Marsin klassisissa tieteiskirjallisuustarinoissa on usein esiintynyt suojalasisilmäisiä marsalaisia, jotka hyökkäävät maapallolle sen arvokkaiden resurssien vuoksi. Mutta todellisuus on, että seuraavien 20 vuoden aikana - kaikkien teknisten ja budjettirajoitusten kanssa - vain ihmiset tunkeutuvat Punaiselle planeetalle. Tänä vuonna NASA julkisti viimeisimmän suunnitelmansa hypätä 300 miljoonaa kilometriä auringolta neljännelle planeetalle. Strategian mukaan Kuun kiertoradalle luodaan kuun asema, joka toimii välipisteenä Marsin kaukolennoille. Miehitetty etuvartio Deep Space Gateway toimii laukaisualustana Deep Space Transportille, joka on avaruusjärjestön Enterprise-versio.
2030-luvun alkuun mennessä astronautti on saattanut jättää ensimmäisen ihmisjäljen toiselle taivaankappaleelle vuodesta 1969. Hän tarvitsee älykkäitä laitteita, jotka mahdollistavat elämisen kylmällä, vieraanvaraisella planeetalla kaukana, kaukana lähimmästä paikasta, jota voidaan kutsua "kodiksi".
Vesi, vesi kaikkialla
Se, että Marsissa on vettä, ei ole enää yllättävää. Punaisen planeetan pintavirrat, jotka vuotavat säännöllisesti, saavat tutkijat uskomaan, että nestemäisen veden pitäisi todellakin tapahtua. NASA ilmoitti viime vuonna löytäneensä myös valtavan jääsäiliön, joka on jäätynyt planeetan kiinteän pinnan alle.
Varhaisilla Mars-matkustajilla ei kuitenkaan todennäköisesti ole helppoa pääsyä näihin vesilähteisiin, tai niiden käyttäminen on liian kallista. Sen sijaan tulevat astronautit voisivat käyttää Kalifornian yliopiston Berkeleyn tiedemiesten kehittämää vesityökalua.
Tämä aurinkoenergialla toimiva laite käyttää erityistä metalli-orgaanista kehystä (MOF) vetämään vettä ilmasta vähintään 20 prosentin kosteuden olosuhteissa. Tutkimus aiheesta julkaistiin viime kuussa Science-lehdessä.
Mainosvideo:
Tällä prototyypillä oli mahdollista kerätä ilmasta noin kolme litraa vettä 12 tunnissa käyttäen vain kilogrammaa MOF: ää. Runko yhdistää metallit, kuten magnesium, orgaanisiin molekyyleihin, jotka asettuvat jäykiksi, huokoisiksi kuiduiksi kaasujen ja nesteiden varastoimiseksi.
"Jos suhteellinen kosteus Marsissa on noin 20 prosenttia tai enemmän, en ymmärrä, miksi tämä laite ei voi toimia siellä", kertoo Omar Yagi, sen kirjailija, joka keksi MOF: n ensimmäisen kerran 20 vuotta sitten.
Vaikka vesilukko olisi ihan hyödyllinen kuivissa paikoissa maapallolla, tällainen laite toimisi myös täysin kuivalla Marsilla, jossa autiomaasta huolimatta suhteellinen kosteus voi nousta 80-100% yöllä - mikä on enemmän kuin tarpeeksi veden imemiseksi ilmakehästä.
Yagin tiimi työskentelee jo halvemman ja tehokkaamman vesihöyryn sorptiota varten. "On vain ajan kysymys, ennen kuin tästä tekniikasta tulee taloudellisesti kilpailukykyinen. Tämä on tärkeä askel kohti vesihuollon tulevaisuutta, kutsun sitä "henkilökohtaiseksi vedeksi".
Sivilisaation leima
Voimme 3D-tulostaa mitä tahansa nykyään - jopa toimivat munasarjat. Kyky tuottaa työkaluja ja osia auttaa ehdottomasti Marsin siirtolaisia, jotka eivät voi viedä kaikkea mukanaan yhdellä kertaa.
Äskettäin Luoteis-yliopiston joukkue osoitti kyvyn tulostaa 3D-rakenteita Marsin ja kuun pölyä käyttäen. Tarkemmin sanottuna, ei todellista pölyä, mutta NASA: n hyväksymä saman kokoinen ja muotoinen jäljittelijä. Tutkijat, joita johtaa Ramil Shah, ovat käyttäneet ns. 3D-maalausprosessia, jossa käytetään uusia musteita, joita hänen laboratoriossaan on aiemmin käytetty esimerkiksi grafeenin ja hiilinanoputkien tulostamiseen.
Tutkimus julkaistiin aiemmin tänä vuonna Nature Scientific Reports -lehdessä.
3D-painettu materiaali, joka koostuu 90 painoprosentista pölystä, on erittäin joustavaa ja kestävää kuin kumi. Se voidaan "leikata, rullata, taittaa ja muotoilla ennen 3D-maalausta". Voit jopa tehdä LEGO-tiiliä.
"Paikoissa, kuten muut planeetat ja kuut, joilla on rajalliset resurssit, ihmisten on käytettävä elämäänsä tällä planeetalla käytettävissä olevaa", sanoo Shah, apulaisprofessori McCormickin teknillisestä korkeakoulusta. "3D-musteet avaavat todella mahdollisuuden tulostaa erilaisia toiminnallisia tai rakenteellisia esineitä luodakseen elinympäristöjä maan ulkopuolelle."
Koti poissa kotoa
NASA kehittää omaa ratkaisua Punaisen planeetan asumiseen. Tämä on iglu.
Teknisesti "Marsin jäähuone" on suuri, puhallettava putkimainen rakenne, joka sisältää planeetalta kerättyjä ja jääkuoreen koteloituja materiaaleja.
Puhallettavan rakenteen idea on, että sitä on helppo kuljettaa. Miksi jäätä? Vesi tarjoaa erinomaisen suojan säteilyä vastaan, ja tämä on yksi suurimmista vaaroista, joita ihmiset kohtaavat avaruusmatkoilla. Pitkäaikainen altistuminen voi aiheuttaa syöpää tai jopa akuutin säteilysairauden.
Vaihtoehtoisesti asuminen, laboratoriot ja muut rakennukset voitaisiin haudata pinnan alle, mikä pakottaa tutkijat elämään kuin troglodyytit. Mutta Mars Ice Home tarjoaa paremman näkökulman.
"Kaikki valitsemamme materiaalit ovat läpikuultavia, joten osa päivänvalosta ulkopuolelta voi päästä sisään ja ilmoittaa sinulle, että olet talossa eikä luolassa", kertoi Kevin Kempton, NASA: n Mars Ice Home -hankkeen johtava tutkija.
Yksi omena päivässä
On epäselvää, kasvattiko sci-fi-menestys Marsilainen todella perunamyyntiä, mutta tutkijat kehittävät hienostuneita itsensä ylläpitäviä kasvien tiloja, jotka tarjoavat tuleville astronauteille tuoreita hedelmiä ja vihanneksia.
Esimerkiksi NASA: n, Arizonan yliopiston ja yksityisten yritysten välinen yhteishanke on bioregeneratiivinen elintukijärjestelmä (BLSS), jota edustaa vesiviljelylaitoskammio, joka ei tarvitse maaperää (tai mikä vielä parempaa, ihmisen ulosteita) ruoan tuottamiseen.
Suljetun piirin järjestelmä alkaa ravinnepitoisesta vedestä. Ravinteiden vesi tukee kasvien juurijärjestelmää. Järjestelmä hyödyttää sekä kasveja että ihmisiä samanaikaisesti, koska jälkimmäiset päästävät kasvillisuuteen imeytyvää hiilidioksidia. Kasvit puolestaan tuottavat happea fotosynteesin avulla.
”Ensimmäinen suuri projekti aloitettiin vuonna 2004. Olemme suunnitelleet ja rakentaneet ruokanviljelykammion etelänavalle (Etelämantereelle). Se on edelleen olemassa ja toimii edelleen”, sanoo Jean Giacomelli, Hallittujen ympäristöjen maatalouden keskuksen johtaja ja entinen BLSS-projektin tutkija.
BLSS oli esillä australialaisten omistamassa ja ylläpitämässä suljetussa ekologisessa järjestelmässä Biosphere 2.
Edessä olevat haasteet
On selvää, että vielä on paljon tehtävää, ennen kuin astronautit alkavat kasvattaa herkullisia punaisia omenoita Punaisella planeetalla. NASA ja sen kauppakumppanit kehittävät edelleen seuraavan sukupolven raketteja, jotka hoitavat kaikki tulevien tehtävien raskaat operaatiot. Muita hankkeita on käynnissä syvän avaruuden asumismoduulien luomiseksi, jotka vievät ihmiset Marsille.
Vakavia esteitä on jäljellä. Esimerkiksi säteilyn ongelma. ESA: n rahoittamat tiedemiehet julkistivat äskettäin laitteen, joka simuloi avaruussäteilyä uhkien tutkimiseksi ja ratkaisujen kehittämiseksi ihmisten ja laitteiden vaikutusten lieventämiseksi. Tällä hetkellä ilmailu- ja avaruuslääketiede keskittyy tutkimukseen siitä, kuinka ihmiset pysyvät terveinä ja joustavina syvässä avaruudessa.
On myös kysymys poissaolosta. Ovatko ihmiset riittävän vahvoja selviytyäkseen niin pitkältä matkalta? Tätä aihetta tutkitaan myös Etelämantereen olosuhteissa.
Tänä vuonna tulee kuluneeksi 60 vuotta avaruusajan alkamisesta, jolloin Venäjä aloitti ensimmäisen kerran avaruussatelliitin. Marsiin pääseminen alle vuosisadan päässä tästä käännekohdasta on historiallinen hetki, joka julistaa uuden tulevaisuuden ihmiskunnalle.
ILYA KHEL