Ще кацнат ли хората на Марс? Научете повече за историята на изследването на Марс и 7 ключови предизвикателства при изпращането на хора на Марс

Изследването на Марс отдавна е обект на човешко очарование. Въпреки че мисиите до Марс често са обект на научно-фантастични книги и филми, реалността може да не е толкова назад. Неотдавнашният напредък в космическите технологии и бързата комерсиализация на космическия пазар скоро могат да направят възможна човешката мисия до Марс. Нещо повече, ако погледнете 300 000-годишната история на човешкото изследване, очевидно е, че необходимостта от изследване е от основно значение за нашата природа. Поставена по този начин, мисията до Марс всъщност не е въпрос дали - по-скоро въпрос.

Преминаване към раздел

• Защо хората трябва да пътуват до Марс?
• Каква е историята на изследванията на Марс?
• 7 ключови предизвикателства при придвижването до Марс
• Как хората в крайна сметка ще стигнат до Марс?
• Искате ли да научите повече за космоса?
• Научете повече за MasterClass на Крис Хадфийлд

Бившият командир на Международната космическа станция ви учи на науката за изследване на космоса и на бъдещето.

Защо хората трябва да пътуват до Марс?

Едно от най-големите въздействия на мисия на Марс би било намирането на живот или доказателства за изчезнал живот, независимо колко прост може да бъде този живот. Това не само ще отговори на въпроса дали сме сами в космоса, но също така ще покаже, че навсякъде във Вселената има потенциал за живот.

Каква е историята на изследванията на Марс?

Много космически кораби, които са се приземили на повърхността на Марс, включително Viking 1, Viking 2 и Mars Pathfinder. Космически кораби като Mariner 4, Mariner 9, Mars Express, 2001 Mars Odyssey, Mars Global Surveyor и Mars Reconnaissance Orbiter са провели проучвателна работа за картографиране на повърхността на Марс. Марсовете за изследване на Марс от НАСА и Европейската космическа агенция (ESA) изследваха повърхността на Марс, изпращайки ценни данни и изображения обратно на Земята.

През 2010 г. президентът на САЩ Барак Обама обяви в Космическия център Кенеди в Тексас предложение, насочено към пилотирана мисия на Марс до 2030-те. НАСА планира да стартира мисията на марсохода Mars 2020, която ще изпрати безпилотен десант на Марс до червената планета, за да изследва признаците на живота, както минали, така и настоящи.

НАСА също така за първи път тества космически кораби, предназначени да транспортират хора до Марс.

7 ключови предизвикателства при придвижването до Марс

Техническото и инженерно предизвикателство да стигнете до Марс е обезсърчително. Земята и Марс имат различни орбити около слънцето, което означава, че разстоянието между двете планети постоянно се променя. Дори и с оптимален прозорец за изстрелване, това все още е дълго пътешествие в неизвестното с недоказан кораб, теглещ всичко, от което се нуждаете, без начин за презареждане на критични артикули. И това е само началото. Други предизвикателства включват:

1. Изграждане на правилния космически кораб . Пристигането до Луната е тридневно пътуване, така че утилитарен космически кораб като Аполон ще бъде достатъчен. Първата мисия на Марс изисква много по-дълго пътуване, така че космическият кораб ще трябва да има повече жизнено пространство, повече място за резервни системи, оборудване за космически разходки, надеждна задвижваща система и - може би най-важното - съоръжения за отдих, за да поддържат астронавтите ангажирани , продуктивен и здравомислещ по време на космически пътувания.
2. Възможности за рециклиране на въздух и вода . Голяма част от това, което системата за поддържане на живота прави на Международната космическа станция (МКС), имитира това, което се случва естествено на Земята. Процесорите пречистват въздуха на астронавтите, филтрирайки следи от газове и премахвайки издишания им въглероден диоксид. Където е възможно, кислородът се извлича и пуска обратно в кабината, но малките загуби се допълват със складиран кислород. Водата се рециклира по подобен начин от урината и изсушителите, обикновено с около 90% ефективност. Това е по-добре от всякога, но всеки товарен кораб все още носи въздух и вода до МКС. Трябва да стигнем до почти 100% рециклиране, преди уверено да пътуваме до Марс и извън него в дълбокия космос.
3. Растеж на храната . За космически мисии до Марс и извън него носенето на приготвена храна ще стане по-малко практично. В момента има експерименти на МКС, за да се изследва как да се отглеждат култури, като се тестват неща като каква посока расте растението без гравитация, как се опрашва и какви типове хидропонна почва са най-добри. Способността да се самоиздържате и да отглеждате храна, докато сте в космоса, е само една от многото необходими технологии за мисии до Марс и бъдещи космически изследвания.
4. Данък върху човешкото тяло . Удълженото безтегловност отразява човешкото тяло. Има значително въздействие върху баланса, регулирането на кръвното налягане, костната плътност и понякога зрението. За астронавтите, които пътуват до Червената планета, няма да има екип за наземна поддръжка, който да помага след кацане на марсианската повърхност. Теглото и конфигурацията на марсианските скафандри също ще трябва да позволят периода на адаптация към марсианската гравитация. Освен това естествената среда на повърхността на планетата е смъртоносна за човешкия живот; атмосферата на Марс има много ниско въздушно налягане, няма кислород, 96% въглероден диоксид, висока радиация и космически лъчи. Местообитанието и скафандрите ще трябва да защитят екипажите от марсианската атмосфера.
5. Липса на комуникация . Животът на Марс също ще бъде предизвикателен от психологическа гледна точка. Дори когато Земята и Марс са най-близо, на разстояние 35 милиона мили, отнема оттук до там са необходими около четири минути на радиовълни. Така че, ако марсианският екипаж предаде сигнал на Хюстън, най-бързият, който ще чуе отговор от НАСА, е осем минути по-късно - най-лошият случай е 48 минути по-късно. По този начин комуникацията в реално време ще бъде невъзможна и екипажът на Марс ще трябва да знае как да се самоуверява, технически и психически, особено в случай на прашна буря или друга извънредна ситуация.
6. Определяне на правилния път . Пътят, по който минаваме между Земята и Марс, трябва да бъде решен. Всеки ден от времето за пътуване е друг ден, прекаран в ядене на храна, питейна вода, дишане на въздуха на кораба и производство на отпадъци, както и излагане на междупланетна радиация и риск от критични откази на системите. Ако има достатъчно гориво, може да се използва по-директен маршрут, принуждаващ грубата орбитална механика. Ако изобретим по-ефективни двигатели, бихме могли да ги пускаме по-дълго и да се движим по-малко, като също така ще намалим общото време.
7. Кацане внимателно . Дори да стигнем до атмосферата на Марс, кацането представлява друг набор от предизвикателства. След като достигнем орбитална скорост, бихме могли да използваме тънката атмосфера на Марс, за да осигурим триене при спиране, като воланът да се потопи точно в него, за да се забави постепенно до правилната скорост. Но целият транзитен кораб ще трябва да бъде достатъчно здрав, за да поеме свързаната топлина и налягане. Компромисният вариант може да бъде да изхвърлим местообитанието, което ни е откарало до Марс, да влезем в капсула и да я изкараме директно на повърхността. Но атмосферата на Марс е много по-тънка от земната, което означава, че парашутите не работят почти толкова добре. И все пак е достатъчно дебел, че триенето причинява нагряване, така че корабът се нуждае от подходяща топлинна защита. Най-тежкият обект, който сме кацнали на Марс от 2018 г., е Curiosity Rover на НАСА (част от мисията на Научната лаборатория на Марс), който тежи около един тон (на Земята). Екипажният кораб би тежал много повече от марсоход. За да поставим хората на Марс, вероятно ще трябва да използваме марсианската атмосфера, за да забавим частично плавателния съд, а след това пожарни машини, за да забавим скоростта на повърхността до мястото за кацане.

MasterClass

Предложено за вас

Онлайн класове, преподавани от най-големите умове в света. Разширете знанията си в тези категории.

как да публикувате статия в списание

Преподава космически изследвания

Преподава на консервация

Преподава научно мислене и комуникация

Преподава науката за по-добър сън

Как хората в крайна сметка ще стигнат до Марс?

Мислете като професионалист

Бившият командир на Международната космическа станция ви учи на науката за изследване на космоса и на бъдещето.

Въпреки че би било трудно да се стигне до Марс от финансова и логистична гледна точка, учените вярват, че в крайна сметка това може да бъде постигнато чрез следване на няколко ключови стъпки:

• Продължете да изследвате Луната . Мисиите до Луната и Марс са преплетени, тъй като Луната предлага шанс да се тестват нови инструменти като системи за поддържане на живота и човешки местообитания, които биха могли да се използват в бъдеща мисия на Марс. Продължаващото изследване на Луната е критично за един ден, летящ до Марс.
• Разработете по-усъвършенствана технология за космически кораб . В дълбокия космос няма космически станции, което означава, че корабът, който отвежда хората до Марс, ще трябва да пътува без зареждане с гориво. В момента НАСА е в процес на разработване на слънчева електрическа задвижваща система за извършване на полета в дълбокия космос. Освен това космическият кораб ще се нуждае от система за навигация в дълбок космос, ракети, достатъчно силни, за да задвижат астронавтите по време на пътуването и обратно, и оборудване за кацане, което работи на Марс, който има тънка атмосфера.
• Проектирайте скафандри, за да гарантирате безопасността на астронавтите . Околната среда на Марс е враждебна: липсата на озонов слой означава, че няма вграден щит срещу ултравиолетовото лъчение, а супероксидите на марсианската почва могат да повлияят на хората, които ходят по повърхността му. Инженерите ще трябва да проектират защитни космически костюми за местообитания, за да предотвратят увреждане на човешкото тяло.

Искате ли да научите повече за космоса?

Независимо дали сте начинаещ астронавтичен инженер или просто искате да станете по-информирани за науката за космическото пътуване, изучаването на богатата и подробна история на полета на човека в космоса е от съществено значение за разбирането на напредъка на космическите изследвания. В MasterClass за изследване на космоса на Крис Хадфийлд, бившият командир на Международната космическа станция дава безценна представа за това какво е необходимо за изследване на космоса и какво бъдеще има за хората в последната граница. Крис също говори за науката за космическото пътуване, живота като астронавт и как летенето в космоса завинаги ще промени начина, по който мислите за живота на Земята.

Искате ли да научите повече за изследването на космоса? Годишното членство в MasterClass предоставя ексклузивни видео уроци от майстори учени и астронавти като Крис Хадфийлд.