În 1972, Cursa Spațială s-a încheiat oficial, când NASA a trimis un ultim echipaj de astronauți la suprafața Lunii ( Apollo 17 ). Acesta a fost inelul de alamă la care au încercat atât SUA, cât și sovieticii, „Moonshot” care avea să determine cine avea supremația în spațiu. În era actuală a explorării spațiale reînnoite, următorul mare salt va implica în mod clar trimiterea de astronauți pe Marte.
Acest lucru va prezenta multe provocări care vor trebui abordate în prealabil, dintre care multe au de-a face cu pur și simplu aducerea astronauților într-o singură bucată! Aceste provocări au făcut obiectul unei prezentări făcute de doi cercetători indieni la SciTech Forum 2020, un eveniment anual găzduit de Academia Internațională de Astronautică (IAA), Universitatea RUDN , si Societatea Americană de Astronomie (AAS).
Studiul care descrie rezultatele cercetării lor a apărut recent pe net și a fost acceptat pentru publicare de către Progrese în științe aeronautice (data publicării în așteptare). Atât acesta, cât și prezentarea făcută la SciTech Forum 2020 au fost conduse de Malaya Kumar Biswal și Ramesh Naidu Annavarapua – cercetător absolvent și profesor asociat de fizică de la Universitatea Pondicherry, India (respectiv).
Cercetarea lor a făcut și subiectul unei prezentări (video postat mai sus) realizată în timpul a 7-a sesiune al Atelier virtual de biologie spațială găzduit de către Institutul Planetar Lunar (LPI) – care a avut loc în perioada 20-21 ianuarie. După cum au indicat Biswal și Annavarapua în studiul și prezentările lor, Marte ocupă un loc special în inimile și mințile oamenilor de știință și cercetătorilor astrobiologici.
Lângă Pământ, Marte este cea mai locuibilă locație din Sistemul Solar (după standardele terestre). Mai multe linii de dovezi acumulate de-a lungul deceniilor au arătat, de asemenea, că este posibil să fi susținut viața la un moment dat. Din păcate, trimiterea astronauților pe Marte va presupune inevitabil o serie de provocări distincte, care apar de la logistică și tehnologie până la factorii umani și distanțele implicate.
Abordarea acestor probleme în avans este esențială dacă NASA și alte agenții spațiale speră să efectueze primele misiuni cu echipaj pe Marte în următorul deceniu și după. Pe baza analizei lor, Biswal și Annavarapu au identificat 14 provocări distincte, care includ (dar nu se limitează la):
- Traiectoria de zbor pentru Marte și manevrele corective
- Nave spațiale și managementul combustibilului
- Radiațiile, microgravitația și sănătatea astronauților
- Izolarea și problemele psihologice
- Comunicații (în tranzit și pe Marte)
- Apropierea lui Marte și inserția orbitală (vezi Blestemul Marte )
Toate aceste provocări se confruntă cu un anumit grad de suprapunere cu una sau mai multe dintre celelalte enumerate. De exemplu, o problemă evidentă atunci când vine vorba de planificarea misiunilor pe Marte este distanța imensă implicată. Din acest motiv, ferestrele de lansare între Pământ și Marte au loc doar o dată la doi ani atunci când planetele noastre sunt la cel mai apropiat pe orbitele lor unul față de celălalt (adică atunci când Marte este în „Opoziție” față de Soare).
În timpul acestor ferestre, o navă spațială poate efectua călătoria de la Pământ la Marte în 150 până la 300 de zile (aproximativ cinci până la zece luni). Acest lucru face ca misiunile de reaprovizionare să fie impracticabile, deoarece astronauții nu pot aștepta atât de mult pentru a primi transporturi atât de necesare de combustibil, alimente și altele. După cum a spus Biswal pentru Universe Today prin e-mail, distanțele implicate creează și probleme în ceea ce privește siguranța astronauților și generarea de energie:
„[În cazul oricărei situații de urgență, nu putem aduce înapoi astronauții de pe Marte [cum am putea] în cazul misiunilor LEO sau lunare... În mod similar, distanța reduce fluxul solar de pe orbita Pământului pe orbita lui Marte, rezultând un deficit de putere. producție care este foarte semnificativă pentru a propulsa vehiculul și pentru a menține stabilitatea termică (De asemenea, distanța îndepărtată poate duce la temperaturi scăzute ale mediului, provocând hipotermie și formare de îngheț (în special în gură).
Cu alte cuvinte, simpla ajungere pe Marte prezintă multiple provocări specifice pe care Biswal și Annavarapu le-au inclus în analiza lor. Când vorbim despre sănătatea și siguranța astronauților, există câteva provocări specifice care intră în joc și aici. De exemplu, faptul că astronauții vor petrece câteva luni în spațiul adânc creează tot felul de riscuri pentru sănătatea lor fizică și mentală.
Imaginea artistică a taberei de bază pe Marte pe orbită în jurul lui Marte. Când încep misiunile pe Marte, unul dintre cele mai mari riscuri va fi cel prezentat de radiațiile spațiale. Credit: Lockheed Martin
Pentru început, există costul psihologic de a fi limitat într-o cabină de navă spațială cu alți astronauți. Există, de asemenea, costul fizic al expunerii pe termen lung la un mediu cu microgravitație. După cum au arătat cercetările de la bordul Stației Spațiale Internaționale (ISS), în special Studiul Twin al NASA, petrecerea de până la un an în spațiu are un impact considerabil asupra corpului uman.
Dincolo de pierderea densității musculare și osoase, astronauții care au petrecut perioade lungi la bordul ISS au experimentat și o pierdere a vederii, modificări genetice și probleme pe termen lung cu sistemele lor cardiovasculare și circulatorii. Au existat, de asemenea, cazuri de efecte psihologice, în care astronauții au experimentat niveluri ridicate de anxietate, insomnie și depresie.
Dar, după cum a indicat Biswal, cea mai mare și mai evidentă provocare este toate radiațiile (solare și cosmice) la care vor fi expuși astronauții pe parcursul întregii misiuni:
„[Cele mai mari pericole includ riscul de cancer prelungit și efectele acestuia din cauza expunerii atât la radiații interplanetare (în timpul tranzitului pe Marte) cât și la radiațiile de suprafață (în timpul șederii prelungite la suprafață). Apoi, efectul radiațiilor provoacă funcția de coordonare a creierului necorespunzătoare și alte boli legate de creier; apoi efectul psihologic al echipajului în timpul izolării complete. Deoarece misiunea cu echipaj se bazează pe performanța astronautului, astronautul se confruntă cu mai multe probleme legate de sănătate.”
O ilustrare a unei baze lunare care ar putea fi construită folosind imprimarea 3D și ISRU, Utilizarea resurselor in situ. Credit: RegoLight, vizualizare: Liquifer Systems Group, 2018
În națiunile dezvoltate, oamenii de pe Pământ sunt expuși la o medie de aproximativ 620 milirem (62 mSv) anual sau 1,7 miliremi (0,17 mSv) pe zi. Între timp, NASA a efectuat studii care au arătat cum o misiune pe Marte ar avea ca rezultat o expunere totală de aproximativ 1.000 mSv pe o perioadă de doi ani și jumătate. Aceasta ar consta din 600 mSv pe parcursul unui an dus-întors, plus 400 mSv pe o ședere de 18 luni (în timp ce planetele s-au realiniat).
Asta înseamnă că astronauții vor fi expuși la 1,64 mSv pe zi în timpul tranzitului și la 0,73 mSv pentru fiecare zi în care stau pe Marte - adică de peste 9,5 și, respectiv, de 4,3 ori media zilnică. Riscurile pentru sănătate pe care acest lucru le implică ar putea însemna că astronauții ar suferi de probleme de sănătate legate de radiații chiar înainte de a ajunge pe Marte, ca să nu mai vorbim despre operațiunile de suprafață sau călătoria de întoarcere.
Din fericire, există strategii de atenuare pentru părțile de tranzit și de suprafață ale misiunii, dintre care unele le recomandă Biswal și Annavarapua. „În prezent, dezvoltăm un habitat subteran pe Marte care ar putea aborda toate problemele legate de sănătate din misiunea extinsă sau așezarea permanentă pe Marte”, a spus Biswal. „[Misiunea cu echipaj ar trebui să includă producția mai rapidă a necesarului pentru echipaj din [utilizarea] resurselor in situ (ISRU).”
Această propunere este în concordanță cu numeroasele profiluri de misiune pe care NASA și alte agenții spațiale le dezvoltă pentru viitoarele explorări lunare și marțiane. Există deja multe strategii existente pentru a menține echipajele protejate de radiații în timp ce se află în spațiu, dar în mediile extraterestre, toate conceptele încorporează utilizarea resurselor locale (cum ar fi regolitul sau gheața) pentru a crea scuturi naturale.
Disponibilitatea locală a gheții este, de asemenea, văzută ca o necesitate pentru a asigura o aprovizionare constantă cu apă pentru consumul uman și irigare (deoarece astronauții aflați în misiuni de lungă durată vor trebui să își cultive o mare parte din propria hrană). Pe lângă toate acestea, Biswal și Annavarapu au subliniat modul în care menținerea unei traiectorii rapide de zbor și întoarcere va ajuta la reducerea timpului de călătorie.
Există, de asemenea, posibilitatea de a folosi tehnologii avansate precum propulsie nuclearo-termică și nuclearo-electrică (NTP/NEP). NASA și alte agenții spațiale sunt activ cercetarea rachetelor nucleare deoarece o navă spațială echipată cu NTP sau NEP ar putea face călătoria către Marte în doar 100 de zile ! Dar, așa cum au indicat Bisawl și Annavarapu, acest lucru ridică provocarea de a face față sistemelor nucleare și mai multă expunere la radiații.
Din păcate, toate aceste provocări pot fi abordate cu combinația potrivită de inovație și pregătire. Și când luați în considerare beneficiile trimiterii de misiuni cu echipaj pe Marte, provocările par mult mai puțin descurajante. După cum a oferit Biswal, acestea includ proximitatea, oportunitățile de a studia mostre de sol marțian într-un laborator Pământesc, extinderea orizontului nostru și capacitatea de a răspunde la întrebări fundamentale despre viață:
„Întotdeauna am fost fascinați să știm de unde venim și dacă există vreo viață ca noi în alte corpuri astronomice? [Noi nu putem executa o misiune cu echipaj către nicio altă destinație interplanetară din cauza riscului și managementului misiunii.
„Marte este singura planetă vecină din Sistemul nostru Solar pe care o putem explora, [are] o înregistrare geologică bună pentru a răspunde la toate [de] întrebările noastre nerezolvate și [putem] aduce mostre [înapoi] pentru a le analiza în laboratorul nostru terestru? Și, în sfârșit, ar fi interesant să executăm o misiune umană pe Marte pentru a demonstra amploarea tehnologiei actuale și a progresiei aerospațiale.”
Conceptul artistic al unei rachete nucleare bimodale care face călătoria către Lună, Marte și alte destinații din Sistemul Solar. Credit: NASA
De la începutul anilor 1960, agențiile spațiale au trimis misiuni robotice pe Marte. Începând cu anii 1970, unele dintre aceste misiuni au fost aterizatoare care se așează la suprafață. Cu cei peste patruzeci de ani de date și expertiză care au rezultat, NASA și alte agenții spațiale caută acum să aplice ceea ce au învățat pentru a putea trimite primii astronauți pe Marte.
Primele încercări pot fi încă peste un deceniu (sau mai mult), dar numai dacă au loc pregătiri semnificative în prealabil. Nu numai că mai trebuie dezvoltate o mulțime de componente și infrastructură legate de misiune, dar mai trebuie făcute multe cercetări. Din fericire, aceste eforturi beneficiază de tipurile de evaluări amănunțite pe care le vedem aici, unde toate riscurile și pericolele potențiale sunt investigate (și sunt propuse contramăsuri).
Toate acestea vor duce, sperăm, la crearea unui program durabil pentru explorarea marțiană. Ar putea chiar să permită ocuparea umană pe termen lung a Marte și crearea unei colonii permanente. Datorită eforturilor multor cercetători și oameni de știință, ar putea veni în sfârșit ziua în care va exista așa ceva ca „marțienii”.
Forumul SciTech de anul acesta a fost un eveniment virtual, în care prezentatorii și-au împărtășit constatările la două conferințe care au avut loc din 8 decembrie.thla 10th. Pentru mai multe informații, consultați IAA-AAS SciTech Forum 2020 site-ul web.
Lectură suplimentară: arXiv