Hvorfor er det svært for mennesker at rejse til Mars og tilbage?
Læg en besked
At rejse til Mars og tilbage er en af de mest komplekse udfordringer, menneskeheden nogensinde har overvejet. Mens robotmissioner er lykkedes, tilføjer det at sende mennesker flere sværhedsgrader. Den nylige omtale af hypergoliske drivmidler (som hydrazin og salpetersyre) hænger faktisk sammen med-raketteknologi er en nøglebrik, men det er kun en del. Her er grunden til, at en bemandet Mars-tur-retur er så skræmmende.
1. Afstand og rejsetid
Mars er i gennemsnit ca140 millioner miles (225 millioner km)fra Jorden. Selv ved optimal tilpasning (som forekommer ca. hver 26. måned), tager en envejstransit6-9 månederved hjælp af nuværende fremdrift.
Samlet missionsvarighedville være2-3 år(inklusive tid på Mars og hjemkomsten).
I modsætning til Månen (3 dage væk), er der ingen mulighed for hurtig redning eller afbrydelse.
2. Fremdrift og rumfartøjsstørrelse
For at få en besætning, habitat, landingssystemer og returnere køretøjet til Mars, har vi brug for et rumfartøj, der er langt større end noget, der er fløjet før.
Kemiske raketter(som dem, der bruger hypergoliske brændstoffer) er pålidelige, men har begrænset effektivitet. Vi har sandsynligvis brug for flere opsendelser for at samle køretøjet i kredsløb eller bruge avanceret fremdrift (nuklear termisk, elektrisk), som stadig er under udvikling.
Lander på Marser vanskelig: atmosfæren er tyk nok til at forårsage ekstrem opvarmning, men for tynd til, at faldskærme alene kan bremse et stort køretøj. Vi har brug for supersonisk tilbagedrift-at lande en tung nyttelast blidt er aldrig blevet gjort med mennesker ombord.
Opstigning fra Marskræver en raket, der er kraftig nok til at undslippe Mars' tyngdekraft (ca. 38% af Jordens), men lille nok til at blive leveret år tidligere. Den raket skal forblive funktionel på overfladen i flere måneder.
3. Livsstøtte og forsyninger
En besætning på 4-6 ville have brug forhåndtering af mad, vand, ilt og affaldi næsten tre år uden genforsyning.
Nuværende ISS-systemer er afhængige af almindelige fragtskibe. For Mars skal alt enten transporteres fra Jorden eller fremstilles på stedet (in-situ ressourceudnyttelse, ISRU).
Genbrug af vandoglivsunderstøttelse med lukket kredsløbskal opnå næsten 100 % pålidelighed-en fejl under transporten kan være fatal.
4. Stråling
Ud over Jordens beskyttende magnetfelt er astronauter udsat for to hovedkilder til stråling:
Solpartikelhændelser– uforudsigelige udbrud af højenergipartikler fra solen.
Galaktiske kosmiske stråler– konstant, stærkt gennemtrængende stråling uden for solsystemet.
En rundrejse til Mars kunne udsætte astronauter forstråledoser over de nuværende karrieregrænserøger livslang kræftrisiko. Afskærmningen er tung; en levedygtig løsning (f.eks. vandafskærmning, hurtige transittider eller aktiv afskærmning) er stadig ved at blive forfinet.
5. Mikrotyngdekraft og menneskers sundhed
Langvarig vægtløshed forårsager muskelatrofi, knogletæthed, synsændringer (på grund af væskeskift i kraniet) og potentielle problemer med immunsystemet.
På Månen opholdt astronauter sig i kun dage. En Mars-besætning ville tilbringe mere end et år i nul-g (transit) plus tid på Mars, hvor tyngdekraften kun er 38 % af Jordens.
Kunstig tyngdekraft(f.eks. roterende rumfartøjssektioner) kunne afbøde dette, men intet rumfartøj har endnu fløjet med et sådant system.
6. Psykologiske og sociale faktorer
Isolation, indespærring og kommunikationsforsinkelser gør missionen psykologisk ekstrem.
Kommunikationsforsinkelsespænder fra4 til 24 minutterenvejs, afhængig af planetarisk justering. Realtidssamtale er umuligt; besætninger skal operere med høj autonomi.
Ingen øjeblikkelig støtte fra missionskontrol, intet privatliv og det samme lille team i årevis. Dette har aldrig været forsøgt i så lang tid.
7. Landing og retur med præcision
Indgang, nedstigning og landingpå Mars er kendt som "syv minutters terror" selv for robotter. For mennesker er vi nødt til at lande med stor nøjagtighed i nærheden af forudplacerede forsyninger og et returkøretøj.
Opsendelse fra Marsskal være præcist timet til at mødes med Jord-retur-banen. Hvis opstigningskøretøjet fejler, er der ingen backup.
8. In-situ ressourceudnyttelse (ISRU)
For at gøre missionen gennemførlig, er vi sandsynligvis nødt til detproducere drivgas på Mars(f.eks. ved at bruge Sabatier-reaktionen til at lave metan fra Mars CO₂ og vandis). Denne teknologi er aldrig blevet demonstreret på en anden planet i skala.
9. Omkostninger og politisk vilje
En menneskelig Mars-mission anslås at kostehundreder af milliarder af dollarsover årtier. At fastholde dette engagement på tværs af flere administrationer og internationale partnerskaber er en politisk udfordring såvel som en teknisk.
Raketforbindelsen
Du nævnte hypergoliske drivmidler (salpetersyre + hydrazin) tidligere. Mens de bruges i nogle rumfartøjer (f.eks. til manøvrering af thrustere), vil en Mars-mission sandsynligvis brugemetan/LOXellerbrint/LOXtil hovedfremdrift, fordi de giver bedre ydeevne og kunne fremstilles på Mars. Hypergolics er giftige og ætsende, hvilket gør dem mindre ideelle til bemandede køretøjer, hvor håndteringssikkerhed er altafgørende.
Oversigt
Vanskeligheden er ikke et enkelt problem-det erintegrationaf dem alle:
Et køretøj, der sikkert kan transportere mennesker i årevis
Beskyttelse mod stråling og mikrotyngdekraft
Pålidelige livstøtte- og overfladesystemer
Evnen til at lande, leve og starte fra en anden verden
Alt sammen inden for et budget og en tidslinje, som samfundet kan opretholde
Vi løser disse stykke for stykke (f.eks. tjener Artemis til Månen som prøveplads), men en bemandet Mars-tur-retur er fortsat den ultimative test af vores teknik og udholdenhed.
