Kaip Artemidės mėnulio misija galėtų padėti mums patekti į Marsą

Būsimos kosmoso paleidimo sistemos, raketos, skirtos naudoti visoje Artemis programoje, iliustracija. NASA/MSFC

Jei Dievas norėtų, kad žmogus taptų kosmoso rūšimi, Jis būtų davęs žmogui mėnulį. Garsusis raketų mokslininkas Krafftas Ehricke'as ištarė tuos žodžius 1984 m. Jis norėjo pabrėžti, kaip galėtume panaudoti Mėnulį kaip trampliną žmonių civilizacijai išplėsti į likusią Saulės sistemos dalį. Praėjo daugiau nei dešimtmetis nuo paskutinės „Apollo“ misijos į Mėnulį, o Ehricke'as stebėjo, kaip NASA ir likusi JAV kosmoso programos dalis atsitraukia nuo vilčių ištirti tolimesnius pasaulius, tokius kaip Marsas, ir sutelkti dėmesį į Žemės orbitą.

Amerika pagaliau siekia sugrįžti į Mėnulį kartu su Artemide, ambicinga ( ir nerealu ). Mėnulis taip pat yra puiki bazė, iš kurios galima sukurti tolesnę kelionės į Marsą programą. Abiejų krypčių tikslas nėra tiesiog pakelti vėliavą ir grįžti į Žemę – tai išlaikyti nuolatinį žmonių buvimą ir gyventi bei dirbti.

Mes grįžtame į Mėnulį, ieškodami mokslinių atradimų, ekonominės naudos ir įkvėpimo naujos kartos tyrinėtojams, NASA administratorius Jimas Bridenstine'as sakė rugsėjo 21 d., kai agentūra paskelbė naujausius Artemis programos planus. Kurdami tvarų buvimą, taip pat skatiname pirmuosius žmogaus žingsnius Raudonojoje planetoje.

Tačiau agentūra niekada aiškiai nepaaiškino, kaip tai turėtų įvykti. Svarbiausi projektai, kurie turėtų padėti „Artemis“ – naujos kartos raketa „Space Launch System“ ir „Orion“ įgulos kapsulė – dar nebaigti. Dauguma ekspertų sutinka programa yra nepakankamai finansuojama . NASA žmonių tyrinėjimo vadovas per pastaruosius metus buvo pakeistas tris kartus. Agentūra net nėra išsirinkęs Mėnulio nusileidimo aparato . Taigi, net jei pateksime į Mėnulį 2024 m. (jokiu būdu nėra duota), kaip užtikrinti, kad Marse atsirastų gyvenvietė?

Didžiausia problema, kurią šiuo metu turime, yra ta, kad nežinome, kaip gyventi ir produktyviai dirbti už Žemės planetos ribų, sako Notre Dame universiteto geologas ir Mėnulio tyrinėjimo ekspertas Clive'as Nealas. Neturime supratimo. Mes niekada tinkamai neišbandėme technologijų, kurių mums prireiktų gyventi ir dirbti kosmose mėnesius ar metus, atšiaurioje aplinkoje, kur temperatūra daug žemesnė, daug didesnis radiacijos kiekis, mažesnis gravitacijos lygis ir deguonies trūkumas. ir vandens.

Bet mes turime savo laboratoriją savo kieme, su kuria galime išbandyti šiuos dalykus, sako Nealas. Jis ir daugelis kolegų neseniai parašė a nauja ataskaita išleido „Explore Mars“, advokatų grupė, skatinanti tvarų kosmoso tyrinėjimą. Ataskaitoje nurodoma daugybė Marso tyrinėjimui svarbių veiklų ir technologijų, kurias galima sukurti ir išbandyti naudojant Artemidę ir nuolatines Mėnulio tyrinėjimo pastangas.

Kai kurie Marsui svarbūs dalykai bus įrodyti Mėnulyje beveik iškart po Artemidės III paleidimo (planuota 2024 m. įgulos misija į Mėnulio paviršių). Gyvybės palaikymas yra sąrašo viršuje. Žmonės niekada anksčiau nekūrė ilgalaikių buveinių kitame pasaulyje. Nors pritaikysime daug to, ko išmokome iš ilgalaikių misijų Tarptautinėje kosminėje stotyje, vis tiek turėsime užtikrinti, kad Mėnulio bazė ir Marso bazė galėtų patenkinti būtiniausius poreikius, pavyzdžiui, maistą, vandenį ir pastogę. .

Šių sistemų kūrimas ir bandymas reikalauja patirties. Manau, kad svarbiausia bus daugiau žmonių pasinerti į mėnulio aplinką, sako Joe Cassady, „Aerojet Rocketdyne“ kosminių operacijų vykdomasis direktorius ir vienas iš pagrindinių „Explore Mars“ ataskaitos redaktorių. Nuo pat pradžių mums reikės patirties ir duomenų, gautų iš daugybės skirtingų astronautų, per kelias savaites ar mėnesius trunkančias misijas. Ši patirtis parodys, kaip inžinieriai kuria buveines, kosminius kostiumus ir antžeminio transporto sistemas, pritaikytas žmonėms.

Norėdami užtikrinti, kad šios buveinės ilgainiui išliktų, turite sukurti kažką tvaraus. Marso misijų paleidimo langai (kai planeta yra arčiausiai Žemės) ateina tik kas 26 mėnesius, todėl bet kuri Marso misija pirmyn ir atgal turėti laukti, kol šis langas vėl atsidarys. Jei kelionė trunka, tarkime, devynis mėnesius, turėsite išleisti mažiausiai tris ar keturis mėnesius Marse kol bus įmanoma pradėti važiuoti namo. Galite atsinešti pakankamai atsargų visiems tiems mėnesiams, arba galite ieškoti ne pasaulio išteklių. Ir pirmasis variantas yra beveik ne pradžia. Turite naudoti vietinius išteklius, sako Nealas. Bandymas pasiimti viską, kad Marso astronautai būtų saugūs ir sveiki, tiesiog nepavyks.

Vandens ledas bus gyvybiškai svarbus išteklius. Jis galėtų tiekti vandenį ir deguonį gyvybės palaikymo sistemoms palaikyti, taip pat galėtų būti padalintas į vandenilį ir deguonį, kad būtų naudojamas kaip raketų kuras. Tai gali būti naudojamas kaip ekranas nuo kosminės spinduliuotės ir mikrometeorito bombardavimas bet kokioms prieglaudoms, kurios pastatytos ant mėnulio.

Žinome, kad Marse yra daug vandens ledo. Be to, esame tikri, kad Mėnulyje taip pat yra daug vandens ledo, todėl tai yra puiki aplinka išbandyti technologijas, kurių mums reikia, kad galėtume ieškoti šių atsargų, išgauti juos, išvalyti ir paversti kažkuo, kas gali padėti išlaikyti. vyksta gyvenvietė.

Tos technologijos būtų labai panašios abiem pasauliams. Mėnulis yra ekstremalesnė aplinka, o tai reiškia, kad jei jis veiks Mėnulyje, jis veiks ir Marse, sako Nealas. Jis tikisi, kad inžinieriai sukurs pasaulinę agnostinę įrangą.

Vandens ledo buvimas taip pat šiek tiek sustiprina argumentą, kad erdvėlaivio varomoji sistema būtų pagrįsta vandeniliu, o ne metanu (ko „SpaceX“ siekia su savo „Raptor“ varikliais). Ataskaitoje teigiama, kad nors vandenilis gali būti gaminamas vietoje abiejuose pasauliuose, metanas gali būti gaminamas iš vietinių išteklių tik Marse, kur atmosfera, kurioje gausu anglies dioksido, yra paruoštas anglies šaltinis. Ataskaitoje teigiama, kad bet kokiai metano gamybai Mėnulyje reikėtų importuoti anglies šaltinį.

Ataskaitoje taip pat rekomenduojama naudoti energijos sistemas, kurios nėra visiškai priklausomos nuo saulės. Marse, kuriame yra didesnis atstumas ir dulkėta atmosfera, saulės energijos matricoms būtų sunkiau paversti saulės šviesą energija.

Atrodo, kad branduolinė energija yra akivaizdžiausias būdas. Norint išlaikyti pastogę Mėnulyje, nereikėtų per daug energijos, tačiau prireiktų milžiniškų energijos kiekių, kad būtų galima atlikti tokias kasybos operacijas, kurių reikia vandens ledui surinkti ir apdoroti. Kasybos pramonės ekspertai sakė Nealui, kad greičiausiai ieškos sistemų, kurios gali tiekti megavatų diapazoną. Tai buvo pažadinimo skambutis, sako jis. Žmonės planetiniame pasaulyje nebuvo užmezgę šių ryšių su kasybos pramone. Saulės energija šiuo atveju būtų labiau atsarginis energijos šaltinis abiejuose pasauliuose, o ne pagrindinis. Ir yra nedaug saugesnių aplinkų naujoms branduolinėms sistemoms išbandyti nei Mėnulis – negyvenama, apleista aplinka.

Mėnulis taip pat yra tik geresnė vieta Marso misijai imituoti, ypač kai kalbama apie „Gateway“ – planuojamą kosminę stotį, skirtą Mėnulio orbitai. Iš esmės tai bus vieta bet kurioms NASA misijoms į Mėnulio paviršių (tiek įguloms, tiek robotams), o vėliau ir giliosios erdvės misijoms į Marsą. Pirmieji du „Gateway“ elementai (galios ir varymo modulis bei būsto modulis) turėtų pasirodyti 2023 m.

Savo ataskaitoje Cassady jo kolegos užsiminė, kad vienas iš būdų galėtų būti įgulos buvimas laivemėnulio Vartai kosminė stotis60–90 dienų vykdykite imituojamą Marso misiją Mėnulio paviršiuje 30 dienų, o paskui dar 90 dienų pabūkite Gateway prieš grįždami namo. Tai būtų suspausta Marso misijos versija. Tai imituotų besikeičiančias mikrogravitacijos sąlygas, su kuriomis susiduriama tokios kelionės metu, ir astronautams leistų pajusti, ką iš tikrųjų gali jausti Marso misija. NASA naujiena Artemidės kontūras Netgi galima teigti, kad „Gateway-to-surface“ operacinė sistema taip pat yra panaši į tai, kaip gali veikti žmogaus Marso misija – su galimybe įgulai likti orbitoje ir išsiskleisti į paviršių.

Galiausiai, Marso gyvenvietė neveiks gerai, nebent sukursime autonomines sistemas, kurioms nereikia atidžiai prižiūrėti. Antžeminės įgulos Žemėje vis dar gali valdyti dalykus Mėnulyje beveik realiu laiku, tačiau ryšių iš Žemės ir Marso atsilikimas gali siekti iki 22,4 minutės. Jei [Marse] įvyksta nelaimė, panaši į tai, kas nutiko Apollo 13, jūs neturite inžinierių komandos, kuri realiuoju laiku diagnozuotų ir išspręstų problemą, sako Casey Dreier, Planetų draugijos kosmoso politikos ekspertas. Mėnulis yra vienintelė gera aplinka, kurią turime iš tikrųjų išbandyti ir tobulinti automatizuotas sistemas, kurios gali patikimai veikti be tokio žmogaus valdymo.

Kyla susirūpinimas, kad po lapkritį vyksiančių rinkimų JAV kosmoso programa gali susidurti su dideliu prioritetų pokyčiu, kaip atsitiko praeitais metais. Tačiau kol kas atrodo, kad Demokratų partija dalyvauja. Jo formuluotė 2020 platforma skelbia: Mes remiame NASA darbą siekiant sugrąžinti amerikiečius į Mėnulį ir pasiekti Marsą, žengiant kitą žingsnį tyrinėjant mūsų saulės sistemą. Dreier pabrėžia, kad kosminio paleidimo sistemos ir „Orion“ kūrimas beveik baigtas. Taip pat yra daug tarptautinių „Gateway“ pirkimų, nes Europa, Japonija, Kanada ir galbūt Rusija vaidins svarbų vaidmenį plėtojant. Dabar pakeisti kursą būtų labai sunku, net jei tai būtų pageidautina.

Tačiau nė vienas iš šių planų nėra iškaltas akmenyje. Naujajame NASA „Artemis“ metmenyse geriau nei bet kada paaiškinta, kaip agentūra ketina sugrąžinti žmones į Mėnulį iki 2024 m., tačiau nepaprastai lengva paaiškinti, kaip ji planuoja įvykdyti tvarios Mėnulio bazės, kuri padėtų mums patekti į Marsą, technologijų etalonus.

Net ir tuo metu, kai Ehricke žodžiai bus arčiau nei bet kada anksčiau, kad būtų galima išgirsti, reikės daug ryžto, kad nušoktume iš mėnulio į Raudonąją planetą.

Pataisa 2020-09-25: Originali istorija netiksliai apibūdino Clive'ą Nealą kaip inžinierių. Nealas yra geologas.

paslėpti