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10 problemi oscuri che ostacolano le missioni di Mann su Marte
Dopo essere stato abbandonato su Marte, il personaggio di Matt Damon nel thriller spaziale Il marziano lottato per vivere sul pianeta rosso, affrontando un problema dopo l'altro. Ma nella vita reale, avrebbe trovato il modo di andare su Marte e adattarsi alla vita per essere una sfida prima di essere lasciato indietro.
Oltre alle radiazioni, al tempo trascorso nello spazio e ai problemi di salute mentale, ci sono altre importanti sfide per gli astronauti sulle missioni reali su Marte.
10 Il giorno marziano leggermente più lungo
Una giornata marziana dura 40 minuti più di una giornata terrestre. Sebbene possa sembrare una benedizione avere 40 minuti in più ogni giorno, il ritmo circadiano umano è impostato su 24 ore. Gli altri 40 minuti al giorno su Marte avrebbero presto provocato il jet lag perpetuo per gli astronauti, lasciandoli costantemente esausti.
La NASA ne ebbe un assaggio quando i controllori della missione dovettero lavorare su "Mars time" perché i primi rover Mars dovevano operare durante i giorni marziani. L'intero controllo delle missioni per il Sojourner era uguale a quello del rover. Dopo un mese, i controllori si sono stufati.
Per i successivi rover Mars, i controller della missione sono rimasti con successo su Marte per tre mesi, ma alla fine erano ancora completamente esauriti. Sembra che gli umani possano sopportare solo il tempo di Marte per brevi periodi. Per gli astronauti che rimangono su Marte per mesi, non ci sarebbe stato modo di allontanarsi dal tempo di Marte.
Studi sul sonno precedenti avevano apparentemente dimostrato che il corpo umano aveva un ritmo circadiano naturale di 25 ore, ma quegli studi erano sbagliati. Quando sono stati condotti studi più recenti, nessuno dei ritmi circadiani dei partecipanti è cambiato per adattarsi al tempo di Marte.
9 Gravità superficiale bassa su Marte
Sebbene gli scienziati possano facilmente simulare il viaggio su Marte mettendo gli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale per lunghi periodi di tempo, l'effetto sul corpo umano dell'esposizione prolungata alla gravità di Marte, che è solo il 38% della gravità superficiale sulla Terra, è sconosciuto.
La gravità parziale consentirà agli esseri umani di mantenere la densità critica dei muscoli e delle ossa? Se no, eserciterà aiuto? Dato che qualsiasi potenziale missione su Marte potrebbe far spendere gli astronauti per mesi in gravità marziana, questa è una domanda cruciale.
Usando simulatori imperfetti, due studi sui topi hanno scoperto che la perdita di ossa e muscoli nella gravità marziana può essere tanto grave quanto quella a gravità zero. Il primo studio ha scoperto che anche un ambiente con il 70% della gravità della Terra non era in grado di prevenire la perdita di muscoli e ossa.
Nel secondo studio, i ricercatori hanno rilevato almeno una perdita ossea del 20% nei topi a causa della gravità inferiore. Ma ricorda, questi studi sono solo simulazioni. Fino a quando gli astronauti non atterreranno su Marte, non ci sarà modo per noi di sapere esattamente come i loro corpi si adatteranno alla gravità inferiore.
8 Rocky Martian Terrain
Come Neil Armstrong ha scoperto durante la sua discesa verso la superficie della Luna, il suo sito di atterraggio era pieno di giganteschi massi che rappresentavano un pericolo per il suo lander. Un problema simile potrebbe accadere agli astronauti che atterrano sulla superficie di Marte. Avrebbero solo poco tempo sopra qualsiasi sito di atterraggio per rilevare ed evitare pericoli come grandi rocce o dune di sabbia.
Massi o pendenze potrebbero causare il ribaltamento di un lander marziano con le gambe di atterraggio quando colpisce la superficie. Anche le grandi caratteristiche del terreno possono essere difficili da vedere dall'orbita, quindi i pianificatori di missioni potrebbero potenzialmente perderle.
Piccole trincee o colline potrebbero ingannare i sensori per liberare il lander dai suoi paracadute prima del previsto o confondere i sistemi automatici con la velocità di atterraggio. Le probabilità che un lander fallisca a causa di problemi del terreno sono sorprendentemente alte. Uno studio ha ancorato la possibilità fino al 20 percento.
7 Diametro della carenatura del carico utile
Quando si progetta un lander equipaggiato da Marte, si verifica ripetutamente un problema tecnico: il diametro della carenatura del carico utile per il razzo sul quale verrà lanciato il lander Mars. Anche se la carenatura più grande in esame è di ben 8,4 metri (27,6 piedi) di diametro, è stato estremamente difficile per la NASA montare una carena del carico utile sul progetto di un lander con equipaggio di Marte.
Lo scudo termico rigido necessario per proteggere un carico utile pesante è troppo grande per adattarsi alla carenatura del carico utile. Quindi la NASA ha bisogno di usare una tecnologia di scudo termico gonfiabile che è sperimentale a questo punto.
Utilizzando i progetti esistenti per una missione su Marte, il più piccolo lander della NASA sarebbe estremamente angusto nella carenatura di 8,4 metri. Uno qualsiasi dei grandi lander della NASA non sarebbe adatto alla carenatura.
Anche se la NASA utilizza il lander più piccolo, avrebbero bisogno di fare delle riprogettate riprogettazioni, che includono la rotazione di un rover Mars per gli astronauti a testa in giù e la riprogettazione dei serbatoi del carburante. La dimensione della carenatura non può essere aumentata perché destabilizzerebbe il razzo.
6 Retropropulsione supersonica
La retropropulsione supersonica può essere un modo per rallentare un lander di Marte durante la sua discesa finale sulla superficie del pianeta. Ciò implica lanciare razzi nella direzione di viaggio mentre la navicella sta ancora andando più veloce della velocità del suono.
Nella sottile atmosfera marziana, la retropropulsione supersonica è un must. Ma lanciare razzi a velocità supersonica potrebbe creare onde d'urto che danneggiano un lander di Marte. La NASA non ha quasi nessuna esperienza con questa procedura, il che complica ulteriormente le sue possibilità di successo.
Ci sono tre problemi principali con questa tecnica. Innanzitutto, le interazioni tra la corrente d'aria e il pennacchio di scarico del razzo possono scuotere il lander. Secondo, il calore generato dallo scarico del razzo può riscaldare il lander di Marte. Terzo, potrebbe essere difficile mantenere stabile il lander mentre i razzi-razzi sparano.
Sebbene siano stati condotti test su piccola scala nelle gallerie del vento, è necessaria un'ampia serie di test più ampi che utilizzano hardware reale.Questa è una proposta costosa, a lungo termine.
Ma la NASA potrebbe avere un altro modo di indagare sulla retropropulsione supersonica. Recentemente ha osservato un test di SpaceX per riportare il suo primo stadio a terra, che ha prodotto dati preziosi.
5 elettricità statica
Conosci gli shock che ottieni quando tocchi una maniglia o un altro oggetto metallico? È un semplice irritante per noi sulla Terra. Ma su Marte, l'elettricità statica potrebbe causare seri problemi ai nostri astronauti.
Sulla Terra, la maggior parte delle scariche statiche sono causate dalle proprietà isolanti delle scarpe di gomma. Su Marte, quella sostanza isolante sarebbe il terreno di Marte stesso. Proprio camminando su Marte, un astronauta potrebbe accumulare una carica statica abbastanza forte da friggere elettronica delicata se avesse tentato di aprire le serrature o toccare l'esterno della navicella.
Il suolo marziano è fine e asciutto, il che lo rende un materiale isolante ideale. Il terreno è fino a 50 volte più fine della polvere sulla Terra. Mentre l'astronauta camminava, il terreno si accumulava sul suo vestito. Quando il vento marziano lo ha soffiato via, l'astronauta avrebbe accumulato una carica elettrica crescente.
I rover Mars utilizzano aghi ultrafini per spurgare questa carica elettrica. Ma una missione su Marte equipaggiata richiederebbe tute spaziali isolanti per proteggere gli astronauti e le attrezzature.
4 Avviare la disponibilità del veicolo
Lo Space Launch System (SLS) è il più grande razzo di lancio in sviluppo per il prossimo futuro. Sarà il razzo che lancerà una missione su Marte pezzo per pezzo.
Secondo gli attuali piani della NASA, saranno necessari una dozzina di missili SLS per una missione con equipaggio su Marte. Ma l'attuale infrastruttura di terra che supporta SLS è stata ridotta ai suoi requisiti minimi: una struttura per l'assemblaggio di missili, un enorme cingolato per trasportare il razzo verso il launchpad e un launchpad.
Se anche uno solo di questi componenti dovesse rompersi, potrebbe porre problemi significativi per la disponibilità dei veicoli di lancio. Questo collo di bottiglia di disponibilità potrebbe comportare diversi rischi per una missione di Marte con equipaggio.
Ad esempio, eventuali ritardi nell'assemblaggio e nel controllo del massiccio SLS avrebbero un impatto significativo sul programma di lancio. Così potrebbero questioni banali come il tempo o problemi tecnici minori.
Inoltre, il docking orbitale per l'assemblaggio di una navicella Mars richiede il lancio del razzo entro un determinato periodo di tempo (la "finestra di lancio"). Le opportunità favorevoli per le navi legate a Marte di lasciare l'orbita terrestre sono anche limitate.
Gli scienziati hanno sviluppato modelli di lancio utilizzando dati storici sulla disponibilità di lancio dello space shuttle. Mostrano che la NASA non può essere certo che il razzo SLS sarà in grado di lanciare all'interno di finestre di lancio specificate, il che potrebbe compromettere qualsiasi piano di missione di Marte.
3 Terreno marziano tossico
Nel 2008, la sonda Phoenix automatizzata della NASA ha fatto una brutta scoperta: ha trovato sali di perclorato sulla superficie marziana. Sebbene queste sostanze tossiche abbiano usi industriali, possono causare problemi alla ghiandola tiroide a dosaggi estremamente bassi.
Su Marte, i perclorati costituiscono almeno lo 0,5% del suolo, una quantità velenosa per gli esseri umani. Con gli astronauti che camminano e seguono il terreno nei loro habitat, non saranno in grado di evitare di essere contaminati dai perclorati.
Usando la tecnologia derivata da operazioni minerarie pericolose sulla Terra, le procedure di decontaminazione possono mitigare il problema in una certa misura. Ma i cambiamenti drastici di salute potrebbero ancora verificarsi mentre la ghiandola tiroidea viene interrotta.
I perclorati sono stati anche collegati a varie malattie del sangue. Tuttavia, gli scienziati non hanno fatto molte ricerche sugli effetti dei perclorati sul corpo umano, rendendo difficili da prevedere le conseguenze a lungo termine.
Gli astronauti potrebbero dover assumere ormoni artificiali per mantenere il loro metabolismo funzionante mentre affrontano gli effetti a lungo termine dell'esposizione al perclorato.
2 Stoccaggio a lungo termine di carburante per razzi
Il carburante per missili è necessario per portarci su Marte e tornare indietro. I combustibili per razzi più efficienti attualmente in uso sono l'idrogeno liquido e l'ossigeno liquido, che sono propellenti criogenici.
Questi combustibili devono essere congelati per la conservazione. Tuttavia, anche con una preparazione approfondita, l'idrogeno scappa ancora dai serbatoi di carburante ad un tasso del 3-4 percento del totale ogni mese. Sarebbe un disastro se gli astronauti su Marte scoprissero che non avevano abbastanza carburante per tornare a casa.
Gli astronauti potrebbero aver bisogno di mantenere i propellenti criogenici in ebollizione per diversi anni mentre completano la loro missione sul pianeta rosso. Ulteriori combustibili potrebbero essere fabbricati su Marte, ma mantenere il combustibile refrigerato richiederebbe isolamento e refrigeratori elettrici. I voli per testare tecnologie di archiviazione a lungo termine saranno necessari prima che qualsiasi astronauta intraprenda missioni su Marte.
1 romanzi e rotture
In un lungo viaggio in uno spazio ristretto, i romanzi tra astronauti sono del tutto possibili. Alla fine della giornata, gli umani hanno bisogno di contatto fisico e intimità. Ma mentre suona dolce e romantico, può anche finire male.
Nel 2008, un gruppo di persone è rimasto bloccato in un ambiente angusto per un lungo periodo di tempo per simulare una missione su Marte. Gli eventi hanno perso il controllo quando uno dei finti astronauti si è arrabbiato perché la sua ragazza dell'astronauta si rifiutava di fare sesso con lui e passava più tempo con un terzo astronauta.
Stressato e stanco, il primo astronauta scattò e diede al terzo astronauta una mascella rotta. Se questa fosse stata una vera missione, questo comportamento sarebbe stato estremamente dannoso per la missione.
Sfortunatamente, la NASA non sta nemmeno cercando di gestire queste possibilità.Secondo un recente rapporto dell'Accademia Nazionale delle Scienze, la NASA non ha indagato sulla questione delle relazioni sessuali sulle missioni su Marte e sui tipi di personalità che potrebbero andare d'accordo tra loro in spazi ristretti per un lungo periodo.