat poistuivat hallitsemattomasta tilanteesta, jolloin yksi "astronauteista" oli erittäin järkyttynyt siitä, että hänen tyttöystävänsä kieltäytyi pitämästä seksiä hänen kanssaan ja valitsi sen sijaan kolmannen astronautin. Koska ensimmäinen astronautti oli jatkuvan stressin ja väsymyksen tilassa, se ei jossain vaiheessa pystynyt kestämään sitä, ja kaikki päättyi kolmannen astronautin murtuneeseen leukaan. Jos tämä ei olisi kokeilu, vaan todellinen avaruusoperaatio, niin tällainen käyttäytyminen kyseenalaistaisi vakavasti sen onnistumisen.
Valitettavasti NASA ei edes yritä harkita kaikkia näitä mahdollisuuksia. Yhdysvaltain kansallisen tiedeakatemian äskettäisen raportin mukaan NASA ei tutkinut mahdollisia sukupuolisuhteita Marsiin suuntautuvien avaruusmatkustusten puitteissa eikä myöskään käsitellyt ihmisten psykotyyppien mahdollista yhteensopivuutta pitkäaikaisissa avaruusmatkoissa.