Przyszłość eksploracji kosmosu rysuje się na czerwono

Ludzkość zawsze była zafascynowana przestrzenią: ogromną pustką nietkniętą iw przeszłości niedostępną. Kiedyś myśleliśmy, że nigdy nie postawimy stopy na Księżycu; było to po prostu poza naszym zasięgiem, a sama myśl o lądowaniu na Marsie była niedorzeczna.

Od czasu pierwszego kontaktu ZSRR z Księżycem w 1959 roku i misji NASA Apollo 8 w 1968 roku, apetyt ludzkości na kosmiczne przygody wzrósł. Wysłaliśmy statki daleko w nasz Układ Słoneczny, lądowaliśmy na planetach, które kiedyś były nieosiągalne, i obserwowaliśmy obiekty międzygwiezdne oddalone o miliardy lat świetlnych.

Aby to zrobić, musieliśmy wykorzystać nasze możliwości technologiczne i fizyczne do granic możliwości; potrzebowaliśmy nowych wynalazków i nowych inicjatyw, aby utrzymać ludzkość w czołówce, kontynuować badania i poszerzać naszą wiedzę o wszechświecie. To, co uważamy za przyszłość, coraz bardziej zbliża się do stania się teraźniejszością.

KOLEJNE MISJE ZAŁOGOWE

W kwietniu 2013 r. holenderska organizacja Mars One poszukiwała chętnych do podjęcia niebezpiecznej misji: podróży w jedną stronę na Czerwoną Planetę. Przy ponad 200,000 XNUMX wolontariuszy nie trzeba dodawać, że znaleźli wystarczającą liczbę uczestników na wycieczkę.

Ekspedycja miała opuścić Ziemię w 2018 roku i dotrzeć na Marsa około 500 dni później; celem tej misji jest utworzenie kolonii do 2025 roku. Partnerami Mars Ones są między innymi Lockheed Martin, Surry Satellite Technology Ltd., SpaceX. Otrzymali kontrakty na opracowanie lądownika marsjańskiego, satelity do przesyłania danych oraz zapewnienie środków dotarcia tam i założenia kolonii.

Potrzebnych będzie kilka rakiet, aby wynieść ładunki na orbitę, a następnie na Marsa; te ładunki obejmują satelity, łaziki, ładunek i oczywiście ludzi. Plan zakłada wykorzystanie do misji rakiety Falcon Heavy firmy SpaceX.

Marsjański pojazd tranzytowy będzie składał się z dwóch etapów, modułu do lądowania i siedliska tranzytowego. Kapsuła do lądowania rozważana w misji jest wariantem kapsuły Dragon, ponownie zaprojektowanym przez SpaceX. Lądownik będzie przewoził jednostki podtrzymujące życie, które będą generować energię, wodę i powietrze nadające się do oddychania dla mieszkańców. Pomieści również jednostki zaopatrzeniowe z żywnością, panelami słonecznymi, częściami zamiennymi, innymi różnymi komponentami, nadmuchiwanymi jednostkami mieszkalnymi i ludźmi.

Przed załogą zostaną wysłane dwa łaziki. Jeden będzie badał powierzchnię Marsa w poszukiwaniu miejsca do osiedlenia się, przetransportował duży sprzęt i asystował przy generalnym montażu. Drugi łazik będzie przewoził przyczepę do transportu kapsuły lądującej. Aby walczyć z ekstremalnymi temperaturami, rzadką, niemożliwą do oddychania atmosferą i promieniowaniem słonecznym na powierzchni, osadnicy będą używać skafandrów marsjańskich podczas chodzenia po powierzchni.

NASA ma również plan postawienia stopy na Czerwonej Planecie, ale ich misja jest zaplanowana na około 2030 r. Planują wysłać grupę sześćdziesięciu osób reprezentujących ponad 30 organów rządowych, przemysłu, instytucji akademickich i innych organizacji.

Wykonalność tej misji wymaga wsparcia międzynarodowego i prywatnego przemysłu. — powiedział Chris Carberry, dyrektor wykonawczy Mars Society Space.com: „Aby uczynić to wykonalnym i niedrogim, potrzebny jest zrównoważony budżet. Potrzebujesz spójnego budżetu, który możesz przewidzieć z roku na rok i który nie zostanie anulowany w następnej administracji”.

Technologia, którą planują wykorzystać w tej misji, obejmuje system Space Launch System (SLS) i kapsułę załogi głębokiego kosmosu Orion. Podczas Mars Workshop w grudniu 2013 r. NASA, Boeing, Orbital Sciences Corp. i inni uzgodnili, co misja powinna osiągnąć i jak mają to zrobić.

Porozumienia te obejmują, że eksploracja Marsa przez ludzi jest technologicznie wykonalna do 2030 r., że Mars powinien być głównym celem lotów kosmicznych ludzi przez następne dwadzieścia do trzydziestu lat, oraz ustalono, że wykorzystanie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), w tym partnerstwa międzynarodowe, jest niezbędne dla tych misji kosmicznych.

NASA wciąż uważa, że ​​potrzebują więcej informacji przed wyruszeniem na Czerwoną Planetę; aby się do tego przygotować, zamierzają wysłać łaziki na misje prekursorskie w latach 2020-tych przed wysłaniem ludzi na planetę. Eksperci nie są pewni długości misji i zdecydują o tym, gdy zbliżymy się do daty startu w latach 2030. XX wieku.

Mars One i NASA to nie jedyne organizacje, które mają oko na Marsa. Inni chcieliby polecieć na Marsa, jak Inspiration Mars, Elon Musk i Mars Direct.

Inspiracja Mars chce uruchomić dwie osoby, najlepiej małżeństwo. Para uda się na przelot obok Marsa w styczniu 2018 roku, gdzie planują zbliżyć się do 160 kilometrów w sierpniu tego samego roku.

Założyciel SpaceX, Elon Musk, marzy o przekształceniu ludzkości w gatunek wieloplanetarny. Planuje polecieć na Marsa za pomocą rakiety wielokrotnego użytku, która jest zasilana ciekłym tlenem i metanem. Plan zakłada rozpoczęcie od umieszczenia około dziesięciu osób na planecie, która ostatecznie wyrośnie na samowystarczalną osadę zawierającą około 80,000 XNUMX ludzi. Zdaniem Muska rakieta wielokrotnego użytku jest kluczem do całej misji.

Firma Mars Direct, założona w latach 1990. przez szefa Mars Society, Roberta Zubrina, twierdzi, że aby obniżyć koszty, potrzebne jest podejście „żyj poza ziemią”. Planuje to zrobić, wytwarzając tlen i paliwo, wyciągając materiał na paliwo z atmosfery, wykorzystując glebę do pozyskiwania wody i zasobów do budowy: wszystko to spływa z reaktora jądrowego. Zubrin twierdzi, że osada z czasem stanie się samowystarczalna.

LATAJĄCY SPODEK NASA

W dniu 29 czerwca 2014 r. NASA wystrzeliła swój nowy statek LDSD (Low-Density Supersonic Decelerator) w swój pierwszy lot testowy. Ten statek jest przeznaczony do potencjalnych misji na Marsa w najbliższej przyszłości. Został przetestowany w górnych warstwach atmosfery Ziemi, aby przetestować, jak statek i jego naddźwiękowy nadmuchiwany zwalniacz aerodynamiczny (SIAD) i systemy LDSD będą działać w marsjańskim środowisku.

Statek w kształcie spodka ma dwie pary jednorazowych silników odrzutowych, które go obracają, a także pojedynczą rakietę półprzewodnikową pod środkiem statku, która go napędza. Podczas lotu testowego duży balon naukowy podniósł statek do wysokość 120,000 XNUMX stóp.

Kiedy statek osiągnął odpowiednią wysokość, uruchomiono silniki odrzutowe, aby go obrócić, zwiększając jego stabilność. W tym samym czasie rakieta pod pojazdem przyspieszyła pojazd. Kiedy osiągnięto prawidłowe przyspieszenie i wysokość - 4 machy i 180,000 XNUMX stóp - rakieta wyłączyła się, a drugi zestaw silników odrzutowych skierowanych w przeciwnym kierunku został uruchomiony, aby wyzerować statek.

W tym momencie wdrożono system SIAD, nadmuchiwany pierścień wokół statku rozszerzył się, zwiększając średnicę statku z 20 do 26 stóp i spowalniając go do 2.5 Macha (Kramer, 2014). Według inżynierów NASA system SIAD został wdrożony zgodnie z oczekiwaniami przy minimalnym zakłóceniu pracy statku. Następnym krokiem było rozłożenie naddźwiękowego spadochronu, który jest używany do spowolnienia statku do lądowania.

Aby to zrobić balut został użyty do rozłożenia spadochronu z prędkością 200 stóp na sekundę. Następnie kulę odcięto, a spadochron wypuszczono z pojemnika do przechowywania. Spadochron zaczął się rozdzierać, gdy tylko został zwolniony; środowisko o niskiej atmosferze okazało się zbyt trudne dla spadochronu i rozerwało go na strzępy.

Główny badacz LDSD, Ian Clark, powiedział, że „[oni] uzyskali znaczący wgląd w fundamentalną fizykę napełniania spadochronu. Dosłownie przepisujemy książki na temat szybkich operacji spadochronowych i robimy to rok przed terminem” podczas konferencji prasowej.

Nawet po awarii spadochronu inżynierowie, którzy za nim stoją, nadal uważają test za udany, ponieważ dał im szansę sprawdzenia, jak spadochron będzie działał w takim środowisku i lepiej przygotuje ich do przyszłych testów.

MARS ROVER Z LASERAMI

Wraz z ciągłym sukcesem łazika Curiosity Mars, NASA zaplanowała drugi. Ten łazik będzie oparty głównie na projekcie Curiosity, ale głównym celem nowego łazika jest radar penetrujący ziemię i lasery.

Nowy łazik będzie wyglądał i działał podobnie jak Curiosity; będzie miał 6 kół, waży jedną tonę i wyląduje za pomocą dźwigu rakietowego. Główna różnica między nimi polega na tym, że nowy łazik będzie miał siedem instrumentów zamiast dziesięciu Curiosity.

Maszt nowego łazika będzie wyposażony w MastCam-Z, stereoskopową kamerę z możliwością powiększania oraz SuperCam: zaawansowaną wersję ChemCam firmy Curiosity. Będzie strzelać laserami, aby na odległość określić skład chemiczny skał.

Ramię łazika będzie wyposażone w planetarny instrument do litochemii rentgenowskiej (PIXL); jest to rentgenowski spektrometr fluorescencyjny z przetwornikiem obrazu o wysokiej rozdzielczości. Pozwala to naukowcom na przeprowadzanie szczegółowych badań materiałów skalnych.

Oprócz PIXL, nowy łazik będzie miał tak zwane Skanowanie Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals (SHERLOC). Jest to spektrofotometr do szczegółowego badania skał i potencjalnie wykrytych związków organicznych.

W korpusie łazika znajdzie się Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA), który jest zaawansowaną technologicznie stacją pogodową, oraz Radar Imagers for Mars' Subsurface Exploration (RIMFAX), czyli radar penetrujący ziemię.

Eksperyment MOXIE (ang. Mars Oxygen ISRU – wykorzystanie zasobów in situ) sprawdzi, czy tlen można wytworzyć z marsjańskiej atmosfery bogatej w dwutlenek węgla. Ostatnim instrumentem jest wiertło rdzeniowe, które posłużyłoby do pobrania próbek; próbki byłyby przechowywane na łaziku lub na ziemi w określonym miejscu.

Nowy łazik zostanie wykorzystany w misji na Marsa w latach 2020-tych w celu zidentyfikowania skał, które mogą mieć największe szanse na uzyskanie dowodów na przeszłe życie na Marsie. Łazik będzie podążał ścieżką, którą Curiosity obrał, kiedy wylądował na Marsie, aby sprawdzić miejsce, w którym Curiosity mogło istnieć życie.

Nowy łazik może wyszukiwać sygnatury biologiczne, przechowywać próbki z możliwością powrotu na Ziemię i wspiera cel NASA, jakim jest wysłanie ludzi na Marsa. Jeśli łazik nie może samodzielnie wrócić na Ziemię, astronauci mogliby odebrać próbki później; po zapieczętowaniu próbki mogą przetrwać do dwudziestu lat od pobrania.