10 kwesties die een reis naar Mars belemmeren

Elke missie naar Mars zou beladen zijn met moeilijkheden - maar zoals uit deze lijst blijkt, zijn geen van de uitdagingen noodzakelijkerwijs onoverkomelijk. Tientallen jaren ervaring in ruimtevaart hebben aangetoond dat een vleugje vindingrijkheid - evenals een flinke dosis zanderige vastberadenheid - een lange weg kan gaan naar het vervullen van onze kosmische aspiraties.

10

Kosten




Het hele Apollo Moon Landing Program van de jaren zestig en zeventig kostte de Verenigde Staten ongeveer $ 25 miljard. Het grootste deel hiervan werd besteed aan de aanloop naar Apollo 11, waarna de meeste problemen met landen op de maan werden opgelost en de daaropvolgende missies goedkoper werden. Een bemande missie naar Mars zou exorbitant meer kosten, in de eerste plaats vanwege de af te leggen kosmische afstand, van 36 miljoen tot iets meer dan 250 miljoen mijl (de baan van Mars is behoorlijk excentriek).

Ten tweede zijn er veel vreemde voorvallen die zich ver in de ruimte uitstrekken, waarvan een ieder een mens heel gemakkelijk kan doden. Zodra we onze atmosfeer verlaten, probeert het universum ons in wezen te doden. En als we ongeveer 3 miljoen mensen op 250 miljoen kilometer afstand sturen, moeten we alle mogelijke gebeurtenissen van tevoren hebben gepland. Elk van hen heeft geld nodig en de meest conservatieve schattingen zijn een belachelijk optimistisch totaal van $ 1 miljard. En als de nationale (en bij uitbreiding mondiale) economie blijft dalen, blijft de voortgang naar een bemande missie pijnlijk traag. Veel van de volgende vermeldingen hebben betrekking op deze.

9

Terrestrische pathogenen




Heb je je ooit afgevraagd waarom technici en wetenschappers, die aan ruimtevaartuigen en -apparatuur werken en die de ruimte in worden gestuurd, zich als chirurgen in een ziekenhuis kleden? Om precies dezelfde reden: om te voorkomen dat ziektekiemen worden overgedragen. Van sommige pathogenen is bekend dat ze de omgeving van de ruimte kunnen overleven. Deinococcus radiodurans is een van de moeilijkst bekende organismen van welke aard dan ook. Het is een bacterie, geen virus en is bestand tegen een dosis van 5.000 greys gammastraling, waarbij 5 greys voldoende is om een ​​volwassen mens te doden. De enige gemakkelijke manier om het te doden is door het te koken, en dit vereist 25 minuten, terwijl botulinum sterft na slechts 2 tot 7 minuten.

Deinococcus kan worden aangetroffen in bedorven voedsel, riolering, huisstof en vele andere plaatsen. Dus wat gebeurt er als een missie naar Mars het introduceert in de omgeving van Mars? We weten nog steeds niet of er leven is op Mars, maar met missies zoals de Curosity Rover, komen we dagelijks dichter bij het zeggen van "ja". Als dat zo is, is het hoogstwaarschijnlijk microbieel en is het nog nooit van de aardbodem geweest. Deinococcus is niet schadelijk voor de mens, maar kan heel goed rampzalig zijn voor buitenaards leven.

Vanwege dergelijke scenario's hebben critici de ethiek in twijfel getrokken van ooit voet aan wal te zetten op een planeet die het leven kan herbergen, en elk missievoorstel moet er op de een of andere manier mee omgaan voordat het doorgaat.

8

Voortstuwingsmethode




Tot op heden zijn al onze activiteiten in de ruimte uitgevoerd via raketten. We moeten vóór alles aan de aarde ontsnappen en onze snelheid moet 11,2 km per seconde zijn. Dat is ongeveer 25.000 mph. De snelste kogel reist met ongeveer 3.132 km / u. Het enige middel dat we kennen om een ​​voorwerp uit het zwaartekrachtveld van de aarde en in een baan en verder te drijven, is door het object bovenop een gigantische bom te plaatsen, waarvan we de explosie heel goed kunnen controleren.

De brandstof die nodig was om de Space Shuttle in een baan om de baan te brengen, woog 1.100.000 pond per twee raketboosters, meestal gemaakt van ammoniumperchloraat en aluminium. Er zijn, wonder boven wonder, maar heel weinig rampen geweest met deze raket-aangedreven bemande beklimmingen in de ruimte - de Challenger-ramp van 1986, de meest opvallende onder hen. Maar afgezien van het gevaar is raketten, volgens de meeste astronautische opvattingen, schromelijk inefficiënt in het overbrengen van kunstnijverheid in de ruimte.

In de meeste sciencefictionverhalen, tv-series en films wordt de uitgang van de aarde in een baan om de aarde bereikt via een andere manier die zelden wordt uitgelegd, juist omdat we tot nu toe nog geen volledig begrip hebben van een andere voortstuwingsmethode dan raket . Vrijwel alle voertuigen, inclusief vliegtuigen, worden aangedreven door interne verbranding en dit betekent het verbranden van een brandstof. Maar niets waarvan we weten dat het zonder zuurstof kan verbranden, dat is de reden waarom de meeste moderne vliegtuigen nog steeds niet uit onze atmosfeer kunnen vliegen; ze kraakt en keldert.

Wetenschappers zijn hard aan het werk om alternatieve aandrijfmethoden te bedenken die geen verbranding vereisen. Deze brengen meestal anti-zwaartekracht met zich mee. De ruimtevaartuigen in de Star Wars-films stijgen eenvoudigweg van de grond en vliegen de ruimte in, en een vaartuig dat dit kan doen, zou een reis naar Mars veel gemakkelijker maken om te beginnen.

7

Space Dementia




Je kunt dit ook 'cabin fever' noemen. We houden er niet van om voor 200 mijl per keer in een auto opgesloten te zitten. Vraag een willekeurige politieagent en hij zal je vertellen dat als je Jezus en Gandhi lang genoeg in een auto zet, ze zullen gaan vechten. Stel je nu voor dat je de krappe leefomstandigheden van de Apollo-commandomodule gedurende 8 maanden volhoudt met weinig te doen. Dan, na een paar dagen, misschien een maand, van heerlijk opwindende Martiaanse excursies, kijk je uit naar nog eens 8 maanden weinig te doen, maar wees opgesloten.

Zie # 3 voor een goede methode om te bestrijden wat astronauten 'ruimtedementie' noemen. Maar de belangrijkste manier om dit te voorkomen, is door de geest van de astronauten af ​​te trekken van hun isolement. De belangrijkste reden waarom er tot nu toe geen enkele gewelddadige misdaad in de ruimte is begaan, is tweeledig: ten eerste, het verblijf in de ruimtevlucht was kort geweest. De langste ononderbroken duur in de ruimte is 437,7 dagen, voor Valeri Polyakov, van 1994 tot 1995. Hij was fysiek alleen gedurende 258 van die dagen, maar stond te allen tijde in directe communicatie met zijn Russische hoofdkwartier en voerde 25 wetenschappelijke experimenten uit.Dus hij was zelden alleen met niets anders dan zijn eigen gedachten voor gezelschap.

Hij bleef zo ​​lang in een baan om te bewijzen dat een gezonde mentale toestand kan worden gehandhaafd voor de duur van een bemande missie naar Mars - en toen hij van boord ging op aarde, stond hij erop alleen te lopen om te bewijzen dat dit mogelijk zou zijn op Mars (zie # 5). Maar zijn psychologische evaluaties merkten een duidelijke tekortkoming op in zijn emotionele toestand en algemene stemming. Er werd waargenomen dat hij veel somberder was dan gewoonlijk en gemakkelijk geïrriteerd was door eenvoudige vragen.

Bedenk nu dat de communicatie-intervallen op weg naar Mars steeds langer worden totdat de radiosignalen, die met de snelheid van het licht reizen, in een baan rond Mars ongeveer 22 minuten nodig hebben om de rondreis te maken. Als het op de kleinste mogelijke afstand van de aarde zit, hebben de radiosignalen nog steeds ongeveer 6 en een halve minuut nodig voor de rondreis. Emotionele vervulling met tussenpozen van 20 minuten tussen toespraken is onmogelijk en de menselijke interactie is in feite ongeldig. De bemanning kan ondertussen lang genoeg van elkaars gezelschap moe worden voordat het ruimtevaartuig Mars bereikt. Dan moeten ze de terugkeer vrezen. Ruimteprogramma's stellen psychologen in dienst om bemanningsleden te kiezen op basis van hoe goed ze met elkaar overweg kunnen, en het is misschien onmogelijk om dit al zo lang te doen.

6

Het ruimtepak




De primaire eis van een ruimtepak is drukverhoging, omdat zonder dit, een mens zal opblazen tot ongeveer twee keer de normale grootte en enigszins lijkt op een powerlifter. De dood wordt niet veroorzaakt door flitsbevriezing of door het bloed dat kookt, beide zullen optreden, maar door de luchtgevulde longen die knappen als ballonnen. Als je niet je adem inademt, maar alles eruit blaast, zul je in ongeveer 15 seconden verduisteren als gevolg van verstikking, en binnen 1 minuut sterven, lang voordat je begint te bevriezen of je bloed kookt. Bijna alle ruimtepakken - van Yuri Gagarin's SK-1 tot heden - hebben pakken opgeblazen, die het lichaam onder druk zetten door uit te zetten als ballonnen.

Deze hebben hun werk tot nu toe schitterend gedaan, maar astronauten 'verblijven in de ruimte zijn zelden erg lang geweest. De pakken zijn omvangrijk, lomp en laten geen erg goede bewegingsvrijheid toe. Op de maan vonden de astronauten het het gemakkelijkst om te bewegen door "loping", of half-running, half-jumping, en dit was te wijten aan zo weinig zwaartekracht - maar Mars heeft iets minder dan twee vijfde van de zwaartekracht van de aarde en zal de aarde maken -stijl ambulatie merkbaar eenvoudiger: de astronauten zullen in staat zijn om hun knieën te buigen en schrijden recht naar voren, maar zullen tijdelijk de grond verlaten voor een paar centimeter. We kunnen deze zwaartekracht op aarde niet precies reproduceren; water zorgt voor een voldoende mate van gewichtloosheid, maar vertraagt ​​de beweging van de ledematen.

Wat we nodig hebben voor marsuitstapjes is een nauwsluitend pak, het tegenovergestelde van een opgeblazen exemplaar; in plaats van het pak onder druk te zetten, brengt het pak het lichaam zelf onder druk door het te vernauwen in een strakke elastische schaal die alles bedekt, behalve de keel en het hoofd. Het pak kan dus slechts één of twee pond wegen, in plaats van de 200-pond A7L gedragen door Neil Armstrong en Buzz Aldrin. Het nadeel van het nauwsluitende pak is het ongemak dat het veroorzaakt bij de liezen van mannen en de borsten van vrouwen, zelfs als een beschermer wordt gedragen. Het moet ook een koelvermogen bevatten, anders zal de astronaut binnen enkele minuten bezwijken voor uitputting van de hitte.





5

Kunstmatige zwaartekracht




Nul zwaartekracht is een ernstig probleem voor langdurig verblijf in de ruimte. Het lichaam is ontworpen voor het leven op aarde, met een zwaartekracht van 1, terwijl Jupiter bijvoorbeeld een g-kracht van 2,528 bezit. In de gewichtloosheid van een baan of ruimtevlucht, ondergaat het menselijk lichaam radicale aberraties, met name spieratrofie en osteopenie, of verlies van botmassa en dichtheid. Om deze effecten tegen te gaan, moeten astronauten elke dag minstens vier tot vijf uur krachtig trainen, en dit kan niet worden gedaan via gratis gewichten, die ook gewichtloos zijn. Door de lente aangedreven gewichten worden gebruikt, net als loopbanden en stationaire fietsen, maar de resultaten op lange termijn zijn gewoonweg onvoldoende.

Het bekendste voorbeeld van kunstmatige zwaartekracht is de middelpuntvliedende kracht. Een ruimteschip zou moeten worden uitgerust met een enorme centrifuge, een draaiende ring die instelbare kracht loodrecht op zijn as uitoefent. Deze ontwerpen zijn populair in science fiction films, met name 2001: A Space Odyssey. De astronaut zou rond de binnenmuur van de centrifuge kunnen lopen alsof het een vloer was. Er is momenteel geen ruimteschip uitgerust met een dergelijke centrifuge (zie # 10), maar er worden meerdere ontwerpen onderzocht.

Astronauten die na slechts 2 maanden in een baan om de aarde terugkeren, zijn niet in staat om langer dan 5 minuten op te staan ​​en moeten worden rondgedragen of rondgereden totdat hun lichamen zich opnieuw aanpassen aan de zwaartekracht van de aarde. De effecten op het lichaam van een astronaut die 8 maanden van de aarde naar Mars reist, zou verschrikkelijk zijn: hij zou 1% van de skeletmassa per maand verliezen en onmiddellijk na de reis zou hij grote oefeningen en wetenschappelijke studies moeten uitvoeren op het oppervlak van een astronaut. planeet met een g-kracht van slechts minder dan twee vijfde van de aarde. Dan zou de astronaut naar huis moeten komen.

Een methode om zwaartekracht te simuleren is eenvoudig magnetisme, maar magnetische laarzen zullen alleen de voeten op een oppervlak plakken, zonder het lichaam helemaal te verzwakken, en atrofie en osteopenie zouden vrijwel zonder verandering blijven bestaan.

4

Martian Pathogens




Terwijl # 9 wordt aangeduid als 'voorwaartse besmetting', behandelt dit bericht 'omgekeerde besmetting'. Als u bekend bent met H. G.Wells's The War of the Worlds, je weet dat de marsmannetjes niet door de gecombineerde militaire macht van de mensheid worden gedood, maar "door de kleinste organismen die God in zijn wijsheid op deze aarde heeft gezet." Maar als we naar Mars gaan en veilig terugkeren, we kunnen een achterwaartse variatie in de visie van Wells bewerkstelligen.

Mars kan het leven best wel herbergen, en als dat zo is, moeten we er extreem waakzaam voor zijn. De eenvoudigste levensvormen zijn vaak het gevaarlijkst. Als het leven van Mars pitiably vatbaar is voor onze ziekteverwekkers, zijn we even vatbaar voor die van onszelf, hebben we geen immuniteit ontwikkeld voor levensvormen die astronauten terug kunnen brengen aan de buitenkant van hun ruimtepakken, ruimtevaartuigen of uitrusting, of zelfs in hun lichamen, een levensvorm die miljarden jaren in opgeschorte animatie rustte en alleen maar tot leven kwam in zijn favoriete omgeving.

Een enkele ziekteverwekker van Mars kan een wereldwijde pandemie veroorzaken die absoluut alles op aarde doodt. Om dit te bestrijden, werden de Apollo 11, 12 en 14 astronauten die op de Maan wandelden elk 21 dagen in quarantaine gehouden, voordat de Maan werd bewezen zonder enig leven. Maar de maan heeft geen atmosfeer. Mars heeft er één, zij het veel dunner, en met een compleet andere combinatie van gassen dan die van de aarde. De eerste astronauten die een voet op Mars zetten, moeten daarom geruime tijd in quarantaine worden gehouden bij hun terugkeer - en toch, hoe zullen we elke microbe die ze terugbrengen doden?

3

Het ruimteschip




Dit bericht heeft vooral betrekking op # 10 en # 5. We hebben momenteel veel ruimtevaartuigen die in staat zijn om Mars intact te bereiken en in staat om hun robottaak uit te voeren - maar wanneer we mensenlevens toevoegen, stijgt het aantal verplichtingen astronomisch, als je de woordspeling vergeeft. Het moet een ruim vaartuig zijn om 8 maanden menselijke mobiliteit mogelijk te maken. Het zal ook ontworpen moeten zijn met een aantal van de inzendingen van deze lijst, inclusief de volgende twee, in gedachten.

Als het een gigantische centrifuge voor kunstmatige zwaartekracht wil hebben, zal het extreem groot en duur zijn, maar het allerbelangrijkste is dat een uiterst complex ingenieurswerk en tientallen ingenieurs en wetenschappers van de NASA hebben verklaard dat we tot nu toe simpelweg niet ontwikkelde de technologische vooruitgang om een ​​dergelijk vaartuig te bouwen. Ze bieden dan hoop door te stellen dat we de technologie de komende decennia zouden moeten hebben.

2

Meteoroids




De aarde wordt elke dag getroffen door naar schatting 1 septillion meteoren, asteroïden en kometen. De meeste zijn zo groot als een zandkorrel. Zelfs die de grootte van een busje zal niet het oppervlak bereiken. Maar de maan heeft geen atmosfeer om ze te verbranden, en hoewel het een veel kleiner oppervlak heeft, hoef je alleen maar naar een close-up foto ervan te kijken om een ​​idee te krijgen van al het vuil dat in het universum zoemt. Atmosferen gedragen zich als verbrandingsovens die veel van deze rots, metaal en ijs verwijderen, maar in de ware buitenruimte, miljoenen mijlen van de aarde, is er geen atmosfeer om het ruimtevaartuig of de bemanning binnenin te beschermen.

Weet je nog in Star Wars IV, wanneer Han Solo Princess Leia eraan herinnert dat het initiëren van hyperspeed (sneller dan licht reizen) zonder eerst een route te plannen, kan resulteren in het vliegen in een meteoor? Dat was een van de betere momenten van science fiction realisme.

Wat gebeurt er tijdens een reis van 8 maanden in een diepe ruimte? Er is heel veel niets tussen de aarde en Mars - behalve puin van alle groottes die rondzwaasten met tot 50 keer de snelheid van de snelste kogel. We kunnen dit effectief bestrijden door de muren van het vaartuig te bedekken met pantserplaten. Maar dit komt altijd voor de prijs van extra gewicht, wat het nog moeilijker zal maken om de baan van de aarde te zuiveren.

1

Onbelemmerde kosmische straling




Onze atmosfeer en ons elektromagnetische veld zijn de enige redenen waarom we niet op dit moment de dood in gaan. De ultraviolette straling van de zon wordt meestal gestopt door de atmosfeer, terwijl zichtbaar licht met langere golflengten door de grond penetreert. Dat is niet waar in de ruimte. De pakjes van astronauten zijn uitgerust met vizieren die de schadelijke straling van de zon tegenhouden - en als ze de gezichten van hun helmen niet screenen voordat ze in direct zonlicht staan, worden ze in seconden geblust en permanent verblind.

Ultraviolette straling werd gemakkelijk gestopt door de aluminium Apollo Program Command Modules, maar tijdens hun reizen van en naar de maan klaagden de astronauten over plotselinge, onmiddellijke flitsen van helder blauw of wit licht. Het licht was nergens binnen of buiten het ruimtevaartuig zichtbaar en hinderde de bemanning op geen enkele manier van het uitvoeren van hun taken, noch veroorzaakte het hen pijn.

Toen volgende ruimtemissies vergelijkbare klachten en beschrijvingen van deze lichtflitsen trokken, onderzochten en ontdekten wetenschappers dat ze werden veroorzaakt door 'kosmische straling', wat een verkeerde benaming is. Het zijn helemaal geen stralen, maar subatomaire deeltjes, meestal solitaire protonen, die met bijna de snelheid van het licht reizen. Ze dringen door in ruimtevaartuigen en laten technisch gaten achter in het materiaal waar ze doorheen gaan, maar deze laten geen lekkage toe omdat ze kleiner zijn dan atomen.