Почему людям сложно путешествовать на Марс и обратно?
Оставить сообщение
Путешествие на Марс и обратно — одна из самых сложных задач, которые когда-либо задумывалось человечеством. Хотя роботизированные миссии увенчались успехом, отправка людей усложняет задачу. Недавнее упоминание о гиперголическом топливе (например, гидразине и азотной кислоте) на самом деле связано с-ракетной технологией, которая является ключевым моментом, но это лишь одна часть. Вот почему путешествие на Марс туда и обратно с экипажем так сложно.
1. Расстояние и время в пути
Марс в среднем составляет около140 миллионов миль (225 миллионов км)с Земли. Даже при оптимальном выравнивании (которое происходит примерно каждые 26 месяцев) транзит в одну сторону занимает6–9 месяцевиспользуя текущую тягу.
Общая продолжительность миссиибыло бы2–3 года(включая время на Марсе и возвращение).
В отличие от Луны (до которой осталось 3 дня), здесь нет возможности быстрого спасения или прерывания.
2. Двигательная установка и размер космического корабля
Чтобы получить экипаж, среду обитания, посадочные системы и корабль для возвращения на Марс, нам нужен космический корабль, намного больший, чем все, что летало раньше.
Химические ракеты(например, те, что используют гиперголическое топливо) надежны, но имеют ограниченную эффективность. Нам, вероятно, потребуется несколько запусков для сборки корабля на орбите или использование усовершенствованной двигательной установки (ядерной, тепловой, электрической), которая все еще находится в стадии разработки.
Посадка на МарсЭто непростая задача: атмосфера достаточно плотная, чтобы вызвать сильный нагрев, но слишком тонкая, чтобы парашюты могли замедлить движение большого транспортного средства. Нам нужна сверхзвуковая ретро-движительная установка.-Мягкая посадка тяжелого груза никогда не осуществлялась с людьми на борту.
Восхождение с Марсатребуется ракета, достаточно мощная, чтобы преодолеть гравитацию Марса (около 38% земной), но достаточно маленькая, чтобы ее можно было доставить на несколько лет раньше. Эта ракета должна оставаться работоспособной на поверхности в течение нескольких месяцев.
3. Жизненное обеспечение и снабжение
Понадобится экипаж из 4–6 человек.управление продуктами питания, водой, кислородом и отходамипочти три года без пополнения запасов.
Современные системы МКС полагаются на обычные грузовые корабли. На Марсе все должно быть либо доставлено с Земли, либо произведено на месте (утилизация ресурсов на месте, ISRU).
Рециркуляция водыижизнеобеспечение с замкнутым контуромдолжна достигать почти 100 % надежности.-Сбой в процессе передачи может оказаться фатальным.
4. Радиация
За пределами защитного магнитного поля Земли космонавты подвергаются воздействию двух основных источников радиации:
События солнечных частиц– непредсказуемые всплески высокоэнергетических частиц от Солнца.
Галактические космические лучи– постоянная, высокопроникающая радиация из-за пределов Солнечной системы.
Путешествие на Марс туда и обратно может подвергнуть астронавтов воздействиюдозы радиации превышают текущие пределы карьеры, увеличивая риск рака на протяжении всей жизни. Экранирование тяжелое; жизнеспособное решение (например, гидрозащита, быстрое время прохождения или активное экранирование) все еще находится в стадии разработки.
5. Микрогравитация и здоровье человека
Длительная невесомость вызывает атрофию мышц, потерю плотности костей, изменения зрения (из-за смещения жидкости в черепе) и потенциальные проблемы с иммунной системой.
На Луне космонавты пробыли всего несколько дней. Марсианский экипаж проведет больше года в невесомости (транзите) плюс время на Марсе, где гравитация составляет лишь 38% от земной.
Искусственная гравитация(например, вращающиеся секции космического корабля) могли бы смягчить это, но ни один космический корабль еще не летал с такой системой.
6. Психологические и социальные факторы
Изоляция, заключение и задержки в общении делают миссию психологически экстремальной.
Задержка связиварьируется отот 4 до 24 минутв одну сторону, в зависимости от расположения планет. Разговор в реальном времени невозможен; экипажи должны действовать с высокой автономностью.
Никакой немедленной поддержки со стороны центра управления полетами, никакой конфиденциальности и одна и та же маленькая команда в течение многих лет. Никогда еще подобные попытки не предпринимались в течение столь длительного времени.
7. Точное приземление и возвращение
Вход, спуск и приземлениена Марсе известен как «семь минут ужаса» даже для роботов. Что касается людей, нам необходимо приземлиться с высокой точностью рядом с заранее размещенными запасами и транспортным средством возврата.
Запуск с Марсадолжен быть точно рассчитан на встречу с траекторией возвращения на Землю. Если подъемный аппарат выйдет из строя, резервной копии не будет.
8. Использование ресурсов на месте (ISRU)
Чтобы сделать миссию осуществимой, нам, вероятно, придетсяпроизводить топливо на Марсе(например, использование реакции Сабатье для получения метана из марсианского CO₂ и водяного льда). Эта технология никогда не демонстрировалась в таком масштабе на другой планете.
9. Стоимость и политическая воля
Стоимость миссии человека на Марс оцениваетсясотни миллиардов долларовна протяжении десятилетий. Поддержание этой приверженности со стороны различных администраций и международных партнерств является не только технической, но и политической задачей.
Ракетная связь
Ранее вы упомянули о гиперголических порохах (азотная кислота + гидразин). Хотя они используются в некоторых космических кораблях (например, для маневрирования двигателей), марсианская миссия, скорее всего, будет использоватьметан/LOXиливодород/LOXдля главной двигательной установки, поскольку они обладают лучшими характеристиками и могут быть изготовлены на Марсе. Гиперголики токсичны и агрессивны, что делает их менее идеальными для транспортных средств с экипажем, где безопасность обращения имеет первостепенное значение.
Краткое содержание
Трудность заключается не в какой-то одной проблеме-, а винтеграцияиз всех:
Транспортное средство, способное безопасно перевозить людей в течение многих лет
Защита от радиации и микрогравитации
Надежные системы жизнеобеспечения и наземные системы
Возможность приземлиться, жить и запуститься из другого мира.
Все в рамках бюджета и сроков, которые общество может выдержать.
Мы решаем эти проблемы постепенно (например, полет Артемиды на Луну служит испытательным полигоном), но путешествие на Марс туда и обратно с экипажем остается окончательным испытанием нашей инженерной мысли и выносливости.
