En bemandet flyvning til Mars er en planlagt menneskelig flyvning til Mars ved hjælp af et bemandet rumfartøj . Roskosmos , NASA og EKA har erklæret en flyvning til Mars som deres mål i det 21. århundrede, i 2045 eller 2050. Ideen om at levere en ekspedition til Mars som det første skridt i koloniseringen af Mars er en manifestation af fænomenet menneskelig ekspansion . Et mere umiddelbart mål er den direkte inddragelse af det menneskelige sind i udforskningen af Mars som en del af den omgivende verden.
Den første tekniske analyse af en bemandet mission til Mars blev foretaget af Wernher von Braun i 1948. Den blev udgivet som en bog, The Mars Project, først i Vesttyskland i 1952 og derefter på engelsk i USA i 1953.
Siden da er forskellige planer for at rejse til planeten blevet fremsat gentagne gange - primært af USSR (og Rusland ) og USA som rummagter , såvel som af private organisationer.
I USSR begyndte de første varianter af rumfartøjer til en ekspedition til Mars at blive overvejet for første gang i 1959 ved Royal OKB-1 [1] . Arbejdet foregik i sektor 9 under ledelse af Mikhail Tikhonravov [2] .
Først blev der udviklet skitser til projektet med Mars bemandet kompleks (MPC) med en lanceringsvægt på 1630 tons. Det var meningen, at den skulle samles i lav kredsløb om jorden, og den returnerede del af IPC havde en masse på 15 tons. Ekspeditionens varighed skulle være 2,5 år [3] .
Derefter fulgte udviklingen af et tungt interplanetarisk rumfartøj (TMK) i samme sektor . To grupper af ingeniører var involveret i projektet: den ene blev ledet af Gleb Maksimov , og den anden af Konstantin Feoktistov [3] .
Maximovs TMK var et tresædet rumfartøj, der kunne opsendes i kredsløb nær Jorden i en N-1- lancering med flyvebanen justeret til Mars ved hjælp af et øvre trin på et petroleum - ilt -brændstofpar . Dette skib indeholdt en bolig, fungerende (med en gateway til rumvandring), biologiske rum, aggregatrum, et nedstigningskøretøj og et korrigerende fremdriftssystem (KDU). Efter at have justeret flyvebanen til Mars, blev solkoncentratorer til drivhuset, solpaneler til at drive skibet og antenner til kommunikation med Jorden åbnet . Maksimovs projekt sørgede ikke for landing af besætningen på overfladen af Mars [3] .
TMK Feoktistov påtog sig montering i kredsløb og acceleration af skibet under flyvningen til Mars . Valget af motorer til skibet faldt på elektrojetmotorer , som er meget økonomiske, og takket være hvilke det var muligt at reducere affyringsvægten eller øge flyvevægten. I 1960 skulle der installeres en 7 MW reaktor på skibet , men i 1969 blev projektet revideret, hvorved reaktoreffekten blev øget til 15 MW, og antallet af nedstigningskøretøjer måtte reduceres fra 5 til 1 og antallet af personer i besætningen fra 6 op til 4. For pålideligheden ønskede udviklerne at sætte ikke én, men tre reaktorer. I 1988 erstattede projektet reaktorerne med solcellebatterier på grund af de store fremskridt i skabelsen af filmfotokonvertere og i udviklingen af transformerbare truss-strukturer [3] [4] .
Fordelen ved Feoktistovs TMK var en lille udskydningsvægt i forhold til Maksimovs TMK - 75 tons og en flyvevægt på 30 tons, hvilket gjorde det muligt at placere det nødvendige antal instrumenter og systemer på skibet. Ulempen lå i accelerationstiden: EJE'en havde en fremdrift på 7,5 kgf , af denne grund skulle accelerationen udføres i en spiral i flere måneder [3] .
Den 23. juni 1960 udpegede CPSU's centralkomité opsendelsesdatoen til den 8. juni 1971 med en tilbagevenden til Jorden den 10. juni 1974 [5] . Arbejdet med forberedelserne til en ekspedition til Mars (samt til Venus og Månen) blev stoppet den 13. maj 1961 for at koncentrere designbureauernes indsats om opgaver af forsvarsmæssig betydning [6] .
Et af hovedproblemerne ved ekspeditioner (både til Månen og til Mars) var udviklingen af et supertungt løftefartøj til at opsende et rumfartøj (eller dets elementer) i kredsløb. I USSR i 1960'erne blev en sådan raket udviklet - N-1 . I 1969 (efter den første amerikanske landing på månen) optrådte ordre nr. 232 fra ministeren for generel maskinteknik S. A. Afanasyev om udviklingen af Aelita-projektet. En flyvning på fem personer til Mars blev annonceret i 1985 [2] . I 1974 blev H-1 udviklingsprogrammet dog lukket, og med det blev udviklingen af en ekspedition til Mars afsluttet.
Siden 1976 begyndte udviklingen af Energia-Buran- programmet i USSR , som var et svar på udviklingen af et genanvendeligt transportrumfartøj i USA ( Space Shuttle -programmet). Som en del af projektet blev Energiya supertunge løfteraket skabt , men opgaven med at flyve til Mars var ikke fastsat. Energia blev lanceret to gange i 1987 og i 1988, men på grund af USSR's sammenbrud og den økonomiske krise blev Energia-Buran programmet lukket i 1993.
På grund af velkendte økonomiske problemer i Rusland blev en tilbagevenden til ideerne om interplanetariske flyvninger først mulig i 2000'erne. Efter at Mir-banestationen blev sænket i 2001, begyndte nye projekter at dukke op, herunder dem for en flyvning til Mars. Især i 2002 annoncerede Nikolai Anfimov , akademiker fra Det Russiske Videnskabsakademi, direktør for Central Research Institute of Mechanical Engineering , et internationalt projekt for bemandet flyvning til Mars .
I Ruslands føderale rumprogram for 2001-2005. returnerede planetarisk forskning om studiet af Mars og Phobos - "Mars Surveyor" og " Phobos-jord " [7] . Ifølge Phobos-Grunt-projektet var der planlagt en ubemandet flyvning til satellitten Mars- Phobos . Den 9. november 2011 blev Phobos-Grunt AMS opsendt , men den interplanetariske station forlod ikke lavt kredsløb om Jorden på grund af en nødsituation. Genlanceringen af Phobos-Grunt er planlagt til cirka 2020-2021 [8] . Senere blev det annonceret, at opsendelsen af Phobos-Grunt 2 i forbindelse med sekvestreringen af det føderale rumprogram ville blive gennemført efter 2025 [9] .
Fra november 2007 til november 2011 blev Mars-500 eksperimentet udført , hvis formål var at simulere en flyvning til Mars [10] . Roscosmos' partner i eksperimentet var European Space Agency .
Den 6. april 2012 blev Roscosmos og European Space Agency enige om den fælles implementering af ExoMars - projektet [11] . Den 14. marts 2016 blev rumfartøjet opsendt i henhold til det angivne program. Den 19. oktober 2016 opsendte han den kunstige Trace Gus Orbiter -satellit i kredsløb om planeten . Det blev også antaget, at Schiaparelli- modulet ville blive leveret til overfladen , men modulet styrtede ned under landing. Satellitten planlægger at studere metan og andre gasser i Mars atmosfære i 7 år for at identificere mulig biologisk aktivitet.
I begyndelsen af 2010 annoncerede Vitaly Lopota , General Designer for Energia Corporation , [12] [13] [14] starten på udviklingen af et megawatt-klasse atomkraftværk til den fremtidige generation af raketteknologi. Motorer af denne type vil have en specifik impuls op til 20 gange større end nuværende kemiske motorers , hvilket vil reducere flyvetiden til Mars til 1-1,5 måned [15] . Færdiggørelsen af arbejdet var planlagt til 2018, men er kendt for at være forsinket [16] .
Den 20. august 2012 blev det kendt, at det russiske raket- og rumselskab Energia skulle skabe en supertung løfteraket Sodruzhestvo [18] til flyvninger til Månen og Mars i de næste 5-7 [17] år sammen med Ukraine og Kasakhstan . Designet af den nye raket vil være baseret på den sovjetiske Energiya -raket, og den vil muligvis have et fremdriftssystem drevet af solpaneler eller en atomreaktor. Den anslåede bæreevne vil være 60-70 [17] tons. Men i 2015, på grund af reduktionen i finansieringen fra Roscosmos, blev det besluttet at opgive skabelsen af en supertung raket fra bunden og begrænse sig til kun at arbejde på dens nøgleelementer [19] . I 2018 underskrev præsident Putin et dekret, ifølge hvilket Energia Corporation blev fastlagt som den ledende udvikler af det super-heavy-class launch vehicle space raketsystem (KRK STK). Flyvetest af et sådant missil er planlagt efter 2030 [20] .
Den 11. april 2018 sagde lederen af Roscosmos, Igor Komarov, i et interview med medierne, at en bemandet flyvning til Mars ville finde sted efter udviklingen af Mars-programmet på Månen [21] .
Den tekniske plan for en flyvning til Mars blev først foreslået af udvikleren af verdens første ballistiske missil , den tyske designer Wernher von Braun , som havde arbejdet for den amerikanske hær siden 1945, i 1948. En anden tysker, der flyttede til USA - Willie Ley - i 1949 skrev den populærvidenskabelige bog "Space Conquest", dedikeret til udforskningen af det nære rum. En bog med planer om en flyvning til Mars blev meget populær i USA. Von Braun og Ley, der havde arbejdet sammen i Tyskland, fortsatte deres samarbejde i 1950'erne på det litterære område. Især udgav de i 1956 i fællesskab bogen The Exploration of Mars , hvor det oprindelige projekt med at sende 10 rumfartøjer til Mars blev reduceret til to skibe.
Efter opsendelsen af den sovjetiske satellit i 1957 gik den amerikanske regering ind i rumkapløbet med Sovjetunionen. I 1958 blev NASA (National Aeronautics and Space Administration) oprettet, som straks begyndte konsultationer med US Army Ballistic Missile Agency (Wernher von Braun var teknisk direktør). I 1960 blev alle hærens rumrelaterede projekter overtaget af NASA og fusioneret til det etablerede Marshall Space Center , med Wernher von Braun udnævnt til direktør. I 1961 blev Apollo-programmet vedtaget med det mål at lande astronauter på Månen .
I 1962 studerede flere amerikanske virksomheder under NASA EMPIRE-projektet en mulig bemandet mission til Mars. Dette var den første detaljerede analyse af sådanne muligheder baseret på faktiske NASA-rumflyvningsdata. Materialerne dannede grundlag for fremtidige lignende undersøgelser, der regelmæssigt blev foretaget af både virksomheder og NASA selv.
Efter succesen med Apollo-programmet foreslog von Braun at gøre en bemandet mission til Mars til målet for NASAs fremtidige bemandede flyveprogram. Forslaget blev overvejet af den amerikanske præsident Richard Nixon, men blev afvist til fordel for rumfærgeprogrammet, som ikke fokuserede på interplanetariske rejser. Muligheder for at bruge programmet til konstruktion af et interplanetarisk rumfartøj i kredsløb blev stadig overvejet, men blev ikke implementeret.
Den amerikanske præsident George HW Bush præsenterede planer for en bemandet mission til Mars i 1992 og pålagde NASA at beregne omkostningerne ved missionen. Under hensyntagen til projektomkostningerne på 400 milliarder amerikanske dollars, blev projektet afvist.
Hans søn, også den amerikanske præsident George Walker Bush , præsenterede en ny langsigtet plan for NASA i begyndelsen af 2004 , der fokuserede på bemandede missioner til Månen og Mars. Nyt var samtidig omkostningsestimatet, som forudsatte finansiering til udvikling med en exit fra Shuttle- og ISS-programmerne i over 30 år.
Revisionen af mål markerede begyndelsen på Constellation -programmet. Som en del af dette program var det første skridt at være skabelsen af Orion-rumfartøjet i 2010 , hvorpå astronauter kunne flyve først til Månen og derefter til Mars. Yderligere, fra 2024, ifølge NASA-planer, skulle en permanent beboet månebase dukke op , som ville blive forberedelse til en flyvning til Mars. Ifølge projektet ville ubemandede flyvninger forberede folk til landing på Mars; her er de amerikanske og europæiske programmer forenet. En mulig tur til Mars kan ifølge NASAs skøn finde sted i 2037.
Den 2. februar 2010 blev det kendt, at den amerikanske månebemandede flyvning ikke ville finde sted på grund af budgetnedskæringer. Da udviklingen af det nødvendige bemandede rumfartøj stoppede som et resultat, blev Mars bemandede mission også påvirket. Disse programmer blev ikke udskudt, men helt lukket uden et alternativ [22] . Men senere vendte NASA tilbage til revisionen af Constellation -programmet og udelukker ikke, at det genoptages. Den 15. april 2010 sagde præsident Obama, som talte ved Florida Space Center, om aflysningen af det nye måneprogram, " ... nogle mener, at vi bør forsøge at vende tilbage til Månens overflade først, som tidligere planlagt. Men nu må jeg sige helt ligeud: Vi var der allerede ... ” [23] Den 8. juli 2011, umiddelbart efter den sidste opsendelse af Atlantis-shuttlen STS-135 , annoncerede Obama officielt, at “ Amerikanske astronauter har et nyt mål - en flyvning til Mars ” [ 24] .
Den 20. februar 2013 blev det kendt om Inspiration Mars Foundations planer om at sende en bemandet ekspedition til Mars i januar 2018, der varer 501 dage. [25] [26]
Den 2. december 2014 annoncerede NASA sin hensigt om at sende mennesker til Mars i 1930'erne.
For at udarbejde en fremtidig flyvning til planeten Mars blev der tilbage i 2012 foreslået et særligt NASA-foreløbigt program under navnet Asteroid Redirect Mission abbr. ARM [27] [28] til en anslået pris på $2,6 milliarder [29] . Det inkluderer at fange en miniasteroide (eller mulighed B [30] - at løfte en stor sten fra en asteroide) og at placere den [31] [32] [33] i en stationær fjern retrograd bane [34] ( fjern retrograd bane - DRO [35 ] [36] ) rundt om Månen ved hjælp af et ubemandet rumfartøj med en ionmotor, og derefter landing af astronauter på denne asteroide indtil 2025 [37] . Projektet er blevet stærkt kritiseret [38] af asteroidespecialist Richard Binzel [39] [ 40] som et "cirkusstunt", der forringer målet.
I august 2015 gennemførte NASA med succes den sjette test af RS-25-motoren til Space Launch System superheavy raket , som udvikles til bemandede flyvninger ud i det dybe rum, og især til Mars. Fire af disse raketmotorer med flydende drivstof (på ilt og brint), som udvikles af det amerikanske firma Aerojet Rocketdyne , NASA og Boeing , skal installeres på den første fase af SLS løfteraket under opførelse . Brandtest af RS-25 fandt sted inden for 535 sekunder - det er, hvor længe de første trins kraftenheder skal fungere (under en rigtig start). SLS - raketten vil have en længde på mere end 100 meter og en masse på omkring 3.000 tons, med en nyttelast på 130 tons. Dens første test er planlagt til 2017, og den første flyvning - til 2018. Det er på denne raket, at USA planlægger at opsende det genanvendelige Orion -rumfartøj ud i rummet i 2030'erne med astronauter til Mars [41] .
Den 8. oktober 2015 udgav NASA en ny Mars- missionsforberedelsesplan med titlen " NASA's Journey to Mars: Pioneering Next Steps in Space Exploration." [42] [43] ). I den nye plan er der meget tilbage fra den tidligere Evolvable Mars Campaign-plan (offentliggjort i april 2015 [44] ) med hensyn til tilgangen til selve flyvningen til Mars - det er planlagt at flyve til Mars efter at have skabt en forsyning af brændstof i Marsbane (tidligere leveret der af traktorer på ionmotorer) gennem Månens retrograde kredsløb [45] (hvor tankskibe fyldt med brændstof udvundet på Månen vil vente). Der lægges stor vægt på brugen af lokale ressourcer på Mars ( In-Situ Resource Utilization [46] ). I nogle varianter af en bemandet flyvning [47] planlægger de ikke at flyve til Mars med det samme, men først til dens satellit Phobos eller Deimos , hvor skibet vil lande (en minibase vil blive bygget), og folk vil bruge ca. år før han vender tilbage til Jorden. Forud for denne flyvning [48] skulle "Uanset Jorden"-fasen, hvor lange missioner udføres på Månens overflade. Disse missioner kræver det rutinemæssige arbejde med at udvinde månens ressourcer til at producere brændstof, vand, ilt og byggematerialer. Denne fase kan tage årtier. Alt dette rejser alvorlig tvivl i NASA, og i den amerikanske regering og parlament, da mange mener, at disse missioner ikke er kompatible med en flyvning til Mars - vil der ikke være tilstrækkelig finansiering til en mission til Månen og en flyvning til Mars [49 ] .
I november 2015 annoncerede NASA søgningen efter et sted at lande en ekspedition til Mars. Ekspeditionen formodes at finde sted i 30'erne af det nuværende århundrede [50] .
I juni 2016 anbefalede det amerikanske Repræsentanternes Hus (ved at afstemme det næste års føderale budget) at NASA opgav Asteroid Redirect Mission for at fange en asteroide (som NASA anmodede om 66,7 milliarder dollars for) og i stedet vende tilbage til bemandede flyvninger til Månen. Argumentet siger, at det er Månen, der er det bedste (og ret tætte) teststed til at teste de vigtigste teknologier (landingsmodul, startmodul til at starte fra overfladen, boligbasemoduler, udforskning og udvinding af ressourcer, bearbejdning af dem til brændstof og oxidationsmiddel), der er nødvendigt for risikabelt, mens du rejser til Mars [51] [52] .
Den Europæiske Rumorganisation har udarbejdet Aurora -programmet, hvis formål blandt andet er at planlægge måne- og marsmissioner. Landingen af astronauter på Mars er planlagt frem til 2033. Da ESA 's økonomiske ressourcer er relativt små, kan planerne kun realiseres med internationalt samarbejde.
Den indiske præsident Abdul Kalam udsendte en erklæring den 26. juni 2004 , hvori han foreslog, at USA inden 2050 sender en amerikansk-indisk besætning til Mars . Dette forslag blev annonceret kort før starten på et tæt samarbejde med amerikanerne inden for astronautik. Kalam har tidligere været ansvarlig for udviklingen af det indiske missilprogram.
I 2014 udstedte UAEs religionsråd en fatwa , der forbød muslimer at flyve til Mars: Ifølge forfatterne af dokumentet er det at flyve til denne planet ensbetydende med selvmord, hvilket er forbudt i islam [53] .
Milliardær Elon Musks oprindelige plan var at bygge noget i retning af et miniaturedrivhus til dyrkning af planter på Mars ( Mars Oasis -projektet ), men Musk stod over for en mangel på raketter, der var i stand til at gøre sin drøm til virkelighed. Som et resultat etablerede han et privat luftfartsfirma med planer om at tage en mand til Mars [54] . Mellemstadier omfatter opsendelsen af en ubemandet lander til Mars i 2018 [55] ( Red Dragon - missionen , projektet afsluttet i 2017), tilrettelæggelsen af den gradvise levering af elementer fra den fremtidige base og opsendelsen af en mand til Mars i 2024 [54] [56] .
Mars OneEt privat projekt ledet af Bas Lansdorp og involverer en flyvning til Mars, efterfulgt af etableringen af en koloni på dens overflade og udsendelsen af alt, hvad der sker på tv [57] . Projektet er støttet af 1999-vinderen af Nobelprisen i fysik Gerard Hooft [58] . I 2019 blev Mars One Ventures, der implementerede dette projekt, erklæret konkurs [59] .
Inspiration Mars FoundationEn amerikansk non-profit organisation (fond), grundlagt af Dennis Tito , planlagde at sende en bemandet ekspedition i januar 2018 for at flyve rundt om Mars og vende tilbage til Jorden [58] [60] . På grund af manglende finansiering og NASAs manglende interesse for samarbejde blev projektet inaktivt i 2015 [61] .
Mars polarEt privat projekt, der involverer at sende en robotmission til Mars, og efterfølgende en bemandet mission [62] . I øjeblikket arbejdes der på at skabe en rover og en kommunikationssatellit. [63]
Centennial SpaceshipProjektet med uigenkaldeligt at sende mennesker til Mars for at kolonisere planeten. Projektet er blevet udviklet siden 2010 af Ames Research Center , et af NASAs vigtigste videnskabelige laboratorier. Hovedidéen med projektet er at sende folk til Mars for altid. Dette vil føre til en betydelig reduktion i omkostningerne ved flyvningen, det vil være muligt at tage mere last og mennesker. De første Mars-sonder er planlagt til at blive sendt til den røde planet allerede i 2030. En gruppe videnskabsmænd eller astronauter bragt til Mars sammen med højteknologisk udstyr og en lille atomreaktor vil være i stand til at producere ilt, vand og mad. Hvert andet år, når Mars er i det rigtige kredsløb, vil NASA være i stand til at forsyne bosættere igen og bringe nye astronauter ind.
Udover hovedmålet med flyvningen til Mars - at lande flere mennesker på Mars' overflade med en tilbagevenden til Jorden, hører søgen efter ressourcer uden for Jorden også til missionens mål .
Kosmiske stråler og solstråling , der indeholder den ioniserende komponent af stråling, ødelægger væv og DNA i en levende organisme. Nogle af skaderne er irreversible og kan føre til cellulære mutationer . Beskyttelse reducerer den absorberede dosis , men hidtil har der ikke været erfaring med et længerevarende ophold af en person i interplanetarisk rum uden for Jordens beskyttende magnetfelt . En undersøgelse fra Georgetown University bekræfter disse trusler; risikoen for at udvikle tyktarmskræft er særlig høj [64] . Med en stille sol er den mindste strålingsdosis , som astronauter vil modtage under en 15-måneders flyvning til Mars og tilbage, estimeret til 1 Sv , med et kraftigt udbrud på Solen - en størrelsesorden højere. Til sammenligning: På Jorden, som er beskyttet mod solstråling af et magnetfelt, er den gennemsnitlige strålingsdosis 2,4 mSv om året [65] .
En nylig undersøgelse af mus udført af forskere ved University of California, Irvine [66] viste , at eksponering for højenergiladede partikler (fuldt ioniseret oxygen og titanium kerner) i doser, der kan sammenlignes med dem, som astronauter kan modtage under langvarig rumflyvning forårsager en række langvarige kognitive lidelser forbundet med arbejdet i hjernebarken og hippocampus. Især de eksekutive funktioner, der ligger til grund for fleksibel målstyret adfærd, er faldet hos dyr, især i usædvanlige situationer. Som et resultat var de dårlige til at sætte mål, planlægge dem og fokusere på de væsentlige handlinger, der var nødvendige for at nå målet. Mus viste forringelse af rumlig, episodisk og genkendelseshukommelse såvel som et fald i frygtudryddelse (processen med gentilpasning til noget, der forårsagede en traumatisk effekt; for eksempel tilvænning til vand efter en drukneoplevelse) og som et resultat, en stigning i angst. På cellulært niveau forårsagede eksponering for stråling betændelse i nervevævet, skade på integriteten af synapser samt formen, tætheden og kompleksiteten af nervecellernes dendritter i den mediale præfrontale cortex. Dette førte til alvorlige adfærdsforstyrrelser. Ud over krænkelser af centralnervesystemets funktioner er der også effekter af stråling forbundet med DNA-skader og produktion af reaktive iltarter, der forstyrrer strukturen af biologiske makromolekyler. Disse omfatter en øget risiko for kræft, organdysfunktion, nedsat immunitet og en høj forekomst af strålingsgrå stær.
Alle disse effekter er forbundet med kosmisk baggrundsstråling. Hvis astronauterne kommer i vejen for relativt sjældne emissioner af højenergiprotoner fra Solen, så vil de højst sandsynligt dø af akut strålesyge. Yderligere passiv afskærmning eller elektromagnetisk afskærmning kan beskytte mod stråling, selvom dette problem kræver yderligere undersøgelse [65] .
Umiddelbart efter at en person går ind i vægtløshed , begynder hans krop at genopbygge. Blodet strømmer til den øverste halvdel af kroppen, og hjertet skal gøre mere for at pumpe blod. Kroppen "tror", at der er meget væske i kroppen, og begynder at udskille hormoner , der er ansvarlige for vand-salt metabolisme, som et resultat af hvilket en person mister meget væske. Normalt har en astronaut under en sådan omstrukturering brug for mindst 3 liter vand om dagen. Dette fænomen går ret hurtigt over [67] .
Langvarig vægtløshed under hele rumflyvningen betragtes som det største medicinske problem. Muskler , knogler og kredsløbssystemet, på grund af den manglende tiltrækningskraft , bliver svage, hvis de ikke trænes. Det meste af tabet af calcium og kalium sker i knoglerne i benene og bækkenet, i hændernes ribben og knogler er tabet mindre, i kraniets knogler stiger selv indholdet af disse kemiske elementer. Efter omkring 8 måneders vægtløshed tager det 2 år eller mere at komme sig på Jorden, da processen med knogleødelæggelse også finder sted i nogen tid under jordens tyngdekraft . For at reducere virkningen af vægtløshed til et minimum, er det muligt at udvælge en besætning med genetisk resistens over for osteoporose og bruge ultraviolet stråling , som på Mir -stationen , til at producere D- vitamin. Muskler restituerer på den anden side hurtigere under påvirkning af tyngdekraften , selvom de kan miste op til 25% af deres oprindelige masse under en lang flyvning. Musklerne i ben og ryg svækkes mest af alt, armens muskler mister næsten ikke deres masse på grund af stigningen i belastningen på dem i rummet [67] .
På trods af at Mars tyngdekraft er 38 % af Jordens, skal den stadig tilpasses på forhånd. En af mulighederne for at overvinde dette problem er at skabe en kunstig tyngdekraft ved at rotere centrifugen [67] 2 måneder før besætningens landing på overfladen af Mars , men på grund af centrifugens lille størrelse opstår der Coriolis-kræfter , som påvirker menneskers sundhed negativt [3] .
Mars magnetfelt er 800 gange svagere end Jordens . Dette er også et problem, da fraværet af et magnetfelt påvirker det autonome nervesystem negativt . Det er meget muligt, at der skal skabes et kunstigt magnetfelt på skibet og marsbasen for at løse dette problem [67] .
Ud over den fysiologiske påvirkning af en lang flyvetur er det også vigtigt at tage højde for de psykologiske aspekter. Nære omgivelser og begrænsede sociale kontakter bliver håndgribelige for astronauter. Derfor vil udvælgelsen af kosmonauter, da besætningerne på ISS allerede er ved at blive udvalgt, ikke kun udføres på baggrund af tekniske og videnskabelige kvalifikationer, men også på mental stabilitet og modstand mod psykisk stress.
Oftest noteres aggression, hvilket fører til konflikter, når folk er i et begrænset rum i lang tid. Denne effekt kan reduceres ved at rekruttere stress-resistente mennesker i den interplanetariske besætning. Forskellige kulturer, religioner, livsstile og filosofier bør overvejes, hvis besætningen er international. For at mindske følelsen af isolation fra Jorden, overvejes en mulighed for at skabe illusionen om et årstidsskifte, fuglesang eller de sædvanlige lugte for jordboere på skibet [67] .
Fra 3. juni 2010 til 4. november 2011 blev hovedstadiet af Mars-500- eksperimentet udført , hvor en flyvning til Mars simuleres .
Den 28. august 2016 blev endnu et HI-SEAS IV-eksperiment gennemført, lanceret for præcis et år siden af NASA og Hawaiian Institute på den nordlige skråning af den sovende Mauna Loa-vulkan (Hawaii); dens hovedmål var at studere de psykologiske og fysiologiske problemer, som deltagere i en fremtidig bemandet flyvning til Mars kan stå over for [68] .
Ud over stråling og vægtløshed identificerer NASA i sin rapport fra 2015 [69] yderligere tre grupper af risikofaktorer:
Forbundet med ophold i rumfartøjets isolerede rum:
Isoleringsrelateret:
Forbundet med fjernhed fra civilisationen:
På trods af betydelig finansiering (i 2014 brugte NASA alene mere end 150 millioner dollars på forskning på dette område), er der ikke engang tilstrækkelig information om mange sundhedsproblemer for interplanetariske rejsende [69] . Af de 25 faktorer, der er identificeret i NASAs planlagte arbejdsplan for at reducere risikoen for astronauters helbred, er kun én fuldt ud anerkendt, og 12 er delvist kontrolleret i dag. I henhold til samme tidsplan vil den eneste faktor, der ikke vil give efter for delvis kontrol, på tidspunktet for den første (ubemandede) fase af Mars-missionen være kosmisk stråling (det er med den, de største bekymringer er forbundet). Kontoret anerkender, at der endnu ikke er udviklet en koordineret tilgang til beskyttelse af astronauters sundhed i det dybe rum. Andre rumbureauer kan heller ikke prale af at have det [65] .
Med den nuværende udvikling af teknologi vil det tage et rumfartøj 6 måneder under optimale forhold kun at flyve én vej, og samme tid tilbage. Samtidig er det ønskværdigt, at folk bliver på Mars i mere end et år, så denne planet igen nærmer sig Jorden på minimumsafstand. På grund af flyvevarigheden på 2 år stiger sandsynligheden for sammenbrud af vitale systemer statistisk, for eksempel på grund af påvirkningen af mikrometeoritter .
Af særlig fare er svigt af raketmotoren . Af denne grund skal redundans anvendes. Så til et interplanetarisk kompleks, der vejer 1000 tons, kan der bruges omkring 400 elektriske raketmotorer med en fremdrift på omkring 0,8 N. Den samlede trykkraft vil være 320 N. På grund af flyvningens lange varighed vil denne fremdrift være tilstrækkelig til, at rumfartøjet opnår den nødvendige hastighed. Hver motor har sine egne arbejdsvæsketanke , sit eget styresystem, sin egen sektion af solpaneler. I betragtning af at elektriske raketmotorer er yderst pålidelige, vil svigt af flere motorer ikke i høj grad påvirke varigheden af flyvningen [4] .
StrålingEn yderligere vanskelighed er de opståede soludbrud , som på få dage giver en øget dosis af stråling til besætningen. I sådanne tilfælde skal astronauterne søge tilflugt i et særligt rum beskyttet mod ioniserende stråling . En mulig funktionsfejl i udstyr, især computer, og kablet kommunikation i løbet af dette tidsrum bør gives øget opmærksomhed.
Den farligste solvind er højenergipartikler, der har en energi på 10-100 MeV (i nogle tilfælde op til 10 10 eV). 90% af dem er protoner , 9% er alfapartikler , resten er elektroner og kerner af tunge grundstoffer. Partikelfluxtætheden er meget lav, men hastigheden ligger i området fra 300 til 1200 km/s (kortsigtet). Partikler, der bevæger sig med en sådan hastighed, kan, hvis de kommer ind i menneskekroppen, beskadige celler og DNA'et i deres sammensætning.
Det er umuligt at komme ind i "vinduet" som under flyvningen til Månen i Apollo -programmet, når solvindstrømmen er minimal og ikke ville udgøre en fare, på grund af den lange varighed af flyvningen til Mars . Øget strålingsbeskyttelse ved at opbygge skærmen vil påvirke skibets masse for meget, hvis værdi er kritisk for interplanetarisk flyvning.
I 1960'erne opstod ideen om at bruge et kunstigt magnetfelt til at beskytte mod ioniserende stråling , men beregninger viste, at diameteren af magnetfeltzonen skulle være mere end 100 km for effektivt at afbøje tunge ladede partikler fra rumfartøjet. Dimensionerne og massen af en sådan elektromagnet ville være så stor, at det ville være lettere at øge den klassiske afskærmningsbeskyttelse [70] .
Men som undersøgelser foretaget af en international gruppe af forskere fra Rutherford og Appleton Laboratory viser , kan magnetfeltets kraft til effektivt at beskytte skibet være lavere end tidligere antaget. De udviklede "Mini-Magnetosphere"-projektet ud fra den antagelse, at magnetfeltet ville danne en plasmabarriere fra partiklerne af solstråling selv . Nye partikler, der flyver ind i den magnetiske boble, skal interagere med de partikler, der allerede er i den, og med solens magnetfelt , hvilket øger beskyttelsens effektivitet. Resultatet af eksperimentet og computersimuleringer lavet af de samme videnskabsmænd i 2007 bekræftede denne teori om, at et magnetfelt på hundredvis af meter i størrelse er nok til at beskytte besætningen. Det er ikke nødvendigt for et sådant setup at fungere under hele flyvningen, det er nok at tænde det under kraftige soludbrud [70] .
StøvPå den røde planet er sandstorme delvist farlige, som skyldes store trykudsving (op til 10%), hvis forandringsmekanismer endnu ikke er klart forstået. På grund af manglen på en meteorologisk satellit kan stormvarsler ikke gives længe nok i forvejen. Endelig er andre vejrfænomener, såsom egenskaberne af planetens jordbund, ikke blevet fuldt ud undersøgt.
Marsstøv, selvom det er mindre slibende end månestøv, kan stadig påvirke astronauternes helbred negativt, hvis det trænger ind i lungerne. På grund af den meget lille partikelstørrelse er det meget svært at isolere fra det. Så astronauterne i Apollo -programmet bemærkede tilstedeværelsen af støv i nedstigningskøretøjet allerede næste dag. Derudover indeholder marsstøv 0,2% krom . Mange chromforbindelser er ikke farlige, men der er mulighed for tilstedeværelse af salte af chromsyre , som er stærke kræftfremkaldende stoffer [71] .
For elektronik ligger faren i de elektrostatiske egenskaber ved marsstøv. For eksempel kan en udladning, der gled mellem en astronauts rumdragt og et skib, beskadige elektronikken i den første. Det antages, at den elektrostatiske ladning akkumuleres på grund af konstant friktion med støv. Sandstorme bidrager også her. Da der ikke er flydende vand på Mars , vil jordforbindelse ikke hjælpe, men nogle videnskabsmænd foreslår allerede måder at løse dette problem på.
Palæontolog Larry Taylor fra University of Tennessee udførte et eksperiment med månejord. Han bestrålede jorden med mikrobølgestråling i 30 sekunder med en effekt på 250 watt og fandt ud af, at dette var nok til, at støvet sintrede og dannede en glaslignende film. Det skyldes indholdet af nanometerstore jernpartikler , der reagerer øjeblikkeligt på stråling. Baseret på dette princip ville det være muligt at lave en speciel vogn, der ville gå foran astronauterne og "fjerne" støvet [72] .
For at neutralisere den elektrostatiske ladning er der en metode, der allerede bruges på rovers . Den nederste linje er at installere på det objekt, hvorfra det er nødvendigt at fjerne ladningen, tynde nåle omkring 0,02 mm i størrelse. Gennem dem slipper ladningen ud i Mars atmosfære [72] .
Fysiker Jeffrey Landis fra NASA har fundet på en anden, mere effektiv måde at sprede elektrostatisk ladning. Du kan bruge en lille radioaktiv kilde, der ville blive knyttet til basisstrukturen eller rumdragten . Takket være lavenergi alfapartikler vil atmosfæren omkring denne enhed ionisere og blive elektrisk ledende [72] .
Langvarig mangel på tilstrækkelig søvnFuldstændig søvn under forhold med vægtløshed er umulig, og med et langvarigt fravær af fuldgyldig søvn oplever en person forstyrrelser i fysiologi og psyke [73] .
Mars Direct er en plan udarbejdet i 1990 af Robert Zubrin . For at gennemføre dette projekt er det nødvendigt at have en løfteraket, der i kraft kan sammenlignes med den amerikanske Saturn-5 løfteraket . Inden folk sendes til Mars, opsendes et automatisk rumfartøj, inklusive et returfartøj, fra Jorden og lander på Mars. Den har en kompakt 100 kW atomreaktor . Fra 6 tons brint leveret fra Jorden, kuldioxid fra atmosfæren på Mars og elektricitet fra en atomreaktor, produceres metan og vand ( Sabatier-reaktion ). Vand vil blive nedbrudt af elektricitet, den resulterende brint vil blive brugt igen til at producere metan og vand. Så fra 6 tons brint og kuldioxid fra Mars-atmosfæren vil der fås 24 tons metan og 48 tons ilt, som kan opbevares ved lav temperatur i flydende form. Yderligere 36 tons ilt skal opnås ved elektrolyse af kuldioxid. Af de 108 tons brændstof og oxidationsmiddel, der fremstilles, vil 96 tons være nødvendige for at vende tilbage til Jorden, resten vil blive brugt til et køretøj på overfladen af Mars .
I det næste opsendelsesvindue , 26 måneder efter automatisk flyvning, vil et bemandet rumfartøj blive opsendt . For at undgå vægtløshed under den seks måneder lange tur til Mars (tilpasning til Mars tyngdekraft vil tage ekstra tid), vil sidste etape af løfteraket være bundet til det bemandede rumfartøj. Dette system vil blive bragt i rotation, hvilket vil simulere Mars-tyngdekraften. Kort før landing i nærheden af det automatiske skib, der blev søsat 26 måneder tidligere, vil scenen skilles. Rumfartøjet har et modul med sig, som astronauter kan leve i på Mars' overflade . I tilfælde af at landingen af et bemandet rumfartøj ved en fejl sker langt fra det automatiske rumfartøjs landingspunkt, bliver kosmonauterne nødt til at køre et køretøj op til 1000 km til det. Efter omkring 1,5 jordår på Mars skulle astronauter være klar til at forlade planeten og vende tilbage til Jorden.
Næsten samtidig med lanceringen af en bemandet mission, skulle den næste automatiske flyvning finde sted for at gentage ovenstående procedure for at udforske den næste region af Mars-overfladen.
Omkostningerne ved 3 sådanne missioner anslås at være ca. US $ 50 milliarder , væsentligt mindre end US $ 400 milliarder anslåede post- 1989 bemandede mission til Mars iværksat af George HW Bush .
På grund af de høje krav inden for områderne fremdrift, sikkerhedsteknik, livsstøttesystemer og exobiologisk forskning er udvikling af nye teknologier nødvendig. Mange forventer en videnskabelig og teknologisk fremdrift herfra, svarende til den, der opstod i 60'erne efter den første bemandede flyvning ud i rummet. Generelt tegner dette et økonomisk opsving, der vil opveje de store omkostninger. Sammen med dette vil flyvningen også have betydning for den menneskelige civilisation, hvis en person tager det første skridt til en anden planet for senere at kolonisere den.
Derudover kan koloniseringen af Mars spille en stor rolle i at redde menneskeheden i tilfælde af en slags global katastrofe på Jorden , såsom en kollision med en asteroide . På trods af at sandsynligheden for en sådan katastrofe er lav, er det nødvendigt at tænke over det, da konsekvenserne af en global katastrofe kan være katastrofale for den menneskelige civilisation. På grund af den lange varighed af processen med kolonisering af andre planeter, er det bedre at starte den så tidligt som muligt og fra Mars [4] .
I videnskabelige termer er hovedeffekten af en bemandet ekspedition, at en person er et uforholdsmæssigt mere alsidigt og fleksibelt forsknings-"værktøj" end automater (rovere og stationære landere). Med et tilstrækkeligt langt ophold på overfladen (uger og måneder) er folk derfor i stand til at udforske landingsområdet og de omkringliggende områder meget dybere; uafhængigt, hurtigt og effektivt vælge de mest nyttige forskningsområder, baseret på den faktiske situation, som er umulig eller svær at forudsige på forhånd, når ekspeditionen forberedes. En person har en række unikke kvaliteter, der er nødvendige for processen med erkendelse af den omgivende verden, og alle disse kvaliteter vil blive fuldt ud brugt i ekspeditionen til Mars. I betragtning af den obligatoriske betingelse for, at besætningen skal vende tilbage til Jorden, er det muligt at levere et meget stort antal af de mest interessante prøver (hundredvis af kg) direkte til laboratoriet, udstyret med det fulde udvalg af udstyr, der er tilgængeligt for menneskeheden. Dette vil være nødvendigt for en omfattende, mest dybdegående undersøgelse af prøver, der ikke vil kunne studeres tilstrækkeligt ved brug af det udstyr, der er tilgængeligt på skibet. Samtidig er besætningen på landingsskibet ved kreativt at bruge det tilgængelige udstyr og instrumenter i stand til at udføre sådant arbejde og forskning, som ikke ville have været planlagt på forhånd, hvilket praktisk talt er umuligt selv for kontrollerede automatiske sonder. Af særlig betydning er det faktum, at vigtige beslutninger om arbejdets fremskridt kan træffes meget hurtigt og mest passende til situationen, da besætningen vil være direkte på overfladen i et virkeligt miljø, i modsætning til operatører og ledere af automatiske køretøjer placeret på Jorden , fra og hvortil signalet er i begge sider vil gå mindst en halv time.
En bemandet ekspedition gør det således muligt at opnå en hidtil uset mængde ny videnskabelig viden på relativt kort tid og måske løse de mest kuriøse og vigtige spørgsmål vedrørende moderne og antikke Mars geologi, meteorologi og spørgsmålet om mulig eksistens af liv på Mars. [74]
Udforskning af Mars med rumfartøj | |
---|---|
Flyvende | |
Orbital | |
Landing | |
rovere | |
Marshalls | |
Planlagt |
|
Foreslået |
|
Mislykket | |
Annulleret |
|
se også | |
Aktive rumfartøjer er fremhævet med fed skrift |