Avaruustutkimuksen tulevaisuus on punainen

Avaruus on aina kiehtonut ihmiskuntaa: valtava tyhjyys, joka on koskematon ja menneisyydessä ulottumattomissa. Ajattelimme kerran, ettemme koskaan astuisi kuuhun; se oli yksinkertaisesti meidän käsityksemme ulkopuolella, ja pelkkä ajatuskin laskeutumisesta Marsiin oli naurettavaa.

Neuvostoliiton ensimmäisen kosketuksen Kuun kanssa vuonna 1959 ja NASAn Apollo 8 -tehtävän vuonna 1968 jälkeen ihmiskunnan halu avaruusseikkailuihin on kasvanut. Olemme lähettäneet aluksia kauas aurinkokuntaamme, laskeutuneet planeetoille, joihin ei kerran ollut saavutettu, ja olemme katselleet tähtienvälisiä esineitä miljardien valovuosien päässä.

Tätä varten meidän piti työntää teknologiset ja fyysiset kykymme äärirajoille; tarvitsimme uusia keksintöjä ja uusia aloitteita pitääksemme ihmiskunnan kärjessä, jatkaaksemme tutkimista ja laajentaaksemme tietämyksemme universumista. Se, mitä pidämme tulevaisuutena, tulee yhä lähemmäksi nykyisyyttä.

SEURAAVAKSI MIEHETTY TEHTÄVÄT

Huhtikuussa 2013 hollantilainen Mars One -järjestö etsi halukkaita hakijoita, jotka lähtisivät vaaralliseen tehtävään: yksisuuntaiseen matkaan Punaiselle planeetalle. Yli 200,000 XNUMX vapaaehtoisen ansiosta on tarpeetonta sanoa, että he löysivät tarpeeksi osallistujia retkelle.

Retkikunta poistuisi Maasta vuonna 2018 ja saapuisi Marsiin noin 500 päivää myöhemmin; Tämän tehtävän tavoitteena on perustaa siirtokunta vuoteen 2025 mennessä. Joitakin Mars Onesin kumppaneita ovat Lockheed Martin, Surry Satellite Technology Ltd., SpaceX sekä muut. Heille tehtiin sopimukset Mars-laskeutujan, datalinkkisatelliitin kehittämisestä ja keinojen tarjoamisesta sinne pääsemiseksi ja siirtokunnan perustamiseksi.

Hyötykuormien viemiseksi kiertoradalle ja sitten Marsiin tarvitaan useita raketteja; näihin hyötykuormiin kuuluvat satelliitit, roverit, lasti ja tietysti ihmiset. Suunnitelmana on käyttää SpaceX:n Falcon Heavy -rakettia tehtävään.

Marsin kauttakulkuajoneuvo koostuu kahdesta vaiheesta, laskeutumismoduulista ja kauttakulkuympäristöstä. Tehtävään harkittava laskeutumiskapseli on muunnelma Dragon-kapselista, jälleen SpaceX-suunnittelusta. Laskurissa on elämää ylläpitäviä yksiköitä, jotka tuottavat energiaa, vettä ja hengittävää ilmaa asukkaille. Siihen tulee myös syöttöyksiköt, joissa on ruokaa, aurinkopaneeleja, varaosia, muita erilaisia ​​komponentteja, puhallettavia asuntoja ja ihmisiä.

Miehistön edelle lähetetään kaksi roveria. Yksi tutkii Marsin pintaa etsiäkseen asuinpaikkaa, kuljettaakseen suuria laitteita ja avustaakseen yleisessä kokoonpanossa. Toisessa roverissa on perävaunu laskeutumiskapselin kuljettamista varten. Taistellakseen äärimmäisiä lämpötiloja, ohutta, hengittämätöntä ilmakehää ja pinnalla olevaa auringonsäteilyä vastaan ​​uudisasukkaat käyttävät Mars-pukuja kävellessään pinnalla.

NASAlla on myös suunnitelma astua Punaiselle planeetalle, mutta heidän tehtävänsä on määrä tapahtua noin 2030. He suunnittelevat lähettävänsä 30 henkilön ryhmän, jotka edustavat yli XNUMX:tä hallintoelintä, toimialaa, akateemista laitosta ja muuta organisaatiota.

Tämän tehtävän toteutettavuus vaatii kansainvälistä ja yksityistä teollisuuden tukea. Chris Carberry, Mars Societyn toiminnanjohtaja kertoi Space.com: ”Voit tehdä siitä kannattavan ja edullisen, tarvitset kestävän budjetin. Tarvitset johdonmukaisen budjetin, jonka voit ennustaa vuodesta toiseen ja jota ei peruuteta seuraavassa hallinnossa”.

Teknologiaan, jota he aikovat käyttää tähän tehtävään, kuuluvat heidän Space Launch System (SLS) ja heidän Orionin syvän avaruuden miehistökapseli. Mars Workshopissa joulukuussa 2013 NASA, Boeing, Orbital Sciences Corp. ja muut sopivat siitä, mitä tehtävän tulisi saavuttaa ja miten he aikovat tehdä sen.

Näihin sopimuksiin kuuluu, että ihmisen Marsin tutkimus on teknisesti mahdollista vuoteen 2030 mennessä, että Marsin tulisi olla ihmisten avaruuslentojen pääpaino seuraavien XNUMX-XNUMX vuoden ajan, ja niissä todettiin, että kansainvälisen avaruusaseman (ISS) käyttö, mukaan lukien kansainväliset kumppanuudet, on välttämätön näille syväavaruustehtäville.

NASA uskoo edelleen, että he tarvitsevat lisätietoja ennen lähtöä Punaiselle planeetalle; valmistautuakseen tähän he aikovat lähettää kulkijoja esiastetehtäviin 2020-luvulla ennen ihmisten lähettämistä planeetalle. Asiantuntijat eivät ole varmoja operaation pituudesta ja päättävät sen, kun lähestymme 2030-luvun käynnistyspäivää.

Mars One ja NASA eivät ole ainoita organisaatioita, jotka katselevat Marsia. Toiset haluaisivat mennä Marsiin, kuten Inspiration Mars, Elon Musk ja Mars Direct.

Inspiraatio Mars haluaa laukaista kaksi ihmistä, mieluiten avioparin. Pariskunta lentää Marsin ohi joskus tammikuussa 2018, ja he suunnittelevat pääsevänsä niinkin lähelle kuin 160 kilometriä saman vuoden elokuussa.

SpaceX:n perustaja Elon Musk haaveilee ihmiskunnan muuttamisesta usean planeetan lajiksi. Hän aikoo mennä Marsiin uudelleenkäytettävän raketin kautta, joka saa voimansa nestemäisestä hapesta ja metaanista. Suunnitelmana on aloittaa noin kymmenen ihmisen sijoittaminen planeetalle, josta tulee lopulta omavarainen asutus, jossa on noin 80,000 XNUMX ihmistä. Muskin mukaan uudelleenkäytettävä raketti on avain koko tehtävään.

Mars Direct, jonka Mars Societyn johtaja Robert Zubrin perusti ensimmäisen kerran 1990-luvulla, toteaa, että "elä maan ulkopuolella" -lähestymistapaa tarvitaan kustannusten pitämiseksi alhaisina. Hän aikoo tehdä tämän tuottamalla happea ja polttoainetta vetämällä materiaalia polttoainetta varten ilmakehästä, käyttämällä maaperää veden hankkimiseen ja rakentamiseen tarvittavia resursseja: kaikki tämä tapahtuu ydinreaktorista. Zubrin toteaa, että ratkaisu tulee ajan myötä omavaraiseksi.

NASAn lentävä lautanen

NASA käynnisti 29. kesäkuuta 2014 uuden Low-Density Supersonic Decelerator (LDSD) -aluksensa ensimmäiselle koelennolle. Tämä alus on suunniteltu mahdollisiin Mars-lentoihin lähitulevaisuudessa. Sitä testattiin Maan yläilmakehässä sen testaamiseksi, kuinka alus ja sen supersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator (SIAD) ja LDSD-järjestelmät toimisivat Marsin ympäristössä.

Aluksen muotoisessa veneessä on kaksi paria kertakäyttöpotkuria, jotka pyörittävät sitä, sekä yksi kiinteän olomuodon raketti aluksen keskellä sen liikuttamiseksi. Koelentoa varten suuri tiedeilmapallo nosti aluksen 120,000 XNUMX metrin korkeudessa.

Kun alus saavutti oikean korkeuden, potkurit aktivoituivat pyörittämään sitä, mikä lisäsi sen vakautta. Samaan aikaan aluksen alla oleva raketti kiihdytti ajoneuvoa. Kun oikea kiihtyvyys ja korkeus saavutettiin – 4 Machia ja 180,000 XNUMX jalkaa – raketti katkesi ja toinen sarja vastakkaiseen suuntaan osoittavia potkurit syttyivät irrottaen aluksen pyörimisen.

Tässä vaiheessa SIAD-järjestelmä otettiin käyttöön, ilmatäytteinen rengas veneen ympärillä laajeni, mikä nosti veneen halkaisijan 20 jalast 26 jalkaan ja hidasti sen 2.5 Machiin (Kramer, 2014). NASAn insinöörien mukaan SIAD-järjestelmä otettiin käyttöön odotetusti ilman, että alus häiritsisi mahdollisimman vähän. Seuraava askel oli käyttää yliäänilaskuvarjoa, jota käytetään hidastamaan alus laskeutumaan.

Tämän tekemiseksi a ballutti Laskuvarjoa käytettiin laukaisemaan nopeudella 200 jalkaa sekunnissa. Sitten pallo leikattiin irti ja laskuvarjo vapautettiin säilytyssäiliöstään. Laskuvarjo alkoi repeytyä heti, kun se päästettiin irti; matala ilmakehän ympäristö osoittautui liikaa laskuvarjolle ja repi sen osiin.

LDSD:n johtava tutkija Ian Clark sanoi, että "[he] saivat merkittävän käsityksen laskuvarjon täytön perusfysiikasta. Kirjoitamme kirjaimellisesti uusiksi nopeiden laskuvarjotoimintojen kirjoja, ja teemme sen vuoden etuajassa”, tiedotustilaisuudessa.

Jopa laskuvarjon epäonnistumisesta huolimatta sen takana olevat insinöörit pitävät testiä onnistuneena, koska se antoi heille mahdollisuuden nähdä, kuinka laskuvarjo toimisi tällaisessa ympäristössä ja valmistaisi heidät paremmin tuleviin testeihin.

MARS ROVER LASEREILLA

Curiosity Mars -kulkijansa jatkuvan menestyksen myötä NASA on tehnyt suunnitelmia toiselle. Tämä mönkijä perustuu pääosin Curiosityn suunnitteluun, mutta uuden roverin pääpaino on maatutka ja laserit.

Uusi rover näyttää ja toimii samalla tavalla kuin Curiosity; siinä on 6 pyörää, se painaa yhden tonnin ja laskeutuu rakettikäyttöisen taivasnosturin avulla. Suurin ero näiden kahden välillä on, että uudessa roverissa on seitsemän instrumenttia Curiosityn kymmeneen.

Uuden roverin mastossa on MastCam-Z, stereoskooppinen kamera, jolla on kyky zoomata, ja SuperCam: edistynyt versio Curiosityn ChemCamista. Se ampuu lasereita määrittääkseen kivien kemiallisen koostumuksen kaukaa.

Roverin käsivarressa on planeettainstrumentti röntgensäteen litokemiaan (PIXL); Tämä on röntgenfluoresenssispektrometri, jossa on korkearesoluutioinen kuvanturi. Tämä antaa tutkijoille mahdollisuuden suorittaa yksityiskohtaisia ​​tutkimuksia kalliomateriaaleista.

PIXL:n lisäksi uudessa roverissa on ns. Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals (SHERLOC). Tämä on spektrofotometri kivien ja mahdollisesti havaittujen orgaanisten aineiden yksityiskohtaiseen tutkimukseen.

Roverin rungossa on Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA), joka on korkean teknologian sääasema, ja tutkakamerat Mars' Subsurface Explorationille (RIMFAX), joka on maatutka.

Mars Oxygen ISRU – in situ resurssien käyttö – Experiment (MOXIE) testaa, voidaanko happea valmistaa Marsin hiilidioksidipitoisesta ilmakehästä. Viimeinen instrumentti on ydinpora, jota käytetään näytteiden keräämiseen; näytteet joko säilytetään roverissa tai maassa tietyssä paikassa.

Uutta roveria käytetään 2020-luvulla tehtävällä Mars-matkalla, jonka tarkoituksena on tunnistaa kivet, joilla saattaa olla parhaat mahdollisuudet saada todisteita Marsin aiemmasta elämästä. Rover seuraa polkua, jonka Curiosity kulki laskeutuessaan Marsiin tarkastaakseen paikan, jonka Curiosity on voinut tukea elämää.

Uusi mönkijä voi etsiä bioallekirjoituksia, tallentaa näytteitä välimuistiin ja palata Maahan, ja se edistää NASAn tavoitetta sijoittaa ihmisiä Marsiin. Jos mönkijä ei voi palata Maahan omin voimin, astronautit voisivat lunastaa näytteet myöhemmin; sinetöitynä näytteet voivat kestää jopa kaksikymmentä vuotta keräämisestä.