Let s lidskou posádkou na Mars je plánovaný let člověka na Mars pomocí pilotované kosmické lodi . Roskosmos , NASA a EKA vyhlásily let na Mars jako svůj cíl v 21. století, v roce 2045 nebo 2050. Myšlenka doručit expedici na Mars jako první krok v kolonizaci Marsu je projevem fenoménu lidské expanze . Bezprostřednějším cílem je přímé zapojení lidské mysli do průzkumu Marsu jako součásti okolního světa.
První technickou analýzu pilotované mise na Mars provedl Wernher von Braun v roce 1948. Byla vydána jako kniha, The Mars Project, nejprve v západním Německu v roce 1952 a poté v angličtině ve Spojených státech v roce 1953.
Od té doby byly opakovaně předloženy různé plány na cestu na planetu - především SSSR (a Rusko ) a Spojené státy jako vesmírné velmoci , stejně jako soukromé organizace.
V SSSR se o prvních variantách kosmických lodí pro expedici na Mars začalo uvažovat poprvé v roce 1959 v Royal OKB-1 [1] . Práce probíhaly v sektoru 9 pod vedením Michaila Tichonravova [2] .
Nejprve byly vypracovány náčrty pro projekt marťanského pilotovaného komplexu (MPC) se startovací hmotností 1630 tun. Mělo být sestaveno na nízké oběžné dráze Země a vrácená část IPC měla hmotnost 15 tun. Délka expedice měla být 2,5 roku [3] .
Poté ve stejném sektoru následoval vývoj těžké meziplanetární kosmické lodi (TMK) . Do projektu byly zapojeny dvě skupiny inženýrů: jednu vedl Gleb Maksimov a druhou Konstantin Feoktistov [3] .
Maximovova TMK byla třímístná kosmická loď, která mohla být vypuštěna na oběžnou dráhu blízko Země jedním startem N-1 s trajektorií letu nastavenou na Mars pomocí horního stupně na dvojici petrolej - kyslík . Tato loď obsahovala obytné, pracovní (s bránou pro výstup do vesmíru), biologické, agregátní prostory, sestupové vozidlo a korekční pohonný systém (KDU). Po úpravě trajektorie letu na Mars byly otevřeny solární koncentrátory pro skleník, solární panely pro napájení lodi a antény pro komunikaci se Zemí . Maksimovův projekt nepočítal s přistáním posádky na povrchu Marsu [3] .
TMK Feoktistov předpokládal sestavení na oběžné dráze a zrychlení lodi během letu na Mars . Volba motorů pro loď padla na elektroproudové motory , které jsou vysoce ekonomické, a díky nimž bylo možné snížit startovací hmotnost nebo zvýšit letovou hmotnost. V roce 1960 měl být na lodi instalován 7 MW reaktor , ale v roce 1969 byl projekt přepracován, při kterém byl výkon reaktoru zvýšen na 15 MW a počet sestupových vozidel musel být snížen z 5 na 1 resp. počet lidí v posádce od 6 do 4. Kvůli spolehlivosti chtěli vývojáři umístit ne jeden, ale tři reaktory. V roce 1988 byly v rámci projektu nahrazeny reaktory solárními bateriemi z důvodu velkého pokroku ve vytváření filmových fotokonvertorů a ve vývoji transformovatelných příhradových konstrukcí [3] [4] .
Výhodou Feoktistovovy TMK byla malá startovací hmotnost oproti Maksimovově TMK - 75 tun a letová hmotnost 30 tun, což umožnilo umístit na loď potřebný počet přístrojů a systémů. Nevýhoda byla v době zrychlení: EJE měl tah 7,5 kgf , z tohoto důvodu muselo být zrychlování několik měsíců prováděno ve spirále [3] .
23. června 1960 určil ÚV KSSS datum startu na 8. června 1971 s návratem na Zemi 10. června 1974 [5] . Práce na přípravách expedice na Mars (stejně jako na Venuši a Měsíc) byly zastaveny 13. května 1961 s cílem soustředit úsilí konstrukčních kanceláří na úkoly obranného významu [6] .
Jedním z hlavních problémů expedic (jak na Měsíc, tak na Mars) byl vývoj supertěžké nosné rakety pro vynesení kosmické lodi (nebo jejích prvků) na oběžnou dráhu. V SSSR v 60. letech minulého století se taková raketa vyvíjela - N-1 . V roce 1969 (po prvním americkém přistání na Měsíci) se objevil rozkaz č. 232 ministra všeobecného strojírenství S. A. Afanasjeva k vývoji projektu Aelita. Let pěti lidí na Mars byl oznámen na rok 1985 [2] . V roce 1974 byl však vývojový program H-1 uzavřen a s ním byl dokončen i vývoj expedice na Mars.
Od roku 1976 začal v SSSR vývoj programu Energia-Buran , který byl reakcí na vývoj znovupoužitelné dopravní kosmické lodi ve Spojených státech (program Space Shuttle ). V rámci projektu byla vytvořena supertěžká nosná raketa Energija , ale úkol letět na Mars nebyl stanoven. Energia byla spuštěna dvakrát v roce 1987 a v roce 1988, ale kvůli rozpadu SSSR a hospodářské krizi byl program Energia-Buran v roce 1993 uzavřen.
Vzhledem k dobře známým ekonomickým problémům v Rusku byl návrat k myšlenkám meziplanetárních letů možný až v roce 2000. Po potopení orbitální stanice Mir v roce 2001 se začaly objevovat nové projekty, včetně těch pro let na Mars. Konkrétně v roce 2002 Nikolaj Anfimov , akademik Ruské akademie věd, ředitel Ústředního výzkumného ústavu strojního inženýrství , oznámil mezinárodní projekt pilotovaného letu na Mars .
Ve Federálním vesmírném programu Ruska na roky 2001-2005. vrátil planetární výzkum o studiu Marsu a Phobosu – „Mars Surveyor“ a „ Phobos-půda “ [7] . Podle projektu Phobos-Grunt byl plánován bezpilotní let k satelitu Mars - Phobos . 9. listopadu 2011 byla vypuštěna Phobos-Grunt AMS , ale meziplanetární stanici se kvůli nouzové situaci nepodařilo opustit nízkou oběžnou dráhu Země. Opětovné spuštění Phobos-Grunt je naplánováno přibližně na roky 2020-2021 [8] . Později bylo oznámeno, že start Phobos-Grunt 2 v souvislosti s sekvestrací Federálního vesmírného programu bude proveden po roce 2025 [9] .
Od listopadu 2007 do listopadu 2011 probíhal experiment Mars-500 , jehož účelem bylo simulovat let na Mars [10] . Partnerem Roskosmosu v experimentu byla Evropská kosmická agentura .
6. dubna 2012 se Roskosmos a Evropská kosmická agentura dohodly na společné realizaci projektu ExoMars [11] . Dne 14. března 2016 byla sonda vypuštěna podle zadaného programu. 19. října 2016 vypustil umělou družici Trace Gus Orbiter na oběžnou dráhu kolem planety . Předpokládalo se také doručení modulu Schiaparelli na povrch , modul však při přistání havaroval. Satelit plánuje studovat metan a další plyny v atmosféře Marsu po dobu 7 let s cílem identifikovat možnou biologickou aktivitu.
Na začátku roku 2010 Vitaly Lopota , generální konstruktér Energia Corporation , oznámil [12] [13] [14] zahájení vývoje jaderné elektrárny třídy megawatt pro budoucí generaci raketové technologie. Motory tohoto typu budou mít specifický impuls až 20x větší než u současných chemických motorů , což zkrátí dobu letu na Mars na 1-1,5 měsíce [15] . Dokončení prací bylo naplánováno na rok 2018, ale je známo, že se opožďují [16] .
20. srpna 2012 vyšlo najevo, že ruská raketová a kosmická korporace Energia se chystá vytvořit supertěžkou nosnou raketu Sodružestvo [18] pro lety na Měsíc a Mars v příštích 5-7 [17] letech společně s Ukrajina a Kazachstán . Konstrukce nové rakety bude vycházet ze sovětské rakety Energija a možná bude mít pohonný systém poháněný solárními panely nebo jaderným reaktorem. Odhadovaná nosnost bude 60-70 [17] tun. V roce 2015 však bylo kvůli omezení financování z Roskosmosu rozhodnuto opustit vytvoření supertěžké rakety od nuly a omezit se na práci pouze na jejích klíčových prvcích [19] . V roce 2018 prezident Putin podepsal dekret, podle kterého byla společnost Energia Corporation určena jako hlavní vývojář kosmického raketového systému supertěžké třídy (KRK STK). Letové zkoušky takové střely jsou plánovány po roce 2030 [20] .
Šéf Roskosmosu Igor Komarov 11. dubna 2018 v rozhovoru pro média řekl, že let člověka na Mars se uskuteční po vývoji marťanského programu na Měsíci [21] .
Technický plán letu na Mars poprvé navrhl vývojář první balistické střely na světě , německý konstruktér Wernher von Braun , který od roku 1945 pracoval pro americkou armádu, v roce 1948. Další Němec, který se přestěhoval do Spojených států – Willie Ley – v roce 1949 napsal populárně vědeckou knihu „Dobývání vesmíru“, věnovanou průzkumu blízkého vesmíru. Kniha obsahující plány na let na Mars se ve Spojených státech stala široce populární. Von Braun a Ley, kteří spolu pracovali v Německu, pokračovali ve spolupráci v 50. letech na literárním poli. Konkrétně v roce 1956 společně vydali knihu The Exploration of Mars , kde se původní projekt vyslání 10 kosmických lodí na Mars zredukoval na dvě lodě.
Po vypuštění sovětského satelitu v roce 1957 vstoupila americká vláda do vesmírného závodu se Sovětským svazem. V roce 1958 byla vytvořena NASA (Národní úřad pro letectví a vesmír), která okamžitě zahájila konzultace s US Army Ballistic Missile Agency (Wernher von Braun byl technickým ředitelem). V roce 1960 byly všechny armádní projekty související s vesmírem převzaty NASA a sloučeny do zřízeného Marshallova vesmírného střediska , jehož ředitelem byl jmenován Wernher von Braun. V roce 1961 byl přijat program Apollo s cílem přistát astronauty na Měsíci .
V roce 1962 několik amerických společností v rámci projektu NASA EMPIRE studovalo možnou pilotovanou misi na Mars. Jednalo se o první podrobnou analýzu takových možností na základě skutečných dat kosmických letů NASA. Materiály tvořily základ budoucích podobných studií pravidelně prováděných jak společnostmi, tak samotnou NASA.
Po úspěchu programu Apollo von Braun navrhl, aby se pilotovaná mise na Mars stala cílem budoucího programu pilotovaných letů NASA. Návrhem se zabýval americký prezident Richard Nixon, ale byl zamítnut ve prospěch programu Space Shuttle, který se nezaměřoval na meziplanetární cestování. Možnosti využití programu pro stavbu meziplanetární kosmické lodi na oběžné dráze byly stále zvažovány, ale nebyly realizovány.
Americký prezident George HW Bush představil plány pilotované mise na Mars v roce 1992 a nařídil NASA , aby vypočítala náklady mise. S ohledem na náklady projektu ve výši 400 miliard amerických dolarů byl projekt zamítnut.
Jeho syn, rovněž americký prezident George Walker Bush , představil NASA na začátku roku 2004 nový dlouhodobý plán, který se zaměřil na pilotované mise na Měsíc a Mars. Novinkou byl zároveň odhad nákladů, který předpokládal financování vývoje s ukončením programů Shuttle a ISS na více než 30 let.
Revize cílů znamenala začátek programu Constellation . V rámci tohoto programu mělo být prvním krokem vytvoření kosmické lodi Orion do roku 2010 , na které by astronauti mohli létat nejprve na Měsíc a poté na Mars. Dále by se od roku 2024 podle plánů NASA měla objevit trvale obydlená lunární základna , která by se stala přípravou na let na Mars. Bezpilotní lety by podle projektu připravily lidi na přistání na Marsu; zde se americký a evropský program spojují. Případná cesta na Mars by se podle odhadů NASA mohla uskutečnit v roce 2037.
2. února 2010 vyšlo najevo, že americký pilotovaný let na Měsíc se neuskuteční kvůli škrtům v rozpočtu. Protože se v důsledku toho zastavil vývoj požadované kosmické lodi s lidskou posádkou, byla ovlivněna i mise s lidskou posádkou na Marsu. Tyto programy nebyly odloženy, ale zcela uzavřeny bez alternativy [22] . Později se však NASA k revizi programu Constellation vrátila a nevylučuje jeho obnovení. Dne 15. dubna 2010 prezident Obama ve Floridském vesmírném středisku řekl o zrušení nového lunárního programu: „ ...někteří věří, že bychom se měli nejprve pokusit vrátit na povrch Měsíce, jak bylo dříve plánováno. Ale teď musím říct zcela bez obalu: Už jsme tam byli... “ [23] Dne 8. července 2011, bezprostředně po posledním startu raketoplánu Atlantis STS-135 , Obama oficiálně oznámil, že „ Američtí astronauti mají nový cíl - let na Mars “ [ 24] .
20. února 2013 se vešlo ve známost o plánech nadace Inspiration Mars Foundation vyslat v lednu 2018 pilotovanou expedici na Mars, která bude trvat 501 dní. [25] [26]
2. prosince 2014 NASA oznámila svůj záměr vyslat lidi na Mars ve 30. letech minulého století.
Pro vypracování budoucího letu na planetu Mars byl v roce 2012 navržen speciální předběžný program NASA pod názvem Asteroid Redirect Mission zkr. ARM [27] [28] s odhadovanými náklady 2,6 miliardy $ [29] . Zahrnuje zachycení miniasteroidu (nebo možnost B [30] - zvednutí velkého kamene z asteroidu) a jeho umístění [31] [32] [33] na stacionární vzdálenou retrográdní dráhu [34] ( vzdálená retrográdní dráha - DRO [35] [36] ) kolem Měsíce pomocí bezpilotní kosmické lodi s iontovým motorem a poté přistávají astronauti na tomto asteroidu až do roku 2025 [37] . Projekt byl silně kritizován [38] specialistou na asteroidy Richardem Binzelem [39] [ 40] jako „cirkusový kousek“, který odvádí pozornost od cíle.
V srpnu 2015 NASA úspěšně provedla šestý test motoru RS-25 pro supertěžkou raketu Space Launch System , která je vyvíjena pro pilotované lety do hlubokého vesmíru, a zejména na Mars. Čtyři z těchto raketových motorů na kapalná paliva (na kyslík a vodík), které vyvíjí americká společnost Aerojet Rocketdyne , NASA a Boeing , se chystají nainstalovat na první stupeň budované nosné rakety SLS . Požární testy RS-25 proběhly během 535 sekund - tedy dlouho by měly fungovat pohonné jednotky prvního stupně (při reálném startu). Raketa SLS bude mít délku více než 100 metrů a hmotnost asi 3000 tun s nosností 130 tun. Jeho první testy jsou naplánovány na rok 2017 a první let - na rok 2018. Právě na této raketě Spojené státy plánují ve 30. letech 20. století vypustit do vesmíru znovu použitelnou kosmickou loď Orion s astronauty na Mars [41] .
8. října 2015 vydala NASA nový plán přípravy mise na Mars s názvem „ NASA's Journey to Mars: Průkopnické další kroky ve vesmírném průzkumu.“ [42] [43] ) . V novém plánu toho z předchozího plánu Evolvable Mars Campaign (zveřejněného v dubnu 2015 [44] ) hodně zůstává, co se týče přiblížení k samotnému letu na Mars - let na Mars se plánuje po vytvoření zásoby paliva v r. Marťanská dráha (dříve tam dodávaly traktory na iontových motorech), přes retrográdní dráhu Měsíce [45] (kde budou čekat tankery naplněné palivem vytěženým na Měsíci). Velký důraz je kladen na využití místních zdrojů na Marsu ( In-Situ Resource Utilization [46] ). V některých variantách pilotovaného letu [47] plánují letět ne hned na Mars, ale nejprve na jeho satelit Phobos nebo Deimos , kde loď přistane (bude postavena minizákladna) a lidé stráví asi rok před návratem na Zemi. Tomuto letu by měla předcházet [48] fáze „Bez ohledu na Zemi“, během níž se na povrchu Měsíce provádějí dlouhé mise. Tyto mise vyžadují rutinní práci těžby lunárních zdrojů k výrobě paliva, vody, kyslíku a stavebních materiálů. Tato fáze může trvat desítky let. To vše vyvolává vážné pochybnosti v NASA i v americké vládě a parlamentu, protože mnozí se domnívají, že tyto mise nejsou slučitelné s letem na Mars – na misi na Měsíc a let na Mars nebude dostatek financí [49 ] .
V listopadu 2015 NASA oznámila hledání místa pro přistání expedice na Mars. Expedice se má uskutečnit ve 30. letech současného století [50] .
V červnu 2016 americká Sněmovna reprezentantů (při sbližování federálního rozpočtu na příští rok) doporučila, aby NASA opustila misi Asteroid Redirect Mission , aby zachytila asteroid (na který NASA požadovala 66,7 miliardy dolarů) a místo toho se vrátila k pilotovaným letům na Měsíc. Argument uvádí, že je to Měsíc, který je nejlepším (a poměrně blízkým) testovacím místem pro testování hlavních technologií (přistávací modul, vzletový modul pro start z povrchu, moduly obytné základny, průzkum a těžba zdrojů, jejich zpracování do paliva a okysličovadla), nezbytné pro riskantní cestování na Mars [51] [52] .
Evropská kosmická agentura vypracovala program Aurora , jehož účelem je mimo jiné plánování lunárních a marťanských misí. Přistání astronautů na Marsu je plánováno do roku 2033. Vzhledem k tomu, že finanční zdroje ESA jsou relativně malé, lze plány realizovat pouze s mezinárodní spoluprací.
Indický prezident Abdul Kalam vydal 26. června 2004 prohlášení, ve kterém navrhl, aby Spojené státy vyslaly americko-indiánskou posádku na Mars do roku 2050 . Tento návrh byl oznámen krátce před zahájením úzké spolupráce s Američany v oblasti kosmonautiky. Kalam byl dříve zodpovědný za vývoj indického raketového programu.
V roce 2014 vydala Rada pro náboženství Spojených arabských emirátů fatvu zakazující muslimům létat na Mars: let na tuto planetu se podle autorů dokumentu rovná sebevraždě, která je v islámu zakázána [53] .
Původním plánem miliardáře Elona Muska bylo postavit něco jako miniaturní skleník pro pěstování rostlin na Marsu (projekt Mars Oasis ), ale Musk se potýkal s nedostatkem raket schopných uskutečnit jeho sen. V důsledku toho založil soukromou leteckou společnost s plány vzít člověka na Mars [54] . Mezistupně zahrnují start bezpilotního landeru na Mars v roce 2018 [55] ( mise Red Dragon , projekt uzavřen v roce 2017), organizace postupného dodávání prvků budoucí základny a start člověka na Mars v roce 2024 [54] [56] .
Mars OneSoukromý projekt vedený Basem Lansdorpem a zahrnující let na Mars s následným založením kolonie na jeho povrchu a vysíláním všeho, co se děje v televizi [57] . Projekt je podporován nositelem Nobelovy ceny za fyziku z roku 1999 Gerardem Hooftem [58] . V roce 2019 byla společnost Mars One Ventures, realizující tento projekt, prohlášena za bankrot [59] .
Inspiration Mars FoundationAmerická nezisková organizace (nadace), kterou založil Dennis Tito , plánovala v lednu 2018 vyslat pilotovanou expedici, která by obletěla Mars a vrátila se na Zemi [58] [60] . Kvůli nedostatku financí a nezájmu NASA o spolupráci se projekt v roce 2015 stal neaktivním [61] .
Mars polárníSoukromý projekt, který zahrnuje vyslání robotické mise na Mars a následně mise s lidskou posádkou [62] . V současné době se pracuje na vytvoření roveru a komunikačního satelitu. [63]
Centennial SpaceshipProjekt neodvolatelného posílání lidí na Mars za účelem kolonizace planety. Projekt vyvíjí od roku 2010 Ames Research Center , jedna z hlavních vědeckých laboratoří NASA. Hlavní myšlenkou projektu je poslat lidi na Mars navždy. To povede k výraznému snížení nákladů na let, bude možné vzít více nákladu i lidí. První sondy k Marsu mají být vyslány k rudé planetě již v roce 2030. Skupina vědců nebo astronautů přivezených na Mars spolu s high-tech vybavením a malým jaderným reaktorem bude schopna vyrábět kyslík, vodu a jídlo. Každé dva roky, když bude Mars na správné oběžné dráze, bude NASA schopna doplnit zásoby osadníků a přivést nové astronauty.
Kromě hlavního cíle letu na Mars - přistání několika lidí na povrchu Marsu s návratem na Zemi, patří k cílům mise také hledání zdrojů mimo Zemi .
Kosmické záření a sluneční záření , obsahující ionizující složku záření, ničí tkáně a DNA živého organismu. Některá poškození jsou nevratná a mohou vést k buněčným mutacím . Ochrana snižuje absorbovanou dávku , ale zatím nejsou zkušenosti s dlouhodobým pobytem člověka v meziplanetárním prostoru mimo ochranné magnetické pole Země . Studie Georgetownské univerzity tyto hrozby potvrzuje; zvláště vysoké je riziko rozvoje kolorektálního karcinomu [64] . Při klidném Slunci se minimální dávka záření , kterou astronauti dostanou během 15měsíčního letu na Mars a zpět, odhaduje na 1 Sv , se silnou erupcí na Slunci – řádově vyšší. Pro srovnání: na Zemi, která je chráněna před slunečním zářením magnetickým polem, je průměrná dávka záření 2,4 mSv za rok [65] .
Nedávná studie vědců z Kalifornské univerzity v Irvine [66] na myších ukázala , že expozice vysokoenergetickým nabitým částicím (plně ionizovaný kyslík a jádra titanu) v dávkách srovnatelných s dávkami, které mohou astronauti přijímat během dlouhodobých vesmírných letů, způsobuje řada dlouhodobých kognitivních poruch spojených s prací mozkové kůry a hipokampu. U zvířat se snížily zejména výkonné funkce, které jsou základem flexibilního chování zaměřeného na cíl, zejména v neobvyklých situacích. V důsledku toho byli špatní ve stanovování cílů, jejich plánování a zaměření na zásadní akce potřebné k dosažení cíle. Myši vykazovaly zhoršení prostorové, epizodické a rozpoznávací paměti, stejně jako snížení vymírání strachu (proces opětovné adaptace na něco, co způsobilo traumatický efekt; například zvykání si na vodu po utonutí) a jako výsledkem je zvýšení úzkosti. Na buněčné úrovni expozice záření způsobila zánět nervové tkáně, poškození integrity synapsí, stejně jako tvar, hustotu a složitost dendritů nervových buněk v mediálním prefrontálním kortexu. To vedlo k těžkým poruchám chování. Kromě narušení funkcí centrálního nervového systému dochází také k radiačním účinkům spojeným s poškozením DNA a produkcí reaktivních forem kyslíku, které narušují strukturu biologických makromolekul. Patří mezi ně zvýšené riziko rakoviny, dysfunkce orgánů, snížená imunita a vysoký výskyt radiační katarakty.
Všechny tyto účinky jsou spojeny s pozadím kosmického záření. Pokud se astronauti dostanou do cesty relativně vzácným emisím vysokoenergetických protonů ze Slunce, pak s největší pravděpodobností zemřou na akutní nemoc z ozáření. Dodatečné pasivní stínění nebo elektromagnetické stínění může chránit před zářením, ačkoli tento problém vyžaduje další studium [65] .
Ihned poté, co se člověk dostane do stavu beztíže , jeho tělo se začne znovu budovat. Krev proudí do horní poloviny těla a srdce musí vynaložit větší úsilí, aby krev pumpovalo. Tělo si „myslí“, že je v těle hodně tekutin, a začne vylučovat hormony zodpovědné za metabolismus voda-sůl, v důsledku čehož člověk ztrácí velké množství tekutin. Obvykle astronaut během takové restrukturalizace potřebuje alespoň 3 litry vody denně. Tento jev přechází poměrně rychle [67] .
Dlouhotrvající stav beztíže během celého kosmického letu je považován za největší zdravotní problém. Svaly , kosti a oběhový systém v důsledku chybějící přitažlivé síly ochabují , pokud nejsou trénované. Většina ztrát vápníku a draslíku se odehrává v kostech nohou a pánve, v žebrech a kostech rukou je ztráta menší, v kostech lebky se dokonce obsah těchto chemických prvků zvyšuje. Po asi 8 měsících pobytu ve stavu beztíže trvá zotavení na Zemi 2 roky nebo déle, protože proces destrukce kostí nastává nějakou dobu také pod zemskou gravitací . Pro snížení dopadu stavu beztíže na minimum je možné vybrat posádku s genetickou odolností vůči osteoporóze a použít ultrafialové záření jako na stanici Mir k výrobě vitamínu D. Svaly se naproti tomu působením gravitace rychleji zotavují , i když během dlouhého letu mohou ztratit až 25 % své původní hmoty. Nejvíce ochabují svaly nohou a zad, svaly paží nárůstem jejich zatížení v prostoru téměř neztrácejí na hmotě [67] .
Navzdory skutečnosti, že gravitační síla Marsu je 38% zemské, je stále třeba ji předem přizpůsobit. Jednou z možností, jak tento problém překonat, je vytvořit umělou gravitaci rotací odstředivky [67] 2 měsíce před přistáním posádky na povrchu Marsu , ale vzhledem k malé velikosti odstředivky vznikají Coriolisovy síly , které nepříznivě ovlivňují lidské zdraví [3] .
Magnetické pole Marsu je 800krát slabší než magnetické pole Země . To je také problém, protože nepřítomnost magnetického pole negativně ovlivňuje autonomní nervový systém . Je docela možné, že k vyřešení tohoto problému bude muset být na lodi a marťanské základně vytvořeno umělé magnetické pole [67] .
Kromě fyziologického dopadu dlouhého letu je důležité vzít v úvahu i psychologické aspekty. Blízké ubikace a omezené sociální kontakty se pro astronauty stávají hmatatelnými. Proto se výběr kosmonautů, jelikož posádky ISS již vybírají, bude provádět nejen na základě technické a vědecké kvalifikace, ale také na psychickou stabilitu a odolnost vůči psychické zátěži.
Nejčastěji je zaznamenána agresivita, která vede ke konfliktům, když jsou lidé dlouhou dobu v omezeném prostoru. Tento efekt lze snížit náborem lidí odolných vůči stresu do meziplanetární posádky. Pokud je posádka mezinárodní, měly by být brány v úvahu různé kultury, náboženství, životní styly a filozofie. Pro snížení pocitu izolace od Země se zvažuje možnost vytvořit na lodi iluzi střídání ročních období, zpěvu ptáků nebo pro pozemšťany obvyklé vůně [67] .
Od 3. června 2010 do 4. listopadu 2011 probíhala hlavní etapa experimentu Mars-500 , ve kterém je simulován let na Mars .
28. srpna 2016 byl dokončen další experiment HI-SEAS IV, který přesně před rokem zahájila NASA a Havajský institut na severním svahu spící sopky Mauna Loa (Havaj); jeho hlavním cílem bylo studovat psychologické a fyziologické problémy, kterým by mohli čelit účastníci budoucího pilotovaného letu na Mars [68] .
Kromě radiace a stavu beztíže NASA ve své zprávě z roku 2015 [69] identifikuje další tři skupiny rizikových faktorů:
Souvisí s pobytem v izolovaném prostoru kosmické lodi:
Související s izolací:
Spojeno s odlehlostí od civilizace:
Přes značné finanční prostředky (v roce 2014 jen NASA vynaložila na výzkum v této oblasti více než 150 milionů dolarů) nejsou ani dostatečné informace o mnoha zdravotních problémech meziplanetárních cestovatelů [69] . Z 25 faktorů identifikovaných v plánovaném pracovním plánu NASA ke snížení rizika pro zdraví astronautů je pouze jeden plně uznán a 12 je dnes částečně kontrolováno. Podle stejného harmonogramu bude v době první (bezpilotní) fáze marťanské mise jediným faktorem, který neustoupí ani částečné kontrole, kosmické záření (s ním jsou spojeny největší obavy). Úřad uznává, že koordinovaný přístup k ochraně zdraví astronautů v hlubokém vesmíru dosud nebyl vyvinut. Jiné vesmírné agentury se jím také nemohou pochlubit [65] .
Při současném vývoji technologií by kosmické lodi za optimálních podmínek trvalo 6 měsíců letět pouze jedním směrem a stejnou dobu zpět. Zároveň je žádoucí, aby lidé na Marsu zůstali déle než rok, aby se tato planeta opět přiblížila k Zemi na minimální vzdálenost. Vzhledem k délce letu 2 roky se statisticky zvyšuje pravděpodobnost poruch životně důležitých systémů, např. vlivem mikrometeoritů .
Zvláštní nebezpečí představuje porucha raketového motoru . Z tohoto důvodu musí být použita redundance. Takže pro meziplanetární komplex o hmotnosti 1000 tun lze použít asi 400 elektrických raketových motorů s tahem asi 0,8 N. Celkový tah bude 320 N. Vzhledem k dlouhé době letu bude tento tah dostatečný k tomu, aby kosmická loď získala potřebnou rychlost. Každý motor má vlastní nádrže na pracovní kapalinu , vlastní řídicí systém, vlastní sekci solárních panelů. Vzhledem k tomu, že elektrické raketové motory jsou vysoce spolehlivé, porucha několika motorů výrazně neovlivní délku letu [4] .
RadiaceDalším problémem jsou objevující se sluneční erupce , které během několika dní poskytují posádce zvýšenou dávku radiace . V takových případech se astronauti musí uchýlit do speciální místnosti chráněné před ionizujícím zářením . Případné poruše zařízení, zejména počítače, a kabelové komunikace během této doby by měla být věnována zvýšená pozornost.
Nejnebezpečnějším slunečním větrem jsou vysokoenergetické částice, které mají energii 10-100 MeV (v některých případech až 10 10 eV). 90 % z nich jsou protony , 9 % jsou částice alfa , zbytek jsou elektrony a jádra těžkých prvků. Hustota toku částic je velmi nízká, ale rychlost se pohybuje v rozmezí od 300 do 1200 km/s (krátkodobě). Částice pohybující se takovou rychlostí, pokud se dostanou do lidského těla, mohou poškodit buňky a DNA v jejich složení.
Do "okna" jako při letu na Měsíc v programu Apollo , kdy je proudění slunečního větru minimální a nepředstavovalo by nebezpečí, se kvůli dlouhé době letu na Mars nelze dostat . Zvýšení radiační ochrany vytvořením clony příliš ovlivní hmotnost lodi, jejíž hodnota je kritická pro meziplanetární let.
V 60. letech 20. století vznikla myšlenka použít umělé magnetické pole k ochraně před ionizujícím zářením , ale výpočty ukázaly, že průměr zóny magnetického pole by měl být více než 100 km, aby účinně odklonil těžké nabité částice od kosmické lodi. Rozměry a hmotnost takového elektromagnetu by byly tak velké, že by bylo snazší zvýšit klasickou ochranu stíněním [70] .
Jak ale ukazují studie mezinárodní skupiny vědců z Rutherford and Appleton Laboratory , síla magnetického pole účinně chránit loď může být nižší, než se dříve myslelo. Vyvinuli projekt „Mini-Magnetosphere“ za předpokladu, že magnetické pole vytvoří plazmovou bariéru ze samotných částic slunečního záření . Nové částice vlétající do magnetické bubliny musí interagovat s částicemi, které se v ní již nacházejí, as magnetickým polem Slunce , čímž se zvyšuje účinnost ochrany. Výsledek experimentu a počítačových simulací provedených stejnými vědci v roce 2007 potvrdil tuto teorii, že k ochraně posádky stačí magnetické pole o velikosti stovek metrů. Není nutné, aby takové nastavení fungovalo po celou dobu letu, stačí jej zapnout při silných slunečních erupcích [70] .
PrachNa Rudé planetě jsou částečně nebezpečné písečné bouře, vznikající z velkých tlakových výkyvů (až 10 %), jejichž mechanismy změny nejsou dosud jasně pochopeny. Kvůli chybějící meteorologické družici nelze varování před bouřkami vydávat dostatečně dlouho dopředu. A konečně, další jevy počasí, jako jsou vlastnosti půdy planety, nebyly plně prozkoumány.
Marsovský prach, i když je méně abrazivní než měsíční prach, může stále nepříznivě ovlivnit zdraví astronautů , pokud se dostane do plic. Vzhledem k velmi malé velikosti částic je velmi obtížné jej izolovat. Astronauti programu Apollo si tedy hned druhý den všimli přítomnosti prachu v sestupovém vozidle. Marťanský prach navíc obsahuje 0,2 % chrómu . Mnoho sloučenin chrómu není nebezpečných, ale existuje možnost přítomnosti solí kyseliny chromové , což jsou silné karcinogeny [71] .
Pro elektroniku spočívá nebezpečí v elektrostatických vlastnostech marťanského prachu. Například výboj, který vklouzl mezi skafandr astronauta a loď, může poškodit elektroniku prvního. Předpokládá se, že elektrostatický náboj se hromadí v důsledku neustálého tření s prachem. Přispívají zde i písečné bouře. Vzhledem k tomu, že na Marsu není žádná kapalná voda , uzemnění nepomůže, ale někteří vědci již navrhují způsoby, jak tento problém vyřešit.
Paleontolog Larry Taylor z University of Tennessee provedl experiment s měsíční půdou. Ozářil půdu mikrovlnným zářením po dobu 30 sekund o výkonu 250 wattů a zjistil, že to stačí k tomu, aby se prach spekl a vytvořil film podobný sklu . Může za to obsah železných částic o velikosti nanometrů , které okamžitě reagují na záření. Na základě tohoto principu by bylo možné vyrobit speciální vozík, který by jel před astronauty a „odstraňoval“ prach [72] .
Pro neutralizaci elektrostatického náboje existuje metoda, která se již používá na roverech . Základem je instalovat na předmět, ze kterého je nutné sejmout náboj, tenké jehličky o velikosti cca 0,02 mm. Jejich prostřednictvím náboj uniká do marťanské atmosféry [72] .
Fyzik Jeffrey Landis z NASA přišel s dalším, účinnějším způsobem, jak odvádět elektrostatický náboj. Můžete použít malý radioaktivní zdroj, který by byl připevněn k základní konstrukci nebo skafandru . Díky nízkoenergetickým alfa částicím se atmosféra kolem tohoto zařízení ionizuje a stane se elektricky vodivou [72] .
Dlouhodobý nedostatek přiměřeného spánkuPlnohodnotný spánek v podmínkách beztíže je nemožný a při dlouhodobé absenci plnohodnotného spánku dochází u člověka k poruchám fyziologie a psychiky [73] .
Mars Direct je plán připravený v roce 1990 Robertem Zubrinem . Pro realizaci tohoto projektu je nutné mít nosnou raketu výkonově srovnatelnou s americkou nosnou raketou Saturn-5 . Předtím, než jsou lidé vysláni na Mars, je ze Země vypuštěna automatická kosmická loď včetně návratového vozidla a přistane na Marsu. Má kompaktní jaderný reaktor o výkonu 100 kW . Ze 6 tun vodíku dodaného ze Země se vyrábí oxid uhličitý z atmosféry Marsu a elektřina z jaderného reaktoru, metan a voda ( Sabatierova reakce ). Voda bude elektřinou rozložena, vzniklý vodík bude opět využit k výrobě metanu a vody. Takže z 6 tun vodíku a oxidu uhličitého z atmosféry Marsu se získá 24 tun metanu a 48 tun kyslíku, které lze skladovat při nízké teplotě v kapalné formě. Dalších 36 tun kyslíku je třeba získat elektrolýzou oxidu uhličitého. Ze 108 tun vyrobeného paliva a okysličovadla bude 96 tun potřeba k návratu na Zemi, zbytek bude použit pro vozidlo na povrchu Marsu .
V příštím startovacím okně , 26 měsíců po automatickém letu, bude vypuštěna pilotovaná kosmická loď . Aby se předešlo stavu beztíže během šestiměsíční cesty na Mars (adaptace na marťanskou gravitaci bude vyžadovat více času), bude poslední stupeň nosné rakety připoután k pilotované kosmické lodi. Tento systém bude uveden do rotace, která bude simulovat gravitaci Marsu. Krátce před přistáním v blízkosti automatické lodi spuštěné o 26 měsíců dříve se etapa oddělí. Kosmická loď s sebou nese modul pro život astronautů na povrchu Marsu . V případě, že omylem dojde k přistání pilotované lodi daleko od místa přistání automatické kosmické lodi, budou muset kosmonauti dojet vozidlem až 1000 km k němu. Po zhruba 1,5 pozemských letech na Marsu by astronauti měli být připraveni opustit planetu a vrátit se na Zemi.
Téměř současně se zahájením pilotované mise by mělo dojít k dalšímu automatickému letu, aby se zopakoval výše uvedený postup za účelem prozkoumání další oblasti marťanského povrchu.
Náklady na 3 takové mise se odhadují na přibližně 50 miliard USD , což je podstatně méně než odhadovaná pilotovaná mise na Mars po roce 1989 v hodnotě 400 miliard USD, kterou inicioval George HW Bush .
Vzhledem k vysokým nárokům v oblasti pohonu, bezpečnostního inženýrství, systémů podpory života a exobiologického výzkumu je vývoj nových technologií nezbytný. Mnozí odtud očekávají vědecký a technologický impuls, podobný tomu, který vznikl v 60. letech po prvním letu člověka do vesmíru. Obecně to předznamenává hospodářské oživení, které vyrovná velké náklady. Spolu s tím bude let významný i pro lidskou civilizaci, pokud člověk udělá první krok na jinou planetu, aby ji později kolonizoval.
Kromě toho může kolonizace Marsu hrát velkou roli při záchraně lidstva v případě nějaké globální katastrofy na Zemi , jako je srážka s asteroidem . Navzdory skutečnosti, že pravděpodobnost takové katastrofy je nízká, je třeba na to myslet, protože důsledky globální katastrofy mohou být pro lidskou civilizaci katastrofální. Vzhledem k dlouhému trvání procesu kolonizace jiných planet je lepší jej zahájit co nejdříve a z Marsu [4] .
Z vědeckého hlediska je hlavním efektem pilotované expedice to, že člověk je nepoměrně všestrannější a flexibilnější výzkumný „nástroj“ než automaty (rovery a stacionární landery). Při dostatečně dlouhém pobytu na povrchu (týdny a měsíce) jsou lidé schopni prozkoumat přistávací plochu a okolní oblasti mnohem hlouběji; samostatně, rychle a efektivně vybrat nejužitečnější oblasti výzkumu na základě skutečné situace, kterou nelze nebo je obtížné předem předvídat při přípravě expedice. Člověk má řadu jedinečných vlastností nezbytných pro proces poznávání okolního světa a všechny tyto vlastnosti plně využije při výpravě na Mars. Vzhledem k povinné podmínce návratu posádky na Zemi je možné dopravit velmi velké množství nejzajímavějších vzorků (stovky kg) přímo do laboratoře, vybavené celou řadou zařízení, které má lidstvo k dispozici. To bude nezbytné pro komplexní a nejhloubkovou studii vzorků, které nebude možné adekvátně prostudovat pomocí vybavení dostupného na lodi. Přitom kreativním využitím dostupného vybavení a přístrojů je posádka výsadkové lodi schopna provádět takové práce a výzkumy, které by nebyly předem naplánovány, což je prakticky nemožné ani u řízených automatických sond. Obzvláště důležitá je skutečnost, že důležitá rozhodnutí o postupu prací lze učinit velmi rychle a co nejpřiměřeněji situaci, protože posádka bude přímo na povrchu v reálném prostředí, na rozdíl od operátorů a manažerů automatických vozidel umístěných na Zemi. , odkud a do kterého je signál na obou stranách pojede minimálně půl hodiny.
Expedice s lidskou posádkou tak umožňuje získat v relativně krátkém čase nebývalé množství nových vědeckých poznatků a možná i vyřešit ty nejkurióznější a nejdůležitější otázky týkající se moderní a starověké marťanské geologie, meteorologie a otázky možná existence života na Marsu. [74]
Průzkum Marsu kosmickou lodí | |
---|---|
Letící | |
Orbitální | |
Přistání | |
rovery | |
Marshalls | |
Plánováno |
|
Doporučeno |
|
Neúspěšný | |
Zrušeno |
|
viz také | |
Aktivní kosmické lodě jsou zvýrazněny tučně |