Kā Artemīdas mēness misija varētu palīdzēt mums nokļūt Marsā

Ilustrācija par gaidāmo kosmosa palaišanas sistēmu — raķeti, kas paredzēta lietošanai visā Artemis programmā. NASA/MSFC

Ja Dievs gribēja, lai cilvēks kļūtu par kosmosa sugām, Viņš būtu devis cilvēkam mēnesi. Slavenais raķešu zinātnieks Krafs Ēriks izteica šos vārdus 1984. gadā. Viņš vēlējās uzsvērt, kā mēs varam izmantot Mēnesi kā tramplīnu, lai paplašinātu cilvēka civilizāciju pārējā Saules sistēmas daļā. Kopš pēdējās Apollo misijas uz Mēnesi pagāja vairāk nekā desmit gadi, un Ēriks vēroja NASA un pārējās ASV kosmosa programmas atkāpšanos no cerībām izpētīt tālākas pasaules, piemēram, Marsu, un tā vietā koncentrēties uz Zemes orbītu.

Amerika beidzot meklē atgriešanos uz Mēness kopā ar Artemīdu, ambiciozu un nereāli ) mērķis ir nosūtīt astronautus līdz 2024. gadam. Taču Baltajam namam un NASA misija ir vairāk nekā tikai cilvēku atgriešana uz Mēness virsmas. Mēness ir arī lieliska bāze, no kuras izveidot turpmāko programmu, lai ceļotu uz Marsu. Abiem galamērķiem mērķis nav vienkārši izlikt karogu un atgriezties uz Zemes — tas ir uzturēt pastāvīgu klātbūtni, lai cilvēki varētu dzīvot un strādāt.

Mēs atgriežamies uz Mēness, lai meklētu zinātniskus atklājumus, ekonomiskus ieguvumus un iedvesmu jaunai pētnieku paaudzei, NASA administrators Džims Bridenstīns sacīja 21. septembrī, aģentūrai publicējot savus jaunākos Artemis programmas plānus. Veidojot ilgtspējīgu klātbūtni, mēs arī attīstām impulsu pirmajiem cilvēka soļiem uz Sarkanās planētas.

Taču aģentūra nekad skaidri nepaskaidroja, kā tam vajadzētu notikt. Vissvarīgākie projekti, kuriem vajadzētu dot iespēju Artemis — nākamās paaudzes Space Launch System raķete un Orion apkalpes kapsula — vēl nav pabeigti. Lielākā daļa ekspertu piekrīt programmai ir nepietiekams finansējums . NASA cilvēku izpētes vadītājs pēdējā gada laikā ir nomainīts trīs reizes. Aģentūra pat nav izvēlēts Mēness desantnieks . Tātad, pat ja mēs nokļūsim uz Mēness 2024. gadā (nekādā gadījumā nav noteikts), kā nodrošināt Marsa apmetnes rašanos pēc tam?

Lielākā problēma, kas mums šobrīd ir, ir tā, ka mēs nezinām, kā dzīvot un strādāt produktīvi ārpus planētas Zeme, saka Klaivs Nīls, Notre Dame universitātes ģeologs un Mēness izpētes eksperts. Mums nav ne jausmas. Mēs nekad neesam pareizi izmēģinājuši tehnoloģijas, kas mums būtu vajadzīgas, lai dzīvotu un strādātu kosmosā vairākus mēnešus vai gadus, skarbā vidē ar daudz aukstāku temperatūru, daudz lielāku starojuma daudzumu, zemāku gravitācijas līmeni un skābekļa trūkumu. un ūdens.

Bet mums pagalmā ir sava laboratorija, ar kuras palīdzību mēs varam izmēģināt šīs lietas, saka Nīls. Viņš un daudzi kolēģi nesen rakstīja a jauns ziņojums izdevusi Explore Mars, aizstāvības grupa, kas veicina ilgtspējīgu kosmosa izpēti. Ziņojumā ir norādīti desmitiem darbību un tehnoloģiju, kas ir būtiskas Marsa izpētei, kuras var izstrādāt un pārbaudīt, izmantojot Artemīdu un notiekošos Mēness izpētes centienus.

Dažas Marsam būtiskas lietas tiks pierādītas uz Mēness gandrīz uzreiz pēc Artemīda III palaišanas (plānotā 2024. gada apkalpes misija uz Mēness virsmu). Dzīvības atbalsts ir saraksta augšgalā. Cilvēki nekad agrāk nav izveidojuši ilgtermiņa dzīvotnes citā pasaulē. Lai gan mēs izmantosim lielu daļu no tā, ko esam iemācījušies no ilgstošām misijām Starptautiskajā kosmosa stacijā, mums joprojām būs jānodrošina, ka Mēness bāze un Marsa bāze var nodrošināt tādas būtiskas vajadzības kā pārtiku, ūdeni un pajumti. .

Šo sistēmu izveidei un testēšanai ir nepieciešama pieredze. Es domāju, ka galvenais būs panākt, lai vairāk cilvēku iegrimtu Mēness vidē, saka Džo Kasadijs, Aerojet Rocketdyne kosmosa operāciju izpilddirektors un viens no Explore Mars ziņojuma galvenajiem redaktoriem. Jau no paša sākuma mums būs nepieciešama pieredzes un datu kolekcija no ļoti daudziem dažādu astronautu misijām, kas ilgst nedēļas vai mēnešus. Šī pieredze informēs, kā inženieri veido dzīvotnes, kosmosa tērpus un virszemes transporta sistēmas, kas piemērotas cilvēkiem.

Lai nodrošinātu, ka šie biotopi var pastāvēt laika gaitā, jums ir jāveido kaut kas ilgtspējīgs. Palaišanas logi Marsa misijām (kad planēta atrodas vistuvāk Zemei) nāk tikai ik pēc 26 mēnešiem, tāpēc jebkura Marsa misija turp un atpakaļ ir jāgaida, kamēr šis logs atkal atvērsies. Ja ceļojums ilgst, teiksim, deviņus mēnešus, jums būs jāpavada vismaz trīs līdz četrus mēnešus uz Marsa pirms būtu iespējams sākt doties mājup. Varat vai nu paņemt līdzi pietiekami daudz krājumu, lai pietiktu visiem šiem mēnešiem, vai arī meklēt resursus ārpus pasaules. Un pirmais variants ir diezgan daudz nesācējs. Jums ir jāizmanto vietējie resursi, saka Nīls. Mēģinājums paņemt līdzi visu, lai Marsa astronauti būtu drošībā un veselībā, vienkārši nedarbosies.

Ūdens ledus būs būtisks resurss. Tas varētu piegādāt ūdeni un skābekli dzīvības uzturēšanas sistēmu uzturēšanai, un to varētu arī sadalīt ūdeņradī un skābeklī, lai izmantotu kā raķešu degvielu. Tas varētu būt izmanto kā vairogu pret kosmosa starojumu un mikrometeorīta bombardēšana jebkurai patversmei, kas ir uzcelta uz Mēness.

Mēs zinām, ka uz Marsa ir daudz ūdens ledus. Un mēs esam diezgan pārliecināti, ka uz Mēness ir arī daudz ūdens ledus, padarot to par ideālu vidi, lai pārbaudītu tehnoloģijas, kas mums vajadzīgas, lai izpētītu šīs rezerves, tās iegūtu, attīrītu un pārvērstu par kaut ko, kas var palīdzēt saglabāt. notiek izlīgums.

Šīs tehnoloģijas būtu ļoti līdzīgas abām pasaulēm. Mēness ir ekstrēmāka vide, kas nozīmē, ka, ja tas darbosies uz Mēness, tas darbosies arī uz Marsa, saka Nīls. Viņš cer, ka inženieri izstrādās pasaules agnostisku aprīkojumu.

Ūdens ledus klātbūtne arī nedaudz pastiprina argumentu par kosmosa kuģa piedziņas sistēmas darbināšanu, kuras pamatā ir ūdeņradis, nevis metāns (ko SpaceX cenšas panākt ar saviem Raptor dzinējiem). Ziņojumā teikts, ka, lai gan ūdeņradi var ražot lokāli abās pasaulēs, metānu no vietējiem resursiem var ražot tikai uz Marsa, kur atmosfēra, kas ir smaga ar oglekļa dioksīdu, nodrošina gatavu oglekļa avotu. Jebkurai metāna ražošanai uz Mēness būtu nepieciešams importēt oglekļa avotu, teikts ziņojumā.

Ziņojumā arī ieteikts izmantot energosistēmas, kas nav pilnībā atkarīgas no saules. Uz Marsa ar lielāku attālumu un putekļaino atmosfēru saules enerģijas blokiem būtu grūtāk pārvērst saules gaismu enerģijā.

Šķiet, ka kodolenerģija ir visredzamākā pieeja. Lai uzturētu patvērumu uz Mēness, nebūtu vajadzīgs pārāk daudz enerģijas, taču būtu vajadzīgs milzīgs enerģijas daudzums, lai veiktu tādas kalnrūpniecības darbības, kas nepieciešamas ūdens ledus ieguvei un apstrādei. Kalnrūpniecības nozares eksperti ir teikuši Nīlam, ka viņi, visticamāk, meklēs sistēmas, kas var nodrošināt jaudu megavatu diapazonā. Tas bija modināšanas zvans, viņš saka. Cilvēki planētu pasaulē nebija izveidojuši šos sakarus ar kalnrūpniecības nozari. Saules enerģija šajā gadījumā būtu drīzāk rezerves enerģijas avots abās pasaulēs, nevis primārais. Un ir tikai dažas drošākas vides, lai pārbaudītu jaunas kodolsistēmas, nekā Mēness — neapdzīvota, pamesta vide.

Mēness ir arī tikai labāka vieta, kur simulēt Marsa misiju, jo īpaši, ja runa ir par Gateway, plānoto kosmosa staciju, kas paredzēta Mēness orbītai. Tas būtībā kalpos kā vieta NASA misijām uz Mēness virsmu (gan ar apkalpi, gan ar robotiem), kā arī vēlākām misijām dziļā kosmosā uz Marsu. Pirmos divus Gateway elementus (jaudas un piedziņas moduli un dzīvojamo moduli) paredzēts palaist 2023. gadā.

Savā ziņojumā Cassady viņa kolēģi ierosināja, ka viena pieeja varētu būt apkalpes palikšana uz kuģamēness Vārtu kosmosa stacija60 līdz 90 dienas, veiciet simulētu Marsa misiju uz Mēness virsmas 30 dažas dienas un pēc tam pabeidziet vēl vienu 90 dienu uzturēšanos Gateway pirms atgriešanās mājās. Tā būtu saspiesta Marsa misijas versija. Tas simulētu mainīgos mikrogravitācijas apstākļus, ar kuriem saskaras šādā ceļojumā, un sniegtu astronautiem garšu, kā patiesībā varētu justies Marsa misija. NASA jaunums Artēmijs kontūra pat teikt, ka Gateway-to-surface darbības sistēma ir arī analoga tam, kā var darboties cilvēka Marsa misija — ar iespēju apkalpei palikt orbītā un izvietoties uz virsmas.

Visbeidzot, Marsa apmetne nedarbosies labi, ja vien mēs neizstrādāsim autonomas sistēmas, kurām nav nepieciešama rūpīga uzraudzība. Zemes apkalpes uz Zemes joprojām var kontrolēt lietas uz Mēness gandrīz reāllaikā, taču sakaru nobīde no Zemes uz Marsu var būt līdz 22,4 minūtēm. Ja [uz Marsa] notiek tāda katastrofa, kāda notika ar Apollo 13, jums nav inženieru komandas, kas reāllaikā diagnosticētu un atrisinātu problēmu, saka Keisijs Dreiers, Planetary Society kosmosa politikas eksperts. Mēness ir vienīgā labā vide, kas mums ir vajadzīga, lai patiešām pārbaudītu un uzlabotu automatizētas sistēmas, kas var droši darboties bez šāda veida cilvēka kontroles.

Pastāv bažas, ka pēc novembra vēlēšanām ASV kosmosa programma varētu saskarties ar strauju prioritāšu pagriezienu, kā tas ir noticis iepriekšējos gados. Bet līdz šim šķiet, ka Demokrātiskā partija ir iesaistīta. Formulējums tajā 2020. gada platformā ir rakstīts: Mēs atbalstām NASA darbu, lai atgrieztu amerikāņus uz Mēness un dotos tālāk uz Marsu, sperot nākamo soli mūsu Saules sistēmas izpētē. Dreiers norāda, ka Space Launch System un Orion izstrāde ir gandrīz pabeigta. Un Gateway ir arī daudz starptautisko dalības maksu, un Eiropa, Japāna, Kanāda un, iespējams, Krievija spēlēs savu lomu tās attīstībā. Kursa maiņa tagad būtu ārkārtīgi sarežģīta, pat ja tas būtu vēlams.

Tomēr neviens no šiem plāniem nav iekalts akmenī. NASA jaunais Artemīdas izklāsts labāk nekā jebkad agrāk izskaidro, kā aģentūra plāno atgriezt cilvēkus uz Mēness līdz 2024. gadam, taču tajā ir ļoti viegli aprakstīt, kā tā plāno izpildīt tehnoloģiskos kritērijus ilgtspējīgai Mēness bāzei, kas palīdzētu mums nokļūt Marsā.

Pat laikā, kad Ērika vārdi ir tuvāk nekā jebkad agrāk, lai tiktu realizēti, būs nepieciešama liela apņēmība, lai pārlēktu no Mēness uz Sarkano planētu.

Labojums 25.09.20.: sākotnējā stāstā Klaivs Nīls neprecīzi aprakstīja kā inženieri. Nīls ir ģeologs.

paslēpties