Auf dem Mars vergessen, musste Matt Damon im Hollywood-Blockbuster "The Martian" viele Schwierigkeiten alleine bewältigen, um auf dem Roten Planeten zu überleben. Im wirklichen Leben müsste man jedoch um dieses Leben kämpfen, lange bevor man tatsächlich zum Mars selbst gelangt. Zusätzlich zu Strahlung, psychischen und physischen Problemen, die mit einem langen Aufenthalt im Weltraum verbunden sind, muss sich eine Person während realer Flüge zum Mars anderen Tests stellen. Werfen wir einen Blick auf die offensichtlichsten.
Längere Mars-Tage
Ein Mars-Tag ist nur etwa 40 Minuten länger als auf der Erde. Und obwohl Sie auf den ersten Blick im Gegenteil froh sein können, dass Sie jeden Tag bis zu 40 Minuten mehr haben, kann sich dies tatsächlich als sehr ernstes Problem herausstellen, da der tägliche biologische Rhythmus einer Person für 24 Stunden ausgelegt ist. Weitere 40 Minuten pro Tag auf dem Mars führen bald dazu, dass die Person einen Jetlag entwickelt, der sich wiederum in ständiger Müdigkeit und schlechter Gesundheit äußert.
Die Luft- und Raumfahrtunternehmen der NASA haben bereits alle "Freuden" dieses Syndroms erlebt, da sie gemäß der Marszeit arbeiten mussten, sobald einige der ersten Rover, die zum Mars geschickt wurden, ihre tägliche Arbeit auf dem Roten Planeten begannen. So hielten sich beispielsweise alle Mitarbeiter der Sojourner-Weltraummission zum Mars an die Zeit, in der der Rover arbeiten musste. Nach einem Monat mit einem so vollen Terminkalender waren die Betreiber, wie sie sagten, ausgefallen.
Für nachfolgende Marsrover konnte das Kontrollzentrum der NASA drei Monate lang erfolgreich die Marszeit einhalten, aber am Ende der Mission waren die Arbeiter immer noch sehr müde. Aufgrund von Beobachtungen haben Wissenschaftler herausgefunden, dass eine Person die Marszeit nur für kurze Zeit einhalten kann. Astronauten, die monatelang auf dem Mars bleiben müssen, werden den Zeitrahmen des Mars niemals verlassen können.
Frühere Studien zu Schlafstörungen zeigten, dass der menschliche Körper einen natürlichen biologischen Rhythmus von 25 Stunden hat. Wie sich jedoch später herausstellte, waren die Ergebnisse dieser Studien falsch. Nach neuen Beobachtungen konnte sich keiner der Teilnehmer an die Marszeit anpassen.
Werbevideo:
Reduzierte Schwerkraft
Trotz der Möglichkeit, die Raumfahrt zum Mars an Bord der Internationalen Raumstation durch einen längeren Aufenthalt zu simulieren, bleibt der Effekt einer längeren Exposition des menschlichen Körpers gegenüber der Schwerkraft des Mars (38 Prozent der Erde) für Wissenschaftler immer noch ein Rätsel. Wird eine längere Exposition gegenüber dieser partiellen Schwerkraft die Integrität der Muskel- und Skelettdichte bewahren? Und wenn nicht, wie damit umgehen? Angesichts der Tatsache, dass eine Person bei jedem Flug zum Mars viele Monate in einer geschlossenen Blechdose verbringen muss, ist es wichtig, Antworten auf diese Fragen zu finden.
In weniger als idealen Simulationen zeigten zwei Studien an Mäusen, dass Knochen- und Muskelverlust unter Bedingungen der Marsgravitation gleichbedeutend mit keiner Schwerkraft sein kann. Die erste Studie ergab, dass selbst in einer Umgebung mit 70 Prozent Erdschwerkraft ein Muskel- und Knochenverlust nicht verhindert werden kann.
In einer zweiten Studie stellten die Forscher fest, dass Mäuse in Umgebungen mit geringer Schwerkraft mindestens etwa 20 Prozent ihrer Skelettmasse verloren. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass alle diese Studien auf Simulationen basieren. Bis Astronauten tatsächlich auf dem Mars landen, wird es unmöglich sein, die wahren Auswirkungen der verringerten Schwerkraft auf ihren Körper zu kennen.
Harte Marsoberfläche
Das erste, was Neil Armstrong nach dem Betreten der Mondoberfläche herausfand, war, dass der Landeplatz buchstäblich mit großen Felsblöcken bedeckt war, die eine Gefahr für seinen Lander darstellten. Ein ähnliches Problem könnte für Astronauten auftreten, die auf dem Mars landen werden. Sie haben nur sehr wenig Zeit, um den Lander auf solchen Kopfsteinpflaster- oder Sandsteinen zu identifizieren und zu vermeiden. Felsen und verschiedene Hänge können dazu führen, dass der Marslander umkippt. Tatsache ist, dass selbst sehr große Änderungen in der Ebene der Oberfläche aus der Umlaufbahn nur sehr schwer zu erkennen sind, sodass Personen, die Landepläne erstellen, solche Änderungen einfach versehentlich übersehen können.
Kleine Risse und Vertiefungen können auch die Sensoren täuschen, was wiederum zu einer vorzeitigen Freigabe von Fallschirmen oder Landebeinen sowie zu einer falschen automatischen Berechnung der Landegeschwindigkeit führen kann. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Lander aufgrund eines falsch analysierten Landeplatzes einer Katastrophe ausgesetzt ist, ist überraschend hoch. Eine Studie ergab, dass diese Chancen bei etwa 20 Prozent liegen.
Größe der Raketennasenverkleidung
Bei der Entwicklung eines bemannten Marslandemoduls tritt fast augenblicklich ein ernstes technisches Problem auf - der Durchmesser der Nasenverkleidung der Rakete, auf die dieses Marsmodul abgefeuert wird. Obwohl der derzeitige Durchmesser der größten Verkleidung 8,4 Meter beträgt, wird es sehr schwierig sein, ihre Größe an das Design eines bemannten Marslanders anzupassen.
Der zum Schutz der schweren Last erforderliche Hitzeschutz wäre dann zu groß, um unter die Verkleidung zu passen. Daher wird es in diesem Fall höchstwahrscheinlich erforderlich sein, die aufblasbare Hitzeschildtechnologie zu verwenden, deren Entwicklung sich derzeit nur im experimentellen Stadium befindet.
Die Verwendung des aktuellen Radomdesigns für eine Marsmission würde einen viel kompakteren Lander erfordern, der zum 8,4-Meter-Radom passt. Größere Module passen einfach nicht.
Selbst wenn entschieden wird, einen kompakteren Lander zu verwenden, muss sein Design aufgrund solcher technischer Einschränkungen höchstwahrscheinlich überarbeitet werden. Zum Beispiel müssen wir nicht nur den Standort der Astronauten, sondern auch die Kraftstofftanks des Moduls recyceln. Die Größe der Verkleidung selbst kann nicht geändert werden, da dies die Trägerrakete destabilisiert.
Überschall-TDU
Eine der Hauptmethoden zur Reduzierung der Geschwindigkeit des Mars-Landemoduls für das Soft-Docking an der Marsoberfläche ist das Überschall-Bremsantriebssystem (TSP). Seine Essenz liegt in der Verwendung von Strahltriebwerken, die auf die Bewegung gerichtet sind, um die Vorrichtung von Überschallgeschwindigkeiten abzubremsen.
Die Verwendung einer Überschall-TDU in der dünnen, verdünnten Marsatmosphäre ist ein Muss. Das Starten von Überschallmotoren kann jedoch eine Stoßwelle erzeugen, die den Marslander beschädigen kann. Die NASA hat zum Beispiel wenig Erfahrung mit solchen Verfahren, was wiederum die Chancen verringert, dass die gesamte Mission erfolgreich ist.
Diese Technologie hat drei problematische Aspekte. Erstens kann der Wechselwirkungseffekt zwischen Luftstrom und Motorabgasen den Lander buchstäblich in zwei Hälften teilen. Zweitens kann die durch das Abgas des verbrauchten Raketentreibstoffs erzeugte Wärme den Lander erwärmen. Drittens kann die Aufrechterhaltung der Stabilität des Landers beim Starten von Überschall-TDUs eine sehr entmutigende Aufgabe sein.
Trotz früherer kleiner Windkanaltests solcher TDEs sind viele vollständige Tests erforderlich, um die Zuverlässigkeit eines solchen Systems zu bestimmen. Dies ist eine sehr teure und zeitaufwändige Aufgabe. Dieselbe NASA kann jedoch auch eine alternative (indirekte) Version zum Testen solcher Systeme haben. Das US-amerikanische Privatunternehmen SpaceX versucht aktiv, eine wiederverwendbare Rakete zu entwickeln, die ein ähnliches Landeprinzip verwendet. Und es sollte beachtet werden, dass es Erfolge in dieser Richtung gibt.
Statische Elektrizität
Ja, ja, das gleiche, das Ihre Haare zu Berge stehen lässt, oder ein kleiner elektrischer Schlag, wenn Sie etwas berühren. Hier auf der Erde kann statische Elektrizität Gegenstand verschiedener Witze und Streiche sein (obwohl sie unter Erdbedingungen auch gefährlich sein kann), aber auf dem Mars kann statische Elektrizität zu ernsthaften Problemen für Astronauten werden.
Auf der Erde sind die meisten statischen Entladungen auf die isolierenden Eigenschaften der Gummibasen der Schuhe zurückzuführen, die wir tragen. Auf dem Mars dient die Marsoberfläche selbst als Isoliermaterial. Selbst wenn ein Astronaut nur über die Marsoberfläche läuft, kann er genug statische Elektrizität aufbauen, um Elektronik wie die Luftschleuse einer Luftschleuse zu verbrennen, indem er einfach die äußere Metallhülle des Schiffes berührt.
Die Besonderheit und Trockenheit der Marsoberfläche macht sie zu einem hervorragenden Isoliermaterial. Partikel auf der Marsoberfläche können bis zu 50-mal kleiner sein als Staubpartikel auf der Erde. Wenn Sie darauf gehen, sammelt sich eine bestimmte Menge davon auf den Stiefeln der Astronauten an. Wenn der Marswind es abbläst, bauen seine Schuhe genug Ladung auf, um einen leichten Stromschlag zu verursachen, der unter solchen Bedingungen ausreichen könnte, um die gesamte Mission zu begraben.
Die Marsrover, die jetzt auf dem Roten Planeten arbeiten, verwenden spezielle dünnste Nadeln, die die Ladung in die Atmosphäre abgeben und verhindern, dass sie auf die Elektronik der Rover trifft. Bei bemannten Missionen zum Mars sind spezielle Raumanzüge erforderlich, um sowohl die Astronauten als auch die von ihnen verwendete Ausrüstung zu schützen.
Geeigneter Booster
Das Space Launch System (SLS) ist derzeit die größte in der Entwicklung befindliche Trägerrakete und wird voraussichtlich in naher Zukunft eingesetzt. Es ist diese Rakete, die der Westen für bemannte Missionen zum Mars einsetzen will.
Die aktuellen Pläne der NASA sehen ein Dutzend SLS-Raketen für eine bemannte Mission zum Mars vor. Die derzeitige Bodeninfrastruktur für SLS-Starts erfüllt die erforderlichen Bedingungen jedoch nur in minimalen Parametern: Es ist mindestens ein Raum für die Montage der Rakete, ein riesiger Förderer für die Lieferung der Rakete an die Startrampe und eine Startrampe selbst erforderlich.
Wenn auch nur eine dieser Komponenten ausfällt oder ausfällt, entstehen ernsthafte Bedenken hinsichtlich der Verfügbarkeit des erforderlichen Trägerraketen, was wiederum die Möglichkeit einer bemannten Mission zum Mars in Frage stellt.
Beispielsweise können Verzögerungen beim Einrichten und Validieren aller SLS-Systeme wesentliche Änderungen an den Startplänen bewirken. Weniger bedeutende technische Probleme und sogar Wetterbedingungen können dieselben Probleme verursachen.
Darüber hinaus erfordert das Andocken im Orbit, das zum Zusammenbau eines Raumfahrzeugs zum Mars erforderlich ist, die Einhaltung des sogenannten Startfensters, dh der Zeit, innerhalb der die Rakete gestartet wird. Darüber hinaus erfordert der Start eines Raumfahrzeugs zum Mars direkt von der Erdumlaufbahn die Einhaltung eines bestimmten Zeitrahmens. Wissenschaftler haben ganze Startmodelle entwickelt, die auf historischen Daten zu frühen Shuttle-Starts basieren. Sie zeigen einen Mangel an Vertrauen, dass die SLS-Rakete an einem bestimmten Startfenster verfügbar sein wird, was wiederum auch jede bemannte Mission zum Mars beenden könnte.
Giftiger Marsboden
Im Jahr 2008 machte die NASA-Robotersonde eine historische Entdeckung. Perchlorate wurden auf der Marsoberfläche gefunden. Trotz der Tatsache, dass diese toxischen Reagenzien ihren Weg in die industrielle Produktion gefunden haben, können sie bei Menschen ernsthafte Probleme mit ihrer Schilddrüse verursachen, selbst wenn sie in kleinen Mengen verwendet werden.
Auf dem Mars beträgt die Perchloratkonzentration im Boden 0,5 Prozent, was für den Menschen bereits sehr gefährlich ist. Wenn Astronauten diese Reagenzien in ihre Marswohnungen bringen, kommt es im Laufe der Zeit mit Sicherheit zu Umweltverschmutzung und dann zu Vergiftungen.
Dekontaminationsverfahren, die üblicherweise im Bergbau angewendet werden, können dazu beitragen, die Wahrscheinlichkeit einer Kontamination in gewissem Maße zu verringern. Es wird jedoch nicht möglich sein, das Problem unter den Bedingungen des Mars vollständig zu beseitigen, und daher werden Astronauten früher oder später Probleme mit den Schilddrüsen erwarten.
Darüber hinaus ist eine Vergiftung mit Körperperchloraten mit verschiedenen Erkrankungen des Kreislaufsystems verbunden. Zwar sind Wissenschaftler in dieser Richtung noch nicht weit fortgeschritten, und daher muss die Aufklärung aller Auswirkungen von Perchloraten auf den menschlichen Körper erst noch gelernt werden. Daher sind die Folgen eines Aufenthalts auf dem Roten Planeten auf lange Sicht sehr schwer vorherzusagen.
Es ist wahrscheinlich, dass Astronauten ständig künstliche Hormone einnehmen müssen, um ihren Stoffwechsel aufrechtzuerhalten und die Auswirkungen einer langfristigen Exposition gegenüber Perchlorat zu bekämpfen.
Langzeitlagerung von Raketentreibstoff
Wir brauchen Raketentreibstoff, um zum Mars und zurück zu fliegen. Riesige Kraftstoffversorgung. Der derzeit effizienteste Raketentreibstoff ist kryogener Treibstoff, der flüssiger Wasserstoff und Sauerstoff ist.
Dieser Kraftstoff muss während der Lagerung ständig gekühlt werden. Selbst bei maximaler Vorbereitung treten laut Statistik monatlich 3-4 Prozent Wasserstoffleckage aus Kraftstofftanks auf. Wenn Astronauten bereits im Flug feststellen, dass ihre Treibstofftanks nicht genug Treibstoff für den Heimweg haben, kommt es - wie Sie selbst verstehen - zu einer völligen Katastrophe.
Astronauten müssen das Abkochen von kryogenem Kraftstoff mehrere Jahre lang überwachen, bis ihre Mission auf dem Roten Planeten stattfindet. Zusätzlicher Kraftstoff könnte direkt auf dem Mars selbst erzeugt werden, aber für dessen Speicherung und Kühlung müssen spezielle Kühler installiert werden, für deren Betrieb wiederum Strom benötigt wird. Bevor wir eine Mission zum Mars starten, müssen wir daher viele Langzeittests der Kraftstoffspeichertechnologien durchführen, um sicherzustellen, dass wir unter allen Umständen über genügend Kraftstoff verfügen.
Liebe und Meinungsverschiedenheiten
Im Rahmen langfristiger Raumflüge kann niemand auf die Entstehung einer romantischen Beziehung zwischen den Besatzungsmitgliedern verzichten. Am Ende eines schwierigen Arbeitstages brauchen viele Menschen psychische und physische Entspannung, deren Ausweg nur eine Liebesbeziehung ist. Und während auf den ersten Blick alles süß und romantisch klingt, kann diese Art von Beziehung in der Praxis im Weltraum für die gesamte Mission sehr schlecht sein.
Im Jahr 2008 nahm eine Gruppe von Menschen an einem Experiment teil. Der lange Aufenthalt in einem geschlossenen Raum wurde als Simulation eines Fluges zum Mars verwendet. Die Ereignisse des Experiments gerieten außer Kontrolle, als einer der "Astronauten" sehr verärgert war, dass seine Freundin sich weigerte, Sex mit ihm zu haben, und stattdessen einen dritten Astronauten auswählte. In einem Zustand ständigen Stresses und Müdigkeit konnte der erste Astronaut es irgendwann nicht mehr aushalten, und alles endete mit einem gebrochenen Kiefer des dritten Astronauten. Wenn dies kein Experiment, sondern eine echte Weltraummission wäre, würde ein solches Verhalten den Erfolg ernsthaft in Frage stellen.
Leider versucht die NASA nicht einmal, all diese Möglichkeiten in Betracht zu ziehen. Laut einem kürzlich veröffentlichten Bericht der US National Academy of Sciences untersuchte die NASA weder die Probleme möglicher sexueller Beziehungen bei Weltraummissionen zum Mars noch befasste sie sich mit den Fragen der möglichen Kompatibilität von Psychotypen von Menschen in langfristigen Weltraummissionen.
