Обстоятельства, усложняющие возможность пилотируемых миссий на Марс

Интересно

Забытый на Марсе Мэтт Дэймон в голливудском блокбастере «Марсианин» в одиночку столкнулся со многими трудностями, чтобы выжить на Красной планете. Однако в реальной жизни вам придется сражаться за эту самую жизнь задолго до того, как вы действительно попадете на сам Марс.

Ведь помимо радиации, психологических и физических проблем, связанных с длительным пребыванием в космосе, человеку во время реальных полетов на Марс придется столкнуться и с другими испытаниями. Давайте посмотрим на самые очевидные.

Более продолжительные марсианские сутки

Обстоятельства, затрудняющие возможность пилотируемых полетов на Марс

Марсианский день длится всего на 40 минут дольше, чем на Земле. И хотя на первый взгляд, наоборот, вы можете быть счастливы иметь еще до 40 минут в день, на самом деле это может оказаться очень серьезной проблемой, поскольку суточный биологический ритм человека рассчитан на 24 часа. Дополнительные 40 минут каждый день на Марсе вскоре приведут к смене часовых поясов, что, в свою очередь, проявится в виде постоянной усталости и плохого здоровья.

Операторы аэрокосмической отрасли НАСА уже испытали все «радости» этого синдрома, так как им пришлось работать по марсианскому времени, как только некоторые из первых марсоходов, отправленных на Марс, начали свою повседневную работу на Красной планете. Например, все сотрудники космической миссии Sojourner на Марс записались на те же часы, что и марсоход. После месяца такого плотного графика операторы, как говорится, исчезли.

Для последующих марсианских вездеходов центр управления НАСА смог успешно удерживать марсианское время в течение трех месяцев, но к концу миссии рабочие все еще очень устали. На основании наблюдений ученые установили, что человек способен придерживаться марсианского времени только на короткие периоды. Астронавты, которым придется оставаться на Марсе в течение нескольких месяцев, никогда не смогут выйти за рамки марсианских временных рамок.

Предыдущие исследования проблем со сном показали, что человеческий организм имеет естественный биологический ритм в 25 часов, однако, как позже выяснилось, результаты этих исследований оказались неверными. После новых наблюдений ни один из участников не смог адаптироваться к марсианскому времени.

Пониженная гравитация

Обстоятельства, затрудняющие возможность пилотируемых полетов на Марс

Несмотря на возможность моделирования космического путешествия на Марс на борту Международной космической станции с длительным пребыванием на ней, эффект длительного воздействия на человеческое тело марсианской гравитации (которая составляет 38% земной) до сих пор остается загадкой для ученых. Сохранит ли длительное воздействие этой частичной гравитации целостность мышц и плотность скелета? А если нет, то как с этим бороться? Учитывая, что в любом полете на Марс человеку придется провести много месяцев в закрытой консервной банке, ответы на эти вопросы имеют решающее значение.

В менее чем идеальном моделировании два исследования на мышах показали, что потеря костей и мышц в условиях марсианской гравитации можно приравнять к отсутствию гравитации. Первое исследование показало, что даже пребывание в среде с силой тяжести в 70% не предотвращает потерю мышц и костей.

Во втором исследовании ученые обнаружили, что мыши потеряли не менее 20 процентов своей скелетной массы в условиях низкой гравитации. Однако следует иметь в виду, что все эти исследования основаны на моделировании. Пока астронавты не приземлятся на Марсе, будет невозможно узнать истинное влияние пониженной гравитации на их тела.

Читайте также:  Airbus представила прототип самолёта со смешанным крылом

Суровая марсианская поверхность

Обстоятельства, затрудняющие возможность пилотируемых полетов на Марс

Первое, что понял Нил Армстронг после восхождения на поверхность Луны, это то, что площадка для приземления буквально покрыта большими валунами, представляющими опасность для его посадочного модуля. Аналогичная проблема может возникнуть и у космонавтов, приземляющихся на Марс. У них будет очень мало времени, чтобы идентифицировать и избежать столкновения посадочного модуля с такой галькой или песчаником. Скалы и различные склоны могут привести к опрокидыванию посадочного модуля на Марс. Дело в том, что даже очень большие изменения в плоскости поверхности может быть очень трудно обнаружить с орбиты, поэтому люди, которые будут создавать планы посадки, могут просто случайно пропустить такие изменения.

Небольшие трещины и углубления также могут обмануть датчики, что, в свою очередь, может привести к преждевременному выпуску парашюта или опоры приземления, а также к неправильному автоматическому расчету скорости приземления. Вероятность того, что посадочный модуль столкнется с катастрофой из-за неправильно отсканированного места посадки, на удивление очень высока. Одно исследование показало, что эти шансы составляют около 20 процентов.

Размер головного обтекателя ракеты

Обстоятельства, затрудняющие возможность пилотируемых полетов на Марс

При разработке пилотируемого посадочного модуля на Марс практически мгновенно возникает серьезная техническая проблема – диаметр носовой части ракеты, на которой этот модуль будет запускаться на Марс. Несмотря на то, что в настоящее время диаметр самого большого обтекателя составляет 8,4 метра, будет очень сложно сопоставить его размеры с конструкцией пилотируемого марсианского посадочного модуля.

Следовательно, защитный тепловой экран, необходимый для защиты тяжелого груза, будет слишком большим, чтобы поместиться под обтекателем. Поэтому в этом случае, скорее всего, придется использовать технологию надувного теплозащитного экрана, разработка которой в настоящее время только проходит испытания.

Использование нынешней конструкции обтекателя для полета на Марс потребует гораздо более компактного посадочного модуля, который соответствует 8,4-метровому обтекателю. Любой модуль большего размера просто не подойдет.

Даже если вы решите использовать более компактный спускаемый аппарат, скорее всего, из-за таких технических ограничений его конструкцию придется переделывать. Например, утилизировать нужно будет не только местонахождение космонавтов, но и топливные баки модуля. Размеры самого обтекателя изменить нельзя, так как это дестабилизирует ракету-носитель.

Сверхзвуковая ТДУ

Обстоятельства, затрудняющие возможность пилотируемых полетов на Марс

Одним из основных способов снизить скорость посадочного модуля на Марс для мягкой стыковки с поверхностью Марса является система сверхзвуковой тормозной двигательной установки (TSP). Его суть заключается в использовании реактивных двигателей, направленных на движение, для замедления транспортного средства со сверхзвуковых скоростей.

Обязательным условием является использование сверхзвукового TDU в тонкой разреженной атмосфере Марса. Однако запуск сверхзвуковых двигателей может создать ударную волну, которая может повредить посадочный модуль на Марсе. У НАСА, например, мало опыта в таких процедурах, что, в свою очередь, снижает шансы на успех всей миссии.

У этой технологии есть три проблемных аспекта. Во-первых, взаимодействие между воздушным потоком и выхлопом двигателя может буквально разделить посадочный модуль пополам. Во-вторых, тепло, выделяемое отработавшим ракетным топливом, может нагреть посадочный модуль. В-третьих, поддержание устойчивости посадочного модуля при запуске сверхзвуковых TDU может быть очень сложной задачей.

Несмотря на предыдущие мелкомасштабные испытания таких TDE в аэродинамической трубе, для определения надежности такой системы необходимо множество крупномасштабных испытаний. Это очень дорогая и трудоемкая задача. Однако у самого НАСА может быть альтернативная (косвенная) версия для тестирования таких систем. Частная американская компания SpaceX активно пытается разработать многоразовую ракету, использующую аналогичный принцип посадки. И надо отметить, что в этом направлении есть успехи.

Читайте также:  Топ-10 самых необычных бронемашин в истории

Статическое электричество

Обстоятельства, затрудняющие возможность пилотируемых полетов на Марс

Да-да, то же самое, что у вас встают дыбом в волосах или при прикосновении к чему-то возникает небольшой удар электрическим током. Здесь, на Земле, статическое электричество может быть предметом различных шуток и шуток (хотя оно может быть опасным даже в земных условиях), но на Марсе статическое электричество может обернуться серьезными проблемами для космонавтов.

На Земле большая часть статических разрядов возникает из-за изоляционных свойств резиновой основы обуви, которую мы носим. На Марсе поверхность самого Марса будет служить изоляционным материалом. Даже просто идя по поверхности Марса, космонавт может накопить достаточно статического электричества, чтобы сжечь электронику, например воздушный шлюз, просто прикоснувшись к внешней металлической оболочке корабля.

Своеобразие и сухость марсианской поверхности делают ее отличным изоляционным материалом. Частицы на поверхности Марса могут быть в 50 раз меньше, чем частицы пыли на Земле. При ходьбе по нему определенное количество накапливается на ботинках космонавтов. Когда марсианский ветер уносит его прочь, его обувь накапливает достаточно заряда, чтобы вызвать легкий электрический шок, которого в таких условиях может быть достаточно, чтобы похоронить всю миссию.

Марсианские вездеходы, которые сейчас работают на Красной планете, используют специальные более тонкие иглы, которые выбрасывают заряд в атмосферу и предотвращают его попадание в электронику марсоходов. В случае пилотируемых полетов на Марс потребуются специальные скафандры для защиты как космонавтов, так и оборудования, которое они будут использовать.

Подходящая ракета-носитель

Обстоятельства, затрудняющие возможность пилотируемых полетов на Марс

Система космического запуска (SLS) в настоящее время является крупнейшей разрабатываемой ракетой-носителем и, как ожидается, будет использована в ближайшем будущем. Именно эту ракету Запад планирует использовать для пилотируемых полетов на Марс.

Текущие планы НАСА предусматривают создание дюжины ракет SLS для пилотируемого полета на Марс. Однако существующая наземная инфраструктура для запусков SLS удовлетворяет необходимым условиям лишь по минимальным параметрам: необходимо наличие хотя бы одного помещения для сборки ракеты, гигантского транспортера для доставки ракеты на стартовую площадку и стартовой площадки сам.

Если хотя бы один из этих компонентов выйдет из строя или выйдет из строя, возникнут серьезные опасения по поводу доступности необходимой ракеты-носителя, что, в свою очередь, поставит под сомнение саму возможность пилотируемого полета на Марс.

Например, любые задержки, связанные с настройкой и проверкой всех систем SLS, могут привести к серьезным изменениям в запускаемых программах. Менее значительные технические проблемы и даже погодные условия могут создать те же проблемы.

Кроме того, стыковка на орбите, необходимая для сборки космического корабля для полета на Марс, требует соблюдения так называемого окна запуска, то есть времени, в течение которого ракета будет запущена. Более того, даже запуск космического корабля к Марсу прямо с орбиты Земли требует соблюдения определенного количества времени. Ученые разработали целые модели запуска на основе исторических данных о ранних запусках шаттлов. Они демонстрируют отсутствие уверенности в том, что ракета SLS будет доступна в определенное окно запуска, что, в свою очередь, может положить конец любой пилотируемой миссии на Марс.

Токсичный марсианский грунт

Обстоятельства, затрудняющие возможность пилотируемых полетов на Марс

В 2008 году роботизированный зонд НАСА сделал историческое открытие. Перхлораты были обнаружены на поверхности Марса. Несмотря на то, что эти токсичные реагенты поступили в промышленное производство, они могут вызвать серьезные проблемы со щитовидной железой у людей, даже при использовании в небольших количествах.

Читайте также:  Исследование NASA: нечто вытягивает атмосферу из Урана

На Марсе концентрация перхлоратов в почве составляет 0,5 процента, что уже очень опасно для человека. Если астронавты принесут эти реагенты в свои марсианские дома, со временем обязательно произойдет загрязнение и, следовательно, отравление.

Обычно используемые процедуры дезактивации в горнодобывающей промышленности могут помочь в некоторой степени снизить вероятность загрязнения. Однако полностью устранить проблему в условиях Марса не удастся и, следовательно, космонавтов рано или поздно будут ожидать проблемы с щитовидной железой.

Кроме того, отравление организма перхлоратами связано с различными заболеваниями системы кровообращения. Правда, ученые в этом направлении еще не очень далеко продвинулись, а потому выяснить все эффекты перхлоратов на человеческий организм еще предстоит. Поэтому в долгосрочной перспективе последствия пребывания на Красной планете предсказать очень сложно.

вероятно, что космонавтам придется постоянно принимать искусственные гормональные препараты для поддержания своего метаболизма, чтобы бороться с последствиями длительного воздействия перхлората.

Долгосрочное хранение ракетного топлива

Обстоятельства, затрудняющие возможность пилотируемых полетов на Марс

Нам нужно ракетное топливо, чтобы лететь на Марс и обратно. Огромный запас топлива. Наиболее эффективным ракетным топливом на данный момент является криогенное топливо – жидкий водород и кислород.

Это топливо необходимо постоянно охлаждать во время хранения. Однако даже при максимальной подготовке, по статистике, утечки водорода в 3-4 процента из топливных баков происходят каждый месяц. Если уже в полете космонавты обнаружат, что в их топливных баках не хватает топлива для возвращения домой, то – вы сами понимаете – произойдет полная катастрофа.

Астронавтам предстоит следить за кипением криогенного топлива в течение нескольких лет, пока не состоится их миссия на Красную планету. Дополнительное топливо можно было бы производить непосредственно на самом Марсе, но его хранение и охлаждение потребовали бы установки специальных охлаждающих устройств, которые, в свою очередь, требуют электричества для работы. Поэтому, прежде чем начать миссию на Марс, нам необходимо провести множество долгосрочных испытаний технологий хранения топлива, чтобы убедиться, что у нас достаточно топлива при любых обстоятельствах.

Любовь и размолвки

Обстоятельства, затрудняющие возможность пилотируемых полетов на Марс

В рамках длительных космических полетов никто не может отказаться от возникновения романтических отношений между членами экипажа. В конце тяжелого рабочего дня многим людям необходимо психологическое и физическое расслабление, выходом из которого являются только любовные отношения. И хотя на первый взгляд все это кажется милым и романтичным, в основном в космосе такие отношения могут быть очень плохими для всей миссии.

В 2008 году группа людей участвовала в эксперименте. Длительное пребывание в замкнутом пространстве использовалось как симуляция полета на Марс. События эксперимента вышли из-под контроля в тот момент, когда один из «космонавтов» был очень расстроен тем, что его девушка отказалась заниматься с ним сексом, и выбрала третьего космонавта. Находясь в состоянии постоянного стресса и усталости, первый космонавт в какой-то момент не выдержал, и все закончилось переломом челюсти у третьего космонавта. Если бы это был не эксперимент, а настоящая космическая миссия, то такое поведение вызвало бы серьезные сомнения в ее успехе.

К сожалению, НАСА даже не пытается рассмотреть все эти возможности. Согласно недавнему отчету Национальной академии наук США, НАСА вообще не исследовало проблемы возможных половых сношений во время космических полетов на Марс и даже не рассматривало проблемы возможной совместимости психотипов людей в долгосрочной перспективе срок космических полетов.

Один источник

Оцените статью
Добавить комментарий