Delen:
10 Obscure problemen die Hinder bemande missies naar Mars bracht
Nadat hij op Mars was gestrand, het personage van Matt Damon in de ruimtethriller The Martian worstelde om te leven op de rode planeet, geconfronteerd met probleem na probleem. Maar in het echte leven had hij ontdekt dat hij naar Mars ging en zich aan het leven aanpaste om een uitdaging te zijn voordat hij achterbleef.
Naast de straling, de tijd die wordt doorgebracht in de ruimte en geestelijke gezondheidsproblemen, zijn er nog andere belangrijke uitdagingen voor astronauten op real-life missies naar Mars.
10 De iets langere marsdagen
Een marsdag is 40 minuten langer dan een aardedag. Hoewel het misschien een zegen lijkt om elke dag 40 minuten langer te zijn, is het menselijke circadiane ritme ingesteld op 24 uur. De extra 40 minuten per dag op Mars zou snel resulteren in een eeuwige jetlag voor de astronauten, waardoor ze constant uitgeput raken.
NASA kreeg hiervan een voorproefje toen missiecontrollers aan 'Mars-tijd' moesten werken omdat de eerste Mars-rovers moesten opereren tijdens de Marsdagen. De volledige missiebeheersing voor de Sojourner bleef dezelfde tijd als de rover. Na een maand werden de controllers beu.
Voor latere Mars-rovers bleven de missiecontrollers met succes drie maanden op Mars, maar aan het eind waren ze nog steeds volledig uitgeput. Het lijkt erop dat mensen slechts tijd van Mars voor korte periodes kunnen verdragen. Voor astronauten die maanden op Mars blijven, is er geen manier om uit de tijd van Mars te komen.
Eerder slaaponderzoek had blijkbaar aangetoond dat het menselijk lichaam een natuurlijk circadiaans ritme van 25 uur had, maar die studies waren verkeerd. Toen nieuwere studies werden uitgevoerd, veranderde geen van de circadiane ritmes van de deelnemers om Mars-tijd te accommoderen.
9 Lage zwaartekracht op Mars
Hoewel wetenschappers de reis naar Mars gemakkelijk kunnen simuleren door astronauten voor langere tijd op het internationale ruimtestation te plaatsen, is het effect op het menselijk lichaam van langdurige blootstelling aan de zwaartekracht van Mars, dat slechts 38 procent is van de zwaartekracht op aarde, onbekend.
Zal de partiële zwaartekracht mensen in staat stellen om kritische spier- en botdichtheid te behouden? Zo niet, dan helpt het? Gezien het feit dat een potentiële missie naar Mars de astronauten maandenlang in de zwaartekracht van Mars zou kunnen laten doorbrengen, is dit een kritische vraag.
Met behulp van imperfecte simulators, ontdekten twee studies bij muizen dat bot- en spierverlies in de zwaartekracht van Mars net zo ernstig kan zijn als die in zero gravity. De eerste studie toonde aan dat zelfs een omgeving met 70 procent van de zwaartekracht van de aarde spier- en botverlies niet kon voorkomen.
In het tweede onderzoek ontdekten onderzoekers ten minste 20 procent botverlies bij muizen van lagere zwaartekracht. Maar vergeet niet dat deze studies slechts simulaties zijn. Totdat astronauten daadwerkelijk op Mars landen, kunnen we niet precies weten hoe hun lichaam zich zal aanpassen aan de zwaartekracht.
8 Rocky Martian Terrain
Zoals Neil Armstrong ontdekte tijdens zijn afdaling naar de oppervlakte van de maan, was zijn landingsterrein vol gigantische rotsblokken die een gevaar vormden voor zijn lander. Een soortgelijk probleem kan gebeuren met astronauten die landen op het oppervlak van Mars. Ze zouden slechts een korte tijd boven elke landingsplaats kunnen blijven om gevaren zoals grote rotsen of zandduinen te detecteren en te vermijden.
Keien of hellingen kunnen ertoe leiden dat een Marslander met landingsbenen omvalt als deze het oppervlak raakt. Zelfs grote functies in het terrein kunnen vanuit de ruimte moeilijk te zien zijn, waardoor planners deze mogelijk zouden kunnen missen.
Kleine greppels of heuvels kunnen sensoren in de maling nemen om de lander eerder dan gepland uit de parachutes te halen of geautomatiseerde systemen verwarren met landingssnelheid. De kans dat een lander zal falen vanwege terreinproblemen is verrassend hoog. Eén studie pegged de mogelijkheid zo hoog als 20 procent.
7 Diameter draagvermogen kuip
Bij het ontwerpen van een bemande Mars-lander komt één technisch probleem herhaaldelijk naar voren: de diameter van de lading voor de raket van de raket waarop de Mars-lander zal lanceren. Hoewel de grootste stroomlijnkap in kwestie een kolossale 8,4 meter (27,6 ft) in diameter is, was het voor NASA buitengewoon moeilijk om een laadbak te gebruiken voor het ontwerp van een bemande Mars-lander.
Het stijve hitteschild dat nodig is om een zwaar laadvermogen te beschermen, is te groot om in de kuip van de lading te passen. Dus NASA moet een opblaasbare hitteschildtechnologie gebruiken die op dit moment experimenteel is.
Met behulp van bestaande ontwerpen voor een Mars-missie zou de kleinste lander van NASA extreem krap zijn in de kuip van 8,4 meter. Alle grotere landers van de NASA zouden niet in de kuip passen.
Zelfs als NASA de kleinste lander zou gebruiken, zouden ze onaangename herontwerpen moeten maken, waaronder het draaien van een Mars-rover voor de astronauten ondersteboven en het opnieuw ontwerpen van de brandstoftanks. De maat van de kuip kan niet worden verhoogd, omdat dit de raket zou destabiliseren.
6 Supersonische retropropulsie
Supersonische retropropulsie kan een manier zijn om een Mars-lander te vertragen tijdens zijn laatste afdaling naar het oppervlak van de planeet. Dit houdt in raketten afvuren in de rijrichting terwijl het ruimtevaartuig nog steeds sneller vaart dan de snelheid van het geluid.
In de dunne Marsachtige atmosfeer is supersonische retropropulsie een must. Maar raketten afvuren met supersonische snelheid kan schokgolven veroorzaken die een Mars-lander beschadigen. NASA heeft bijna geen ervaring met deze procedure, wat de kans op succes verder bemoeilijkt.
Er zijn drie hoofdproblemen met deze techniek. Ten eerste kunnen de interacties tussen de luchtstroom en de raketrookpluim de lander uit elkaar doen schudden. Ten tweede kan de warmte die wordt gegenereerd door de uitlaat van de raket de Mars-lander opwarmen. Ten derde kan het moeilijk zijn om de lander stabiel te houden terwijl de retro-raketten vuren.
Hoewel kleinschalige testen in windtunnels zijn uitgevoerd, is een uitgebreide reeks grotere tests met echte hardware nodig.Dit is een dure, langetermijnvoorstel.
Maar NASA kan een andere manier hebben om supersonische retropropulsie te onderzoeken. Onlangs heeft het een test van SpaceX waargenomen om de eerste fase van de eerste fase terug te brengen, wat waardevolle gegevens opleverde.
5 Statische elektriciteit
Ken je die schokken die je krijgt als je een deurknop of ander metalen voorwerp aanraakt? Het is alleen maar irriterend voor ons op aarde. Maar op Mars kan statische elektriciteit serieuze problemen veroorzaken voor onze astronauten.
Op aarde worden de meeste statische ontladingen veroorzaakt door de isolerende eigenschappen van rubberen schoenen. Op Mars zou die isolerende substantie de aarde van Mars zelf zijn. Gewoon door rond te lopen op Mars, kan een astronaut een statische lading opbouwen die sterk genoeg is om kwetsbare elektronica te bakken als hij probeert luchtsluizen te openen of de buitenkant van het ruimtevaartuig aan te raken.
Marsaarde is fijn en droog, waardoor het een ideaal isolatiemateriaal is. De grond is tot 50 keer zo fijn als stof op aarde. Terwijl de astronaut rondliep, verzamelde zich vuil op zijn pak. Wanneer de Marswind het afblaast, zou de astronaut een toenemende elektrische lading accumuleren.
De Mars-zwervers gebruiken ultrafijne naalden om deze elektrische lading af te tappen. Maar een bemande Mars-missie zou isolerende ruimtepakken vereisen om de astronauten en apparatuur te beschermen.
4 Laad voertuigbeschikbaarheid op
Het Space Launch System (SLS) is de grootste raket die in de nabije toekomst in ontwikkeling is. Het zal de raket zijn die een bemande missie naar Mars een voor een hult.
Onder de huidige NASA-plannen zijn een dozijn SLS-raketten nodig voor één bemande missie naar Mars. Maar de huidige grondinfrastructuur die de SLS ondersteunt, is uitgekleed volgens de minimumvereisten: een faciliteit voor raketassemblage, een gigantische crawler om de raket naar het lanceerplatform te transporteren, en een lanceerplatform.
Als een van deze componenten uitvalt, kan dit aanzienlijke problemen opleveren voor de beschikbaarheid van de lanceervoertuig. Dit bottleneck op het gebied van beschikbaarheid kan verschillende gevaren opleveren voor een bemande Mars-missie.
Vertragingen bij het samenstellen en controleren van de enorme SLS zouden bijvoorbeeld een aanzienlijke impact hebben op het startschema. Dus kunnen problemen zo alledaags zijn als het weer of kleine technische problemen.
Daarnaast vereist het orbitaal koppelen voor de assemblage van een Mars-ruimtevaartuig dat de raket binnen een specifieke tijdsperiode (het "startvenster") wordt gelanceerd. Gunstige kansen voor Mars-gebonden schepen om de baan van de aarde te verlaten zijn ook beperkt.
Wetenschappers hebben lanceringsmodellen ontwikkeld met behulp van historische gegevens over de beschikbaarheid van de spaceshuttle. Ze tonen aan dat de NASA er niet zeker van kan zijn dat de SLS-raket kan worden afgevuurd binnen bepaalde startvensters, die mogelijk de missie van Mars in gevaar kunnen brengen.
3 Toxische Mars Grond
In 2008 maakte de geautomatiseerde Phoenix-sonde van NASA een vervelende ontdekking: het vond perchloraatzouten op het oppervlak van Mars. Hoewel deze giftige stoffen een industrieel gebruik hebben, kunnen ze bij zeer kleine doses problemen met de schildklier veroorzaken.
Op Mars vormen perchloraten ten minste 0,5 procent van de grond, een giftige hoeveelheid voor mensen. Met de astronauten die rondlopen en bodem in hun leefgebied volgen, zullen ze niet kunnen voorkomen dat ze besmet raken met perchloraten.
Met behulp van technologie die is afgeleid van gevaarlijke mijnbouwactiviteiten op aarde, kunnen ontsmettingsprocedures tot op zekere hoogte het probleem verlichten. Maar er kunnen nog steeds drastische veranderingen in de gezondheid optreden als de schildklier wordt verstoord.
Perchloraten zijn ook in verband gebracht met verschillende bloedaandoeningen. Wetenschappers hebben echter niet veel onderzoek gedaan naar de effecten van perchloraten op het menselijk lichaam, waardoor de gevolgen op de lange termijn moeilijk te voorspellen zijn.
Astronauten zouden misschien kunstmatige hormonen moeten nemen om hun metabolisme te laten functioneren terwijl ze worstelen met de langetermijneffecten van perchloraatblootstelling.
2 Opslag op lange termijn van raketbrandstof
Raketbrandstof is nodig om ons naar Mars en terug te brengen. De meest efficiënte raketbrandstoffen die momenteel in gebruik zijn, zijn vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof, die cryogene drijfgassen zijn.
Deze brandstoffen moeten worden ingevroren voor opslag. Maar zelfs met uitgebreide voorbereiding ontsnapt waterstof nog steeds uit brandstoftanks met een snelheid van 3-4 procent van het totaal elke maand. Het zou een ramp zijn als de astronauten op Mars zouden merken dat ze niet genoeg brandstof hadden om thuis te komen.
Astronauten moeten misschien voorkomen dat de cryogene drijfgassen gedurende een aantal jaren afkoken terwijl ze hun missie op de rode planeet voltooien. Extra brandstof zou op Mars kunnen worden gemaakt, maar om de brandstof gekoeld te houden, zouden isolatie en elektrische koelers nodig zijn. Vluchten voor het testen van opslagtechnologieën voor de lange termijn zijn vereist voordat astronauten op zending gaan naar Mars.
1 Romances en uiteenvallen
Op een lange reis in een beperkte ruimte zijn romances tussen astronauten heel goed mogelijk. Aan het eind van de dag hebben mensen lichamelijk contact en intimiteit nodig. Maar hoewel dat lief en romantisch klinkt, kan het ook slecht eindigen.
In 2008 werd een groep mensen voor een lange periode in een benauwde omgeving opgesloten om een missie naar Mars te simuleren. De gebeurtenissen liepen uit de hand toen een van de beweerde astronauten overstuur raakte dat zijn astronautenvriendin weigerde seks met hem te hebben en meer tijd doorbracht met een derde astronaut.
Benadrukt en moe, snauwde de eerste astronaut en gaf de derde astronaut een gebroken kaak. Als dit een echte missie was geweest, zou dit gedrag extreem schadelijk zijn geweest voor de missie.
Helaas probeert NASA niet eens met deze mogelijkheden om te gaan.Volgens een recent rapport van de National Academy of Sciences heeft de NASA het probleem van seksuele relaties op missies naar Mars en de persoonlijkheidstypen die zich het best lang bij elkaar in een krappe wijk konden handhaven, niet onderzocht.