Dimenticato su Marte, Matt Damon nel blockbuster hollywoodiano "The Martian" ha dovuto affrontare molte difficoltà da solo per sopravvivere sul Pianeta Rosso. Tuttavia, nella vita reale, dovresti combattere per questa vita molto prima di arrivare effettivamente su Marte stesso. Infatti, oltre alle radiazioni, ai problemi psicologici e fisici associati a una lunga permanenza nello spazio, una persona dovrà affrontare altri test durante i voli reali su Marte. Diamo un'occhiata a quelli più ovvi.
Giorni marziani più lunghi
Una giornata marziana dura solo circa 40 minuti in più rispetto alla Terra. E sebbene a prima vista tu possa, al contrario, essere contento di avere fino a 40 minuti in più ogni giorno, questo può effettivamente rivelarsi un problema molto serio, poiché il ritmo biologico quotidiano di una persona è progettato per 24 ore. Altri 40 minuti ogni giorno su Marte porteranno presto la persona a sviluppare il jet lag, che a sua volta si manifesterà sotto forma di stanchezza costante e cattiva salute.
Gli operatori della NASA hanno già sperimentato tutte le "gioie" di questa sindrome, in quanto hanno dovuto lavorare secondo l'ora marziana, non appena alcuni dei primi rover inviati su Marte hanno iniziato il loro lavoro quotidiano sul Pianeta Rosso. Tutti i dipendenti della missione spaziale Sojourner su Marte, ad esempio, hanno aderito allo stesso tempo in cui il rover doveva lavorare. Dopo un mese di un programma così intenso, gli operatori, come si suol dire, sono svaniti.
Per i successivi rover marziani, il centro di controllo della NASA è stato in grado di mantenere con successo l'ora marziana per tre mesi, ma alla fine della missione i lavoratori erano ancora molto stanchi. Sulla base delle osservazioni, gli scienziati hanno scoperto che una persona è in grado di aderire al tempo marziano solo per brevi periodi. Gli astronauti, che dovranno rimanere su Marte per mesi, non potranno mai uscire dalla cornice del tempo marziano.
Studi precedenti sui problemi del sonno hanno mostrato che il corpo umano ha un ritmo biologico naturale di 25 ore, tuttavia, come si è scoperto in seguito, i risultati di questi studi non erano corretti. Dopo che sono state fatte nuove osservazioni, nessuno dei partecipanti è stato in grado di adattarsi al tempo marziano.
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Gravità ridotta
Nonostante la possibilità di simulare il viaggio spaziale verso Marte a bordo della Stazione Spaziale Internazionale con una lunga permanenza su di essa, l'effetto dell'esposizione prolungata del corpo umano alla gravità marziana (38% della Terra) rimane ancora un mistero per gli scienziati. L'esposizione prolungata a questa gravità parziale preserverà l'integrità della densità muscolare e scheletrica? E se no, come affrontarlo? Considerando che su qualsiasi volo verso Marte, una persona dovrà trascorrere molti mesi in un barattolo di latta chiuso, trovare risposte a queste domande è fondamentale.
In simulazioni tutt'altro che ideali, due studi sui topi hanno dimostrato che la perdita di ossa e muscoli in condizioni di gravità marziana può essere equivalente all'assenza di gravità. Il primo studio ha rilevato che anche trovarsi in un ambiente con il 70% di gravità terrestre non impedirebbe la perdita di muscoli e ossa.
In un secondo studio, i ricercatori hanno scoperto che i topi hanno perso almeno il 20% circa della loro massa scheletrica in ambienti a bassa gravità. Tuttavia, va tenuto presente che tutti questi studi si basano su simulazioni. Fino a quando gli astronauti non atterreranno effettivamente su Marte, sarà impossibile conoscere i veri effetti della riduzione della gravità sui loro corpi.
Superficie marziana dura
La prima cosa che Neil Armstrong ha capito dopo essere entrato sulla superficie lunare è stata che l'area di atterraggio era letteralmente coperta da grandi massi che rappresentavano un pericolo per il suo lander. Un problema simile potrebbe sorgere per gli astronauti che atterreranno su Marte. Avranno pochissimo tempo per identificare ed evitare di colpire il lander su tali ciottoli o arenarie. Rocce e vari pendii possono causare il ribaltamento del lander su Marte. Il fatto è che anche cambiamenti molto grandi nel piano della superficie possono essere molto difficili da rilevare dall'orbita, quindi le persone che creeranno piani di atterraggio possono semplicemente perdere accidentalmente tali cambiamenti.
Piccole crepe e depressioni possono anche ingannare i sensori, che a loro volta possono portare al rilascio prematuro dei paracadute o delle gambe di atterraggio, nonché a un calcolo automatico errato della velocità di atterraggio. Le possibilità che il lander possa affrontare un disastro a causa di un sito di atterraggio analizzato in modo errato sono sorprendentemente molto alte. Uno studio ha rilevato che queste possibilità sono circa il 20 percento.
Dimensioni della carenatura del naso a razzo
Nello sviluppo di un modulo di atterraggio su Marte con equipaggio, sorge quasi istantaneamente un serio problema tecnico: il diametro della carenatura del muso del razzo su cui verrà lanciato questo modulo di Marte. Nonostante il diametro attuale della carenatura più grande sia di 8,4 metri, sarà molto difficile abbinare le sue dimensioni al design di un lander Marte con equipaggio.
Lo scudo termico protettivo necessario per proteggere il carico pesante sarebbe quindi troppo grande per adattarsi sotto la carenatura. Pertanto, in questo caso, molto probabilmente, sarà necessario utilizzare la tecnologia dello scudo termico gonfiabile, il cui sviluppo è attualmente solo in fase sperimentale.
L'utilizzo dell'attuale design del radome per una missione su Marte richiederebbe un lander molto più compatto che si adatti al radome di 8,4 metri. Eventuali moduli più grandi semplicemente non si adatteranno.
Anche se si decide di utilizzare un lander più compatto, molto probabilmente, a causa di tali limitazioni tecniche, il suo design dovrà essere rifatto. Ad esempio, dovremo riciclare non solo la posizione degli astronauti, ma anche i serbatoi di carburante del modulo. Le dimensioni della carenatura stessa non possono essere modificate, perché questo destabilizza il veicolo di lancio.
TDU supersonico
Uno dei modi principali per ridurre la velocità del modulo di atterraggio su Marte per l'attracco morbido con la superficie marziana è il sistema di propulsione a frenata supersonica (TSP). La sua essenza risiede nell'utilizzo di motori a reazione diretti al movimento per decelerare l'apparato da velocità supersoniche.
L'uso di una TDU supersonica nella sottile atmosfera rarefatta di Marte è un must. Tuttavia, l'avvio dei motori supersonici potrebbe creare un'onda d'urto che potrebbe danneggiare il lander di Marte. La NASA, ad esempio, ha poca esperienza con tali procedure, il che a sua volta riduce le possibilità che l'intera missione abbia successo.
Questa tecnologia ha tre aspetti problematici. Innanzitutto, l'effetto di interazione tra il flusso d'aria ei gas di scarico del motore può letteralmente dividere il lander a metà. In secondo luogo, il calore generato dallo scarico del carburante per missili esaurito può riscaldare il lander. Terzo, mantenere la stabilità del lander durante il lancio di TDU supersoniche può essere un compito molto arduo.
Nonostante i precedenti test in galleria del vento su piccola scala di tali TDE, sono necessari molti test su vasta scala per determinare l'affidabilità di un tale sistema. Questa è un'attività molto costosa e che richiede tempo. Tuttavia, la stessa NASA potrebbe anche avere una versione alternativa (indiretta) per testare tali sistemi. La società privata statunitense SpaceX sta attivamente cercando di sviluppare un razzo riutilizzabile che utilizzi un principio di atterraggio simile. E va notato che ci sono successi in questa direzione.
Elettricità statica
Sì, sì, lo stesso che ti fa rizzare i capelli o una piccola scossa elettrica quando tocchi qualcosa. Qui sulla Terra, l'elettricità statica può essere oggetto di vari scherzi e scherzi pratici (sebbene possa anche essere pericolosa in condizioni terrestri), ma su Marte l'elettricità statica può trasformarsi in seri problemi per gli astronauti.
Sulla Terra, la maggior parte delle scariche statiche è dovuta alle proprietà isolanti delle basi in gomma delle scarpe che indossiamo. Su Marte, la superficie di Marte stessa fungerà da materiale isolante. Anche solo camminando sulla superficie marziana, un astronauta può accumulare elettricità statica sufficiente per bruciare componenti elettronici, come la camera d'equilibrio, semplicemente toccando l'involucro metallico esterno della nave.
La particolarità e la secchezza della superficie marziana lo rendono un ottimo materiale isolante. Le particelle sulla superficie marziana possono essere fino a 50 volte più piccole delle particelle di polvere sulla Terra. Quando ci si cammina sopra, una certa quantità si accumula sugli stivali degli astronauti. Quando il vento marziano lo soffia via, le sue scarpe accumuleranno una carica sufficiente per provocare una leggera scossa elettrica, che in tali condizioni potrebbe essere sufficiente per seppellire l'intera missione.
I rover marziani, che ora lavorano sul pianeta rosso, utilizzano speciali aghi sottilissimi che scaricano la carica nell'atmosfera e impediscono che colpisca l'elettronica dei rover. Nel caso di missioni con equipaggio su Marte, saranno necessarie tute spaziali speciali per proteggere sia gli astronauti che l'equipaggiamento che useranno.
Booster adatto
Lo Space Launch System (SLS) è attualmente il più grande veicolo di lancio in fase di sviluppo e dovrebbe essere utilizzato nel prossimo futuro. È questo razzo che l'Occidente intende utilizzare per le missioni con equipaggio su Marte.
Gli attuali piani della NASA richiedono una dozzina di razzi SLS per una missione con equipaggio su Marte. Tuttavia, l'attuale infrastruttura di terra per i lanci di SLS soddisfa le condizioni necessarie solo per parametri minimi: è necessario avere almeno una stanza per l'assemblaggio del razzo, un nastro trasportatore gigante per consegnare il razzo alla piattaforma di lancio e una piattaforma di lancio stessa.
Se anche uno solo di questi componenti si rompe o si guasta, sorgeranno serie preoccupazioni circa la disponibilità del veicolo di lancio richiesto, che a sua volta metterà in discussione la stessa possibilità di una missione con equipaggio su Marte.
Ad esempio, eventuali ritardi associati alla configurazione e alla convalida di tutti i sistemi SLS possono apportare modifiche importanti ai programmi di avvio. Problemi tecnici meno significativi e anche le condizioni meteorologiche possono creare gli stessi problemi.
Inoltre, l'attracco in orbita necessario per assemblare una navicella per andare su Marte richiede il rispetto della cosiddetta finestra di lancio, ovvero il tempo entro il quale verrà lanciato il razzo. Inoltre, il lancio di un veicolo spaziale su Marte direttamente dall'orbita terrestre richiede anche il rispetto di un certo lasso di tempo. Gli scienziati hanno sviluppato interi modelli di lancio basati su dati storici sui primi lanci degli shuttle. Mostrano una mancanza di fiducia che il razzo SLS sarà disponibile in una certa finestra di lancio, che a sua volta può anche porre fine a qualsiasi missione con equipaggio su Marte.
Terreno marziano tossico
Nel 2008, la sonda robotica della NASA ha fatto una scoperta storica. I perclorati sono stati trovati sulla superficie di Marte. Nonostante il fatto che questi reagenti tossici abbiano trovato la loro strada nella produzione industriale, possono causare seri problemi alla ghiandola tiroidea nelle persone, anche se usati in piccole quantità.
Su Marte, la concentrazione di perclorati nel suolo è dello 0,5 per cento, già molto pericoloso per l'uomo. Se gli astronauti portano questi reagenti nelle loro abitazioni marziane, nel tempo si verificherà sicuramente l'inquinamento e quindi l'avvelenamento.
Le procedure di decontaminazione comunemente utilizzate nell'estrazione mineraria possono aiutare a ridurre in una certa misura la probabilità di contaminazione. Tuttavia, non sarà possibile eliminare completamente il problema nelle condizioni di Marte e, quindi, gli astronauti prima o poi si aspetteranno problemi con le ghiandole tiroidee.
Inoltre, l'avvelenamento da perclorati corporei è associato a varie malattie del sistema circolatorio. È vero, gli scienziati in questa direzione non sono ancora avanzati, e quindi la delucidazione di tutti gli effetti dei perclorati sul corpo umano deve ancora essere appresa. Pertanto, a lungo termine, le conseguenze di essere sul Pianeta Rosso sono molto difficili da prevedere.
È probabile che gli astronauti debbano assumere costantemente ormoni artificiali per mantenere il loro metabolismo al fine di combattere gli effetti dell'esposizione a lungo termine ai perclorati.
Stoccaggio a lungo termine del carburante per missili
Abbiamo bisogno di carburante per missili per volare su Marte e ritorno. Enorme rifornimento di carburante. Il carburante per missili più efficiente al momento è il carburante criogenico, che è idrogeno liquido e ossigeno.
Questo carburante deve essere costantemente raffreddato durante lo stoccaggio. Tuttavia, anche con la massima preparazione, secondo le statistiche, mensilmente si verificano perdite di idrogeno del 3-4% dai serbatoi di carburante. Se, già in volo, gli astronauti scoprono che i loro serbatoi di carburante non hanno abbastanza carburante per il ritorno a casa, allora - capisci tu stesso - si verificherà un disastro completo.
Gli astronauti dovranno monitorare l'ebollizione del combustibile criogenico per diversi anni fino a quando avrà luogo la loro missione sul Pianeta Rosso. Il carburante aggiuntivo potrebbe essere prodotto direttamente su Marte stesso, ma il suo stoccaggio e raffreddamento richiederà l'installazione di refrigeratori speciali, che a loro volta richiedono elettricità per funzionare. Pertanto, prima di iniziare una missione su Marte, dobbiamo condurre molti test a lungo termine delle tecnologie di stoccaggio del carburante per assicurarci di avere abbastanza carburante in tutte le circostanze.
Amore e disaccordi
Nel quadro dei voli spaziali a lungo termine, nessuno può rinunciare all'emergere di una relazione romantica tra i membri dell'equipaggio. Alla fine di una giornata lavorativa difficile, molte persone hanno bisogno di un rilassamento psicologico e fisico, la cui via d'uscita è solo una relazione d'amore. E mentre a prima vista sembra tutto carino e romantico, in pratica nello spazio, questo tipo di relazione può essere molto negativo per l'intera missione.
Nel 2008, un gruppo di persone ha partecipato a un esperimento. La lunga permanenza in uno spazio chiuso è stata utilizzata come simulazione di un volo su Marte. Gli eventi dell'esperimento sono sfuggiti al controllo in un momento in cui uno degli "astronauti" era molto turbato dal fatto che la sua ragazza si rifiutasse di fare sesso con lui e scelse invece un terzo astronauta. Essendo in uno stato di costante stress e stanchezza, il primo astronauta a un certo punto non ha potuto sopportarlo, e tutto si è concluso con una mascella rotta del terzo astronauta. Se questo non fosse un esperimento, ma una vera missione spaziale, allora un simile comportamento metterebbe seriamente in dubbio il suo successo.
Sfortunatamente, la NASA non cerca nemmeno di considerare tutte queste possibilità. Secondo un recente rapporto della National Academy of Sciences degli Stati Uniti, la NASA non ha indagato le questioni di possibili rapporti sessuali nel quadro delle missioni spaziali su Marte, né ha affrontato le questioni di possibile compatibilità degli psicotipi delle persone nelle missioni spaziali a lungo termine.
