10 problemer, der hindrer en rejse til Mars

Enhver mission til Mars ville være fyldt med vanskeligheder - men som denne liste viser, er ingen af ​​udfordringerne nødvendigvis uoverstigelige. Tiårtier af erfaring inden for rumrejser har vist, at et glimt af opfindsomhed - såvel som en voldsom dosis af grådig bestemmelse - kan gå langt, når det kommer til at opfylde vores kosmiske ambitioner.

10

Bekostning




Hele Apollo Moon Landing Programmet fra 1960'erne og 70'erne kostede USA omkring 25 milliarder dollars. Det meste af dette blev brugt op til Apollo 11, hvorefter de fleste problemer med landing på månen blev løst, og de efterfølgende missioner blev billigere. En bemandet mission til Mars ville koste uforholdsmæssigt mere, for det første på grund af den kosmiske afstand, der skal tilbagelægges, hvor som helst fra 36 millioner til lidt over 250 millioner miles (Mars's bane er ret excentrisk).

For det andet er der mange mærkelige begivenheder, der langt ud i det dybe rum, hvoraf en enkelt kan dræbe et menneske meget let. Så snart vi forlader vores atmosfære, forsøger universet i det væsentlige at dræbe os. Og hvis vi sender 3 eller så mennesker 250 millioner miles væk, skal vi have alle mulige eventualiteter planlagt forud for tiden. At planlægge for hver kræver penge, og de mest konservative skøn svarer til en latterligt optimistisk sum på $ 1 mia. Og hvis den nationale (og i forlængelse globale) økonomi fortsætter med at falde, vil fremskridt hen imod en bemandet mission forblive agoniserende langsom. Mange af de følgende poster vedrører denne.

9

Terrestrial Patogener




Nogensinde spekulerer på, hvorfor teknikere og forskere, der arbejder på rumfartøjer og udstyr på grund af at blive sendt i rummet, klæde sig som kirurger på et hospital? Af nøjagtig samme årsag: For at undgå overførsel af bakterier. Nogle patogener er kendt for at kunne overleve rummets miljø. Deinococcus radiodurans er en af ​​de hårdeste kendte organismer af enhver art. Det er en bakterie, ikke en virus, og kan modstå en dosis på 5000 gram gamma stråling, hvor 5 grader er tilstrækkelige til at dræbe et voksen menneske. Den eneste nemme måde at dræbe er ved at koge det, og det kræver 25 minutter, mens botulinum dør efter kun 2 til 7 minutter.

Deinococcus kan findes i forkælet mad, spildevand, husholdningsstøv og mange andre steder. Så hvad sker der, hvis en mission til Mars introducerer den til det martianske miljø? Vi ved stadig ikke, om der er noget liv på Mars, men med missioner som Curosity Rover trækker vi dagligt tættere på at sige "ja". Hvis det er tilfældet, er det højst sandsynligt mikrobielt og har aldrig ramt noget liv fra Jorden. Deinococcus skader ikke mennesker, men det kan meget vel være katastrofalt for det ydre liv.

På grund af scenarier som dette har kritikere stillet spørgsmålstegn ved ethikken om at sætte fod på enhver planet, der kunne havne livet, og ethvert missionforslag skal behandle det på en eller anden måde, inden man går videre.

8

Fremdrivningsmetode




Til dato er alle vores aktiviteter i rummet gennemført via raketry. Vi skal undslippe jorden før noget andet, og vores hastighed skal være 11,2 km pr. Sekund. Det er ca. 25.000 mph. Den hurtigste kugle rejser på nogle 3.132 mph. Det eneste middel vi ved, hvormed der kan fremdrives et objekt ud af Jordens gravitationsfelt og i omløb og hinsides, er at sætte objektet oven på en gigantisk bombe, hvis eksplosion vi kan styre meget godt.

Brændstoffet, der kræves for at drive rumfærgen i kredsløb, vejede 1.100.000 pund pr. Hver af to raketboosters, hvoraf det meste var fremstillet af ammoniumperchlorat og aluminium. Der har mirakuløst været meget få katastrofer, der involverer disse raketdrevne bemandede opstigninger i rummet - Challenger-katastrofen fra 1986 mest bemærkelsesværdige blandt dem. Men fare er væk, er raketry i de fleste astronautiske holdninger groft ineffektivt i at overføre håndværk til rum.

I de fleste science fiction historier, tv-serier og film, udgang fra Jorden til omløb og hinsides er opnået via andre midler, der sjældent forklares netop fordi vi endnu ikke har en fuldstændig forståelse af en fremdriftsmetode bortset fra rocketry . Næsten alle køretøjer, herunder fly, drives af forbrænding, og det betyder brænding af brændstof. Men intet vi ved kan brænde uden ilt, hvorfor de fleste moderne fly endnu ikke kan flyve ud af vores atmosfære; de stal og plummet.

Forskere har svært ved at forsøge at finde frem til alternative fremdrivningsmetoder, der ikke kræver forbrænding. Disse medfører normalt tyngdekraften. Rumfartøjerne i Star Wars-filmene løfter helt enkelt af jorden og flyver ind i det ydre rum, og et håndværk, der kan gøre dette, ville gøre en tur til Mars meget lettere at indlede.

7

Rumsdemien




Du kan også kalde denne "kahyt feber". Vi kan ikke lide at blive samles i en bil i 200 miles ad gangen. Spørg enhver motorvej patrolman, og han vil fortælle dig, at hvis du sætter Jesus og Gandhi i en bil i længe nok, vil de begynde at kæmpe. Forestil dig nu, at de trange levestandarder for Apollo-kommandomodulet i 8 måneder er lette at lave. Derefter efter et par dage, måske en måned, med dejligt spændende udflugter i Martian, ser frem til yderligere 8 måneder lidt at lave, men være cooped op.

Se # 3 for en god metode til at bekæmpe, hvad astronauter kalder "rumdement." Men den primære måde at undgå det på er at tage astronauternes sind ud af deres isolation. Hovedårsagen til, at der ikke har været voldelige forbrydelser i rummet til dato, fra enhver nationalitet, er to gange: for det første har opholdet i rumflyvning været kort. Den længste ubrudte varighed i rummet er 437,7 dage for Valeri Polyakov fra 1994 til 1995. Han var fysisk alene i 258 af disse dage, men var altid i direkte forbindelse med sit russiske hovedkvarter og udførte 25 videnskabelige eksperimenter.Således var han sjældent alene med intet andet end sine egne tanker for selskabet.

Han holdt så lang tid i kredsløb for at bevise, at en sund mental tilstand kan opretholdes i løbet af en bemandet mission til Mars - og da han kom på jorden igen, insisterede han på at gå alene for at bevise, at dette ville være muligt på Mars (se nr. 5). Men hans psykologiske evalueringer bemærkede en markant mangel i hans følelsesmæssige tilstand og overordnede humør. Han blev observeret at være meget mere morose end normalt og let irriteret af enkle spørgsmål.

Overvej nu, at kommunikationsintervaller på vej til Mars bliver gradvis længere, indtil radiosignalerne, der bevæger sig ved lysets hastighed, i omløb omkring Mars vil have brug for op til ca. 22 minutter til at rejse rundrejse. Hvis det sidder i den mindste mulige afstand fra Jorden, vil radiosignalerne stadig bruge omkring 6 og et halvt minut til rundrejse. Emosionel opfyldelse med intervaller på 20 minutter mellem taler er umuligt, og det menneskelige interaktion er effektivt ugyldigt. Besætningen kan i mellemtiden blive træt af hinandens firma længe før rumfartøjet når Mars. Så skal de frygte afkastet. Rumprogrammer anvender psykologer til at vælge besætningsmedlemmer baseret på, hvor godt de kan komme sammen med hinanden, og det kan måske være umuligt at gøre det i det lange løb.

6

The Spacesuit




Det primære krav fra et rumsække er trykpåvirkning, da uden det vil et menneske blæse op til omtrent to gange normal størrelse og virke lidt som en powerlifter. Døden er ikke forårsaget af flashfrysning eller blodkogning, som begge vil forekomme, men ved de luftfyldte lunger dukker som balloner. Hvis du ikke holder vejret, men blæser det hele ud, vil du sorte ud på grund af asfyksi om cirka 15 sekunder og dø inden for 1 minut, før du fryser eller dit blod koger. Næsten alle rumstøj - fra Yuri Gagarin's SK-1 til stede - har været opblæsende dragter, som presser kroppen op ved at udvide som balloner.

Disse har gjort deres job rigeligt indtil nu, men astronauternes ophold i rummet har sjældent været meget længe. Dragene er klumpede, uskyldige og tillader ikke meget god bevægelsesfrihed. På månen fandt astronauterne det nemmeste at ambulere ved "loping" eller halvløb, halvhopping, og det skyldtes så lidt tyngdekraften - men Mars har lige under to femtedele af jordens tyngdekraft og vil gøre jorden -style ambulation mærkbart lettere: astronauterne vil være i stand til at bøje deres knæ og stride lige fremad, men vil øjeblikkeligt forlade jorden for et par inches. Vi kan ikke præcist reproducere denne gravitationstræk på Jorden; vand giver en tilstrækkelig grad af vægtløshed, men sænker lemmernes bevægelse.

Det, vi har brug for til Martian-udflugter, er en formstærk kostume, det modsatte af en oppustet en; i stedet for at presse på jakkesætet presser jakkesætet kroppen selv ved at klemme den i en tæt elastisk skal, der dækker alt andet end halsen og hovedet. Dragten kan således veje kun et eller to pund, i stedet for den 200 pund A7L, der bæres af Neil Armstrong og Buzz Aldrin. Ulempen ved skintight suit er det ubehag, det medfører for mænds lyskne og kvindernes bryster, selv når en beskytter er slidt. Det skal også inkorporeres en køleevne, eller astronauten vil bukke under for at varme udmattelse om få minutter.





5

Kunstig Gravity




Nul tyngdekraften er et alvorligt problem for længerevarende ophold i rummet. Kroppen er designet til livet på Jorden med en gravitationsstyrke på 1, mens Jupiter for eksempel besidder en g-force på 2.528. I vægten af ​​kredsløb eller rumrejse gennemgår menneskekroppen radikale aberrationer, især muskelatrofi og osteopeni eller tab af knoglemasse og densitet. For at imødegå disse virkninger skal astronauterne udøve anstrengende hver dag i mindst 4 til 5 timer, og dette kan ikke gøres via frie vægte, som også er vægtløse. Forårsdrevne vægte anvendes, ligesom løbebånd og stationære cykler, men de langsigtede resultater er simpelthen utilstrækkelige.

Det mest kendte eksempel på kunstig tyngdekraft er centrifugalkraft. Et rumskib skulle være udstyret med en massiv centrifuge, en spinde ring, der anvender justerbar kraft vinkelret på sin akse. Disse designs er populære i science fiction film, især 2001: A Space Odyssey. Astronauten ville være i stand til at gå rundt om centrifugens indre væg som om det var et gulv. Der er i øjeblikket ingen rumskib udstyret med en sådan centrifuge (se nr. 10), men flere designs undersøges.

Astronauter, der vender tilbage til Jorden efter kun 2 måneder i kredsløb, er ude af stand til at stå op i mere end 5 minutter og skal bæres eller rulles rundt, indtil deres kroppe tilpasser sig Jordens tyngdekraft. Virkningerne på astronautens krop, der rejser 8 måneder fra Jorden til Mars, ville være forfærdelige: han ville tabe 1% af skeletmassen pr. Måned, og straks efter rejsen skulle han udføre store øvelser og videnskabelige undersøgelser på overfladen af ​​en planet med en g-kraft på bare mindre end to femtedele af jordens. Så skulle astronauten komme hjem.

En metode til faking tyngdekraften er simpel magnetisme, men magnetiske støvler vil blot holde fødderne på en overflade uden at veje ned i kroppen overhovedet, og atrofi og osteopeni vil fortsætte med næsten ingen forandring.

4

Martian Patogener




Mens # 9 er omtalt som "forurenende forurening", vedrører denne post "omvendt kontaminering." Hvis du er bekendt med H. G.Wells Verdens Verdenskrig, du ved, at Martiansne dræbes ikke af menneskehedens samlede militære magt, men "af de mindste organismer, som Gud i sin visdom sætter på denne Jorden." Men hvis vi går til Mars og vender tilbage sikkert, vi kan medføre en bagudvariation af Wells vision.

Mars kan godt havne livet, og i så fald skal vi være meget forsigtige med det. De enkleste livsformer er ofte de farligste. Hvis det martiske liv er pitiably modtageligt for vores patogener, er vi lige så følsomme over for os selv, idet vi ikke har udviklet nogen immunitet overfor enhver form for livsform astronauter kan bringe tilbage på ydersiden af ​​deres rumtøj eller rumfartøjer eller udstyr eller endda inde i deres kroppe, en livsform, der har hvilet i suspenderet animation i milliarder år kun for at blive genoplivet i sit yndlingsmiljø.

En enkelt martinpatogen kunne skabe en global pandemi, der dræber absolut alt på jorden. For at bekæmpe dette blev apollo 11, 12 og 14 astronauterne, der gik på månen, sat i karantæne i 21 dage hver, før månen var bevist aflivet af ethvert liv. Men Månen har ingen atmosfære. Mars har en, omend meget tyndere, og med en helt anden kombination af gasser end jordens. De første astronauter, der skal sætte fod på Mars, skal derfor i karantæne i et stykke tid ved deres tilbagevenden - og alligevel, hvordan vil vi dræbe enhver mikrobe, som de bringer tilbage med dem?

3

Rumskibet




Denne post vedrører især # 10 og # 5. Vi har i øjeblikket mange rumfartøjer, der er i stand til at nå Mars intakt og i stand til at udføre deres robotopgaver - men når vi tilføjer menneskeliv i ligningen, stiger antallet af forpligtelser astronomisk, hvis du vil undskylde ordspillet. Det skal være et rummeligt håndværk for at kunne rumme 8 måneders menneskelig mobilitet. Det skal også udformes med flere af denne liste, herunder de to næste, i tankerne.

Hvis det er at have en kæmpe centrifuge for kunstig tyngdekraft, vil det være ekstremt stort og dyrt, men vigtigst af alt, et ekstremt komplekst ingeniørarbejde og dusinvis af NASA-ingeniører og forskere har udtalt, at vi endnu ikke har udviklet de teknologiske fremskridt til at konstruere et sådant håndværk. De tilbyder derefter håb ved at sige, at vi skulle have teknologien i de næste par årtier.

2

meteorer




Jorden er ramt af en anslået 1 septillion meteorer, asteroider og kometer hver dag. De fleste af dem er størrelsen af ​​et sandkorn. Selv dem størrelsen på en varevogn vil ikke nå overfladen. Men Månen har ingen atmosfære for at brænde dem op, og selvom den har et meget mindre overfladeareal, behøver du kun at se på et nærbillede af det for at få en ide om alt snavs, der zoomer rundt i universet. Atmosfærer virker som forbrændingsovne at slippe af med meget af denne sten, metal og is, men i sandt ydre rum, millioner af miles fra Jorden, er der ingen atmosfære for at beskytte rumfartøjet eller besætningen inde.

Husk i Star Wars IV, når Han Solo minder Princess Leia om at starte hyperspeed (hurtigere end lysrejser) uden først at planlægge en rute kan resultere i at flyve ind i en meteor? Det var en af ​​de bedre øjeblikke i science fiction realisme.

Hvad sker der under en 8-måneders rejse i dybt rum? Der er en masse intet mellem Jorden og Mars - bortset fra affald af alle størrelser, der synder rundt med op til 50 gange hurtigeste kugles hastighed. Vi kan effektivt bekæmpe dette ved at dække håndværkets vægge med rustningsplade. Men det kommer altid til prisen for ekstra vægt, hvilket vil gøre det endnu vanskeligere at rydde Jordens kredsløb.

1

Uhindret kosmisk stråling




Vores atmosfære og elektromagnetiske felt er de eneste grunde, vi ikke brænder til døden lige nu. Solens ultraviolette stråling stoppes for det meste af atmosfæren, mens synligt lys med længere bølgelængder trænger gennem jorden. Det er ikke sandt i det ydre rum. Astronauternes dragter er udstyret med visirer, der stopper solens skadelige stråling - og hvis de ikke skærer ansigtet på hjelmene, før de vender direkte sollys, blister de og blinde permanent i sekunder.

Ultraviolet stråling blev let stoppet af aluminiums Apollo Program Command Modules, men under deres rejser til og fra Månen klagede astronauterne om pludselige øjeblikkelige blink med lyseblåt eller hvidt lys. Lyset var ikke synligt hvor som helst inden for eller uden for rumfartøjet, og forhindrede ikke besætningen på nogen måde i at udføre deres opgaver, heller ikke forårsaget dem smerte.

Da efterfølgende rummissioner udledte lignende klager og beskrivelser af disse blinklys, undersøgte forskerne og opdagede, at de var forårsaget af "kosmiske stråler", hvilket er en misdannelse. De er slet ingen stråler, men subatomiske partikler, for det meste ensomme protoner, der kører næsten ved lysets hastighed. De trænger ind i rumfartøjer og efterlader teknisk huller i materialet, de passerer igennem, men disse tillader ikke nogen lækage, fordi de er mindre end atomer.