Masa depan penerokaan angkasa lepas adalah merah

Umat ​​manusia sentiasa terpesona dengan ruang: kekosongan yang luas tidak disentuh dan, pada masa lalu, tidak dapat dicapai. Kita pernah menyangka kita tidak akan pernah menjejakkan kaki ke bulan; ia hanya di luar genggaman kami, dan pemikiran untuk mendarat di Marikh adalah menggelikan.

Sejak hubungan pertama USSR dengan Bulan pada tahun 1959 dan misi Apollo 8 NASA pada tahun 1968, selera manusia untuk pengembaraan angkasa lepas telah meningkat. Kami telah menghantar kraf jauh ke dalam sistem suria kami, mendarat di planet yang pernah tidak dapat dicapai, dan kami telah melihat objek antara bintang berbilion tahun cahaya jauhnya.

Untuk melakukan ini, kami terpaksa mengehadkan keupayaan teknologi dan fizikal kami; kami memerlukan ciptaan baharu dan inisiatif baharu untuk memastikan umat manusia berada di peringkat termaju, untuk terus meneroka dan terus mengembangkan pengetahuan kami tentang alam semesta. Apa yang kita anggap sebagai masa depan semakin hampir menjadi masa kini.

MISI BERAMAN SETERUSNYA

Pada April 2013, organisasi Mars One yang berpangkalan di Belanda mencari pemohon yang bersedia yang akan memulakan misi berbahaya: perjalanan sehala ke Planet Merah. Dengan lebih 200,000 sukarelawan, tidak perlu dikatakan mereka mendapati peserta yang mencukupi untuk lawatan itu.

Ekspedisi itu akan meninggalkan Bumi pada 2018 dan tiba di Marikh sekitar 500 hari kemudian; matlamat misi ini adalah untuk menubuhkan koloni menjelang 2025. Beberapa rakan kongsi Mars Ones ialah Lockheed Martin, Surry Satellite Technology Ltd., SpaceX, serta yang lain. Mereka diberi kontrak untuk membangunkan pendarat Marikh, satelit pautan data, dan menyediakan cara untuk ke sana dan menubuhkan koloni.

Beberapa roket diperlukan untuk membawa muatan ke orbit dan kemudian ke Marikh; muatan ini termasuk satelit, rover, kargo dan, sudah tentu, manusia. Rancangannya adalah untuk menggunakan roket Falcon Heavy SpaceXs untuk misi itu.

Kenderaan transit Marikh akan terdiri daripada dua peringkat, modul pendaratan dan habitat transit. Kapsul pendaratan sebagai pertimbangan untuk misi adalah varian kapsul Naga, sekali lagi reka bentuk SpaceX. Pendarat akan membawa unit sokongan hidup untuk menjana tenaga, air, dan udara bernafas untuk penduduk. Ia juga akan menempatkan unit bekalan dengan makanan, panel solar, alat ganti, pelbagai komponen lain, unit kediaman boleh kembung dan manusia.

Terdapat dua rover yang akan dihantar mendahului anak kapal. Seorang akan meneroka permukaan Marikh untuk mencari tempat untuk menetap, mengangkut perkakasan besar dan membantu dalam perhimpunan umum. Rover kedua akan membawa treler untuk pengangkutan kapsul pendaratan. Untuk memerangi suhu yang melampau, atmosfera nipis, tidak bernafas dan sinaran suria di permukaan, peneroka akan menggunakan sut Marikh apabila berjalan di permukaan.

NASA juga mempunyai rancangan untuk menjejakkan kaki di Planet Merah, tetapi misi mereka dijadualkan pada sekitar 2030. Mereka merancang untuk menghantar sekumpulan enam puluh individu yang mewakili lebih 30 badan kerajaan, industri, institusi akademik dan organisasi lain.

Kebolehlaksanaan misi ini memerlukan sokongan industri antarabangsa dan swasta. Chris Carberry, Pengarah Eksekutif Persatuan Mars, memberitahu Space.com: “Untuk menjadikannya boleh dilaksanakan dan berpatutan, anda memerlukan belanjawan yang mampan. Anda memerlukan belanjawan yang konsisten, yang anda boleh jangkakan dari tahun ke tahun dan itu tidak akan dibatalkan dalam pentadbiran akan datang”.

Teknologi yang mereka rancang untuk digunakan untuk misi ini termasuk Sistem Pelancaran Angkasa (SLS) mereka dan kapsul kru angkasa lepas Orion mereka. Di Bengkel Mars pada Disember 2013, NASA, Boeing, Orbital Sciences Corp., dan lain-lain menetapkan perjanjian mengenai perkara yang perlu dicapai oleh misi itu dan bagaimana mereka akan melakukannya.

Perjanjian ini termasuk bahawa penerokaan manusia Marikh boleh dilaksanakan secara teknologi menjelang 2030, bahawa Marikh harus menjadi tumpuan utama untuk penerbangan angkasa lepas manusia untuk dua puluh hingga tiga puluh tahun akan datang, dan mereka menetapkan bahawa penggunaan Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS) termasuk perkongsian antarabangsa adalah penting untuk misi angkasa lepas dalam ini.

NASA masih percaya bahawa mereka memerlukan lebih banyak maklumat sebelum berangkat ke Planet Merah; untuk bersiap sedia untuk ini, mereka akan menghantar rover pada misi prekursor pada tahun 2020-an sebelum menghantar manusia ke planet ini. Pakar tidak pasti tentang panjang misi dan akan memutuskannya apabila kami semakin hampir dengan tarikh pelancaran 2030-an.

Mars One dan NASA bukanlah satu-satunya organisasi yang memerhatikan Marikh. Orang lain ingin pergi ke Marikh, seperti Inspiration Mars, Elon Musk dan Mars Direct.

Inspirasi Mars ingin melancarkan dua orang, lebih baik pasangan suami isteri. Pasangan itu akan menaiki kapal terbang Marikh pada Januari 2018, di mana mereka merancang untuk menghampiri sejauh 160 kilometer pada Ogos tahun yang sama.

Pengasas SpaceX, Elon Musk, bermimpi untuk mengubah manusia menjadi spesies berbilang planet. Dia merancang untuk pergi ke Marikh melalui roket boleh guna semula yang dikuasakan oleh oksigen cecair dan metana. Rancangannya adalah untuk memulakan dengan menempatkan kira-kira sepuluh orang di planet ini yang akhirnya akan berkembang menjadi penempatan mandiri yang mengandungi kira-kira 80,000 orang. Menurut Musk, roket yang boleh digunakan semula adalah kunci kepada keseluruhan misi.

Mars Direct, yang mula-mula ditubuhkan pada tahun 1990-an oleh ketua Persatuan Mars Robert Zubrin menyatakan bahawa pendekatan "hidup-luar-tanah" diperlukan untuk mengurangkan kos. Dia merancang untuk melakukan ini dengan menjana oksigen dan bahan api dengan menarik bahan untuk bahan api keluar dari atmosfera, menggunakan tanah untuk mendapatkan air, dan sumber untuk pembinaan: semua ini mengalir daripada reaktor kuasa nuklear. Zubrin menyatakan bahawa penempatan itu akan menjadi berdikari dari semasa ke semasa.

PITIK TERBANG NASA

Pada 29 Jun 2014 NASA melancarkan kraf Decelerator Supersonik Ketumpatan Rendah (LDSD) baharu mereka pada penerbangan ujian pertamanya. Kraf ini direka untuk misi berpotensi ke Marikh dalam masa terdekat. Ia telah diuji di atmosfera atas Bumi untuk mencuba bagaimana kraf itu dan sistem Supersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator (SIAD) dan LDSD berfungsi dalam persekitaran Marikh.

Kraf berbentuk piring mempunyai dua pasang pendorong sekali guna yang memutarkannya, serta satu roket keadaan pepejal di bawah bahagian tengah kraf untuk menggerakkannya. Untuk penerbangan ujian, belon sains besar membawa kraf itu ke ketinggian 120,000 kaki.

Apabila kraf mencapai ketinggian yang betul, pendorong diaktifkan untuk berputar, meningkatkan kestabilannya. Pada masa yang sama, roket di bawah kapal itu mempercepatkan kenderaan. Apabila pecutan dan ketinggian yang betul dicapai—Mach 4 dan 180,000 kaki—roket terputus dan set penujah kedua menghala ke arah bertentangan dinyalakan untuk menyahpusing kapal.

Pada ketika ini sistem SIAD telah digunakan, gelang kembung di sekeliling kraf berkembang, menjadikan diameter kraf dari 20 hingga 26 kaki dan menurunkan kelajuannya kepada Mach 2.5 (Kramer, 2014). Menurut jurutera NASA, sistem SIAD digunakan seperti yang diharapkan dengan gangguan yang minimum pada kapal itu. Langkah seterusnya ialah menggunakan payung terjun supersonik yang digunakan untuk memperlahankan kapal untuk mendarat.

Untuk melakukan ini a balute digunakan untuk menggunakan payung terjun pada kelajuan 200 kaki sesaat. Balut kemudian dipotong bebas dan payung terjun dilepaskan daripada bekas simpanannya. Payung terjun mula koyak sebaik dilepaskan; persekitaran atmosfera rendah terbukti terlalu banyak untuk payung terjun dan mengoyakkannya.

Penyiasat Utama untuk LDSD, Ian Clark berkata bahawa “[mereka] mendapat gambaran yang ketara tentang fizik asas inflasi payung terjun. Kami benar-benar menulis semula buku mengenai operasi payung terjun berkelajuan tinggi, dan kami melakukannya setahun lebih awal daripada jadual” semasa sidang akhbar.

Walaupun dengan kegagalan payung terjun, jurutera di belakangnya masih menganggap ujian itu berjaya kerana ia memberi mereka peluang untuk melihat bagaimana payung terjun akan berfungsi dalam persekitaran sedemikian dan akan menyediakan mereka dengan lebih baik untuk ujian masa depan.

MARS ROVER DENGAN LASER

Dengan kejayaan berterusan rover Curiosity Mars mereka, NASA telah membuat rancangan untuk yang kedua. Rover ini kebanyakannya berasaskan reka bentuk Curiosity tetapi fokus utama rover baharu ialah radar dan laser penembusan darat.

Rover baharu akan kelihatan dan berfungsi seperti Curiosity; ia akan mempunyai 6 roda, seberat satu tan, dan akan mendarat dengan bantuan kren langit berkuasa roket. Perbezaan utama antara keduanya ialah rover baharu akan mempunyai tujuh instrumen untuk sepuluh instrumen Curiosity.

Tiang rover baharu akan mempunyai MastCam-Z, kamera stereoskopik yang mempunyai keupayaan untuk mengezum, dan SuperCam: versi lanjutan Curiosity's ChemCam. Ia akan menembak laser untuk menentukan komposisi kimia batuan dari jauh.

Lengan rover akan mempunyai Instrumen Planetary untuk X-Ray Lithochemistry (PIXL); ini ialah spektrometer pendarfluor sinar-x yang mempunyai pengimejan resolusi tinggi. Ini membolehkan saintis melakukan penyiasatan terperinci ke atas bahan batuan.

Selain PIXL, rover baharu itu akan mempunyai apa yang dipanggil Mengimbas Persekitaran Boleh Dihuni dengan Raman dan Luminescence untuk Organik dan Bahan Kimia (SHERLOC). Ini adalah spektrofotometer untuk kajian terperinci batuan dan organik yang berpotensi dikesan.

Badan rover itu akan menempatkan Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA), yang merupakan stesen cuaca berteknologi tinggi dan Radar Imagers for Mars’ Subsurface Exploration (RIMFAX), iaitu radar penembusan tanah.

Eksperimen ISRU Oksigen Mars—penggunaan sumber in situ—(MOXIE) akan menguji sama ada oksigen boleh dibuat daripada atmosfera Marikh yang kaya dengan karbon dioksida. Instrumen terakhir ialah gerudi coring yang akan digunakan untuk mengumpul sampel; sampel akan sama ada disimpan pada rover atau di atas tanah di lokasi tertentu.

Rover baharu itu akan digunakan dalam misi ke Marikh pada tahun 2020-an dengan tujuan mengenal pasti batuan yang mungkin mempunyai peluang terbaik untuk mendapatkan bukti kehidupan lampau di Marikh. Rover akan mengikut laluan yang Curiosity ambil semasa mendarat di Marikh untuk memeriksa tapak yang Curiosity ditubuhkan mungkin menyokong kehidupan.

Rover baharu boleh mencari tandatangan bio, sampel cache dengan kemungkinan kembali ke Bumi, dan memajukan matlamat NASA meletakkan orang di Marikh. Jika rover tidak dapat kembali ke Bumi dengan sendirinya, maka angkasawan boleh menuntut sampel itu kemudian; apabila dimeterai sampel boleh bertahan sehingga dua puluh tahun dari pengumpulan.