Misionieriai į Marsą

Uolėtuose kalnuose jautiesi arčiau erdvės. Oro šydas plonas; žvaigždės ir planetos atrodo arčiau. Taigi dera, kad judėjimo, skirto žmonių siuntimui į Marsą, sostinė yra Kolorado universitete Boulderyje.

Siekdamas visiško žurnalistinio atskleidimo, turiu pažymėti, kad tai judėjimas, kurio dalimi aš didžiuojuosi. Nuo 1981 m. važiuoju į Boulder retkarčiais organizuojamas Marso skrydžių entuziastų konferencijas; paskutinis buvo pernai rugpjūtį. Vis dar prisimenu pirmąją „Case for Mars“ konferenciją, kurią surengė grupė magistrantūros studentų, kurie net neįsivaizdavo, kokio priėmimo sulauks jų siūlomas sušaukimas. Galų gale, paskutinis vyriausybės pareigūnas, pritaręs pilotuojamam skrydžiui į Marsą, buvo Richardo Niksono, kuris netrukus bus paniekintas, viceprezidentas Spiro Agnew – nelaimingas šventasis globėjas.

Ši istorija buvo mūsų 1999 m. sausio mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Pirmaisiais kosminio amžiaus metais Amerikos piliečiai ir kosmoso inžinieriai manė, kad nusileidimas Mėnulyje buvo tik pirmasis žingsnis nepertraukiamoje pilotuojamų skrydžių sekoje, kuri per 10–15 metų nuves į Marsą. Tačiau aštuntajame dešimtmetyje po Apolono mažinimo Marsas buvo pašalintas net iš optimistiškiausio NASA tvarkaraščio; politiniam suvokimui, kad laimėjome kosmoso lenktynes, NASA biudžetas buvo sumažintas dviem trečdaliais. Likusios agentūros energijos buvo sutelktos į erdvėlaivių programą, o pilotuojamas skrydis į Marsą dingo iš oficialių svarstymų.

Tačiau žmonės atvyko į Boulderį 81 m. Jie rinkdavosi nedrąsiai, beveik nedrąsiai, be jokios oficialios agentūros ar korporacijų paramos. Daugelis išlaikė tikėjimą per dešimtmetį, kai kalbos apie pilotuojamus tarpplanetinius skrydžius buvo beveik tabu. Kiekvienas atrodė nustebęs, matydamas, kad tiek daug kitų išeina iš intelektualinių spintų ir paskelbė, kad jie taip pat manė, kad žmogaus misija į Marsą yra įmanoma ir pageidautina, ir kad jie taip pat turi naują idėją ar pasiūlymą ją priartinti.

Tačiau praėjusią vasarą konferencija buvo kupina drąsos. Šį kartą daugiau nei 700 žmonių susirinko ne tik keistis idėjomis, bet ir įkurti naują Marso draugiją bei pasirašyti Marso deklaraciją, kurioje teigiama, kad žmonių skrydis į Marsą pagaliau tapo įmanomas ir yra labiau pageidaujamas nei bet kada anksčiau. (Ta deklaracija nuo to laiko buvo paskelbta jų svetainėje adresu www.marssociety.org , o kopijos buvo išsiųstos į Vašingtoną.) Prie pagrindinės pakylos kalbėtojų paradas skaitė nepaprastai vaizduotę turinčius pranešimus, kurių tikslas buvo priversti visus kitus atrodyti pernelyg nuosaikiai. Konferencijos dalyviai buvo stebėtinai eklektiški: NASA mokslininkai ir astronautai; universiteto mokslininkai ir absolventai; net paprasti piliečiai, kurių dalis atsivežė savo vaikus. Pardavėjai siūlė Marso marškinėlius ir Marso kalendorius.

Kadangi konferencijos planuotojai, vadovaujami privataus sektoriaus kosmoso inžinieriaus Bobo Zubrino, Pioneer Astronautics įkūrėjo Leikvude, Kolo valstijoje. (žr. Marsas ant batų raištelio, VAIKAI 1996 m. lapkričio / gruodžio mėn.) , buvo agresyviai įtraukiantys, pristatymų kokybė labai skyrėsi. Idėjos buvo mėtosi, išmetamos ir energingai perdirbamos. Specializuotose sesijose buvo nagrinėjama viskas – nuo ​​Marso misijos inžinerinių ir medicininių iššūkių iki teisinių ir filosofinių klausimų, kuriuos iškelia žmonės tyrinėdami planetą.

Mėnulis virš Marso

Tačiau jei žmonės nori patekti į Marsą, tam prireiks daug daugiau nei susijaudinimo. Sėkmingi astronautų skrydžiai į Mėnulį ir atgal per Apollo programą 1968–1972 m. yra vieni didžiausių istorinių žmonijos technologijų laimėjimų; inžinieriai koordinuotai įveikė iššūkius daugelyje sričių, įskaitant varomąją jėgą, šiluminę apsaugą, ryšius ir navigaciją. Tačiau technologinis pilotuojamos misijos į Marsą iššūkis yra kitokio dydžio.

Apsvarstykite pagrindinius skaičius. Viena trijų žmonių „Apollo“ misija panaudojo vieną „Saturn-V“ stiprintuvą, kuris iškėlė apie 120 000 kilogramų erdvėlaivio ir raketinio kuro į žemą stovėjimo orbitą tiesiai už Žemės atmosferos krašto. Po dar vienos raketos apšaudymo ir trijų dienų kelionės du įgulos nariai nusileido Mėnulyje ir kelias dienas išlipo į paviršių rinkti egzempliorių, fotografuoti ir panaudoti instrumentus. Bendra vieno iš „Apollo“ skrydžių misijos trukmė buvo 10–12 dienų.

Marse daugelis šių skaičių smarkiai padidėtų. Daugumoje misijų strategijų reikia surinkti transporto priemonę stovėjimo orbitoje iš kelių atskirai paleidžiamų komponentų, pridedant iki 400 000–500 000 kilogramų. Išvykstamoji kelionė truktų nuo šešių iki dešimties mėnesių, o po to būtų ilgiau nei metus trunkanti kelionė Marso paviršiuje; Per tą laiką įgulos nariai surengdavo šimtus kelionių lauke, o ne tris ar keturias „Apollo“ skafandrus, kuriuos kankino šiurkštus naudojimas ir abrazyvinės mėnulio dulkės. Visa misija truktų beveik trejus metus, o astronautai patirtų medicininius pavojus, tokius kaip ilgalaikis nesvarumas ir kosminiai spinduliai, būtų 100 kartų didesnis nei Mėnulio misijų metu.

Taigi iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad Marso misija būtų daug kartų sunkesnė nei nusileidimas Mėnulyje, taigi ir daug kartų brangesnė (dabartiniais doleriais „Apollo“ kainuoja apie 80 mlrd. USD). Tačiau patyrusių kosmoso planuotojų ir ekonomistų nuomone, kosmoso technologijos jau pasiekė tokį lygį, kuris leistų vykdyti Marso misijas už išlaidas, lygias ar net mažesnes nei už Apollo programą. (žr. Pigios sėdynės?, tiesa) .

Ant sparno ir plonas oras

Nors marso entuziastai gali dar nepakankamai žinoti apie Marso dirvožemį, jie jau žino vieną svarbų dalyką apie Marso orą: jis labai plonas. Ir nors Marso atmosfera sudaro mažiau nei 1 procentą Žemės atmosferos slėgio jūros lygyje, keli kosmoso inžinieriai rengia mažų nepilotuojamų lėktuvų, galinčių skristi per didžiulius Marso reljefo plotus, brėžinius. Tokie lėktuvo prietaisai galėtų apžiūrėti sudėtingus geologinius regionus, įskaitant daugelį, kurie atrodo per grubūs paviršiniams roveriams.

Larry Lemke, robotikos ekspertas iš NASA Ames tyrimų centro Kalifornijoje, plenarinėje sesijoje papasakojo apie vieną sparnuotą misiją. Iš Žemės, sulankstyta zondo viduje, būtų paleista 150 kilogramų sverianti transporto priemonė, kurios sparnų plotis yra 10 metrų, tokio masto, kaip čia Žemėje. Po to, kai zondas pateko į Marso atmosferą, jis numesdavo šilumos skydą ir atidarydavo nedidelį stabilizuojantį parašiutą. Lėktuvas išsiskleisdavo nusileidimo metu ir atsiskirdavo nuo parašiuto, kad galėtų laisvai skristi. Sparnuotas robotas galėjo gabenti 20 kilogramų instrumentų, įskaitant infraraudonųjų spindulių smailų spektrometrą mineralų ir ledo telkiniams nustatyti, ir geofizinių lauko instrumentų rinkinį planetos geologinės istorijos pėdsakams aptikti. Lemke komanda jau nubrėžė 2000 kilometrų, trijų valandų kursą žemyn Marso Vallis Marinerio kanjonu (kuris yra ilgesnis nei JAV plotis).

Lemke tvirtino, kad plonas Marso oras nebus problema. Jis pažymėjo, kad planetos paviršiuje Marso oro slėgis yra maždaug toks pat kaip Žemės 24 000 metrų aukštyje. Kadangi NASA nepilotuojamas saulės energija varomas „Pathfinder“ orlaivis reguliariai skrieja tokiame aukštyje Žemėje, tai įrodo, kad Marse galėtų skristi ir labiau specializuota transporto priemonė. Aerodinamika nėra problema, susitikime sakė Lemke.

Taip pat technologijos nėra problema, sakė Lemke. Marso lėktuvas per pastaruosius 20 metų gavo naudos iš daugybės technologijų pažangos srityse, neturinčiose ryšio su astronautika. Buvo dirbama radijo bangomis valdomuose orlaiviuose, lengvose konstrukcijose, elektriniuose varomuosiuose varikliuose ir karinėse dislokavimo sistemose.

Lemke mano, kad ši koncepcija yra tokia perspektyvi, kad jis ragina jį paleisti 2003 m., minint brolių Wrightų pirmųjų sunkesnių už orą skrydžių šimtmetį. 100-ąsias pirmojo lėktuvo skrydžio Žemėje metines turėtume pažymėti pirmuoju lėktuvo skrydžiu Marse, sakė jis.

Įjungimas

Nesvarbu, ar robotai lėktuvai skraido Marse, ar ne, žmonių kelionėse pagrindinis veiksnys bus jėgainė, kuri ten nukreips tyrinėtojus. Viena iš galimybių, svarstyta Marso susitikime, buvo branduolinė energija. Branduolinė raketa ištisas kartas buvo mokslinės fantastikos atrama, o septintajame dešimtmetyje Atominės energijos komisija iš tikrųjų sukūrė ir išbandė kelis uranu 235 varomus prototipus, kurie tarnautų kaip viršutinės erdvės pakopos. Išleisdami perkaitintas vandenilio dujas, jie užtikrino tokią pat stiprią trauką, kaip ir panašaus dydžio cheminiai varikliai, tačiau galėjo gauti tokią pat trauką, sunaudodami tik pusę kuro masės. Toks efektyvumas būtų buvęs didžiulis pranašumas sunkiasvorėms pilotuojamoms Marso transporto priemonėms.

Iš tiesų, kosminė branduolinė energija buvo kelių konferencijos sesijų tema. Sesija, kurioje aš dalyvavau, įvyko rūsyje esančioje klasėje be langų, o ją vedė Rogeris Lenardas, Gynybos departamento Sandia Labs inžinierius Albukerke. NM Lenardas pasisakė už branduolinės energijos naudojimą kosmose nuo tada, kai dirbo direktoriumi. „Timberwind“ projekto – branduolinės priešraketinės sistemos, sukurtos kaip „Žvaigždžių karų“ gynybos sistemos dalis. Tačiau „Timberwind“ žlugo prieš dešimtmetį, kai buvo blogai reklamuojamas dėl galimo poveikio aplinkai – susišaudymas per mūšį grėsė užteršti dideles Ramiojo vandenyno teritorijas, įskaitant Naująją Zelandiją.

Nepaisant tokių rūpesčių, branduolinė energija išliko populiari pagrindinės specializuotų inžinierių grupės vaizduotėje, o entuziazmas nežemiškam branduolinės energijos naudojimui konferencijoje pasiekė kritinę masę. Kosmoso branduolinės energijos šalininkai, tokie kaip Lenardas, dešimtmečius laukė, kol bus patvirtinta misija, ir jie mano, kad Marsas yra geriausias jų šansas. Nutaikydami į planetą, kuri yra per toli, kad ją būtų galima laikyti kieno nors kieme, jie tikisi apeiti antibranduolinį aktyvumą „ne mano kieme“.

Lenardas kritikavo, jo manymu, NASA tendenciją vengti branduolinės energijos temos dėl jos prieštaringų vertinimų. Ir net NASA Marso misijos studijose, apimančiose branduolinę energiją, jis nustatė, jo nuomone, nerealius dizaino apribojimus. 1989 m. Lenardas dirbo su NASA branduolinės energijos specialistu Marso projektavimo etaloninėje misijoje. Į šį projektą buvo įtrauktas vienas bimodalinis branduolinis reaktorius, kuris pirmiausia buvo varomasis elementas, pradedant nuo Žemės iki Marso, o vėliau tiekiamas elektros energija kelionės metu ir paviršiuje. Tačiau bimodalumas yra bloga idėja, tvirtino Lenardas. Jis sakė, kad geros varomosios sistemos projektavimo reikalavimai yra priešingi geros energijos sistemos reikalavimams.

Varomosios sistemos reikalauja kuo aukštesnės temperatūros – 3000 K – ir veikia tik kelias valandas. Jis pridūrė, kad jūs labai nesijaudinate dėl visų dalijimosi produktų išsaugojimo, nes jie saugiai išnyksta į jau radioaktyvų kosmoso foną. Priešingai, norint tiekti elektros energiją (tiek skrendant, tiek ant paviršiaus), reikia tik nedidelės temperatūros ir nedidelio efektyvumo, tačiau sistema turi veikti ilgą laiką.

Lenardo analizėje kiti Marso entuziastai šių problemų negalvojo. Jie daro prielaidą, kad viena reaktoriaus, atliekančio du ar tris dalykus, plėtros programa automatiškai yra pigesnė nei dvi ar trys atskiros programos, – sakė jis sausakimšai patalpai. Bet mes tai atmetame. Kai reikalavimai yra tokie vienas kitą nesuderinami, tai tampa programa su milžiniška rizika, ilgai trunkančia ir brangia.

Vis dėlto, išskyrus laukinę politinio priimtinumo kortą, branduolinės technologijos yra didžiausias pretendentas į Marso misiją. Be branduolinio varymo, ankstyvosios pilotuojamos misijos į Marsą turėtų būti pagrįstos cheminiais varikliais, todėl transporto priemonės būtų didesnės ir galbūt padvigubėtų krovinio gabenimo sąskaita už laivo iškėlimą į orbitą. Egzotiškesnės nebranduolinės sistemos, besinaudojančios tokiomis sąvokomis kaip beinercinė varomoji jėga ir antigravitacija, išlieka beprotiškai įsivaizduojamos ir geriausiu atveju dešimtmečius.

Gyvenimas Marse

nors galia akivaizdžiai yra iššūkis Marso misijai, kai aš pereinau iš vienos sesijos į sesiją ir seminarą prie seminaro, pradėjau pastebėti, kad yra kita sritis, kuri yra iššūkio esmė – ir tai tikrai nėra technologinė problema. Kai „Apollo“ misijos vyko į Mėnulį, svarbiausia buvo techninė įranga – raketos, navigacija, įgulos valdymo sistemos ir net uolos, kurie buvo misijos tikslai. Tačiau kelionės tikslas – Marsas, todėl dėmesys vis krenta į gyvenimą.

Siekdami sėkmingos pilotuojamos misijos į Marsą, pasiūlyta daug skirtingų susitikimo aspektų, turime atsižvelgti į gyvenimą įvairiais mastais. Mikroskopinės nanofosilijos gali rodyti praeitį Marse gyvenimą ir bus pagrindinis tyrinėjimo tikslas. Medicinos lygmeniu turime nustatyti, kaip išsaugoti žmonių sveikatą skrydžio sąlygomis. Sociologiniu požiūriu turėsime suprasti tinkamą įgulos įgūdžių derinį ir tinkamą įgulos organizavimą daugiametėms misijoms už radijo pokalbių ribų.

Radijo signalo kelionės pirmyn ir atgal laikas svyruoja nuo aštuonių iki 30 minučių, priklausomai nuo to, kiek toli vienas nuo kito yra Marsas ir Žemė tam tikru metu, todėl šiandieninis žemės nusivylimas balso pašto žymos atkūrimu taps Marso keliautojų norma. Paprasčiausiai demonstruodamas ryšio uždelsimą naudojant vaizdo registratorių bankus ir periodiškai keičiamas kasetes, surengiau pratybas, kurių metu 1997 m. Hiustone vykusios medicinos konferencijos dalyviai susidūrė su imituota medicinos pagalba Marse. Kol aktoriai-astronautai laikėsi atsako į krizę kontrolinio sąrašo, žemės medikų komanda turėjo išmokti numatyti Marso komandos poreikius ir pažangą.

Nuostabu, kad ir antžeminės, ir nežemiškos komandos per valandą prisitaikė prie tarpplanetinio ritmo, teikdamos adekvačius klausimus ir atsakymus stebėtinai efektyviai. Tačiau pratybose buvo naudojamas tik keturių minučių delsimas, o scenarijus medicininis scenarijus buvo gerai apibrėžtas. Būsimi eksperimentai turės spręsti realesnius vėlavimus ir labiau nenuspėjamus scenarijus, nes kosmoso planuotojai ruošiasi laikinam Marso iššūkiui.

Marso misijos komunikacijos iššūkiai taip pat taikomi žmonėms, paliktiems Žemėje. Politikos ir diplomatijos srityje turime sutelkti nacionalinį atkaklumą ir tarptautinį bendradarbiavimą, reikalingą tokiam ilgalaikiam projektui. Tarpplanetiniu mastu turėtume apsvarstyti karantino standartus, kad apsaugotume Žemę nuo bet kokių nežemiškų gyvybės formų, galinčių grįžti namo iš Marso. Galiausiai, galbūt visuotiniu mastu, aš pamačiau aistringą argumentaciją apie tai, kaip pageidautina ir strategijas kada nors pakeisti Marso klimatą, kad jis taptų panašesnis į žemę, kitaip tariant, teraformuoti jį. Tik kelios iš šių problemų buvo reikšmingos septintojo dešimtmečio nusileidimų Mėnulyje metu, tačiau daugelis iš jų taptų labai svarbios sėkmingos žmogaus misijos į Marsą metu.

Ir tai gali būti raktas į vyriausybės įsipareigojimą tokiam projektui, nes tokie gyvybės klausimai rezonuoja Žemėje ir kosmose. Man atrodė, kad žmogaus Marso programa – ne tik vienkartinis vėliavėlių ir pėdsakų brūkšnys, bet ir nuolatinė besiplečiančių ekspedicijų seka – gali sukelti tokį patį platų technologinį pagyvėjimą, kokį prieš 30 metų kurstė „Apollo“ iššūkis. Tinkamai suplanuotas šis drąsus projektas galėtų paspartinti naujoviškus mokslinius tyrimus, taikomus ir žinomoms, ir dar nežinomoms antžeminėms problemoms.

Tačiau tai buvo argumentas politikams ir federalinio biudžeto biuro pupelių skaitikliams. Konferencijoje buvau apsupta žmonių, kurie jau buvo įtikinti, kaip ir aš, kad projektas yra pageidautinas, netgi skubus. Ir nors Marsas tą savaitę nebuvo matomas akimis – jis tik išlindo iš saulės spindesio priešauštiniame danguje – jo vaizdas skaisčiai degė mano mintyse. Man, apverčiant kasdienes eismo taisykles, raudona šviesa danguje reiškė „Eik!

paslėpti