Az emberes repülés a Marsra egy tervezett emberi repülés a Marsra egy emberes űrhajó segítségével . A Roszkozmosz , a NASA és az EKA a 21. században, 2045-ben vagy 2050-ben a Marsra való repülést jelölte meg céljának. Az az elképzelés, hogy a Mars gyarmatosításának első lépéseként egy expedíciót szállítanak a Marsra, az emberi terjeszkedés jelenségének megnyilvánulása . Közvetlenebb cél az emberi elme közvetlen bevonása a környező világ részeként a Mars felfedezésébe.
Az emberes Mars-küldetés első technikai elemzését Wernher von Braun készítette 1948-ban. Könyvként jelent meg The Mars Project címmel, először Nyugat-Németországban 1952-ben, majd angolul az Egyesült Államokban 1953-ban.
Azóta számos tervet terjesztettek elő a bolygóra való utazással kapcsolatban – elsősorban a Szovjetunió (és Oroszország ) és az Egyesült Államok , mint űrhatalmak , valamint magánszervezetek.
A Szovjetunióban a Mars-expedícióhoz szükséges űrrepülőgépek első változatait 1959-ben kezdték el először mérlegelni a Királyi OKB-1- nél [1] . A munka a 9. szektorban folyt Mihail Tyihonravov [2] vezetésével .
Először az 1630 tonnás starttömegű marsi emberes komplexum (MPC) projektjének vázlatait dolgozták ki . Állítólag alacsony Föld körüli pályán kellett volna összeszerelni, és az IPC visszatért részének tömege 15 tonna volt. Az expedíció időtartama 2,5 év volt [3] .
Ezután ugyanebben a szektorban egy nehéz bolygóközi űrhajó (TMK) kifejlesztése következett . A projektben két mérnökcsoport vett részt: az egyiket Gleb Maksimov , a másikat Konsztantyin Feoktisztov [3] vezette .
Maximov TMK -ja egy háromüléses űrszonda volt, amelyet egyetlen N-1- es kilövéssel a Marshoz igazított repülési pályával lehetett földközeli pályára állítani egy kerozin - oxigén üzemanyagpár felső fokozatával . Ez a hajó tartalmazott egy lakó-, működő (űrbejárati átjáróval), biológiai, aggregált rekeszt, egy leszálló járművet és egy korrekciós meghajtási rendszert (KDU). Miután a repülési pályát a Marshoz igazították, az üvegházhoz napelem-koncentrátorokat, a hajót tápláló napelemeket és a Földdel való kommunikációt szolgáló antennákat nyitottak . Maksimov projektje nem rendelkezett a legénység leszállásáról a Mars felszínén [3] .
A TMK Feoktistov feltételezte, hogy a Marsra való repülés során a hajó pályára áll és felgyorsul . A hajó motorjainak kiválasztása az elektrosugárhajtású hajtóművekre esett , amelyek rendkívül gazdaságosak, és amelyeknek köszönhetően csökkenteni lehetett az indító súlyt vagy növelni a repülési súlyt. 1960- ban egy 7 MW -os reaktort kellett volna telepíteni a hajóra , de 1969 - ben felülvizsgálták a projektet, melynek során a reaktor teljesítményét 15 MW-ra emelték, a leszálló járművek számát pedig 5-ről 1-re kellett csökkenteni. A fejlesztők a megbízhatóság érdekében nem egy, hanem három reaktort akartak beépíteni. 1988- ban a projekt során a reaktorokat napelemekre cserélték a filmes fotokonverterek létrehozásában és az átalakítható rácsos szerkezetek fejlesztésében elért nagy előrelépés miatt [3] [4] .
A Feoktistov -féle TMK előnye a Makszimov -féle TMK - hoz képest kis indítási súly - 75 tonna, valamint a 30 tonnás repülési tömeg, ami lehetővé tette a szükséges számú műszer és rendszer elhelyezését a hajón. Hátránya a gyorsítási időben volt: az EJE tolóereje 7,5 kgf volt, emiatt több hónapig spirálisan kellett gyorsítani [3] .
1960. június 23-án az SZKP Központi Bizottsága 1971. június 8- ra jelölte ki a kilövés dátumát , a Földre való visszatéréssel 1974. június 10- én [5] . 1961. május 13-án leállították a marsi (valamint a Vénusz és a Hold) expedíció előkészítését, hogy a tervezőirodák erőfeszítéseit a védelmi jelentőségű feladatokra összpontosítsák [6] .
Az expedíciók egyik fő problémája (mind a Holdra, mind a Marsra) egy szupernehéz hordozórakéta kifejlesztése volt, amellyel űrhajót (vagy elemeit) pályára bocsátották. A Szovjetunióban az 1960-as években ilyen rakétát fejlesztettek ki - N-1 . 1969-ben (az első amerikai holdraszállás után) S. A. Afanasyev általános gépészeti miniszter 232. számú parancsa jelent meg az Aelita projekt kidolgozásáról. 1985-re bejelentették, hogy öt emberből repülnek a Marsra [2] . 1974-ben azonban lezárult a H-1 fejlesztési program, és ezzel egy marsi expedíció fejlesztése is befejeződött.
1976 óta a Szovjetunióban megkezdődött az Energia-Buran program fejlesztése, amely az Egyesült Államokban egy újrafelhasználható szállító űrhajó ( Space Shuttle program) kifejlesztésére volt válasz. A projekt részeként elkészült az Energiya szupernehéz hordozórakéta , de a Marsra való repülés feladatát nem tűzték ki. Az Energia kétszer indult 1987-ben és 1988-ban, de a Szovjetunió összeomlása és a gazdasági válság miatt az Energia-Buran programot 1993-ban lezárták.
A jól ismert oroszországi gazdasági problémák miatt csak a 2000-es években vált lehetségessé a visszatérés a bolygóközi repülés gondolataihoz. Miután a Mir orbitális állomást 2001-ben elsüllyesztették , új projektek kezdtek megjelenni, köztük a Marsra való repüléssel kapcsolatos projektek. Különösen 2002-ben Nikolai Anfimov , az Orosz Tudományos Akadémia akadémikusa, a Központi Gépészmérnöki Kutatóintézet igazgatója bejelentett egy nemzetközi projektet a Marsra való emberes repülésre .
Oroszország 2001-2005 közötti szövetségi űrprogramjában. visszatért bolygókutatás a Mars és a Phobos tanulmányozására - "Mars Surveyor" és " Phobos-soil " [7] . A Phobos-Grunt projekt szerint pilóta nélküli repülést terveztek a Mars - Phobos műholdra . 2011. november 9-én felbocsátották a Phobos-Grunt AMS-t , de a bolygóközi állomás vészhelyzet miatt nem hagyta el az alacsony földi pályát. A Phobos-Grunt újraindítását körülbelül 2020-2021 - re tervezik [8] . Később bejelentették, hogy a Phobos-Grunt 2 elindítását a Szövetségi Űrprogram lefoglalásával összefüggésben 2025 után hajtják végre [9] .
2007 novemberétől 2011 novemberéig végezték a Mars-500 kísérletet , melynek célja egy Marsra repülés szimulálása volt [10] . A kísérletben a Roszkozmosz partnere az Európai Űrügynökség volt .
2012. április 6-án a Roscosmos és az Európai Űrügynökség megállapodott az ExoMars projekt közös megvalósításáról [11] . 2016. március 14-én az űrrepülőgépet a megadott program szerint indították útnak. 2016. október 19-én bolygó körüli pályára állította a Trace Gus Orbiter mesterséges műholdat . Azt is feltételezték, hogy a Schiaparelli modult a felszínre szállítják , azonban a modul leszállás közben lezuhant. A műhold azt tervezi, hogy 7 évig tanulmányozza a Mars légkörében lévő metánt és más gázokat, hogy azonosítsa a lehetséges biológiai aktivitást.
2010 elején Vitalij Lopota , az Energia Corporation általános tervezője bejelentette [12] [13] [14] egy megawatt-osztályú atomerőmű fejlesztésének megkezdését a rakétatechnológia jövő generációja számára. Az ilyen típusú hajtóművek fajlagos impulzusa akár 20-szor nagyobb lesz, mint a jelenlegi vegyi hajtóműveké , ami 1-1,5 hónapra csökkenti a Marsra való repülési időt [15] . A munkálatok befejezését 2018-ra tervezték, de ismert, hogy késik [16] .
2012. augusztus 20- án vált ismertté, hogy az orosz Energia rakéta- és űrvállalat a következő 5-7 [17] évben egy szupernehéz hordozórakétát , a Sodruzsesztvo -t [18] tervezi létrehozni a Holdra és a Marsra történő repülésekhez . Ukrajna és Kazahsztán . Az új rakéta tervezése a szovjet Energija rakétára épül , és valószínűleg napelemekkel vagy atomreaktorral hajtott meghajtórendszerrel rendelkezik majd. A becsült teherbírás 60-70 [17] tonna lesz. 2015-ben azonban a Roszkozmosztól kapott finanszírozás csökkentése miatt úgy döntöttek, hogy a semmiből felhagynak egy szupernehéz rakéta létrehozásával, és csak a kulcselemein dolgoznak [19] . 2018-ban Putyin elnök aláírta azt a rendeletet, amely szerint az Energia Corporation a szupernehéz osztályú hordozórakéta űrrakétarendszer (KRK STK) vezető fejlesztője. Egy ilyen rakéta repülési tesztjeit 2030 után tervezik [20] .
2018. április 11-én a Roszkozmosz vezetője, Igor Komarov a médiának adott interjújában azt mondta, hogy a Mars-program Holdon történő kidolgozása után emberes repülésre kerül sor [21] .
A Marsra való repülés műszaki tervét először a világ első ballisztikus rakétájának fejlesztője, Wernher von Braun német tervező javasolta 1948-ban , aki 1945 óta dolgozott az amerikai hadseregnél . Egy másik német, aki 1949-ben az Egyesült Államokba költözött – Willie Ley – megírta a „Space Conquest” című népszerű tudományos könyvet, amelyet a közeli űr felfedezésének szenteltek. A Marsra való repülés terveit tartalmazó könyv széles körben népszerűvé vált az Egyesült Államokban. Von Braun és Ley, akik Németországban dolgoztak együtt, az 1950-es években folytatták együttműködésüket az irodalom területén. Közelebbről 1956-ban közösen adták ki a The Exploration of Mars című könyvet , ahol a 10 űrhajó Marsra küldésének eredeti projektjét két hajóra redukálták.
A szovjet műhold 1957-es felbocsátása után az Egyesült Államok kormánya beszállt az űrversenybe a Szovjetunióval. 1958-ban létrehozták a NASA - t (National Aeronautics and Space Administration), amely azonnal megkezdte a konzultációkat az amerikai hadsereg ballisztikus rakéták ügynökségével (Wernher von Braun volt a műszaki igazgató). 1960-ban a hadsereg valamennyi űrrel kapcsolatos projektjét átvette a NASA, és beolvadt a létrehozott Marshall Űrközpontba , Wernher von Braun igazgatói kinevezésével. 1961- ben elfogadták az Apollo programot azzal a céllal, hogy űrhajósokat szálljanak le a Holdon .
1962-ben a NASA EMPIRE projektje keretében több amerikai vállalat egy lehetséges emberes küldetést tanulmányozott a Marsra. Ez volt az első ilyen lehetőségek részletes elemzése a NASA tényleges űrrepülési adatai alapján. Az anyagok képezték az alapját a jövőbeni hasonló tanulmányoknak, amelyeket a vállalatok és maga a NASA is rendszeresen végez.
Az Apollo-program sikerét követően von Braun azt javasolta, hogy a NASA jövőbeli emberes repülési programjának célpontja legyen egy emberes Mars-küldetés. A javaslatot Richard Nixon amerikai elnök is fontolóra vette, de elutasították a Space Shuttle program javára, amely nem a bolygóközi utazásra összpontosított. Még mindig fontolóra vették a program alkalmazásának lehetőségeit egy bolygóközi űrhajó pályára állításához, de nem valósították meg.
George HW Bush amerikai elnök 1992-ben bemutatta egy emberes Mars - küldetés terveit, és utasította a NASA -t, hogy számítsa ki a küldetés költségeit. Figyelembe véve a projekt 400 milliárd dolláros költségét, a projektet elutasították.
Fia, George Walker Bush amerikai elnök is , 2004 elején új, hosszú távú tervet terjesztett a NASA elé , amely a Holdra és a Marsra irányuló emberes küldetésekre összpontosított. Újdonság volt ugyanakkor a költségbecslés, amely a fejlesztés finanszírozását feltételezte a Shuttle és az ISS programokból való kilépéssel több mint 30 évre.
A célok felülvizsgálata a Constellation program kezdetét jelentette . A program részeként az első lépés az volt, hogy 2010 -re megalkossák az Orion űrhajót , amelyen az űrhajósok először a Holdra, majd a Marsra repülhetnek. Továbbá 2024-től a NASA tervei szerint egy állandóan lakott holdbázisnak kell megjelennie , amely a marsi repülés előkészületévé válna. A projekt szerint pilóta nélküli repülések készítenék fel az embereket a Marson való leszállásra; itt egyesül az amerikai és az európai program. Egy esetleges Mars-utazásra a NASA becslései szerint 2037-ben kerülhet sor.
2010. február 2-án vált ismertté, hogy költségvetési megszorítások miatt nem kerül sor az amerikai holdbéli repülésre. Mivel ennek következtében a szükséges emberes űrhajó fejlesztése leállt, a marsi emberes küldetést is érintette. Ezeket a programokat nem halasztották el, hanem alternatíva nélkül teljesen lezárták [22] . Később azonban a NASA visszatért a Constellation program felülvizsgálatához, és nem zárja ki annak folytatását. 2010. április 15-én Obama elnök a Floridai Űrközpontban beszélt az új holdprogram törlésével kapcsolatban: „ ...egyesek úgy vélik, hogy először meg kell próbálnunk visszatérni a Hold felszínére, ahogy azt korábban terveztük. De most elég nyersen meg kell mondanom: már ott voltunk... ” [23] 2011. július 8-án, közvetlenül az STS-135 Atlantis sikló utolsó fellövése után Obama hivatalosan bejelentette, hogy „ Az amerikai űrhajósoknak új céljuk van. - egy repülés a Marsra ” [ 24] .
2013. február 20-án vált ismertté az Inspiration Mars Foundation azon terveiről, hogy 2018 januárjában egy 501 napig tartó emberes expedíciót küldenek a Marsra. [25] [26]
2014. december 2-án a NASA bejelentette, hogy az 1930-as években embereket kíván küldeni a Marsra.
A Mars bolygóra való jövőbeli repülés kidolgozásához még 2012-ben egy speciális NASA előzetes programot javasoltak Asteroid Redirect Mission röv. ARM [27] [28] becsült költsége 2,6 milliárd dollár [29] . Tartalmazza egy mini-aszteroida elfogását (vagy B opció [30] – egy nagy kő kiemelését egy aszteroidáról) és [31] [32] [33] helyhez kötött távoli retrográd pályára [34] ( távoli retrográd pálya - DRO [35 ] [36] ) a Hold körül egy ionmotoros, pilóta nélküli űrhajóval, majd 2025-ig űrhajósokat landolnak ezen az aszteroidán [37] . A projektet erősen bírálta [38] Richard Binzel aszteroida-specialista [39] [ 40] , mint egy "cirkuszi mutatványt", amely rontja a célt.
2015 augusztusában a NASA sikeresen végrehajtotta az RS-25 hajtómű hatodik tesztjét a Space Launch System szupernehéz rakétához , amelyet a mélyűrbe, és különösen a Marsra irányuló, emberes repülésekre fejlesztenek ki. Az amerikai Aerojet Rocketdyne cég , a NASA és a Boeing által kifejlesztett folyékony hajtóanyagú rakétamotorok közül négyet (oxigén és hidrogén üzemű) az épülő SLS hordozórakéta első szakaszára szerelnek fel . Az RS-25 tűztesztje 535 másodpercen belül lezajlott - ennyi ideig kell működniük az első fokozatú erőforrásoknak (valódi indításkor). Az SLS rakéta hossza több mint 100 méter, tömege körülbelül 3000 tonna, hasznos teherbírása pedig 130 tonna. Az első teszteket 2017-re, az első repülést pedig 2018-ra tervezik. Az Egyesült Államok ezen a rakétán tervezi az Orion újrafelhasználható űrszondát a 2030 -as években az űrbe juttatni, űrhajósokkal a Marsra [41] .
2015. október 8-án a NASA kiadott egy új Mars- misszió előkészítési tervet „ A NASA utazása a Marsra: Úttörő lépések az űrkutatásban” [42] [43] ) címmel. Az új tervben sok megmaradt a korábbi Evolvable Mars Campaign tervből (2015 áprilisában [44] ) magának a Marsra való repülésnek a megközelítését illetően - a tervek szerint az üzemanyag-utánpótlás megteremtése után a Marsra repülne. Marsi pálya (korábban ionmotoros traktorok szállították oda), a Hold retrográd pályáján keresztül [45] (ahol a Holdon bányászott üzemanyaggal megtöltött tartályhajók várnak). Nagy hangsúlyt fektetnek a helyi erőforrások felhasználására a Marson ( In-Situ Resource Utilisation [46] ). Az emberes repülés egyes változataiban [47] nem azonnal a Marsra terveznek repülni, hanem először a Phobosra vagy a Deimosra , ahol a hajó leszáll (egy minibázist építenek), és az emberek kb. évvel a Földre való visszatérés előtt. Ezt a repülést meg kell előznie [48] a "Földtől függetlenül" fázisnak, amelynek során hosszú küldetéseket hajtanak végre a Hold felszínén. Ezek a küldetések a holdi erőforrások kitermelésének rutinmunkáját követelik meg üzemanyag, víz, oxigén és építőanyagok előállításához. Ez a szakasz akár évtizedekig is eltarthat. Mindez komoly kétségeket vet fel a NASA-ban, illetve az Egyesült Államok kormányában és parlamentjében, mivel sokan úgy gondolják, hogy ezek a küldetések nem kompatibilisek egy Mars-repüléssel – nem lesz elegendő finanszírozás a Holdra és a Marsra való repülésre [49] ] .
2015 novemberében a NASA bejelentette, hogy olyan helyet keres, ahol leszállhat egy Mars-expedícióra. Az expedícióra a jelenlegi század 30-as éveiben kerül sor [50] .
2016 júniusában az Egyesült Államok Képviselőháza (a jövő évi szövetségi költségvetés összeegyeztetésével) azt javasolta a NASA -nak, hogy hagyjon fel az aszteroida-átirányítási misszióval egy aszteroida befogására (amelyre a NASA 66,7 milliárd dollárt kért), és ehelyett térjen vissza a Holdra irányuló, emberes repülésekhez. Az érvelés szerint a Hold a legjobb (és meglehetősen közeli) teszthelyszín a főbb technológiák (leszállási modul, felszállási modul a felszínről induláshoz, lakossági alapmodulok, erőforrások feltárása és kitermelése, feldolgozása) tesztelésére. üzemanyagba és oxidálószerbe), szükséges a kockázatos Marsra utazás során [51] [52] .
Az Európai Űrügynökség elkészítette az Aurora -programot, melynek célja egyebek mellett hold- és marsi küldetések tervezése. 2033-ig tervezik az űrhajósok leszállását a Marson. Mivel az ESA pénzügyi forrásai viszonylag csekélyek, a tervek csak nemzetközi összefogással valósulhatnak meg.
Abdul Kalam indiai elnök 2004. június 26-án nyilatkozatot adott ki , amelyben azt javasolta, hogy az Egyesült Államok 2050 -ig küldjön amerikai-indiai legénységet a Marsra . Ezt a javaslatot nem sokkal az amerikaiakkal való szoros együttműködés megkezdése előtt jelentették be az űrhajózás területén. Kalam korábban az indiai rakétaprogram fejlesztéséért volt felelős.
2014-ben az Egyesült Arab Emírségek Vallástanácsa fatwát adott ki, amely megtiltotta a muszlimoknak a Marsra való repülést: a dokumentum szerzői szerint erre a bolygóra repülés egyenértékű az öngyilkossággal, ami az iszlámban tiltott [53] .
A milliárdos Elon Musk eredeti terve az volt, hogy valami miniatűr üvegházat építsen a Marson növények termesztésére (a Mars Oasis projekt ), de Musknak nem volt olyan rakétája, amely képes volt megvalósítani álmát. Ennek eredményeként egy magán repülőgépipari vállalatot alapított azzal a tervvel, hogy egy embert vigyen a Marsra [54] . A köztes szakaszok közé tartozik egy pilóta nélküli leszálló 2018-ban történő felbocsátása a Marsra [55] (a Red Dragon küldetés , a projekt 2017-ben zárult le), a leendő bázis elemeinek fokozatos szállításának megszervezése és egy ember Marsra indítása 2018-ban. 2024 [54] [56] .
Mars OneBas Lansdorp által vezetett magánprojekt, amely egy Marsra való repülést tartalmaz, majd egy kolónia létrehozása a felszínen, és mindent közvetítenek, ami a televízióban történik [57] . A projektet az 1999-es fizikai Nobel-díjas Gerard Hooft [58] támogatja . 2019-ben a projektet megvalósító Mars One Ventures csődöt jelentett [59] .
Inspiration Mars FoundationEgy Dennis Tito által alapított amerikai non-profit szervezet (alapítvány) azt tervezte, hogy 2018 januárjában emberes expedíciót küld a Mars körülrepülésére és visszatérésre a Földre [58] [60] . A finanszírozás hiánya és a NASA együttműködés iránti érdeklődésének hiánya miatt a projekt 2015-ben inaktívvá vált [61] .
Mars sarkiMagánprojekt, amelynek része egy robot-küldetés a Marsra, majd egy emberes küldetés [62] . Jelenleg egy rover és egy kommunikációs műhold létrehozásán dolgoznak. [63]
Centennial SpaceshipAz a projekt, hogy visszavonhatatlanul embereket küldjenek a Marsra , hogy kolonizálják a bolygót. A projektet 2010 óta az Ames Research Center , a NASA egyik fő tudományos laboratóriuma fejleszti. A projekt fő ötlete, hogy embereket küldjön örökre a Marsra. Ez jelentősen csökkenti a repülés költségeit, több rakományt és embert lehet felvenni. Az első Mars-szondákat a tervek szerint már 2030-ban felküldik a vörös bolygóra. Tudósok vagy űrhajósok egy csoportja, amelyet csúcstechnológiás berendezésekkel és egy kis atomreaktorral együtt szállítanak a Marsra, képes lesz oxigént, vizet és élelmiszert előállítani. Kétévente, amikor a Mars a megfelelő pályán áll, a NASA képes lesz utánpótlást adni a telepeseknek és új űrhajósokat hozni.
A Marsra való repülés fő célja – több ember leszállása a Mars felszínére a Földre való visszatérés mellett – a küldetés céljai közé tartozik a Földön kívüli erőforrások felkutatása is .
A sugárzás ionizáló komponensét tartalmazó kozmikus sugarak és napsugárzás tönkreteszik az élő szervezet szöveteit és DNS-ét . A károsodások egy része visszafordíthatatlan, és sejtmutációhoz vezethet . A védelem csökkenti az elnyelt dózist , de eddig nem volt tapasztalat arról, hogy egy személy a Föld védő mágneses mezején kívül hosszabb ideig tartózkodott volna a bolygóközi térben . A Georgetown Egyetem tanulmánya megerősíti ezeket a fenyegetéseket; különösen magas a vastag- és végbélrák kialakulásának kockázata [ 64] . Csendes Nap esetén a minimális sugárzási dózis , amelyet az űrhajósok kapnak egy 15 hónapos Marsra és visszarepülés során, 1 Sv -re becsülik, a Nap erős kitörése esetén - egy nagyságrenddel magasabb. Összehasonlításképpen: a napsugárzástól mágneses térrel védett Földön az átlagos sugárdózis évi 2,4 mSv [65] .
A Kaliforniai Egyetem (Irvine) tudósai által végzett, egereken végzett közelmúltbeli tanulmány [66] kimutatta , hogy a nagy energiájú töltött részecskék (teljesen ionizált oxigén és titán atommagok) olyan dózisban való expozíció, amely hasonló ahhoz, amit az űrhajósok kaphatnak a hosszú távú űrrepülés során. az agykéreg és a hippocampus munkájához kapcsolódó különféle hosszú távú kognitív zavarok. Különösen a rugalmas, célirányos viselkedés alapjául szolgáló végrehajtó funkciók csökkentek az állatoknál, különösen szokatlan helyzetekben. Ennek eredményeként nem tudtak célokat kitűzni, ütemezni, és a cél eléréséhez szükséges alapvető cselekvésekre összpontosítani. Az egereknél romlott a térbeli, epizodikus és felismerési memória, valamint csökkent a félelem kihalása (az újbóli alkalmazkodás folyamata valamihez, ami traumatikus hatást váltott ki; például a vízhez szoktatás egy fulladás után) és pl. ennek eredményeként a szorongás fokozódása. Sejtszinten a sugárzás az idegszövet gyulladását, a szinapszisok integritásának károsodását, valamint a mediális prefrontális kéreg idegsejtjeinek dendritjeinek alakját, sűrűségét és összetettségét okozta. Ez súlyos viselkedési zavarokhoz vezetett. A központi idegrendszer funkcióinak megsértése mellett a DNS-károsodáshoz és a biológiai makromolekulák szerkezetét megzavaró reaktív oxigénfajták termeléséhez kapcsolódó sugárzás hatásai is vannak. Ezek közé tartozik a rák megnövekedett kockázata, a szervi működési zavarok, a csökkent immunitás és a sugárzási szürkehályog gyakori előfordulása.
Mindezek a hatások a kozmikus háttérsugárzáshoz kapcsolódnak. Ha az űrhajósok útjába állnak a viszonylag ritka, nagy energiájú protonok Napból történő kibocsátásának, akkor nagy valószínűséggel akut sugárbetegségben fognak meghalni. További passzív árnyékolás vagy elektromágneses árnyékolás védhet a sugárzás ellen, bár ez a kérdés további tanulmányozást igényel [65] .
Közvetlenül azután, hogy az ember súlytalanná válik, teste újjáépül. A vér a test felső felébe zúdul, és a szívnek több erőfeszítést kell tennie a vér pumpálására. A szervezet azt "gondolja", hogy sok folyadék van a szervezetben, és elkezdi kiválasztani a víz-só anyagcseréért felelős hormonokat , aminek következtében az ember sok folyadékot veszít. Általában egy űrhajósnak egy ilyen szerkezetátalakítás során legalább 3 liter vízre van szüksége naponta. Ez a jelenség meglehetősen gyorsan elmúlik [67] .
A teljes űrrepülés során elhúzódó súlytalanság a legnagyobb egészségügyi problémának számít. Az izmok , a csontok és a keringési rendszer a hiányzó vonzóerő miatt elgyengül, ha nem edzzük őket. A kalcium- és káliumvesztés legnagyobb része a lábak és a medence csontjaiban jelentkezik, a bordákban és a kézcsontokban kisebb a veszteség, a koponya csontjaiban még ezeknek a kémiai elemeknek a tartalma is megnő. Körülbelül 8 hónap súlytalanság után 2 év vagy több kell ahhoz, hogy felépüljön a Földön, mivel a csontpusztulás folyamata egy ideig a föld gravitációja alatt is megtörténik . A súlytalanság hatásának minimálisra csökkentése érdekében lehetőség van olyan csapat kiválasztására, amely genetikailag ellenálló a csontritkulással szemben, és ultraibolya sugárzást alkalmazhat , mint a Mir állomáson , a D- vitamin előállítására . Az izmok viszont gyorsabban regenerálódnak a gravitáció hatására , bár egy hosszú repülés során eredeti tömegük akár 25%-át is elveszíthetik. Leginkább a láb és a hát izmai gyengülnek, a kar izmai szinte nem veszítenek tömegükből a térben rájuk nehezedő terhelés miatt [67] .
Annak ellenére, hogy a marsi gravitációs erő a Föld gravitációs erejének 38%-a, még mindig előzetesen alkalmazkodni kell. Az egyik lehetőség ennek a problémának a leküzdésére, hogy mesterséges gravitációt hoznak létre a centrifuga forgatásával [67] 2 hónappal a legénység Mars felszínén való landolása előtt , de a centrifuga kis mérete miatt Coriolis erők lépnek fel , amelyek károsan hat az emberi egészségre [3] .
A Mars mágneses tere 800-szor gyengébb, mint a Földé . Ez is probléma, mivel a mágneses tér hiánya negatívan hat az autonóm idegrendszerre . Elképzelhető, hogy a probléma megoldásához mesterséges mágneses teret kell létrehozni a hajón és a marsi bázison [67] .
A hosszú repülés élettani hatásai mellett a pszichológiai szempontokat is fontos figyelembe venni. A bezártság és a korlátozott társadalmi kapcsolatok kézzelfoghatóvá válnak az űrhajósok számára. Ezért az űrhajósok kiválasztását, mivel az ISS legénységeit már most választják ki, nemcsak a műszaki és tudományos végzettség, hanem a mentális stabilitás és a pszichés stresszel szembeni ellenálló képesség alapján is elvégzik.
Leggyakrabban az agressziót észlelik, ami konfliktusokhoz vezet, amikor az emberek hosszú ideig zárt térben vannak. Ez a hatás csökkenthető, ha stressztűrő embereket vesznek fel a bolygóközi legénységbe. Különböző kultúrákat, vallásokat, életmódokat és filozófiákat kell figyelembe venni, ha a legénység nemzetközi. A Földtől való elszigeteltség érzésének csökkentése érdekében fontolgatják az évszakok váltakozásának illúziójának, a madarak énekének vagy a földiek számára szokásos szagoknak a hajón keltését [67] .
2010. június 3. és 2011. november 4. között zajlott a Mars-500 kísérlet fő szakasza, amelyben a Marsra repülést szimulálják .
2016. augusztus 28-án egy újabb HI-SEAS IV kísérlet fejeződött be, amelyet pontosan egy éve indított el a NASA és a Hawaii Intézet a szunnyadó Mauna Loa vulkán (Hawaii) északi lejtőjén; fő célja azoknak a pszichológiai és fiziológiai problémáknak a tanulmányozása volt, amelyekkel egy jövőbeni emberes Mars-repülés résztvevői szembesülhetnek [68] .
A sugárzás és a súlytalanság mellett a NASA 2015-ös jelentésében [69] a kockázati tényezők további három csoportját azonosítja:
Az űrhajó elszigetelt terében való tartózkodással kapcsolatos:
A szigeteléssel kapcsolatos:
A civilizációtól való távolodáshoz kapcsolódik:
A jelentős finanszírozás ellenére (2014-ben a NASA önmagában több mint 150 millió dollárt költött kutatásra ezen a területen), még a bolygóközi utazók egészségügyi kérdéseiről sincs megfelelő információ [69] . A NASA tervezett munkatervében az űrhajósok egészségét veszélyeztető kockázatok csökkentésére meghatározott 25 tényező közül csak egyet ismernek el teljesen, és 12-t ma már részben ellenőrzött. Ugyanezen ütemterv szerint a marsi küldetés első (pilóta nélküli) fázisának idejére a kozmikus sugárzás lesz az egyetlen olyan tényező, amely még a részleges irányításnak sem enged be (ezhez kötődnek a legnagyobb gondok). A Hivatal elismeri, hogy a mélyűrben tartózkodó űrhajósok egészségvédelmének összehangolt megközelítése még nem alakult ki. Más űrügynökségek sem dicsekedhetnek vele [65] .
A technológia jelenlegi fejlődésével egy űrhajónak 6 hónapra lenne szüksége optimális körülmények között, hogy csak egy irányba repüljön, és ugyanannyit vissza. Ugyanakkor kívánatos, hogy az emberek egy évnél tovább maradjanak a Marson , hogy ez a bolygó ismét minimális távolságra megközelítse a Földet . A 2 éves repülési idő miatt statisztikailag megnő a létfontosságú rendszerek meghibásodásának valószínűsége, például a mikrometeoritok hatása miatt .
Különös veszélyt jelent a rakétahajtómű meghibásodása . Emiatt redundanciát kell alkalmazni. Tehát egy 1000 tonna tömegű bolygóközi komplexumhoz körülbelül 400 elektromos rakétamotor használható körülbelül 0,8 N tolóerővel . A teljes tolóerő 320 N lesz. A repülés hosszú időtartama miatt ez a tolóerő elegendő lesz ahhoz, hogy az űrhajó elérje a szükséges sebességet. Minden motornak saját munkafolyadék -tartálya , saját vezérlőrendszere, saját napelem-része van. Tekintettel arra, hogy az elektromos rakétahajtóművek rendkívül megbízhatóak, több hajtómű meghibásodása nem befolyásolja jelentősen a repülés időtartamát [4] .
SugárzásTovábbi nehézséget jelentenek a felbukkanó napkitörések , amelyek néhány napon belül megnövekedett sugárdózist biztosítanak a személyzet számára. Ilyen esetekben az űrhajósoknak egy speciális , ionizáló sugárzástól védett helyiségben kell menedéket találniuk. Fokozott figyelmet kell fordítani a berendezések, különösen a számítógép és a vezetékes kommunikáció esetleges meghibásodására ez idő alatt.
A legveszélyesebb napszél a nagy energiájú részecskék, amelyek energiája 10-100 MeV (egyes esetekben akár 10 10 eV). 90%-a proton , 9% -a alfa-részecske , a többi elektron és nehéz elemek atommagja. A részecskék fluxussűrűsége nagyon alacsony, de a sebesség 300-1200 km/s (rövid távú) tartományba esik. Az ilyen sebességgel mozgó részecskék, ha bejutnak az emberi szervezetbe, károsíthatják a sejteket és az összetételükben lévő DNS -t.
Lehetetlen bejutni az "ablakba", mint az Apollo -programban a Holdra való repülés során, amikor a napszél áramlása minimális és nem jelentene veszélyt a Mars -repülés hosszú időtartama miatt . A sugárvédelem növelése a képernyő felépítésével túlságosan befolyásolja a hajó tömegét, amelynek értéke kritikus a bolygóközi repüléshez.
Az 1960 -as években felmerült az ötlet, hogy mesterséges mágneses mezőt alkalmazzanak az ionizáló sugárzás elleni védelemre , de a számítások azt mutatták, hogy a mágneses mező zóna átmérőjének 100 km-nél nagyobbnak kell lennie ahhoz, hogy hatékonyan elterelje a nehéz töltött részecskéket az űrhajóból. Egy ilyen elektromágnes méretei és tömegei olyan nagyok lennének, hogy könnyebben meg lehetne növelni a klasszikus árnyékolásvédelmet [70] .
De amint azt a Rutherford és Appleton Laboratory kutatóiból álló nemzetközi csoport tanulmányai mutatják, a mágneses mező ereje a hajó hatékony védelmére alacsonyabb lehet, mint azt korábban gondolták. Kidolgozták a "Mini-Magnetosphere" projektet, abból a feltételezésből, hogy a mágneses tér plazmagátat képez a napsugárzás részecskéiből . A mágneses buborékba berepülő új részecskéknek kölcsönhatásba kell lépniük a már benne lévő részecskékkel és a Nap mágneses terével , növelve a védelem hatékonyságát. Az ugyanezen tudósok által 2007 -ben végzett kísérlet és számítógépes szimulációk eredménye megerősítette ezt az elméletet, miszerint egy több száz méteres mágneses tér is elegendő a legénység védelméhez. Egy ilyen beállításnak nem szükséges a teljes repülés alatt működnie, elég erős napkitörések idején bekapcsolni [70] .
PorA Vörös Bolygón a homokviharok részben veszélyesek, nagy nyomásingadozásokból (akár 10%-ig) erednek, amelyek változási mechanizmusai még nem tisztázottak. A meteorológiai műhold hiánya miatt a viharjelzést nem lehet kellő időre előre kiadni. Végül más időjárási jelenségeket, például a bolygó talajának tulajdonságait nem vizsgálták teljes mértékben.
A marsi por, bár kevésbé koptató hatású, mint a holdi por, mégis károsan befolyásolhatja az űrhajósok egészségét, ha a tüdőbe kerül. A nagyon kis szemcseméret miatt nagyon nehéz elkülöníteni tőle. Így az Apollo program űrhajósai már másnap észrevették a por jelenlétét a leszálló járműben. Ezenkívül a marsi por 0,2% krómot tartalmaz . Sok krómvegyület nem veszélyes, de előfordulhat a krómsav sóinak jelenléte , amelyek erős rákkeltő anyagok [71] .
Az elektronika számára a veszély a marsi por elektrosztatikus tulajdonságaiban rejlik. Például egy kisülés, amely egy űrhajós szkafandere és egy hajó közé csúszott, károsíthatja az első elektronikáját. Feltételezzük, hogy az elektrosztatikus töltés a porral való állandó súrlódás miatt halmozódik fel. A homokviharok is hozzájárulnak itt. Mivel a Marson nincs folyékony víz , a földelés nem segít, de egyes tudósok már javaslatokat tesznek a probléma megoldására.
Larry Taylor , a Tennessee Egyetem paleontológusa kísérletet végzett holdtalajjal. Mikrohullámú sugárzással sugározta be a talajt 30 másodpercig 250 watt teljesítménnyel , és megállapította, hogy ez elég ahhoz, hogy a por szintere, üvegszerű filmet képezzen. Ez a nanométer méretű vasrészecskék tartalmának köszönhető, amelyek azonnal reagálnak a sugárzásra. Ezen az elven alapuló speciális kocsit lehetne készíteni, amely az űrhajósok előtt haladna , "eltávolítva" a port [72] .
Az elektrosztatikus töltés semlegesítésére van egy módszer, amelyet a rovereknél már alkalmaznak . A lényeg az, hogy telepítse az objektumra, amelyről el kell távolítani a töltést, vékony, körülbelül 0,02 mm méretű tűket. Rajtuk keresztül a töltés a marsi légkörbe szökik [72] .
Jeffrey Landis, a NASA fizikusa egy másik, hatékonyabb módszert dolgozott ki az elektrosztatikus töltés eloszlatására. Használhat egy kis radioaktív forrást, amelyet az alapszerkezethez vagy az űrruhához rögzítenek . Az alacsony energiájú alfa-részecskéknek köszönhetően az eszköz körüli légkör ionizálódik és elektromosan vezetővé válik [72] .
A megfelelő alvás elhúzódó hiányaA teljes értékű alvás súlytalanság körülményei között lehetetlen, és a teljes értékű alvás hosszú távú hiánya esetén az ember fiziológiájában és pszichéjében zavarokat tapasztal [73] .
A Mars Direct egy terv, amelyet 1990-ben készített Robert Zubrin . A projekt megvalósításához az amerikai Saturn-5 hordozórakétához hasonló teljesítményű hordozórakétára van szükség . Mielőtt az embereket a Marsra küldenék, egy automata űrhajót, köztük egy visszatérő járművet indítanak el a Földről, és leszállnak a Marson. Kompakt, 100 kW -os atomreaktorral rendelkezik . A Földről szállított 6 tonna hidrogénből a Mars légköréből származó szén-dioxid és az atomreaktorból származó elektromosság, metán és víz keletkezik ( Sabatier-reakció ). A vizet az elektromosság lebontja, a keletkező hidrogént ismét metán és víz előállítására használják fel. Tehát a marsi légkörből származó 6 tonna hidrogénből és szén-dioxidból 24 tonna metánt és 48 tonna oxigént nyernek majd, ami alacsony hőmérsékleten folyékony formában tárolható. A szén-dioxid elektrolízisével további 36 tonna oxigént kell nyerni . A legyártott 108 tonna üzemanyagból és oxidálószerből 96 tonnára lesz szükség a Földre való visszatéréshez, a maradékot a Mars felszínén lévő járműhöz használják fel .
A következő indítási ablakban , 26 hónappal az automatikus repülés után egy emberes űrrepülőgépet indítanak . A hat hónapos Mars-út során a súlytalanság elkerülése érdekében (a marsi gravitációhoz való alkalmazkodás több időt vesz igénybe), a hordozórakéta utolsó fokozatát az emberes űrhajóhoz kötik. Ezt a rendszert forgásba hozzák, ami szimulálja a marsi gravitációt. Nem sokkal a leszállás előtt a 26 hónappal korábban vízre bocsátott automata hajó közelében a színpad elválik. Az űrszonda magában hordoz egy modult, amelyben űrhajósok élhetnek a Mars felszínén . Abban az esetben, ha tévedésből egy emberes űrhajó landolása az automata űrszonda leszállási pontjától távol történik, a kozmonautáknak akár 1000 km-es távolságot is meg kell hajtaniuk egy járművel. Körülbelül 1,5 évnyi Marson töltött földi év után az űrhajósoknak készen kell állniuk arra, hogy elhagyják a bolygót és visszatérjenek a Földre.
Szinte egy emberes küldetés indításával egy időben a következő automatikus repülésnek meg kell történnie, hogy megismételje a fenti eljárást a Mars felszínének következő régiójának feltárása érdekében.
A 3 ilyen küldetés költsége a becslések szerint körülbelül 50 milliárd USD , ami lényegesen kevesebb, mint a George HW Bush által kezdeményezett, 1989 utáni 400 milliárd USD -ra becsült emberes Mars-küldetés .
A meghajtás, a biztonságtechnika, az életfenntartó rendszerek és az exobiológiai kutatások terén jelentkező magas igények miatt új technológiák fejlesztése szükséges. Sokan innen várnak olyan tudományos és technológiai lendületet, mint ami a 60 -as években az első emberes űrrepülés után keletkezett. Ez általában egy olyan gazdasági fellendülést vetít előre, amely ellensúlyozza a nagy költségeket. Ezzel együtt a repülés az emberi civilizáció számára is jelentős lesz, ha az ember megteszi az első lépést egy másik bolygóra, hogy később kolonizálja azt.
Ezenkívül a Mars gyarmatosítása nagy szerepet játszhat az emberiség megmentésében, ha valamilyen globális katasztrófa történik a Földön , például egy aszteroidával való ütközés esetén . Annak ellenére, hogy egy ilyen katasztrófa valószínűsége kicsi, el kell gondolkodni rajta, mivel egy globális katasztrófa következményei katasztrofálisak lehetnek az emberi civilizáció számára. A többi bolygó gyarmatosítási folyamatának hosszú időtartama miatt jobb, ha a lehető legkorábban és a Marsról indul [4] .
Tudományos értelemben az emberes expedíció fő hatása az, hogy az ember aránytalanul sokoldalúbb és rugalmasabb kutatási "eszköz", mint az automaták (roverek és álló landolók). Ennek megfelelően kellően hosszú (hetek-hónapok) felszíni tartózkodással az emberek sokkal mélyebben tudják felfedezni a leszállóterületet és a környező területeket; önállóan, gyorsan és hatékonyan választja ki a leghasznosabb kutatási területeket, a tényleges helyzet alapján, amit az expedíció előkészítése során előre lehetetlen vagy nehéz előre megjósolni. Az embernek számos egyedi tulajdonsága van, amelyek szükségesek a környező világ megismerésének folyamatához, és ezeket a tulajdonságokat teljes mértékben felhasználják a Mars-expedíció során. Tekintettel a legénység Földre való visszatérésének kötelező feltételére, lehetőség nyílik a legérdekesebb minták igen nagy számának (több száz kg-os) közvetlen laboratóriumba szállítására, az emberiség rendelkezésére álló teljes felszereléssel felszerelve. Erre olyan minták átfogó, legmélyebb vizsgálatához lesz szükség, amelyeket nem lehet megfelelően tanulmányozni a hajón rendelkezésre álló berendezéssel. Ugyanakkor a rendelkezésre álló eszközök és műszerek kreatív felhasználásával a leszállóhajó legénysége olyan munkát, kutatást tud végezni, amelyet előre nem terveztek volna, ami gyakorlatilag még az irányított automata szondák esetében sem lehetséges. Különösen fontos az a tény, hogy a munka előrehaladásával kapcsolatos fontos döntések nagyon gyorsan és a helyzetnek leginkább megfelelő módon hozhatók meg, mivel a személyzet közvetlenül a felszínen, valós környezetben lesz, ellentétben a Földön található automata járművek kezelőivel és vezetőivel. , ahonnan és ahonnan a jel mindkét oldalon van, legalább fél órát fog menni.
Így egy emberes expedíció lehetővé teszi, hogy viszonylag rövid idő alatt soha nem látott mennyiségű új tudományos ismerethez jussunk, és talán megoldjuk a legérdekesebb és legfontosabb kérdéseket a modern és ókori marsi geológiával, meteorológiával, valamint az ún. az élet lehetséges létezése a Marson. [74]
| A Mars felfedezése űrhajóval | |
|---|---|
| Repülő | |
| Orbitális | |
| Leszállás | |
| roverek | |
| Marshalls | |
| Tervezett |
|
| Javasolt |
|
| Sikertelen | |
| Törölve |
|
| Lásd még | |
| Az aktív űrhajók félkövérrel vannak kiemelve | |