Godine 1972. Svemirska utrka službeno je završila jer je NASA poslala posljednju posadu astronauta na površinu Mjeseca ( Apolo 17 ). Ovo je bio mjedeni prsten za kojim su i SAD i Sovjeti posegnuli, 'Mjesečev snimak' koji će odrediti tko ima prevlast u svemiru. U sadašnjem dobu obnovljenog istraživanja svemira, sljedeći veliki skok očito će uključivati slanje astronauta na Mars.
To će predstavljati mnoge izazove koje će se morati riješiti unaprijed, a mnogi od njih imaju veze s jednostavnim dovođenjem astronauta tamo u jednom komadu! Ovi izazovi bili su predmet prezentacije dvojice indijskih istraživača na SciTech Forumu 2020, godišnjem događaju čiji je domaćin Međunarodna akademija za astronautiku (IAA), Sveučilište RUDN , i Američko astronomsko društvo (AAS).
Nedavno se pojavila studija koja opisuje nalaze njihova istraživanja na liniji i prihvaćeno je za objavljivanje od strane Napredak u aeronautičkim znanostima (datum objave na čekanju). I njega i prezentaciju na SciTech Forumu 2020. vodili su Malaya Kumar Biswal i Ramesh Naidu Annavarapua – diplomirani istraživač i izvanredni profesor fizike sa Sveučilišta Pondicherry, Indija (odnosno).
Njihovo istraživanje također je bilo predmet prezentacije (videozapis objavljen gore) napravljen tijekom 7. sjednica od Virtualna radionica svemirske biologije domaćin je Lunarni planetarni institut (LPI) – koji se održao između 20. i 21. siječnja. Kao što su Biswal i Annavarapua naveli u svojim studijama i prezentacijama, Mars zauzima posebno mjesto u srcima i umovima znanstvenika i astrobioloških istraživača.
Uz Zemlju, Mars je najnaseljenija lokacija u Sunčevom sustavu (prema zemaljskim standardima). Višestruki dokazi prikupljeni tijekom desetljeća također su pokazali da je u jednom trenutku mogao podržati život. Nažalost, slanje astronauta na Mars neizbježno će za sobom povlačiti niz različitih izazova, koji proizlaze od logistike i tehnologije do ljudskih faktora i udaljenosti.
Rješavanje ovih problema unaprijed je najvažnije ako se NASA i druge svemirske agencije nadaju da će izvesti prve misije na Mars s posadom u sljedećem desetljeću i poslije. Na temelju svoje analize, Biswal i Annavarapu identificirali su 14 različitih izazova, koji uključuju (ali nisu ograničeni na):
- Putanja leta za Mars i korektivni manevri
- Upravljanje letjelicama i gorivom
- Radijacija, mikrogravitacija i zdravlje astronauta
- Izolacija i psihološki problemi
- Komunikacije (u tranzitu i na Marsu)
- Približavanje Marsu i umetanje u orbitu (vidi Marsova kletva )
Svi ovi izazovi imaju određeni stupanj preklapanja s jednim ili više ostalih navedenih. Na primjer, očiti problem kada je u pitanju planiranje misija na Mars je velika udaljenost. Zbog toga se lansirni prozori između Zemlje i Marsa javljaju samo svake dvije godine kada su naši planeti na najbliže svojim orbitama jedni prema drugima (tj. kada je Mars u 'opoziciji' u odnosu na Sunce).
Tijekom ovih prozora, letjelica može preći put od Zemlje do Marsa za 150 do 300 dana (oko pet do deset mjeseci). To čini misije opskrbe nepraktičnima budući da astronauti ne mogu čekati toliko dugo da prime prijeko potrebne pošiljke goriva, hrane i drugih zaliha. Kako je Biswal rekao za Universe Today putem e-pošte, uključene udaljenosti također stvaraju probleme kada su u pitanju sigurnost astronauta i proizvodnja energije:
“[U] slučaju bilo kakve izvanredne situacije, ne možemo vratiti astronaute s Marsa [kao što bismo mogli] u slučaju LEO ili lunarnih misija... Slično, udaljenost smanjuje sunčev tok iz orbite Zemlje u orbitu Marsa što rezultira manjkom snage proizvodnju koja je vrlo značajna za pogon vozila i održavanje toplinske stabilnosti (Kao što opet velika udaljenost može dovesti do niske temperature okoline koja uzrokuje hipotermiju i stvaranje mraza (osobito u ustima).“
Drugim riječima, jednostavno dolazak na Mars predstavlja višestruke specifične izazove koje su Biswal i Annavarapu uključili u svoju analizu. Kada je riječ o zdravlju i sigurnosti astronauta, postoji nekoliko specifičnih izazova koji se i ovdje pojavljuju. Na primjer, činjenica da će astronauti provesti nekoliko mjeseci u dubokom svemiru stvara sve vrste rizika za njihovo fizičko i mentalno zdravlje.
Umjetnikov dojam Marsovog baznog kampa u orbiti oko Marsa. Kad počnu misije na Mars, jedan od najvećih rizika bit će onaj od svemirskog zračenja. Zasluge: Lockheed Martin
Za početak, postoji psihološki trošak zatvaranja u kabinu svemirske letjelice s drugim astronautima. Tu je i fizički danak dugotrajne izloženosti mikrogravitacijskom okruženju. Kao što je pokazalo istraživanje na Međunarodnoj svemirskoj postaji (ISS) – posebice NASA-ina Twin Study – boravak do godinu dana u svemiru ima značajan danak za ljudsko tijelo.
Osim gubitka gustoće mišića i kostiju, astronauti koji su dugo proveli na ISS-u također su doživjeli gubitak vida, genetske promjene i dugotrajne probleme sa svojim kardiovaskularnim i cirkulacijskim sustavom. Bilo je i slučajeva psiholoških učinaka, gdje su astronauti iskusili visoku razinu tjeskobe, nesanice i depresije.
Ali kao što je Biswal naveo, najveći i najočitiji izazov je svo zračenje (solarno i kozmičko) kojem će astronauti biti izloženi tijekom cijele misije:
“[Najveće] opasnosti uključuju rizik od produljenog karcinoma i njegove učinke zbog izloženosti i međuplanetarnom zračenju (tijekom tranzita Marsa) i površinskom zračenju (tijekom dužeg boravka na površini). Zatim, učinak zračenja uzrokuje nepravilnu koordinaciju mozga i druge bolesti povezane s mozgom; zatim psihološki učinak posade tijekom potpune izolacije. Budući da se misija s posadom oslanja na performanse astronauta, astronaut ima više zdravstvenih problema.”
Ilustracija baze na Mjesecu koja bi se mogla izgraditi pomoću 3D ispisa i ISRU-a, korištenje resursa na licu mjesta. Zasluge: RegoLight, vizualizacija: Liquifer Systems Group, 2018
U razvijenim zemljama ljudi na Zemlji su u prosjeku izloženi oko 620 millirema (62 mSv) godišnje, odnosno 1,7 milirema (0,17 mSv) dnevno. U međuvremenu, NASA je provela studije koji su pokazali kako bi misija na Mars rezultirala ukupnom izloženošću od oko 1000 mSv u razdoblju od dvije i pol godine. To bi se sastojalo od 600 mSv tijekom cjelogodišnjeg povratnog putovanja, plus 400 mSv tijekom 18-mjesečnog boravka (dok su se planeti ponovno poravnali).
To znači da će astronauti biti izloženi 1,64 mSv dnevno dok su u tranzitu i 0,73 mSv za svaki dan boravka na Marsu – što je više od 9,5 odnosno 4,3 puta dnevnog prosjeka. Zdravstveni rizici koji to podrazumijevaju mogli bi značiti da bi astronauti pate od zdravstvenih problema povezanih s zračenjem prije nego što uopće stignu na Mars, a da i ne govorimo o operacijama na površini ili povratku.
Srećom, postoje strategije ublažavanja za tranzitne i površinske dijelove misije, od kojih neke preporučuju Biswal i Annavarapua. “Trenutno razvijamo podzemno stanište Marsa koje bi moglo riješiti sve zdravstvene probleme u produženoj misiji ili stalnom naselju na Marsu”, rekao je Biswal. “Misija s posadom trebala bi uključivati bržu proizvodnju potrepština za posadu iz in-situ resursa [utilizacije] (ISRU).”
Ovaj prijedlog je u skladu s brojnim profilima misija koje NASA i druge svemirske agencije razvijaju za buduća istraživanja Mjeseca i Marsa. Već postoje mnoge postojeće strategije za zaštitu posade od zračenja dok su u svemiru, ali u izvanzemaljskim okruženjima svi koncepti uključuju korištenje lokalnih resursa (kao što su regolit ili led) za stvaranje prirodne zaštite.
Lokalna dostupnost leda također se smatra nužnom radi osiguravanja stalne opskrbe vodom za ljudsku prehranu i navodnjavanje (budući da će astronauti na dugotrajnim misijama morati uzgajati velik dio vlastite hrane). Osim svega toga, Biswal i Annavarapu su naglasili kako će održavanje brze putanje leta i povratka pomoći u smanjenju vremena putovanja.
Također postoji mogućnost korištenja naprednih tehnologija kao što su nuklearno-toplinski i nuklearno-električni pogon (NTP/NEP). NASA i druge svemirske agencije su aktivne istraživanje nuklearnih raketa budući da bi letjelica opremljena NTP ili NEP mogla putovati do Mars za samo 100 dana ! No, kao što su Bisawl i Annavarapu naveli, to postavlja izazov suočavanja s nuklearnim sustavima i većom izloženošću zračenju.
Nažalost, svi ovi izazovi mogu se riješiti pravom kombinacijom inovacije i pripreme. A kada uzmete u obzir isplativost slanja misija s posadom na Mars, izazovi se čine puno manje zastrašujućim. Kao što je Biswal ponudio, to uključuje blizinu, mogućnosti proučavanja uzoraka tla na Marsu u zemaljskom laboratoriju, širenje naših horizonata i sposobnost da odgovorimo na temeljna pitanja o životu:
“Oduvijek smo bili fascinirani znati odakle smo došli i postoji li život poput nas u drugim astronomskim tijelima? [M]Ne možemo izvršiti misiju s posadom na bilo koje drugo međuplanetarno odredište zbog rizika misije i upravljanja.
“Mars je jedini susjedni planet u našem Sunčevom sustavu koji možemo istražiti, on [ima] dobar geološki zapis da odgovori na sva [na] naša neriješena pitanja i [možemo] donijeti uzorke [nazad] za analizu u našem zemaljskom laboratoriju? ' I na kraju, bilo bi zanimljivo izvršiti ljudsku misiju na Mars kako bi se demonstrirao opseg trenutne tehnologije i progresije u zrakoplovstvu.”
Umjetnički koncept bimodalne nuklearne rakete koja putuje do Mjeseca, Marsa i drugih odredišta u Sunčevom sustavu. Zasluge: NASA
Od ranih 1960-ih svemirske agencije šalju robotske misije na Mars. Od 1970-ih, neke od tih misija bile su lenderi koji su se spuštali na površinu. S više od četrdeset godina podataka i stručnosti koja je rezultirala, NASA i druge svemirske agencije sada žele primijeniti ono što su naučile kako bi mogle poslati prve astronaute na Mars.
Do prvih pokušaja može biti još više od desetljeća (ili više), ali samo ako se prije toga održe značajne pripreme. Ne samo da je potrebno još razviti mnoge komponente i infrastrukturu povezanih s misijom, već je potrebno provesti mnoga istraživanja. Srećom, ova nastojanja imaju koristi od vrsta temeljitih procjena koje vidimo ovdje, gdje se istražuju svi potencijalni rizici i opasnosti (i predlažu protumjere).
Sve će to, nadamo se, dovesti do stvaranja održivog programa za istraživanje Marsa. To bi čak moglo omogućiti dugotrajnu ljudsku okupaciju Marsa i stvaranje trajne kolonije. Zahvaljujući naporima mnogih istraživača i znanstvenika, konačno bi mogao doći dan kada će postojati nešto poput 'Marsovaca'.
Ovogodišnji SciTech Forum bio je virtualni događaj na kojem su izlagači podijelili svoja saznanja na dvije konferencije održane od 8. prosincathdo 10th. Za više informacija pogledajte IAA-AAS SciTech Forum 2020 web stranica.
Daljnje čitanje: arXiv