อนาคตของการสำรวจอวกาศเป็นสีแดง

มนุษยชาติหลงใหลในอวกาศมาโดยตลอด ความว่างเปล่าอันกว้างใหญ่ไม่มีใครแตะต้องและในอดีตก็อยู่ห่างไกลเกินเอื้อม ครั้งหนึ่งเราเคยคิดว่าเราจะไม่เหยียบดวงจันทร์ มันเกินกว่าที่เราจะเข้าใจได้ และความคิดที่จะลงจอดบนดาวอังคารนั้นช่างน่าหัวเราะ

นับตั้งแต่การสัมผัสดวงจันทร์ครั้งแรกของสหภาพโซเวียตในปี 1959 และภารกิจอพอลโล 8 ของนาซ่าในปี 1968 ความกระหายของมนุษยชาติต่อการผจญภัยในอวกาศก็เพิ่มมากขึ้น เราได้ส่งยานออกไปไกลถึงระบบสุริยะของเรา ลงจอดบนดาวเคราะห์ที่ครั้งหนึ่งไม่สามารถเข้าถึงได้ และเราได้ดูวัตถุระหว่างดวงดาวที่อยู่ห่างออกไปหลายพันล้านปีแสง

ในการทำเช่นนี้ เราต้องผลักดันความสามารถทางเทคโนโลยีและทางกายภาพของเราให้ถึงขีดจำกัด เราต้องการสิ่งประดิษฐ์ใหม่และความคิดริเริ่มใหม่ ๆ เพื่อรักษามนุษยชาติให้ล้ำหน้า สำรวจต่อไป และขยายความรู้ของเราเกี่ยวกับจักรวาลต่อไป สิ่งที่เราคิดว่าเป็นอนาคตนั้นใกล้เข้ามาเรื่อยๆ จนกลายมาเป็นปัจจุบัน

ภารกิจบังคับต่อไป

ในเดือนเมษายน 2013 Mars One องค์กรในเนเธอร์แลนด์ได้ค้นหาผู้สมัครที่เต็มใจที่จะเข้าร่วมในภารกิจอันตราย: การเดินทางเที่ยวเดียวไปยังดาวเคราะห์แดง ด้วยอาสาสมัครกว่า 200,000 คน ไม่จำเป็นต้องพูดว่าพวกเขาพบผู้เข้าร่วมเพียงพอสำหรับการเดินทาง

คณะสำรวจจะออกจากโลกในปี 2018 และไปถึงดาวอังคารในอีกประมาณ 500 วันต่อมา เป้าหมายของภารกิจนี้คือการสร้างอาณานิคมภายในปี 2025 พันธมิตรของ Mars Ones ได้แก่ Lockheed Martin, Surry Satellite Technology Ltd., SpaceX และอื่นๆ พวกเขาได้รับสัญญาให้พัฒนายานลงจอดบนดาวอังคาร ดาวเทียมดาต้าลิงค์ และจัดหาช่องทางในการไปถึงที่นั่นและตั้งอาณานิคม

จำเป็นต้องใช้จรวดหลายตัวในการนำน้ำหนักบรรทุกขึ้นสู่วงโคจรและจากนั้นไปยังดาวอังคาร โดยน้ำหนักบรรทุกเหล่านี้รวมถึงดาวเทียม รถโรเวอร์ สินค้า และแน่นอนว่ารวมถึงผู้คนด้วย แผนคือการใช้จรวด Falcon Heavy ของ SpaceXs สำหรับภารกิจ

ยานขนส่งดาวอังคารจะประกอบด้วยสองขั้นตอน โมดูลการลงจอด และที่อยู่อาศัยการผ่านหน้า แคปซูลลงจอดที่พิจารณาสำหรับภารกิจนี้เป็นรูปแบบที่แตกต่างไปจากแคปซูล Dragon ซึ่งเป็นการออกแบบของ SpaceX อีกครั้ง เครื่องลงจอดจะมีหน่วยช่วยชีวิตเพื่อสร้างพลังงาน น้ำ และอากาศที่หายใจได้ให้กับผู้อยู่อาศัย นอกจากนี้ยังจะเป็นที่ตั้งของหน่วยจ่ายอาหาร แผงโซลาร์เซลล์ อะไหล่ ส่วนประกอบอื่นๆ ยูนิตพองลม และผู้คน

มีรถโรเวอร์สองลำที่จะถูกส่งไปข้างหน้าลูกเรือ ลำหนึ่งจะสำรวจพื้นผิวดาวอังคารเพื่อค้นหาสถานที่ที่จะตั้งถิ่นฐาน ขนส่งฮาร์ดแวร์ขนาดใหญ่ และช่วยในการประกอบทั่วไป รถแลนด์โรเวอร์คันที่สองจะบรรทุกรถพ่วงสำหรับขนส่งแคปซูลลงจอด เพื่อต่อสู้กับอุณหภูมิที่รุนแรง บรรยากาศที่เบาบาง หายใจไม่ออก และรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิว ผู้ตั้งถิ่นฐานจะใช้ชุด Mars เมื่อเดินบนพื้นผิว

นาซายังมีแผนที่จะเหยียบดาวแดง แต่ภารกิจของพวกเขามีกำหนดราวปี 2030 พวกเขาวางแผนที่จะส่งกลุ่มคนหกสิบคนที่เป็นตัวแทนของหน่วยงานรัฐบาล อุตสาหกรรม สถาบันการศึกษา และองค์กรอื่นๆ กว่า 30 แห่ง

ความเป็นไปได้ของภารกิจนี้ต้องการการสนับสนุนจากอุตสาหกรรมระหว่างประเทศและภาคเอกชน Chris Carberry ผู้อำนวยการบริหารของ Mars Society กล่าว Space.com: “เพื่อให้เป็นไปได้และราคาไม่แพง คุณต้องมีงบประมาณที่ยั่งยืน คุณต้องมีงบประมาณที่สม่ำเสมอ ซึ่งคุณสามารถคาดการณ์ได้ปีต่อปี และจะไม่ถูกยกเลิกในการบริหารครั้งต่อไป”

เทคโนโลยีที่พวกเขาวางแผนจะใช้สำหรับภารกิจนี้ ได้แก่ Space Launch System (SLS) และแคปซูล Orion Deep Space Crew ที่ Mars Workshop ในเดือนธันวาคม 2013 NASA, Boeing, Orbital Sciences Corp. และคนอื่นๆ ได้กำหนดข้อตกลงว่าภารกิจควรบรรลุผลอย่างไรและจะดำเนินการอย่างไร

ข้อตกลงเหล่านี้รวมถึงการสำรวจดาวอังคารของมนุษย์มีความเป็นไปได้ทางเทคโนโลยีภายในปี 2030 ดาวอังคารควรเป็นจุดสนใจหลักสำหรับการบินอวกาศของมนุษย์ในอีกยี่สิบถึงสามสิบปีข้างหน้า และพวกเขาระบุว่าการใช้สถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) รวมถึงความร่วมมือระหว่างประเทศนั้น จำเป็นสำหรับภารกิจห้วงอวกาศเหล่านี้

NASA ยังคงเชื่อว่าพวกเขาต้องการข้อมูลเพิ่มเติมก่อนที่จะออกเดินทางไปดาวเคราะห์สีแดง เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับสิ่งนี้ พวกเขาจะส่งยานสำรวจไปปฏิบัติภารกิจปูชนียบุคคลในปี 2020 ก่อนที่จะส่งมนุษย์ไปยังโลก ผู้เชี่ยวชาญไม่แน่ใจเกี่ยวกับระยะเวลาของภารกิจ และจะตัดสินใจเมื่อเราเข้าใกล้วันเปิดตัวในปี 2030 มากขึ้น

Mars One และ NASA ไม่ใช่องค์กรเดียวที่จับตามองดาวอังคาร คนอื่นๆ อยากไปดาวอังคาร เช่น Inspiration Mars, Elon Musk และ Mars Direct

ดาวอังคารมีแรงบันดาลใจต้องการเปิดตัวคนสองคนโดยเฉพาะคู่แต่งงาน ทั้งคู่จะบินผ่านดาวอังคารในช่วงเดือนมกราคม 2018 ซึ่งพวกเขาวางแผนที่จะเข้าใกล้ 160 กิโลเมตรในเดือนสิงหาคมของปีเดียวกัน

Elon Musk ผู้ก่อตั้ง SpaceX มีความฝันที่จะเปลี่ยนมนุษยชาติให้กลายเป็นดาวเคราะห์หลายสายพันธุ์ เขาวางแผนที่จะไปดาวอังคารด้วยจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ซึ่งขับเคลื่อนด้วยออกซิเจนเหลวและมีเทน แผนจะเริ่มต้นด้วยการวางประชากรประมาณ 80,000 คนบนโลก ซึ่งจะเติบโตเป็นชุมชนที่พึ่งพาตนเองได้ซึ่งมีประชากรประมาณ XNUMX คนในที่สุด Musk กล่าวว่าจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้คือกุญแจสู่ภารกิจทั้งหมด

Mars Direct ซึ่งก่อตั้งขึ้นครั้งแรกในทศวรรษที่ 1990 โดย Robert Zubrin หัวหน้า Mars Society กล่าวว่าแนวทาง "สดนอกพื้นที่" เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อลดต้นทุน เขาวางแผนที่จะทำสิ่งนี้ด้วยการสร้างออกซิเจนและเชื้อเพลิงโดยการดึงวัสดุที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงออกจากชั้นบรรยากาศ ใช้ดินเพื่อหาน้ำ และทรัพยากรสำหรับการก่อสร้าง ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ Zubrin ระบุว่าการตั้งถิ่นฐานจะกลายเป็นแบบพอเพียงเมื่อเวลาผ่านไป

จานบินของ NASA

เมื่อวันที่ 29 มิถุนายน 2014 NASA ได้เปิดตัวยาน Low-Density Supersonic Decelerator (LDSD) ในการบินทดสอบครั้งแรก ยานลำนี้ได้รับการออกแบบสำหรับภารกิจที่เป็นไปได้ในดาวอังคารในอนาคตอันใกล้นี้ ได้รับการทดสอบในชั้นบรรยากาศของโลกเพื่อทดสอบว่ายานและระบบ Supersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator (SIAD) และระบบ LDSD จะทำงานอย่างไรในสภาพแวดล้อมบนดาวอังคาร

ยานรูปทรงจานรองมีเครื่องขับดันแบบใช้ครั้งเดียวสองคู่ที่หมุนมัน เช่นเดียวกับจรวดโซลิดสเตตเดี่ยวที่อยู่ใต้กลางยานเพื่อขับเคลื่อน สำหรับการบินทดสอบ บอลลูนวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่นำยานขึ้นไปยัง ระดับความสูง 120,000 ฟุต

เมื่อยานถึงระดับความสูงที่ถูกต้อง เครื่องขับดันจะทำงานเพื่อหมุน เพิ่มความเสถียร ในขณะเดียวกันจรวดที่อยู่ใต้ยานก็เร่งยาน เมื่อถึงค่าความเร่งและความสูงที่ถูกต้อง—4 มัคและ 180,000 ฟุต—จรวดก็ตัดออกและเครื่องขับดันชุดที่สองชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามเพื่อจุดไฟให้ยานหยุดหมุน

ณ จุดนี้ ระบบ SIAD ถูกปรับใช้ วงแหวนเป่าลมรอบยานขยายออก ทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางยานจาก 20 เป็น 26 ฟุต และลดความเร็วลงเหลือ 2.5 มัค (Kramer, 2014) ตามที่วิศวกรของ NASA กล่าวว่าระบบ SIAD ใช้งานได้ตามที่คาดไว้โดยรบกวนยานน้อยที่สุด ขั้นตอนต่อไปคือการใช้ร่มชูชีพความเร็วเหนือเสียงซึ่งใช้ในการชะลอยานลงจอด

เมื่อต้องการทำเช่นนี้ก ระบำ ถูกใช้เพื่อกางร่มชูชีพด้วยความเร็ว 200 ฟุตต่อวินาที จากนั้นบัลลูตก็ถูกตัดออกและปล่อยร่มชูชีพออกจากที่เก็บ ร่มชูชีพเริ่มฉีกขาดทันทีที่ปล่อยออกมา สภาพแวดล้อมที่มีบรรยากาศต่ำได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามากเกินไปสำหรับร่มชูชีพและฉีกมันออกจากกัน

เอียน คลาร์ก ผู้ตรวจสอบหลักของ LDSD กล่าวว่า “[พวกเขา] ได้รับข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับฟิสิกส์พื้นฐานของการพองตัวของร่มชูชีพ เรากำลังเขียนหนังสือเกี่ยวกับการปฏิบัติการกระโดดร่มความเร็วสูงอย่างแท้จริง และเรากำลังดำเนินการเร็วกว่ากำหนดหนึ่งปี” ในระหว่างการแถลงข่าว

แม้ว่าร่มชูชีพจะล้มเหลว วิศวกรที่อยู่เบื้องหลังก็ยังถือว่าการทดสอบประสบความสำเร็จ เนื่องจากเปิดโอกาสให้พวกเขาได้เห็นว่าร่มชูชีพจะทำงานอย่างไรในสภาพแวดล้อมดังกล่าว และเป็นการเตรียมความพร้อมสำหรับการทดสอบในอนาคตได้ดียิ่งขึ้น

MARS ROVER กับเลเซอร์

ด้วยความสำเร็จอย่างต่อเนื่องของยานสำรวจดาวอังคาร Curiosity NASA ได้วางแผนสำหรับยานสำรวจลำที่สอง รถแลนด์โรเวอร์คันนี้จะอิงจากการออกแบบของ Curiosity เป็นส่วนใหญ่ แต่จุดสนใจหลักของรถโรเวอร์รุ่นใหม่คือเรดาร์เจาะพื้นและเลเซอร์

รถแลนด์โรเวอร์คันใหม่จะมีรูปลักษณ์และการทำงานคล้ายกับ Curiosity; มันจะมีล้อ 6 ล้อ หนัก XNUMX ตัน และจะลงจอดด้วยความช่วยเหลือของเครนลอยฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยจรวด ข้อแตกต่างหลักระหว่างรถสองรุ่นนี้คือรถแลนด์โรเวอร์คันใหม่จะมีเครื่องดนตรีเจ็ดชิ้นจากสิบของ Curiosity

เสาของโรเวอร์รุ่นใหม่จะมี MastCam-Z ซึ่งเป็นกล้องสามมิติที่สามารถซูมได้ และ SuperCam ซึ่งเป็น ChemCam ของ Curiosity เวอร์ชันขั้นสูง มันจะยิงเลเซอร์เพื่อตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมีของหินจากระยะไกล

แขนของรถแลนด์โรเวอร์จะมี Planetary Instrument สำหรับ X-Ray Lithochemistry (PIXL); นี่คือเอ็กซ์เรย์ฟลูออเรสเซนต์สเปกโตรมิเตอร์ที่มีอิมเมจความละเอียดสูง สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถดำเนินการตรวจสอบอย่างละเอียดเกี่ยวกับวัสดุหินได้

เช่นเดียวกับ PIXL รถแลนด์โรเวอร์รุ่นใหม่จะมีสิ่งที่เรียกว่า Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals (SHERLOC) นี่คือสเปกโตรโฟโตมิเตอร์สำหรับการศึกษารายละเอียดของหินและสารอินทรีย์ที่อาจตรวจพบ

ร่างกายของโรเวอร์จะเป็นที่ตั้งของ Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) ซึ่งเป็นสถานีตรวจอากาศที่มีเทคโนโลยีสูง และ Radar Imagers for Mars' Subsurface Exploration (RIMFAX) ซึ่งเป็นเรดาร์เจาะพื้น

Mars Oxygen ISRU—in situ resource utilization—Experiment (MOXIE) จะทดสอบว่าสามารถสร้างออกซิเจนจากบรรยากาศบนดาวอังคารที่อุดมด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ได้หรือไม่ เครื่องมือสุดท้ายคือสว่านเจาะซึ่งจะใช้ในการเก็บตัวอย่าง ตัวอย่างจะถูกเก็บไว้บนรถแลนด์โรเวอร์หรือบนพื้นดินในตำแหน่งที่ระบุ

รถแลนด์โรเวอร์คันใหม่จะถูกนำไปใช้ในภารกิจสู่ดาวอังคารในปี 2020 โดยมีจุดประสงค์เพื่อระบุหินที่อาจมีโอกาสดีที่สุดในการได้รับหลักฐานของชีวิตในอดีตบนดาวอังคาร รถแลนด์โรเวอร์จะเดินตามเส้นทางที่ Curiosity ใช้เมื่อลงจอดบนดาวอังคารเพื่อตรวจสอบไซต์ที่ Curiosity สร้างขึ้นอาจช่วยชีวิตได้

รถแลนด์โรเวอร์รุ่นใหม่สามารถค้นหาลายเซ็นชีวภาพ ตัวอย่างแคชที่มีความเป็นไปได้ในการกลับมายังโลก และทำให้เป้าหมายของ NASA ส่งคนไปบนดาวอังคาร หากยานโรเวอร์ไม่สามารถกลับมายังโลกได้ด้วยตัวเอง นักบินอวกาศอาจเก็บตัวอย่างได้ในภายหลัง เมื่อปิดผนึกตัวอย่างสามารถอยู่ได้นานถึงยี่สิบปีนับจากการเก็บ