После того как он был высажен на Марс, персонаж Мэтта Деймона в космическом триллере "Марсианин" изо всех сил пытался жить на красной планете, сталкиваясь с проблемой за проблемой. Но в реальной жизни ему было бы трудно добраться до Марса и приспособиться к жизни там, прежде чем он останется позади.
Помимо радиации, времени, проведенного в космосе, и проблем с психическим здоровьем, есть и другие серьезные проблемы, с которыми сталкиваются астронавты в реальных миссиях на Марс.
10. Чуть Более Длинный Марсианский День
Марсианские сутки на 40 минут длиннее земных. Хотя это может показаться благословением иметь дополнительные 40 минут каждый день, человеческий циркадный ритм установлен на 24 часа. Дополнительные 40 минут в день на Марсе вскоре приведут к вечной смене часовых поясов для астронавтов, оставляя их постоянно истощенными.
НАСА почувствовало это, когда диспетчеры миссий должны были работать по “марсианскому времени”, потому что первые марсоходы должны были работать в течение марсианских дней. Вся система управления полетом "Странника" работала в том же режиме, что и марсоход. Через месяц контролерам это надоело.
Для более поздних марсоходов диспетчеры миссии успешно оставались на Марсианском времени в течение трех месяцев, но к концу его все еще были полностью истощены. Похоже, что люди могут переносить марсианское время только в течение коротких периодов. Для астронавтов, остававшихся на Марсе в течение нескольких месяцев, не было бы никакого способа уйти от марсианского времени.
Более ранние исследования сна, по-видимому, показали, что человеческий организм имеет естественный циркадный ритм 25 часов, но эти исследования были ошибочными. Когда были проведены новые исследования, ни один из циркадных ритмов участников не изменился, чтобы приспособиться к марсианскому времени.
9. Низкая Поверхностная Гравитация На Марсе
Хотя ученые могут легко смоделировать путешествие на Марс, поместив астронавтов на Международную космическую станцию на длительные периоды времени , влияние на человеческий организм длительного воздействия гравитации Марса, которая составляет всего 38 процентов от поверхностной гравитации на Земле, неизвестно.
Позволит ли частичная гравитация людям сохранить критическую плотность мышц и костей? Если нет, то помогут ли упражнения? Учитывая, что любая потенциальная миссия на Марс может привести к тому, что астронавты проведут месяцы в марсианской гравитации, это критический вопрос.
Используя несовершенные симуляторы, два исследования на мышах показали, что потеря костей и мышц при марсианской гравитации может быть столь же серьезной, как и при невесомости. Первое исследование показало, что даже окружающая среда с 70-процентной гравитацией Земли не способна предотвратить потерю мышц и костей.
Во втором исследовании исследователи обнаружили, по крайней мере, 20-процентную потерю костной массы у мышей из-за более низкой гравитации. Но помните, что эти исследования-всего лишь симуляция. Пока астронавты не высадятся на Марс, мы не сможем точно узнать, как их тела приспособятся к пониженной гравитации.
8. Скалистая Марсианская местность
Фото: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Как обнаружил Нил Армстронг во время своего спуска на поверхность Луны, его посадочная площадка была полна гигантских валунов, которые представляли опасность для его посадочного модуля. Аналогичная проблема может возникнуть и с астронавтами, высаживающимися на поверхность Марса. У них будет только короткое время над любой посадочной площадкой, чтобы обнаружить и избежать таких опасностей, как большие скалы или песчаные дюны.
Валуны или склоны могут привести к тому, что марсианский посадочный модуль с посадочными опорами упадет, когда он ударится о поверхность. Даже крупные объекты на местности могут быть трудно видны с орбиты, поэтому планировщики миссий могут потенциально пропустить их.
Небольшие траншеи или холмы могли обмануть сенсоры и заставить спускаемый аппарат освободиться от парашютов раньше, чем планировалось, или сбить с толку автоматизированные системы относительно скорости посадки. Вероятность того, что посадочный модуль выйдет из строя из-за проблем с рельефом местности, на удивление высока. Одно исследование показало, что эта вероятность достигает 20%.
7. Диаметр обтекателя полезной нагрузки
Фото: NASA
При проектировании пилотируемого марсианского спускаемого аппарата неоднократно возникает один технический вопрос—диаметр обтекателя полезной нагрузки для ракеты, на которой будет запускаться марсианский спускаемый аппарат. Несмотря на то, что самый большой рассматриваемый обтекатель имеет колоссальный диаметр 8,4 метра (27,6 фута), НАСА было чрезвычайно трудно приспособить обтекатель полезной нагрузки к конструкции пилотируемого спускаемого аппарата на Марс.
Жесткий тепловой экран, необходимый для защиты тяжелой полезной нагрузки, слишком велик, чтобы поместиться в обтекатель полезной нагрузки. Поэтому НАСА должно использовать технологию надувного теплового экрана, которая на данный момент является экспериментальной.
Используя существующие конструкции для миссии на Марс, самый маленький спускаемый аппарат НАСА был бы чрезвычайно тесен в 8,4-метровом обтекателе. Любой из больших посадочных аппаратов НАСА не поместился бы в обтекатель.
Даже если НАСА использует самый маленький спускаемый аппарат, им придется сделать неудобные переделки, которые включают в себя переворачивание марсохода для астронавтов вверх дном и переделку топливных баков. Размер обтекателя не может быть увеличен, потому что это дестабилизирует ракету.
6. Сверхзвуковая ретропропульсия
Коммерческие ракетные испытания помогают подготовиться к путешествию на Марс
Сверхзвуковая ретропропульсия может быть одним из способов замедления марсианского спускаемого аппарата во время его окончательного спуска на поверхность планеты. Это включает в себя запуск ракет в направлении движения, в то время как космический корабль все еще движется быстрее скорости звука.
В разреженной марсианской атмосфере сверхзвуковая ретропропульсия просто необходима. Но запуск ракет со сверхзвуковой скоростью может создать ударные волны, которые повредят посадочный модуль Марса. У НАСА почти нет опыта в этой процедуре, что еще больше усложняет его шансы на успех.
Есть три основные проблемы с этой техникой. Во-первых, взаимодействие между воздушным потоком и выхлопным шлейфом ракеты может расколоть посадочныймодуль . Во-вторых, тепло, выделяемое ракетным выхлопом, может нагреть марсианский спускаемый аппарат. В-третьих, может быть трудно поддерживать посадочный модуль устойчивым, пока стреляют ретро-ракеты.
Хотя были проведены небольшие испытания в аэродинамических трубах, необходима обширная серия более крупных испытаний с использованием реального оборудования. Это дорогостоящее и долгосрочное предложение.
Но у НАСА может быть другой способ исследования сверхзвуковой ретропропульсии. Недавно он наблюдал за испытанием SpaceX по возвращению своей первой ступени на землю, которое дало ценные данные.
5. Статическое электричество
Вы знаете те удары, которые вы получаете, когда касаетесь дверной ручки или другого металлического предмета? Это просто раздражает нас на Земле. Но на Марсе статическое электричество может вызвать серьезные проблемы у наших астронавтов.
На Земле большинство статических разрядов вызвано изоляционными свойствами резиновой обуви. На Марсе это изолирующее вещество будет почвой самого Марса. Просто гуляя по Марсу, астронавт мог накопить статический заряд, достаточно сильный, чтобы поджарить хрупкую электронику, если бы он попытался открыть воздушные шлюзы или коснуться внешней части космического корабля.
Марсианская почва тонкая и сухая, что делает ее идеальным изоляционным материалом. Почва в 50 раз тоньше земной пыли. По мере того как астронавт ходил вокруг, на его скафандре скапливалась почва. Когда марсианский ветер сдувал его, астронавт накапливал все больший электрический заряд.
Марсоходы используют сверхтонкие иглы для отвода этого электрического заряда. Но пилотируемая миссия на Марс потребует изолирующих скафандров для защиты астронавтов и оборудования.
4. Наличие Ракеты-носителя
Фоторедактор: НАСА
Космическая стартовая система (SLS) - самая крупная ракета-носитель в разработке на обозримое будущее. Это будет ракета, которая доставит пилотируемую миссию на Марс по частям.
Согласно текущим планам НАСА, для одной пилотируемой миссии на Марс потребуется дюжина ракет SLS. Но нынешняя наземная инфраструктура, поддерживающая SLS, была урезана до минимальных требований: один объект для сборки ракеты, один массивный гусеничный транспортер для транспортировки ракеты к стартовой площадке и одна стартовая площадка.
Если даже один из этих компонентов сломается, это может создать серьезные проблемы для доступности ракеты-носителя. Это узкое место доступности может представлять несколько опасностей для пилотируемой миссии на Марс.
Например, любые задержки в сборке и проверке массивных SLS окажут значительное влияние на график запуска. То же самое можно сказать и о таких обыденных вещах, как погода или мелкие технические неполадки.
Кроме того, орбитальная стыковка для сборки космического аппарата на Марсе требует запуска ракеты в течение определенного периода времени (“окно запуска”). Благоприятные возможности для марсианских кораблей покинуть орбиту Земли также ограничены.
Ученые разработали модели запуска, используя исторические данные о доступности запуска космических челноков. Они показывают, что НАСА не может быть уверено в том, что ракета SLS сможет стартовать в определенные стартовые окна, что потенциально ставит под угрозу любые планы миссии на Марс.
3. Токсичная Марсианская почва
Фоторедактор: НАСА
В 2008 году автоматический зонд НАСА "Феникс" сделал неприятное открытие: он обнаружил перхлоратные соли на поверхности Марса. Хотя эти токсичные вещества имеют промышленное применение, они могут вызвать проблемы с щитовидной железой в чрезвычайно малых дозах.
На Марсе перхлораты составляют по меньшей мере 0,5 процента почвы, что является ядовитым количеством для человека. Когда астронавты будут ходить вокруг и отслеживать почву в своих местах обитания, они не смогут избежать заражения перхлоратами.
Используя технологию, полученную в результате опасных горных работ на Земле, процедуры обеззараживания могут в некоторой степени смягчить проблему. Но радикальные изменения в состоянии здоровья все равно могут произойти, поскольку щитовидная железа нарушена.
Перхлораты также были связаны с различными заболеваниями крови. Однако ученые не провели много исследований по воздействию перхлоратов на организм человека, что затрудняет прогнозирование долгосрочных последствий.
Астронавтам, возможно, придется принимать искусственные гормоны, чтобы поддерживать свой метаболизм, поскольку они борются с долгосрочными последствиями воздействия перхлората.
2. Длительное Хранение Ракетного Топлива
Фото: NASA
Ракетное топливо необходимо, чтобы доставить нас на Марс и обратно. Наиболее эффективными ракетными топливами, используемыми в настоящее время, являются жидкий водород и жидкий кислород, которые являются криогенными топливами.
Эти виды топлива должны быть заморожены для хранения. Однако даже при интенсивной подготовке водород все равно выходит из топливных баков со скоростью 3-4 процента от общего количества каждый месяц. Было бы катастрофой, если бы астронавты на Марсе обнаружили, что у них не хватает топлива, чтобы добраться домой.
Астронавтам, возможно, придется держать криогенное топливо от кипения в течение нескольких лет, когда они завершат свою миссию на красной планете. Дополнительное топливо можно было бы производить на Марсе, но охлаждение топлива потребовало бы изоляции и электрических охладителей. Прежде чем астронавты отправятся на Марс, потребуются полеты для проверки технологий длительного хранения.
1. Романы И Расставания
В длительном путешествии в замкнутом пространстве романы между космонавтами вполне возможны. В конце концов, люди нуждаются в физическом контакте и близости. Но хотя это звучит мило и романтично, это также может плохо закончиться.
В 2008 году группа людей была заперта в тесной среде в течение длительного периода времени, чтобы имитировать миссию на Марс. События вышли из-под контроля, когда один из мнимых астронавтов расстроился из-за того, что его подруга-астронавт отказалась заниматься с ним сексом и проводила больше времени с третьим астронавтом.
Усталый и напряженный, первый астронавт огрызнулся и дал третьему астронавту сломанную челюсть. Если бы это была настоящая миссия, такое поведение было бы крайне пагубным для миссии.
К сожалению, НАСА даже не пытается разобраться с этими возможностями. Согласно недавнему отчету Национальной академии наук, НАСА долгое время не исследовало проблему сексуальных отношений в миссиях на Марс и типы личности, которые могли бы лучше всего уживаться друг с другом в тесноте.
Автор: Сэм Дервин
https://listverse.com/2016/03/17/10-obscure-issues-that-hinder-manned-missions-to-mars/