Dele:
10 Obskure problemer som hindrer bemerkede oppdrag til Mars
Etter at han var marooned på Mars, Matt Damon karakter i space thriller Marsboeren kjempet for å leve på den røde planeten, som står overfor problemet etter utstedelsen. Men i det virkelige liv hadde han funnet å komme til Mars og tilpasse seg til livet for å være en utfordring før han ble etterlatt.
Foruten stråling, tid brukt i rommet, og psykiske problemer, er det andre store utfordringer som astronautene står overfor på virkelige oppdrag til Mars.
10 Den litt lengre marsdag
En marsdag er 40 minutter lenger enn en jordedag. Selv om det kan virke som en velsignelse å ha ekstra 40 minutter hver dag, er den menneskelige sirkadiske rytmen satt til 24 timer. De ekstra 40 minuttene om dagen på Mars ville snart resultere i evigvarende jetlag for astronautene, slik at de alltid blir utmattet.
NASA fikk en smak av dette når misjonskontrollere måtte jobbe med "Mars-tiden" fordi de første Mars-rovers måtte operere i løpet av marsdagen. Hele oppdragskontrollen for Sojourner holdt samtidig som roveren gjorde. Etter en måned ble kontrollerne sliten.
For senere Mars-rovere ble oppdragsstyrerne vellykket på Mars-tiden i tre måneder, men var fortsatt helt utmattet på slutten av den. Det ser ut til at mennesker bare kan utholde Mars tid for korte perioder. For astronauter som bor på Mars i flere måneder, ville det ikke være mulig å komme seg bort fra Mars-tiden.
Tidligere søvnstudier har tydeligvis vist at menneskekroppen hadde en naturlig sirkadisk rytme på 25 timer, men disse studiene var feil. Når nyere studier ble utført, endret ingen av deltakerens sirkadiske rytmer for å imøtekomme Mars-tiden.
9 Lav overflate tyngdekraft på Mars
Selv om forskere enkelt kan simulere reisen til Mars ved å sette astronauter på den internasjonale romstasjonen i lengre perioder, er effekten på menneskekroppen av langvarig eksponering for Mars gravity, som bare er 38 prosent av overflatens tyngdekraft på jorden, ukjent.
Vil den delvise tyngdekraften tillate mennesker å beholde kritisk muskel og bein tetthet? Hvis ikke, vil trenge hjelp? Gitt at noen potensielle oppdrag til Mars kan ha astronautene tilbringe måneder i martinske tyngdekraften, er dette et kritisk spørsmål.
Ved hjelp av ufullkomne simulatorer fant to studier på mus at bein og muskel tap i Mars tyngdekraft kan være like alvorlig som det som finnes i null tyngdekraften. Den første studien fant at selv et miljø med 70 prosent av jordens tyngdekraft ikke kunne forhindre muskel- og bentap.
I den andre studien oppdaget forskerne minst 20 prosent benetap hos mus fra lavere tyngdekraft. Men husk, disse studiene er bare simuleringer. Inntil astronautene egentlig lander på Mars, vil det ikke være noe for oss å vite nøyaktig hvordan kroppene deres vil tilpasse seg lavere tyngdekraft.
8 Rocky Martian Terrain
Som Neil Armstrong oppdaget under sin nedstigning til Månens overflate, var hans landingssted fullt av gigantiske steinblokker som utgjorde fare for landeren hans. Et lignende problem kan skje med astronauter som lander på overflaten av Mars. De ville bare ha kort tid over et landingssted for å oppdage og unngå farer som store bergarter eller sanddyner.
Boulders eller bakker kan føre til at en martian lander med landing ben å falle over når den treffer overflaten. Selv store funksjoner i terrenget kan være vanskelig å se fra bane, så oppdragsplanleggerne kan potensielt savne dem.
Små grøfter eller åser kan lure sensorer til å slippe landeren fra fallskjermene sine tidligere enn planlagt eller forvirre automatiserte systemer som landingshastighet. Sjansene for at en landleder vil mislykkes på grunn av terrengspørsmål, er overraskende høy. En studie hevet muligheten så høy som 20 prosent.
7 Diameter av nyttelastfaktor
Ved utformingen av en bemannet Mars Lander, kommer et teknisk problem opp flere ganger - diameteren av nyttelastfaktoren for raketten som Mars Lander vil lansere. Selv om den største motstanden som er under vurdering, er en enorm 8,4 meter (27,6 ft) i diameter, har det vært ekstremt vanskelig for NASA å tilpasse en nyttelastning til design av en bemannet Mars lander.
Den stive varmeskjoldet som er nødvendig for å beskytte en tung nyttelast, er for stor til å passe inn i nyttelastet. Så NASA trenger å bruke en oppblåsbar varmeskjoldteknologi som er eksperimentell på dette tidspunktet.
Ved å bruke eksisterende konstruksjoner for et Mars-oppdrag, vil NASAs minste landher være ekstremt trangt i 8,4 meter. Noen av NASAs større landingspersoner ville ikke passe inn i fairingen.
Selv om NASA bruker den minste landeren, ville de måtte gjøre klossete redesigner, som blant annet å dreie en Mars-rover for astronautene på hovedet og omforme drivstofftankene. Størrelsen på fairing kan ikke økes fordi den vil destabilisere raketten.
6 Supersonisk retropropulsjon
Supersonisk retropropulsjon kan være en måte å bremse en Mars lander under sin endelige nedstigning til planets overflate. Dette innebærer å skyte raketter i bevegelsesretningen mens romfartøyet fortsatt går raskere enn lydens hastighet.
I den tynne martianske atmosfæren er supersonisk retropropulsjon et must. Men skyte raketter på supersonisk fart kan skape bølgebølger som ødelegger en Mars lander. NASA har nesten ingen erfaring med denne prosedyren, noe som ytterligere kompliserer sjansen for suksess.
Det er tre hovedproblemer med denne teknikken. For det første kan samspillet mellom luftstrømmen og rakettavgasspluggen riste landeren fra hverandre. For det andre kan varmen som genereres av rakettutløpet varme opp Mars-landeren. For det tredje kan det være vanskelig å holde landeren stabil mens retro-rakettene brann.
Selv om småskala tester i vindtunneler har blitt gjennomført, er det nødvendig med en omfattende rekke større tester som bruker ekte maskinvare.Dette er et dyrt, langsiktig proposisjon.
Men NASA kan ha en annen måte å undersøke supersonisk retropropulsjon på. Det har nylig observert en test av SpaceX å returnere sin første fase til grunnen, noe som ga verdifulle data.
5 Statisk elektrisitet
Du kjenner de sjokkene du får når du berører en dørknop eller et annet metallobjekt? Det er bare irriterende for oss på jorden. Men på Mars, statisk elektrisitet kan forårsake alvorlige problemer for våre astronauter.
På jorden er de fleste statiske utladninger forårsaket av isolerende egenskaper av gummistøvler. På Mars ville det isolerende stoffet være jorda av Mars selv. Bare ved å gå rundt på Mars, kan en astronaut akkumulere en statisk ladning som er sterk nok til å steke delikat elektronikk hvis han prøvde å åpne luftslanger eller berøre utsiden av romskipet.
Martian jord er fin og tørr, noe som gjør det til et ideelt isolerende materiale. Jorden er opptil 50 ganger så fin som støv på jorden. Når astronauten gikk rundt, ville jorden samle seg på hans drakt. Når Martian vinden blåste den av, ville astronauten akkumulere en økende elektrisk ladning.
Mars-roverne bruker ultrafine nåler til å blø av denne elektriske ladningen. Men et bemannet Mars-oppdrag vil kreve isolerende romdrag for å beskytte astronautene og utstyret.
4 Start kjøretøys tilgjengelighet
Space Launch System (SLS) er den største lanseringsraketen i utvikling i overskuelig fremtid. Det vil bli raketten som lofter et bemannet oppdrag til Mars stykke for hverandre.
Under dagens NASA-planer vil et dusin SLS-raketter bli påkrevet for en bemannet oppdrag til Mars. Men den nåværende bakken infrastrukturen som støtter SLS, har blitt fjernet til sine minimumskrav: ett anlegg for rakettmontering, en massiv crawler for å transportere raketten til lanseringsbanen og en lanseringsbane.
Hvis selv en av komponentene brytes ned, kan det utgjøre betydelige problemer for tilgjengeligheten til startkjøretøyet. Denne tilgjengelighets flaskehalsen kan utgjøre flere farer for et bemannet Mars-oppdrag.
For eksempel vil eventuelle forsinkelser i montering og kontroll av den massive SLS ha betydelig innvirkning på lanseringsplanen. Så kan problemer som verdslige som vær eller små tekniske problemer.
I tillegg krever omkobling for montering av et romfartøy i Mars at raketten skal starte innen en bestemt tidsperiode ("lanseringsvinduet"). Gunstige muligheter for Mars-bundet skip å forlate Jordens bane er også begrenset.
Forskere har utviklet lanseringsmodeller ved hjelp av historiske data om tilgjengelighet for romfergen. De viser at NASA ikke kan være sikker på at SLS-raketten vil kunne starte i spesifikke lanseringsvinduer, noe som potensielt truer eventuelle Mars-planer.
3 giftig martian jord
I 2008 gjorde NASAs automatiserte Phoenix-probe en ekle oppdagelse: Det fant perkloratsalter på Mars-overflaten. Selv om disse toksiske stoffene har industriell bruk, kan de forårsake problemer med skjoldbruskkjertelen ved svært små doser.
På Mars utgjør perchlorater minst 0,5 prosent av jorda, en giftig mengde for mennesker. Når astronautene går rundt og sporer jord i deres habitater, vil de ikke kunne unngå å bli forurenset med perklorater.
Ved hjelp av teknologi som er avledet fra farlig gruvedrift på Jorden, kan dekontamineringsprosedyrer i noen grad redusere problemet. Men drastiske endringer i helsen kan fortsatt oppstå ettersom skjoldbruskkjertelen er forstyrret.
Perklorater har også vært knyttet til ulike blodproblemer. Imidlertid har forskere ikke gjort mye forskning på effekten av perklorater på menneskekroppen, noe som gjør de langsiktige konsekvensene vanskelig å forutsi.
Astronautene må kanskje ta kunstige hormoner for å holde stoffskiftet fungerer som de bryter med de langsiktige effektene av perklorateksponering.
2 Langtidslagring av rakettbrensel
Rocket drivstoff er nødvendig for å ta oss til Mars og tilbake. De mest effektive rakettbrenslene som er i bruk, er flytende hydrogen og flytende oksygen, som er kryogen drivstoff.
Disse drivstoffene må fryses for lagring. Men selv med omfattende forberedelse, brenner hydrogen fremdeles fra drivstofftanker med en hastighet på 3-4 prosent av totalen hver måned. Det ville være en katastrofe hvis astronautene på Mars fant at de ikke hadde nok drivstoff til å komme hjem.
Astronautene må kanskje holde de kryogene drivstoffene fra kokende i flere år når de fullfører sitt oppdrag på den røde planeten. Ytterligere drivstoff kan produseres på Mars, men å holde drivstoffet kjølt ville kreve isolasjon og elektriske kjølere. Fly til test av langsiktig lagringsteknologi vil være nødvendig før noen astronauter går på oppdrag til Mars.
1 Romances And Breakups
På en lang reise i et begrenset rom er romanser mellom astronauter ganske mulig. På slutten av dagen trenger mennesker fysisk kontakt og intimitet. Men mens det høres søtt og romantisk, kan det også ende opp med dårlig.
I 2008 ble en gruppe mennesker låst i et trangt miljø for en lang periode for å simulere et oppdrag til Mars. Hendelser spiret ut av kontroll når en av de foregående astronautene ble opprørt at hans astronautskjæresteinne nektet å ha sex med ham og brukte mer tid med en tredje astronaut.
Stresset og sliten, snappet den første astronauten og ga den tredje astronauten en ødelagt kjeve. Hvis dette hadde vært et reelt oppdrag, ville denne oppførelsen vært svært skadelig for oppdraget.
Dessverre prøver NASA ikke engang å håndtere disse mulighetene.Ifølge en nylig rapport fra Nasjonalt vitenskapsakademi har NASA ikke undersøkt spørsmålet om seksuelle forhold på oppdrag til Mars og personlighetstyper som best kan komme sammen med hverandre i trange kvartaler i lang tid.