10 problemer som hindrer en reise til Mars

Ethvert oppdrag til Mars ville være vanskelig med vanskeligheter - men som denne listen vil vise, er ingen av utfordringene nødvendigvis uoverstigelige. Tiårig erfaring med romferie har vist at et glimt av oppfinnsomhet - i tillegg til en stor dose av grusom besluttsomhet - kan gå langt når det gjelder å oppfylle våre kosmiske ambisjoner.

10

Kostnader




Hele Apollo Moon Landing Programmet fra 1960-tallet og 70-tallet kostet USA rundt 25 milliarder dollar. Det meste av dette ble brukt opp til Apollo 11, hvorefter de fleste problemene med landing på månen ble løst, og de påfølgende oppdragene ble billigere. Et bemannet oppdrag til Mars ville koste ekstremt mer, for det første på grunn av den kosmiske avstanden som skal reises, hvor som helst fra 36 millioner til litt over 250 millioner miles (Marss bane er ganske eksentrisk).

For det andre er det mange merkelige hendelser som langt ute i dypt rom, hvorav noen kan drepe et menneske veldig enkelt. Så snart vi forlater atmosfæren, forsøker universet egentlig å drepe oss. Og hvis vi sender 3 eller så mennesker 250 millioner miles unna, må vi ha alt mulig eventualitet planlagt i forkant av tiden. Å planlegge for hver krever penger, og de mest konservative estimatene utgjør en latterlig optimistisk sum på $ 1 milliard. Og hvis den nasjonale (og etter utvidelsen globale) økonomien fortsetter å avta, vil fremgangen mot et bemannet oppdrag forbli smertelig sakte. Mange av følgende oppføringer vedrører denne.

9

Terrestriske patogener




Noen gang lurt på hvorfor teknikere og forskere, som jobber med romfart og utstyr på grunn av å bli sendt inn i rommet, kle seg som kirurger på et sykehus? For nøyaktig samme grunn: For å unngå overføring av bakterier. Noen patogener er kjent for å kunne overleve miljøet i rommet. Deinococcus radiodurans er en av de tøffeste kjente organismer av noe slag. Det er en bakterie, ikke et virus, og kan tåle en dose på 5000 gram gammastråling, hvor 5 grader er tilstrekkelig til å drepe et voksen menneske. Den eneste enkle måten å drepe det er ved å koke det, og dette krever 25 minutter, mens botulinum dør etter bare 2 til 7 minutter.

Deinokokker kan finnes i bortskjemt mat, kloakk, husholdningsstøv og mange andre steder. Så hva skjer hvis et oppdrag til Mars introduserer det til det martianske miljøet? Vi vet fortsatt ikke om det er noe liv på Mars, men med oppdrag som Curosity Rover trekker vi daglig å si "ja". Hvis det er så, er det mest sannsynlig mikrobielt, og har aldri møtt noe liv fra Jorden. Deinococcus skader ikke mennesker, men veldig bra kan være katastrofalt for utenjordisk liv.

På grunn av scenarier som dette har kritikerne stilt spørsmålstegn ved etikken til å sette fot på en hvilken som helst planet som kunne havne livet, og eventuelle oppdragsforslag må håndtere det på en eller annen måte før du går videre.

8

Fremdriftsmetode




Til dags dato har alle våre aktiviteter i rommet blitt gjennomført via rakett. Vi må unnslippe jorden før noe annet, og hastigheten vår må være 11,2 km per sekund. Det er omtrent 25 000 mph. Den raskeste kulen reiser på noen 3.132 mph. Den eneste måten vi kjenner til å drive et objekt ut av Jordens gravitasjonsfelt og i bane og utover, er å sette objektet på toppen av en gigantisk bombe, eksplosjonen som vi kan styre veldig bra.

Drivstoffet som trengs for å drive romfergen i bane veide 1.100.000 pund per hver av to rakettboosters, mest av det laget av ammoniumperklorat og aluminium. Det har, mirakuløst, vært svært få katastrofer som involverer disse rakettdrevne bemannede oppstigningene i rommet - Challenger-katastrofen fra 1986 mest bemerkelsesverdige blant dem. Men fare utover er rakett i de fleste astronautiske meninger grovt ineffektivt i å overføre håndverk til rom.

I de fleste science fiction-historier, TV-serier og filmer, går utgang fra Jorden til bane og utover, på andre måter som sjelden forklares, nettopp fordi vi ennå ikke har fullstendig forståelse av fremdriftsmetode annet enn rakett . Nesten alle biler, inkludert fly, drives av forbrenning, og dette betyr brennstoff. Men ingenting vi vet kan brenne uten oksygen, og derfor kan de fleste moderne fly fremdeles ikke fly ut av atmosfæren vår. de stall og plummet.

Forskere har det vanskelig på jobb å prøve å finne frem til alternative fremdriftsformer som ikke krever forbrenning. Disse innebærer vanligvis anti-tyngdekraften. Spacecraften i Star Wars-filmene løfter helt enkelt av bakken og flyter inn i det ytre rommet, og et håndverk som kan gjøre dette, ville gjøre en tur til Mars mye lettere å starte.

7

Space demens




Du kan også kalle denne "hytten feber." Vi liker ikke å bli cooped opp i en bil for 200 miles om gangen. Spør noen motorveileder, og han forteller deg at hvis du legger Jesus og Gandhi i bil for lenge nok, begynner de å kjempe. Forestill deg nå de trange levekårene til Apollo-kommandomodulen i 8 måneder med lite å gjøre. Deretter, etter noen dager, kanskje en måned, med nydelig spennende Martian ekskursjoner, ser frem til ytterligere 8 måneder med lite å gjøre, men være sammenkalt.

Se # 3 for en god metode for å bekjempe hvilke astronauter som kalles "romdemie." Men den primære måten å unngå det på er å ta astronautene sine tanker av isolasjonen. Hovedårsaken til at det ikke har vært voldelige forbrytelser i rom til nå, fra noen nasjonalitet, er todelt: for det første har oppholdet i romfart vært kort. Den lengste ubrukte varigheten i rommet er 437,7 dager, for Valeri Polyakov, fra 1994 til 1995. Han var fysisk alene i 258 av disse dagene, men hadde alltid direkte kommunikasjon med sitt russiske hovedkvarter og gjennomført 25 vitenskapelige eksperimenter.Dermed var han sjelden alene med ingenting annet enn sine egne tanker for selskapet.

Han holdt seg i bane for så lenge for å bevise at en sunn mental tilstand kan opprettholdes i løpet av et bemannet oppdrag til Mars - og da han kom tilbake på jorden, insisterte han på å gå alene for å bevise at dette ville være mulig på Mars (se nr. 5). Men hans psykologiske evalueringer bemerket en markert mangel i hans følelsesmessige tilstand og generelle stemning. Han ble observert å være mye mer morose enn vanlig og lett irritert av enkle spørsmål.

Nå vurderer at kommunikasjonsintervaller på vei til Mars vil bli gradvis lengre til, i bane rundt Mars, vil radiosignalene, som reiser med lysets hastighet, trenge opptil 22 minutter for å reise rundreisen. Hvis den sitter i den minste mulige avstanden fra Jorden, vil radiosignalene fortsatt trenge omtrent 6 og et halvt minutt for rundreisen. Emosjonell oppfyllelse med intervaller på 20 minutter mellom taler er umulig, og det menneskelige samspillet er effektivt ugyldig. Mannskapet, i mellomtiden, kan godt bli lei av hverandres selskap lenge før romskipet når Mars. Da må de fryde avkastningen. Romprogrammer benytter psykologer til å velge mannskap basert på hvor godt de kan komme sammen med hverandre, og det kan være umulig å gjøre det så lenge.

6

The Spacesuit




Det primære kravet fra et mellomrom er trykksetting, siden uten det vil et menneske oppblåses til omtrent to ganger normal størrelse og virke litt som en kraftløfter. Døden er ikke forårsaket av flash-frysing eller blodkoking, som begge vil oppstå, men ved de luftfylte lungene dukker opp som ballonger. Hvis du ikke holder pusten, men blåser alt ut, vil du svinge ut på grunn av asfyksi i ca 15 sekunder, og dø innen 1 minutt, godt før du fryser eller blodet ditt kokes. Nesten alle mellomtrøye - fra Yuri Gagarin's SK-1 til stede - har vært oppblåsbare drakter, som presser kroppen ved å ekspandere som ballonger.

Disse har gjort jobben sin herlig frem til nå, men astronauters opphold i rommet har sjelden vært veldig lenge. Dragene er store, uhyggelige, og tillater ikke veldig god bevegelsesfrihet. På månen fant astronautene det enkleste å ambulere ved "loping" eller halvering, halvhopping, og dette skyldtes så lite tyngdekraften - men Mars har like under to femtedeler av jordens tyngdekraft, og vil gjøre jorden -Style ambulasjon merkbart lettere: Astronautene vil være i stand til å bøye sine knær og stride rett fram, men vil øyeblikkelig forlate bakken for noen få inches. Vi kan ikke nøyaktig gjengi dette gravitasjonssporet på jorden; vann gir en tilstrekkelig grad av vektløshet, men senker lemmerbevegelsen.

Det vi trenger for utflugter fra Martian er en form-passende dress, det motsatte av en oppblåst en; i stedet for å trykke på drakten, trykker du på kroppen selv ved å klemme den i et tett elastisk skall som dekker alt annet enn halsen og hodet. Klærne kan således veie bare ett eller to pund, i stedet for 200-pund A7L slitt av Neil Armstrong og Buzz Aldrin. Ulempen ved skinndagsdrakten er ubehag som det medfører for lyskene til menn og kvinnens bryster, selv når en beskytter er slitt. Det må også innlemme en kjøleevne, eller astronauten vil gi bukt for å varme ut i løpet av minutter.





5

Kunstig tyngdekraften




Null tyngdekraft er et alvorlig problem for lengre opphold i rommet. Kroppen er designet for livet på jorden, med en gravitasjonskraft på 1, mens Jupiter for eksempel har en g-kraft på 2.528. I vektløsheten til bane eller romreise gjennomgår menneskekroppen radikale avvik, spesielt muskelatrofi og osteopeni, eller tap av benmasse og tetthet. For å motvirke disse effektene, må astronautene trenge anstrengende hver dag i minst 4 til 5 timer, og dette kan ikke gjøres via frie vekter, som også er vektløse. Spring-drevne vekter brukes, som tredemøller og stasjonære sykler, men de langsiktige resultatene er rett og slett utilstrekkelige.

Det mest kjente eksempelet på kunstig tyngdekraft er sentrifugalkraft. Et romskip skulle være utstyrt med en massiv sentrifuge, en spinnring som bruker justerbar kraft vinkelrett på sin akse. Disse designene er populære i science fiction filmer, spesielt 2001: A Space Odyssey. Astronauten kunne gå rundt sentrifugens indre vegg som om det var et gulv. Det er for tiden ingen romskip utstyrt med en slik sentrifuge (se nr. 10), men flere modeller blir undersøkt.

Astronauter som kommer tilbake til jorden etter bare 2 måneder i omløp er ikke i stand til å stå opp i mer enn 5 minutter, og må bæres eller rulles rundt til kroppene deres tilpasser seg jordens tyngdekraft. Virkningen på astronautens kropp på 8 måneder fra jord til Mars ville være forferdelig: han ville miste 1% av skjelettmassen per måned, og umiddelbart etter reisen måtte han utføre store øvelser og vitenskapelige studier på overflaten av en planet med en g-kraft på bare mindre enn to femtedeler av jordens. Da måtte astronauten komme hjem.

En metode for faking tyngdekraften er enkel magnetisme, men magnetiske støvler vil bare holde føttene til en overflate, uten å veie ned i kroppen, og atrofi og osteopeni vil fortsette med nesten ingen forandring.

4

Martian Patogener




Mens # 9 er referert til som "forurensning", omhandler denne oppføringen "omvendt forurensning." Hvis du er kjent med H. G.Wells Verdens Verdenskrig, du vet at Martians blir drept ikke av menneskets kombinerte militære makt, men "av de minste organismer som Gud, i sin visdom, satte på denne jorden." Men hvis vi går til Mars og returnerer trygt, Vi kan medføre en bakovervariasjon av Wells visjon.

Mars kan godt havne livet, og i så fall må vi være svært forsiktige med det. De enkleste livsformer er ofte de farligste. Hvis det martiske livet er pitiably mottakelig for våre patogener, er vi like mottakelige for seg selv. Etter å ha utviklet seg ingen immunitet for noen livsform astronauter kan bringe tilbake på utsiden av deres romvesker, romfartøy eller utstyr, eller til og med inne i kroppen deres, et livsform som har hvilet i suspendert animasjon for milliarder år bare for å bli gjenopplivet i sitt favorittmiljø.

En enkelt mariansk patogen kan skape en global pandemi som dreper absolutt alt på jorden. For å bekjempe dette ble Apollo 11, 12 og 14 astronautene som gikk på månen i karantene i 21 dager hver, før månen var bevist avlivet av noe liv. Men Månen har ingen atmosfære. Mars har en, om enn mye tynnere, og med en helt annen kombinasjon av gasser enn jordens. De første astronautene som setter foten på Mars, må derfor være karantene i en stund når de kommer tilbake - og likevel, hvordan vil vi drepe noen mikrober de bringer tilbake med dem?

3

Romskipet




Denne oppføringen gjelder spesielt # 10 og # 5. Vi har for øyeblikket mange romfartøyer som er i stand til å nå Mars intakt og i stand til å utføre sine robottoppgaver - men når vi legger til menneskelige liv i ligningen, stiger antall forpliktelser astronomisk, dersom dere vil tilgi ordene. Det må være et romslig håndverk for å imøtekomme 8 måneders menneskelig mobilitet. Det må også utformes med flere av denne listeens oppføringer, inkludert de to neste, i tankene.

Hvis det er å ha en gigantisk sentrifuge for kunstig tyngdekraft, vil det være ekstremt stort og dyrt, men viktigst av alt, et ekstremt komplekst verksted, og dusinvis av NASA-ingeniører og forskere har uttalt at vi ennå ikke har utviklet de teknologiske fremskrittene for å konstruere et slikt håndverk. De tilbyr deretter håp ved å si at vi skal ha teknologien de neste tiårene.

2

meteoroider




Jorden er rammet av en estimert 1 septillion meteorer, asteroider og kometer hver dag. De fleste av dem er størrelsen på et sandkorn. Selv de som kommer til en vare, kommer ikke til overflaten. Men Månen har ingen atmosfære for å brenne dem opp, og selv om den har et mye mindre overflateområde, trenger du bare å se på et nærbilde av det for å få en ide om alt rusk som zoomer rundt i universet. Atmosfærer virker som forbrenningsovner å kvitte seg med mye av denne stein, metall og is, men i ekte ytre rom, millioner av miles fra jorden, er det ingen atmosfære for å beskytte romfartøyet eller mannskapet innvendig.

Husk i Star Wars IV, når Han Solo minner prinsesse Leia om å starte hyperspeed (raskere enn lysreiser) uten å først planlegge en rute, kan det føre til å fly inn i en meteor? Det var en av de bedre øyeblikkene av science fiction realism.

Hva skjer i løpet av en 8-måneders reise i dyp rom? Det er en hel masse ingenting mellom jord og Mars - unntatt rusk av alle størrelser som synker rundt opptil 50 ganger hastigheten på den raskeste kulaen. Vi kan effektivt bekjempe dette ved å dekke håndverkets vegger med panserplater. Men dette kommer alltid til en pris av ekstra vekt, noe som vil gjøre det vanskeligere å rydde jordens bane.

1

Uhindret kosmisk stråling




Vår atmosfære og elektromagnetiske felt er de eneste grunnene til at vi ikke brenner til døden i øyeblikket. Solens ultrafiolette stråling stanser for det meste av atmosfæren, mens synlig lys, med lengre bølgelengder, trenger gjennom til bakken. Det er ikke sant i verdensrommet. Astronautene er utstyrt med visir som stopper solens skadelige stråling - og hvis de ikke skjermer ansiktene på hjelmene sine før de vender direkte sollys, vil de blåses og permanent blinde i sekunder.

Ultrafiolett stråling ble enkelt stoppet av aluminiums Apollo Program Command Modules, men under deres turer til og fra månen klaget astronautene om plutselige, øyeblikkelige blinker med lyseblått eller hvitt lys. Lyset var ikke synlig hvor som helst innenfor eller utenfor romskipet, og hindret ikke mannskapet på noen måte fra å utføre sine plikter, heller ikke forårsaket dem smerte.

Når etterfølgende romoppdrag drepte lignende klager og beskrivelser av disse lysflammene, undersøkte forskerne og oppdaget at de var forårsaket av "kosmiske stråler", noe som er en misvisende. De er ikke stråler i det hele tatt, men subatomiske partikler, for det meste ensomme protoner, som reiser nesten ved lysets hastighet. De trenger inn i romfartøy og legger teknisk hull i materialet de passerer gjennom, men disse tillater ikke lekkasje fordi de er mindre enn atomer.