Забравен на Марс, Мат Деймън в холивудския блокбастър „Марсианецът“трябваше сам да се справи с много трудности, за да оцелее на Червената планета. В реалния живот обаче би трябвало да се борите за този живот много преди да влезете в самия Марс. Всъщност, освен радиационни, психологически и физически проблеми, свързани с дългия престой в космоса, човек ще трябва да се изправи пред други тестове по време на реални полети до Марс. Нека да разгледаме най-очевидните.
По-дълги марсиански дни
Марсианският ден е само около 40 минути по-дълъг, отколкото на Земята. И въпреки че на пръв поглед можете, напротив, да се радвате, че ще имате всеки ден толкова 40 минути повече, това всъщност може да се окаже много сериозен проблем, тъй като ежедневният биологичен ритъм на човек е създаден за 24 часа. Допълнителните 40 минути всеки ден на Марс скоро ще доведат до това, че човекът развива реактивно изоставане, което от своя страна ще се прояви под формата на постоянна умора и лошо здраве.
Аерокосмическите оператори на НАСА вече са преживели всички „радости“на този синдром, тъй като трябваше да работят в съответствие с марсианското време, веднага щом един от първите гребци, изпратени на Марс, започна ежедневната си работа на Червената планета. Всички служители на космическата мисия Sojourner на Марс например се придържаха към същото време, в което трябваше да работи роувърът. След месец такъв натоварен график операторите, както се казва, измръзнаха.
За последващи марсиански гребци, центърът за контрол на НАСА успя успешно да се придържа към марсианското време за три месеца, но до края на мисията работниците все още бяха много уморени. Въз основа на наблюдения учените са установили, че човек е в състояние да се придържа към марсианското време само за кратки периоди. Астронавтите, които ще трябва да останат на Марс в продължение на месеци, никога няма да успеят да излязат извън рамките на марсианското време.
По-ранни проучвания на проблемите със съня показват, че човешкото тяло има естествен 25-часов биологичен ритъм, обаче, както се оказа по-късно, резултатите от тези проучвания са били неправилни. След като бяха направени нови наблюдения, никой от участниците не успя да се адаптира към марсианското време.
Промоционално видео:
Намалена гравитация
Въпреки възможността за симулиране на космическо пътуване до Марс на борда на Международната космическа станция чрез дълъг престой на нея, ефектът на продължителното излагане на човешкото тяло на марсианската гравитация (38 процента от Земята) все още остава загадка за учените. Продължителното излагане на тази частична гравитация ще запази целостта на мускулната и скелетната плътност? И ако не, как да се справим с това? Като се има предвид, че при всеки полет до Марс, човек ще трябва да прекара много месеци в затворена тенекиена кутия, намирането на отговори на тези въпроси е от решаващо значение.
При по-малко от идеални симулации две проучвания върху мишки показаха, че загубата на кости и мускули при условията на марсианската гравитация може да бъде равносилна на никаква гравитация. Първото проучване установи, че дори да се намирате в среда със 70 процента земна гравитация няма да попречи на загубата на мускули и кости.
Във второ проучване изследователите установяват, че мишките губят поне около 20 процента от скелетната си маса в среда с ниска гравитация. Трябва обаче да се има предвид, че всички тези изследвания се основават на симулации. Докато астронавтите действително кацат на Марс, ще бъде невъзможно да се узнаят истинските ефекти на намалената гравитация върху телата им.
Сурова марсианска повърхност
Първото нещо, което Нийл Армстронг разбра, след като стъпи на лунната повърхност, е, че зоната за кацане буквално е покрита с големи камъни, което представлява заплаха за неговата земя. Подобен проблем може да възникне и при астронавтите, които ще кацнат на Марс. Те ще имат много малко време да идентифицират и избягват да удрят земята върху такива калдъръмени или пясъчници. Скали и различни склонове могат да доведат до преобръщане на каца на Марс. Факт е, че дори много големи промени в равнината на повърхността могат да бъдат много трудни за откриване от орбита, така че хората, които ще създават планове за кацане, могат просто случайно да пропуснат такива промени.
Малките пукнатини и депресии също могат да заблудят сензорите, което от своя страна може да доведе до ненавременно освобождаване на парашути или крака за кацане, както и до неправилно автоматично изчисляване на скоростта на кацане. Шансовете, че земеделският производител може да се сблъска с бедствие поради неправилно анализирана площадка за кацане, са изненадващо много високи. Едно проучване установи, че тези шансове са около 20 процента.
Ракетен нос с размери
При разработването на пилотиран модул за кацане на Марс почти незабавно възниква един сериозен технически проблем - диаметърът на обтягането на носа на ракетата, върху която ще бъде изстрелян този модул Марс. Въпреки, че сегашният диаметър на най-големия обтекател е 8,4 метра, ще бъде много трудно да се съпостави размерът му с дизайна на пилотиран кацател на Марс.
Защитният топлинен щит, необходим за защита на силния товар, тогава би бил твърде голям, за да се побере под обтекателя. Следователно в този случай, най-вероятно, ще е необходимо да се използва технологията за надуване на топлинен щит, чиято разработка в момента е само на експерименталния етап.
Използването на сегашния дизайн на радома за мисия на Марс ще изисква много по-компактен кацател, който да пасне на 8,4-метровия радиом. Всички по-големи модули просто няма да се поберат.
Дори ако е решено да се използва по-компактен кацач, тогава, най-вероятно, поради такива технически ограничения, неговият дизайн ще трябва да бъде преработен. Например, ще трябва да рециклираме не само местоположението на астронавтите, но и резервоарите за гориво на модула. Размерът на самия обтегач не може да бъде променен, тъй като това дестабилизира ракетата.
Свръхзвуков TDU
Един от основните начини за намаляване на скоростта на модула за кацане на Марс за меко свързване с марсианската повърхност е свръхзвуковата спирачна задвижваща система (TSP). Нейната същност се състои в използването на реактивни двигатели, насочени към движението, за да забавят апарата от свръхзвукови скорости.
Използването на свръхзвуков TDU в тънката разредена атмосфера на Марс е задължително. Стартирането на свръхзвукови двигатели обаче може да създаде ударна вълна, която може да повреди кацателя на Марс. НАСА например има малък опит с подобни процедури, което от своя страна намалява шансовете цялата мисия да бъде успешна.
Тази технология има три проблемни аспекта. Първо, ефектът на взаимодействие между въздушния поток и изгорелите газове на двигателя може буквално да раздели лентата наполовина. Второ, топлината, генерирана от отработеното гориво на отработеното ракетно гориво, може да нагрее кацателя. Трето, поддържането на стабилността на лендера при изстрелване на свръхзвукови TDU може да бъде много обезсърчаваща задача.
Въпреки предишните тестове за малки вятърни тунели на такива ТДЕ, са необходими много пълномащабни тестове, за да се определи надеждността на такава система. Това е много скъпа и отнемаща време задача. Все пак същата НАСА може да има и алтернативна (косвена) версия за тестване на такива системи. Американската частна компания SpaceX активно се опитва да разработи ракета за многократна употреба, която използва подобен принцип за кацане. И трябва да се отбележи, че има успехи в тази посока.
Статично електричество
Да, да, същият, който кара косата ви да стои накрая или малък токов удар, когато докоснете нещо. Тук на Земята статичното електричество може да е обект на различни шеги и шеги (въпреки че в земни условия може да бъде и опасно), но на Марс статичното електричество може да се превърне в сериозни проблеми за астронавтите.
На Земята повечето статични разряди се дължат на изолационните свойства на гумените основи на обувките, които носим. На Марс самата повърхност на Марс ще служи като изолационен материал. Дори само да ходи по повърхността на Марсиан, астронавтът може да натрупа достатъчно статично електричество, за да изгори електроника, като например въздушния блок, само чрез докосване на външната метална обвивка на кораба.
Особеността и сухотата на марсианската повърхност я прави отличен изолационен материал. Частиците на повърхността на Марсиан могат да бъдат до 50 пъти по-малки от праховите частици на Земята. Когато ходите по него, определено количество от него ще се натрупа върху ботушите на астронавтите. Когато марсианският вятър го издуха, обувките му ще натрупат достатъчно заряд, за да причинят лек електрически удар, което при такива условия може да бъде достатъчно, за да погребе цялата мисия.
Марсианските роувъри, които сега работят на Червената планета, използват специални най-тънки игли, които изхвърлят заряда в атмосферата и не му позволяват да удря електрониката на роувърите. В случай на командировани мисии до Марс ще бъдат необходими специални скафандри, които да защитават както астронавтите, така и оборудването, което ще използват.
Подходящ бустер
Космическата система за изстрелване (SLS) в момента е най-голямото ракети-носител в разработка и се очаква да бъде използвана в близко бъдеще. Именно тази ракета Западът планира да използва за командировани мисии до Марс.
Настоящите планове на НАСА изискват дузина ракети SLS за една командирана мисия до Марс. Въпреки това, настоящата наземна инфраструктура за изстрелване на SLS отговаря на необходимите условия само при минимални параметри: необходимо е да има поне една стая за сглобяване на ракетата, един гигантски транспортьор за доставяне на ракетата до изстрелващата площадка и самата ракета.
Ако дори един от тези компоненти се повреди или откаже, ще има сериозни опасения относно наличието на необходимия ракетен автомобил, което от своя страна ще постави под въпрос самата възможност за пилотирана мисия до Марс.
Например, всяко забавяне, свързано с настройката и валидирането на всички системи за SLS, може да доведе до големи промени в схемите за стартиране. По-малко значимите технически проблеми и дори метеорологичните условия могат да създадат същите проблеми.
Освен това докингът в орбита, необходим за сглобяване на космически кораб за отиване до Марс, изисква съответствие с така наречения прозорец за изстрелване, тоест времето, в което ракетата ще бъде изстреляна. Освен това, пускането на космически кораб на Марс директно от орбитата на Земята също изисква спазване на определен период от време. Учените са разработили цели модели за изстрелване, базирани на исторически данни за ранни изстрелвания на совалки. Те показват липса на увереност, че ракетата SLS ще бъде налична в определен прозорец за изстрелване, което от своя страна също може да сложи край на всяка пилотирана мисия на Марс.
Токсична марсианска почва
През 2008 г. роботизираната сонда на НАСА направи историческо откритие. Перхлорати са открити на повърхността на Марс. Въпреки факта, че тези токсични реагенти са намерили път в индустриалното производство, те могат да причинят сериозни проблеми на щитовидната им жлеза у хората, дори когато се използват в малки количества.
На Марс концентрацията на перхлорати в почвата е 0,5 процента, което вече е много опасно за хората. Ако астронавтите внесат тези реактиви в своите марсиански жилища, тогава с течение на времето със сигурност ще се случи замърсяване и след това отравяне.
Процедурите за обеззаразяване, често използвани в минната индустрия, могат да помогнат да се намали до известна степен вероятността от заразяване. Въпреки това няма да е възможно напълно да се отървете от проблема в условията на Марс и следователно астронавтите рано или късно ще очакват проблеми с щитовидната жлеза.
Освен това отравянето с телесни перхлорати е свързано с различни заболявания на кръвоносната система. Вярно е, че учените в тази насока все още не са напреднали далеч и затова изясняването на всички ефекти на перхлоратите върху човешкото тяло все още не е научено. Следователно в дългосрочен план последиците от това да сте на Червената планета е много трудно да се предвиди.
Вероятно е астронавтите да трябва постоянно да приемат изкуствени хормони, за да поддържат метаболизма си, за да се борят с последиците от дългосрочното излагане на перхлорати.
Дългосрочно съхранение на ракетно гориво
Нужно ни е ракетно гориво, за да летим до Марс и обратно. Огромно снабдяване с гориво. Най-ефективното ракетно гориво в момента е криогенно гориво, което е течен водород и кислород.
Това гориво трябва постоянно да се охлажда по време на съхранение. Въпреки това, дори при максимална подготовка, според статистиката, 3-4 процента изтичане на водород се извършва ежемесечно от резервоарите за гориво. Ако вече в полет астронавтите установят, че резервоарите им за гориво нямат достатъчно гориво за обратния път към дома, тогава - вие сами разбирате - ще настъпи пълно бедствие.
Астронавтите ще трябва да наблюдават кипенето на криогенното гориво в продължение на няколко години, докато не се осъществи мисията им на Червената планета. Допълнително гориво би могло да се произвежда директно на самия Марс, но неговото съхранение и охлаждане ще изисква инсталирането на специални охладители, които от своя страна изискват електричество за работа. Ето защо, преди да започнем мисия на Марс, трябва да проведем много дългосрочни тестове на технологии за съхранение на гориво, за да гарантираме, че имаме достатъчно гориво при всякакви обстоятелства.
Любов и разногласия
В рамките на дългосрочните космически полети никой не може да се откаже от появата на романтична връзка между членовете на екипажа. До края на труден работен ден много хора се нуждаят от психологическа и физическа релаксация, изходът от която е просто любовна връзка. И докато на пръв поглед всичко звучи сладко и романтично, на практика в космоса този вид отношения могат да бъдат много лоши за цялата мисия.
През 2008 г. група хора участваха в експеримент. Дългият престой в затворено пространство беше използван като симулация на полет до Марс. Събитията от експеримента се извиха извън контрол във време, когато един от „астронавтите“беше много разстроен, че приятелката му отказа да прави секс с него и вместо това избра трети астронавт. Бидейки в състояние на постоянен стрес и умора, първият астронавт в даден момент не издържа и всичко завърши със счупена челюст на третия астронавт. Ако това не беше експеримент, а истинска космическа мисия, тогава подобно поведение сериозно би поставило под въпрос успеха му.
За съжаление НАСА дори не се опитва да разгледа всички тези възможности. Според неотдавнашен доклад на Националната академия на науките на САЩ, НАСА изобщо не изследва въпросите за възможните сексуални отношения в рамките на космическите мисии до Марс, а също така не се занимава с въпросите за възможната съвместимост на психотипове на хора в дългосрочни космически мисии.