Proč je pro lidi obtížné cestovat na Mars a zpět?
Zanechat vzkaz
Cesta na Mars a zpět je jednou z nejsložitějších výzev, jaké kdy lidstvo zvažovalo. Zatímco robotické mise uspěly, posílání lidí přidává další vrstvy obtížnosti. Nedávná zmínka o hypergolických pohonných hmotách (jako je hydrazin a kyselina dusičná) ve skutečnosti souvisí s -raketovou technologií je klíčový prvek, ale je to jen jedna část. Zde je důvod, proč je zpáteční cesta na Mars s posádkou tak skličující.
1. Vzdálenost a cestovní čas
Mars je v průměru asi140 milionů mil (225 milionů km)ze Země. I při optimálním vyrovnání (které nastává zhruba každých 26 měsíců) trvá jednosměrný tranzit6–9 měsícůpomocí aktuálního pohonu.
Celková doba trvání miseby bylo2–3 roky(včetně času na Marsu a návratu).
Na rozdíl od Měsíce (za 3 dny) neexistuje žádná možnost rychlé záchrany nebo přerušení.
2. Pohon a velikost kosmické lodi
Abychom dostali posádku, stanoviště, přistávací systémy a návratové vozidlo na Mars, potřebujeme kosmickou loď mnohem větší než cokoli, co předtím létalo.
Chemické rakety(jako ty používající hypergolická paliva) jsou spolehlivé, ale mají omezenou účinnost. Pravděpodobně bychom potřebovali několik startů, abychom sestavili vozidlo na oběžné dráze nebo použili pokročilý pohon (nukleární tepelný, elektrický), který je stále ve vývoji.
Přistání na Marsuje ošemetná: atmosféra je dostatečně hustá, aby způsobila extrémní zahřívání, ale příliš řídká na to, aby samotné padáky zpomalily velké vozidlo. Potřebujeme nadzvukový retropohon-jemné přistání těžkého nákladu se nikdy nedělalo s lidmi na palubě.
Výstup z Marsuvyžaduje dostatečně výkonnou raketu, aby unikla gravitaci Marsu (asi 38 % zemské gravitace), ale dostatečně malou, aby mohla být dopravena o několik let dříve. Ta raketa musí zůstat funkční na povrchu měsíce.
3. Podpora života a zásoby
Potřebovala by 4-6členná posádkanakládání s potravinami, vodou, kyslíkem a odpadytéměř tři roky bez doplňování.
Současné systémy ISS se spoléhají na běžné nákladní lodě. U Marsu musí být vše buď přeneseno ze Země, nebo vyrobeno na místě (in-situ resource utilization, ISRU).
Recyklace vodyapodpora života s uzavřenou smyčkoumusí dosáhnout téměř 100% spolehlivosti-selhání uprostřed přepravy může být fatální.
4. Záření
Mimo ochranné magnetické pole Země jsou astronauti vystaveni dvěma hlavním zdrojům záření:
Události slunečních částic– nepředvídatelné výbuchy vysokoenergetických částic ze slunce.
Galaktické kosmické záření– stálé, vysoce pronikající záření zvenčí sluneční soustavy.
Okružní cesta na Mars by mohla vystavit astronautyradiační dávky nad aktuální kariérní limityzvyšuje celoživotní riziko rakoviny. Stínění je těžké; životaschopné řešení (např. vodní stínění, rychlé přepravní časy nebo aktivní stínění) se stále zdokonaluje.
5. Mikrogravitace a lidské zdraví
Dlouhotrvající stav beztíže způsobuje svalovou atrofii, ztrátu hustoty kostí, změny vidění (v důsledku posunů tekutin v lebce) a potenciální problémy s imunitním systémem.
Na Měsíci zůstali astronauti pouhé dny. Posádka Marsu by strávila více než rok v nule g (tranzit) plus čas na Marsu, kde gravitace tvoří pouze 38 % zemské gravitace.
Umělá gravitace(např. rotující sekce kosmických lodí) by to mohly zmírnit, ale žádná kosmická loď s takovým systémem dosud neletěla.
6. Psychologické a sociální faktory
Izolace, uvěznění a komunikační zpoždění činí misi psychicky extrémní.
Zpoždění komunikacese pohybuje od4 až 24 minutjednosměrné, v závislosti na planetárním uspořádání. Konverzace v reálném čase je nemožná; posádky musí pracovat s vysokou autonomií.
Žádná okamžitá podpora ze strany řízení mise, žádné soukromí a roky stejný malý tým. Nikdy se o to nepokusil tak dlouho.
7. Přesné přistání a návrat
Vstup, sestup a přistánína Marsu je známo jako „sedm minut teroru“ i pro roboty. Pokud jde o lidi, musíme přistát s naprostou přesností poblíž předem umístěných zásob a zpátečního vozidla.
Start z Marsumusí být přesně načasováno na setkání s trajektorií návratu Země. Pokud selže výstupové vozidlo, neexistuje žádná záloha.
8. In-situ Resource Využití (ISRU)
Aby byla mise proveditelná, pravděpodobně ji potřebujemevyrábět pohonné hmoty na Marsu(např. použití Sabatierovy reakce k výrobě metanu z marťanského CO₂ a vodního ledu). Tato technologie nebyla nikdy demonstrována na jiné planetě v měřítku.
9. Náklady a politická vůle
Odhaduje se, že lidská mise na Mars bude státstovky miliard dolarůpřes desetiletí. Udržení tohoto závazku napříč mnoha správami a mezinárodními partnerstvími je výzvou politickou i technickou.
Raketové spojení
Již dříve jste zmínil hypergolové hnací plyny (kyselina dusičná + hydrazin). Zatímco ty se používají v některých kosmických lodích (např. pro manévrovací trysky), mise na Mars by pravděpodobně využilametan/LOXnebovodík/LOXpro hlavní pohon, protože nabízejí lepší výkon a mohly by být vyráběny na Marsu. Hypergoly jsou toxické a korozivní, takže jsou méně ideální pro vozidla s posádkou, kde je bezpečnost při manipulaci prvořadá.
Shrnutí
Obtížnost není jediný problém,{0}}aleintegraceze všech:
Vozidlo, které může bezpečně přepravovat lidi po celá léta
Ochrana před zářením a mikrogravitací
Spolehlivé systémy pro podporu života a povrchové systémy
Schopnost přistát, žít a startovat z jiného světa
To vše v rámci rozpočtu a časové osy, které společnost dokáže udržet
Řešíme je kousek po kousku (např. Artemis na Měsíc slouží jako zkušební základna), ale zpáteční cesta na Mars s posádkou zůstává konečným testem našeho inženýrství a odolnosti.
