10 problemi che stanno ostacolando un viaggio su Marte

Qualsiasi missione su Marte sarebbe irta di difficoltà, ma come dimostrerà questa lista, nessuna delle sfide è necessariamente insormontabile. Decenni di esperienza nel viaggio spaziale hanno dimostrato che un pizzico di ingenuità - oltre a una forte dose di determinazione grintosa - può fare molto quando si tratta di soddisfare le nostre aspirazioni cosmiche.

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Spese




L'intero programma Apollo Moon Landing Program degli anni '60 e '70 costò agli Stati Uniti circa $ 25 miliardi. La maggior parte di questo è stata spesa fino all'Apollo 11, dopo di che, la maggior parte dei problemi di sbarco sulla Luna sono stati risolti e le missioni successive sono diventate meno costose. Una missione con equipaggio su Marte costerebbe molto più esorbitante, in primo luogo a causa della distanza cosmica da percorrere, da 36 milioni a poco più di 250 milioni di miglia (l'orbita di Marte è piuttosto eccentrica).

In secondo luogo, ci sono molti strani eventi che si trovano lontano nello spazio profondo, ognuno dei quali può uccidere un umano molto facilmente. Non appena lasciamo la nostra atmosfera, l'Universo sta essenzialmente cercando di ucciderci. E se inviamo circa 3 milioni di esseri umani a 250 milioni di miglia di distanza, dobbiamo avere ogni possibile eventualità pianificata in anticipo. Pianificare per ciascuno richiede denaro, e le stime più prudenti ammontano a un totale ridicolmente ottimistico di $ 1 miliardo. E se l'economia nazionale (e per estensione globale) continua a declinare, i progressi verso una missione presidiata rimarranno agonisticamente lenti. Molte delle seguenti voci si riferiscono a questo.

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Patogeni terrestri




Vi siete mai chiesti perché tecnici e scienziati, che lavorano su veicoli spaziali e attrezzature che devono essere spediti nello spazio, si vestano come chirurghi in un ospedale? Per la stessa identica ragione: per evitare di trasmettere germi. Alcuni agenti patogeni sono noti per essere in grado di sopravvivere nell'ambiente dello spazio. Deinococcus radiodurans è uno degli organismi più conosciuti di ogni tipo. È un batterio, non un virus, e può sopportare una dose di 5.000 grigi di radiazioni gamma, dove 5 grigi sono sufficienti per uccidere un adulto umano. L'unico modo semplice per ucciderlo è bollendolo, e questo richiede 25 minuti, mentre il botulino muore dopo solo 2 o 7 minuti.

Il deinococco si può trovare in cibo avariato, liquami, polvere domestica e in molti altri luoghi. Quindi cosa succede se una missione su Marte la introduce nell'ambiente marziano? Non sappiamo ancora se ci sia vita su Marte, ma con missioni come la Curosity Rover, ci avviciniamo ogni giorno di più a dire "sì". Se è così, è molto probabile che sia microbico e non abbia mai incontrato alcuna vita dalla Terra. Il deinococco non danneggia gli esseri umani, ma molto bene potrebbe essere disastroso per la vita extraterrestre.

A causa di scenari come questo, i critici hanno messo in dubbio l'etica di mettere mai piede su qualsiasi pianeta che potrebbe ospitare la vita, e qualsiasi proposta di missione deve affrontarla in qualche modo prima di andare avanti.

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Metodo di propulsione




Ad oggi, tutte le nostre attività nello spazio sono state intraprese tramite missilistica. Dobbiamo sfuggire alla Terra prima di ogni altra cosa, e la nostra velocità deve essere di 11,2 km al secondo. Quello è approssimativamente 25.000 mph. Il proiettile più veloce viaggia a circa 3.132 miglia orarie. L'unico mezzo con cui sappiamo di spingere un oggetto fuori dal campo gravitazionale terrestre e in orbita e oltre è di porre l'oggetto sopra una gigantesca bomba, la cui esplosione possiamo controllare molto bene.

Il carburante necessario per spingere lo Space Shuttle in orbita pesava 1.100.000 sterline per ciascuno dei due ripetitori di razzi, in gran parte fatti di perclorato di ammonio e alluminio. Ci sono stati, miracolosamente, pochissimi disastri che hanno coinvolto nello stesso spazio queste ascensioni con equipaggio di razzi - il disastro del Challenger del 1986, il più notevole tra di loro. Ma a parte il pericolo, la missilistica è, nella maggior parte delle opinioni astronautiche, grossolanamente inefficiente nel trasferire i mestieri nello spazio.

Nella maggior parte delle storie di fantascienza, serie TV e film, l'uscita dalla Terra in orbita e oltre si realizza attraverso altri mezzi che sono raramente spiegati, proprio perché non abbiamo, ancora, nessuna comprensione completa di un metodo di propulsione diverso dal rocketry . Quasi tutti i veicoli, compresi gli aeroplani, sono azionati dalla combustione interna e ciò significa bruciare un carburante. Ma nulla di ciò che sappiamo può bruciare senza ossigeno, motivo per cui la maggior parte degli aerei moderni non possono ancora volare fuori dalla nostra atmosfera; si bloccano e precipitano.

Gli scienziati stanno lavorando sodo cercando di inventare metodi alternativi di propulsione che non richiedano combustione. Questi di solito comportano l'anti-gravità. Le navicelle spaziali nei film di Star Wars semplicemente si sollevano da terra e volano nello spazio esterno, e un mezzo che possa fare ciò renderebbe molto più facile iniziare un viaggio su Marte.

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Demenza spaziale




Puoi anche chiamare questa "febbre da cabina". Non ci piace essere rinchiusi in un'auto per 200 miglia alla volta. Chiedi a qualsiasi agente della polizia stradale e ti dirà che se metti Gesù e Gandhi in auto abbastanza a lungo, inizieranno a combattere. Ora immagina di sopportare le angusti condizioni di vita del modulo di comando Apollo per 8 mesi con poco da fare. Poi, dopo alcuni giorni, forse un mese, di escursioni marziane deliziosamente emozionanti, in attesa di altri 8 mesi di poco da fare ma essere rinchiuso.

Vedi # 3 per un buon metodo con cui combattere ciò che gli astronauti chiamano "demenza spaziale". Ma il modo principale per evitarlo è togliere la mente agli astronauti dal loro isolamento. La ragione principale per cui fino ad oggi non sono stati commessi crimini violenti nello spazio, da qualsiasi nazionalità, è duplice: in primo luogo, le permanenze nel volo spaziale sono state brevi. La durata ininterrotta più lunga nello spazio è di 437,7 giorni, per Valeri Polyakov, dal 1994 al 1995. Era fisicamente solo per 258 di quei giorni, ma in ogni momento era in diretta comunicazione con il suo quartier generale russo, e condotto 25 esperimenti scientifici.Quindi, raramente era solo con nient'altro che i suoi pensieri per la compagnia.

È rimasto in orbita per così tanto tempo per dimostrare che uno stato mentale sano può essere mantenuto per tutta la durata di una missione con equipaggio su Marte - e quando è sbarcato sulla Terra, ha insistito per camminare da solo per dimostrare che questo sarebbe stato possibile Marte (vedi n. 5). Ma le sue valutazioni psicologiche notarono una marcata mancanza del suo stato emotivo e dell'umore generale. È stato osservato essere molto più stupido del solito e facilmente irritato da semplici domande.

Ora considera che gli intervalli di comunicazione in rotta verso Marte diventeranno progressivamente più lunghi finché, in orbita attorno a Marte, i segnali radio, che viaggiano alla velocità della luce, avranno bisogno di circa 22 minuti per viaggiare all'andata. Se si trova alla minima distanza possibile dalla Terra, i segnali radio avranno ancora bisogno di circa 6 minuti e mezzo per il roundtrip. L'adempimento emotivo con intervalli di 20 minuti tra i discorsi è impossibile e l'interazione umana è effettivamente invalida. L'equipaggio, nel frattempo, potrebbe anche stancarsi della reciproca compagnia molto prima che la sonda raggiunga Marte. Quindi devono temere il ritorno. I programmi spaziali impiegano gli psicologi per scegliere i membri dell'equipaggio sulla base del modo in cui possono andare d'accordo, e potrebbe essere impossibile farlo per così tanto tempo.

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La tuta spaziale




Il requisito principale di una tuta spaziale è la pressurizzazione, dal momento che senza di essa, un umano si gonfierà a circa il doppio della dimensione normale e apparirà un po 'come un powerlifter. La morte non è causata dal congelamento del flash o dal bollire del sangue, che si verificano entrambi, ma dai polmoni pieni d'aria che scoppiano come palloncini. Se non trattieni il respiro, ma fai esplodere tutto, rimarrai oscuro a causa dell'asfissia in circa 15 secondi e morirai entro 1 minuto, molto prima che tu possa congelare o il tuo sangue bolle. Quasi tutte le tute spaziali - dall'SK-1 di Yuri Gagarin a oggi - hanno gonfiato le tute, che pressurizzano il corpo espandendosi come palloncini.

Questi hanno fatto il loro lavoro magnificamente fino ad ora, ma i soggiorni nello spazio degli astronauti sono stati raramente per molto tempo. I semi sono voluminosi, sgraziato e non consentono una buona libertà di movimento. Sulla Luna, gli astronauti trovavano il modo più semplice di deambulare con "loping", o mezzo corsa e mezzo salto, e ciò era dovuto a una gravità così ridotta - ma Marte ha poco meno dei due quinti della gravità terrestre e farà Terra l'ambientazione in stile è notevolmente più semplice: gli astronauti saranno in grado di piegare le ginocchia e procedere in avanti, ma lasceranno momentaneamente il terreno per pochi centimetri. Non possiamo riprodurre precisamente questa attrazione gravitazionale sulla Terra; l'acqua fornisce un grado sufficiente di assenza di peso, ma rallenta il movimento degli arti.

Ciò di cui abbiamo bisogno per le escursioni marziane è un abito aderente, l'opposto di uno gonfiato; invece di pressurizzare la tuta, la tuta pressurizza il corpo stesso costringendolo in un involucro elastico aderente che copre tutto tranne la gola e la testa. La tuta può quindi pesare solo una o due libbre, invece della A7L da 200 libbre indossata da Neil Armstrong e Buzz Aldrin. Lo svantaggio della tuta attillata è il disagio che provoca agli inguini degli uomini e al seno delle donne, anche quando si indossa un protettore. Deve anche incorporare una capacità di raffreddamento o l'astronauta soccomberà all'esaurimento del calore in pochi minuti.





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Gravità artificiale




La gravità zero è un grave problema per i soggiorni a lungo termine nello spazio. Il corpo è progettato per la vita sulla Terra, con una forza gravitazionale di 1, mentre Giove, per esempio, possiede una forza g di 2.528. Nell'assenza di gravità dell'orbita o dello spazio, il corpo umano subisce aberrazioni radicali, in particolare atrofia muscolare e osteopenia, o perdita di massa e densità ossea. Per contrastare questi effetti, gli astronauti devono allenarsi strenuamente ogni giorno per almeno 4 o 5 ore, e questo non può essere fatto con pesi liberi, che sono anche senza peso. Vengono utilizzati pesi a molla, così come tapis roulant e cyclette, ma i risultati a lungo termine sono semplicemente insufficienti.

L'esempio più noto di gravità artificiale è la forza centrifuga. Un'astronave dovrebbe essere equipaggiata con una centrifuga massiccia, un anello rotante che applica una forza regolabile perpendicolare al proprio asse. Questi disegni sono popolari nei film di fantascienza, in particolare 2001: Odissea nello spazio. L'astronauta sarebbe in grado di camminare attorno alla parete interna della centrifuga come se fosse un pavimento. Al momento non esiste un'astronave equipaggiata con una tale centrifuga (vedi n. 10), ma sono stati studiati più progetti.

Gli astronauti che ritornano sulla Terra dopo soli 2 mesi di orbita non sono in grado di stare in piedi per più di 5 minuti e devono essere trasportati o fatti ruotare finché i loro corpi si riadattano alla gravità terrestre. Gli effetti sul corpo di un astronauta che viaggia per 8 mesi dalla Terra verso Marte sarebbero terribili: perderebbe l'1% della massa scheletrica al mese e, immediatamente dopo il viaggio, avrebbe dovuto eseguire importanti esercizi e studi scientifici sulla superficie di un pianeta con una forza g di appena meno di due quinti di quella terrestre. Quindi l'astronauta dovrebbe tornare a casa.

Un metodo per simulare la gravità è un semplice magnetismo, ma gli stivali magnetici si limiteranno semplicemente ad attaccare i piedi a una superficie, senza appesantire il corpo, e l'atrofia e l'osteopenia si protrarranno praticamente senza alcun cambiamento.

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Agenti patogeni marziani




Mentre la n. 9 viene definita "contaminazione diretta", questa voce riguarda la "contaminazione inversa". Se hai familiarità con H. G.La Guerra dei Mondi di Wells, sai che i marziani non vengono uccisi dal potere militare combinato dell'umanità, ma "dai più piccoli organismi che Dio, nella sua saggezza, ha messo su questa Terra." Ma se andiamo su Marte e torniamo sani e salvi, possiamo provocare una variazione all'indietro della visione di Wells.

Marte potrebbe ospitare la vita, e se è così, dobbiamo essere estremamente diffidenti nei suoi confronti. Le forme di vita più semplici sono spesso le più pericolose. Se la vita di Marte è in qualche modo suscettibile ai nostri agenti patogeni, siamo ugualmente suscettibili alla sua, non avendo sviluppato alcuna immunità a qualsiasi astronauta di forma vitale possa riportare all'esterno delle loro tute spaziali, o veicoli spaziali, o attrezzature, o persino all'interno dei loro corpi, una forma di vita rimasta in animazione sospesa per miliardi di anni solo per essere rianimata nel suo ambiente preferito.

Un singolo agente patogeno marziano potrebbe creare una pandemia globale che uccide assolutamente tutto sulla Terra. Per combattere questo, gli Apollo 11, 12 e 14 astronauti che hanno camminato sulla Luna sono stati messi in quarantena per 21 giorni ciascuno, prima che la Luna fosse dimostrata priva di vita. Ma la Luna non ha atmosfera. Marte ne ha uno, anche se molto più sottile, e con una combinazione di gas completamente diversa da quella terrestre. I primi astronauti che metteranno piede su Marte dovranno quindi essere messi in quarantena per un certo periodo al loro ritorno - e tuttavia, come potremo uccidere i microbi che riportano con loro?

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L'astronave




Questa voce si riferisce in particolare a # 10 e # 5. Al momento abbiamo molti veicoli spaziali in grado di raggiungere Marte intatti e in grado di svolgere i loro compiti robotici - ma quando aggiungiamo vite umane all'equazione, il numero di passività sale astronomicamente, se perdonerai il gioco di parole. Dovrà essere una nave spaziosa per ospitare 8 mesi di mobilità umana. Dovrà inoltre essere progettato con molte delle voci di questa lista, incluse le due successive, in mente.

Se deve avere una centrifuga gigante per gravità artificiale, sarà estremamente grande e costoso, ma soprattutto un lavoro di ingegneria estremamente complesso, e dozzine di ingegneri e scienziati della NASA hanno affermato che, ancora, semplicemente non abbiamo sviluppato i progressi tecnologici per costruire un tale mestiere. Quindi offrono speranza affermando che dovremmo avere la tecnologia nei prossimi decenni.

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Meteoroids




La Terra viene colpita ogni giorno da 1 settuplo di meteore, asteroidi e comete. La maggior parte di loro ha le dimensioni di un granello di sabbia. Anche quelli delle dimensioni di un furgone non raggiungeranno la superficie. Ma la Luna non ha atmosfera per bruciarli, e sebbene abbia un'area di superficie molto più piccola, basta solo dare uno sguardo a una foto ravvicinata per farti un'idea di tutti i detriti che ruotano nell'Universo. Le atmosfere si comportano come gli inceneritori che si liberano di gran parte di questa roccia, metallo e ghiaccio, ma nel vero spazio esterno, a milioni di miglia dalla Terra, non c'è atmosfera per proteggere l'astronave o l'equipaggio all'interno.

Ricorda in Star Wars IV, quando Han Solo ricorda alla Principessa Leia che l'avvio dell'iperspeed (più veloce del viaggio leggero) senza prima pianificare un percorso può portare a volare in una meteora? Quello fu uno dei momenti migliori del realismo della fantascienza.

Cosa succederà durante un viaggio di 8 mesi nello spazio profondo? C'è un sacco di niente tra Terra e Marte - tranne detriti di tutte le dimensioni che zingano a circa 50 volte la velocità del proiettile più veloce. Potremmo combattere efficacemente coprendo le pareti del velivolo con piastre di armatura. Ma questo viene sempre al prezzo del peso extra, il che renderà ancora più difficile cancellare l'orbita della Terra.

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Radiazione cosmica senza impedimenti




La nostra atmosfera e il campo elettromagnetico sono le uniche ragioni per cui non spariamo alla morte in questo stesso istante. La radiazione ultravioletta del Sole viene per lo più fermata dall'atmosfera, mentre la luce visibile, con lunghezze d'onda più lunghe, penetra attraverso il terreno. Questo non è vero nello spazio. Le tute degli astronauti sono dotate di visiere che fermano le radiazioni nocive del sole - e se non schermano i visi dei loro elmetti prima di affrontare la luce solare diretta, saranno rigonfiate e permanentemente accecate in pochi secondi.

Le radiazioni ultraviolette sono state facilmente fermate dai moduli di comando del programma Apollo in alluminio, ma durante i loro viaggi da e per la Luna, gli astronauti si sono lamentati di improvvisi lampi istantanei di luce blu o bianca. La luce non era visibile da nessuna parte all'interno o all'esterno della navicella, e non impediva in alcun modo all'equipaggio di svolgere i loro compiti, né causava loro dolore.

Quando le successive missioni spaziali hanno richiamato denunce e descrizioni simili di questi lampi di luce, gli scienziati hanno studiato e scoperto che erano causate da "raggi cosmici", che è un termine improprio. Non sono affatto raggi, ma particelle subatomiche, per lo più protoni solitari, che viaggiano quasi alla velocità della luce. Attraversano i veicoli spaziali e tecnicamente lasciano dei buchi nel materiale che attraversano, ma questi non permettono alcuna perdita perché sono più piccoli degli atomi.