Как хората ще завладее Марс и отвъд

How humans will conquer Mars and beyond

 

Осъществено от Guardian.co.ukТази статия, озаглавена “Как хората ще завладее Марс и отвъд” е написана от Кевин Фонг, за The Observer в неделя 13 декември 2015 08.30 UTC

Тази година Коледни Лекции Royal институцията Посетете предизвикателството на космически полети на хора и какво е необходимо, за да хвърлят хората в последната граница на пътувания на проучване.

Като лекар съм прекарал повече от десетилетие пътува напред-назад между Великобритания и НАСА Johnson Space Center в Хюстън, работи като гостуващ изследовател по проекти, вариращи от проучване на последиците от космоса среда на стареене физиология на изкуствените системи за земното. В същото време аз бях завършването ми младши медицинско обучение в анестезия и реанимация. Това беше странно, опитвайки се да снаждане тези два живота заедно. Работата по интензивно отделение за една нощ, позиция до летището в края на смяната, вземете някои сън в самолета, и след пристигането на следващия ден в заседателната зала в Хюстън, където хората седяха около говорим за това как да се изпращат хора безопасно до Марс.

Но това, което свързва двете е предизвикателството на живота в крайните. В болницата гледах крайностите на живот, когато са предизвикани от болести и наранявания. В НАСА Гледах на заплахата за физиология на човека от крайните точки на физическия свят и Вселената.

Когато говорим за екстремни условия можем да получим приблизителна представа за тяхната строгост, като е преценил колко дълго те ще подкрепи човешкия живот без предпазни средства и неподдържан. Чрез тази мярка пространство е най-добрата крайност: еднозначно враждебна към човешката физиология, тя не предоставя подкрепа за човешки живот каквато. незащитена пространство пътник ще оцелее в тази среда само за няколко секунди.

Можете да си представите, че ще има достатъчно за да се направи един лекар - че когато става дума за изследване на космоса от човека, хора, които разбират и могат да манипулират човешката физиология ще бъде в челните редици на това усилие. Но лекарите играят лоша втора цигулка, което е предимно на култура на инженеринг - и с добра причина.

Space полет е във физически принцип обезоръжаващо проста. Така че просто в това, че Нютон е започнал да се разбере динамиката, че в основата на почти 400 Преди години. За да напусне Земята и влиза орбита около него, първо трябва да се хвърлят един обект в целия свят толкова силно, че неговата траектория се простира отвъд хоризонта на Земята - толкова силно, че тя може да се направи, за да падне по такъв начин, че тя никога отново намира на земята.

И така, за да се сложи обект в орбита около Земята, което трябва да му предостави огромно количество енергия. В общи линии по-бързо и да отидете по-широк радиус на орбитата да постигнете; за да получите на превозно средство, за да се постигне една орбита достатъчно широк, за да го да пропусне и двата Земята и горните слоеве на атмосферата, да поставите в същото надморската височина, тъй като Международната космическа станция някои 250 мили над нас, което трябва да се движат с около 17 500 mph.

Това изисква по-превозно средство, задвижвано от двигатели и резервоари за гориво с взривно капацитет на малък ядрено оръжие. Това пътуване, от повърхността на Земята в ниска околоземна орбита - на борда на космическия кораб Союз - отнема малко над осем минути. И така, поради факта, че културата на НАСА, и космически агенции по целия свят, е толкова здраво вкоренени в исканията на инженерно-скоро, отколкото тези на човешката биология е така, защото в този кратък, но бурен период няма почти нищо съвременната медицина може да предложи по отношение на защитата на. По време на старта, или инженерно работи и всеки живее, или това не е така и всеки, загива.

Опазването на човешкия живот в целия старта зависи не след медицински процедури, но от концентрични слоеве от инженерна защита, че инженерите дизайн и изграждане и възпирам астронавтът екипажите в.

ракетни двигатели трябва да стрелят перфектно, доставят само правото тягата в точния момент, насочено в точно по правилния начин. Огромната сила на това задвижване не трябва да бъде позволено да се разклаща на превозното средство, неговите системи или нейната крехка товари от пътници, освен. Това е работа на инженерни екипи да се уверите, че стартера и превозното средство са проектирани да изпълняват в лицето на сили, които се опитват да ги унищожат,.

И кацнала на върха на тази кула на керосин и кислород е една малка капсула, с обема на шепа телефонни кабини, и няколко тона доставки и трима пътници натъпкани в сред тях. Това капсула е малък балон на поддържане на живота, притискане на разстояние от Земята и се поддържа изкуствено. Вътре, още повече машини осигуряват въздух за дишане, с достатъчно налягане и топлина, за да поддържа живота в празнотата на пространството. Ако оцелее старта, Вашите проблеми са наистина само само началото.

Кристофър Хадфийлд на МКС
висока маса: Chris Hadfield хранене при нулева гравитация на борда на Международната космическа станция. Снимка: за

Международната космическа станция

Изкушаващо е да се мисли за Международната космическа станция като хай-тек Голям брат къща, плаващ високо над Земята. В някои сетива, че е вярно: условията на живот са остри като всеки нормален стандарт. Има няколко създание удобства и скъпоценни малко уединение. Тя е жива договореност настръхнали с потенциал за огромен социален конфликт. Но забележително, че до голяма степен се избягва и в 15 години на работа не е имало изселване.

Но МКС е много повече от един блок настаняване. Когато екипажите отиват да живеят там, те са както живеят във вътрешността на машината, на която животът им зависят всяка секунда от деня. Те електролизирам вода за производство на кислород, наемат молекулярни сита да търкат отпадъчни газове от въздуха, който дишат, тичам отоплителни системи от огромни соларни матрици, които могат да се изпомпва 80kW на властта. Това слънчевата енергия също задвижва четири огромни жироскопи, които стабилно и направлява станция, го предпазва от преобръщане извън контрол.

Международната космическа станция е далеч от спокойна: той бръмчи и хленчове вечно; Феновете се изпълняват през цялото време. Без гравитация горещ въздух не се повишава и студен въздух не потъват. Има, като последствие, не конвекция и без това е трудно да се получи на въздуха да се движи или да не смесват. Това от своя страна води до проблеми, оставяйки астронавти предразположени към главоболие в лошо вентилирани участъци, където издишания въглероден диоксид може да се изгради. Оттук и постоянна барабана на мотори избиване на въздуха. Проектите на МКС, като почти всичко останало, че екипажите зависят за здравословен начин на живот, са изкуствени. Всички тези усилия, само за да се поддържа, че балон на поддържане на живота в преден пост просто 250 мили над главите ни. Предизвикателствата, които участват са легион и ние дори не са започнали да се говори за напускане на ниска околоземна орбита още.

Обратно към Луната

Има недовършена работа на Луната. Тя е почти половин век, тъй като програмата Аполо кацна десетина мъже на повърхността си. И докато тя представлява истинска съкровищница на научно откритие, никой не е обратно, тъй като. Ниска околоземна орбита е 250 мили и може да се стигне за минути. Луната е около 250,000 мили, отнема дни, за да стигнем до и, в допълнение към изолация и допълнителното усложняване на науката на ракета изисква, оставя екипажи изключително уязвими за радиация. На Земята ние сме защитени от някои видове радиация от дебела покривка на атмосфера горе, който абсорбира гама лъчи, х-лъчи и ултравиолетовите лъчи, които в противен случай би било вредно. Но има и още един слой на защита, което също ни държи в безопасност: магнитното поле на Земята.

Магнитосферата филтрира особено вредно видове радиация, който идва под формата на заредена, високоенергийни частици - атомните ядра изхвърлени като страничен продукт на термоядрените реакции в звезди, включително нашата собствена. Този вид радиация е особено вредно и, по време на слънчеви изригвания, може да се увеличи по интензитет от много хиляди пъти. В момента ние имаме малко по пътя на ефективна защита от радиация, която идва с най-лошите слънчеви изригвания.

Марс и отвъд

През последните години идеята за поставяне на човешките екипажи на повърхността на нещо различно от Луната или Марс е намерил своя път в стратегически документи на Международната космическа агенции. Тази мисия е по-малко научна фантастика, отколкото предполагате. Мисията на Европейската космическа Agenecy на Rosetta, които толкова зрелищно разтоварил Филе Lander на повърхността на комета през миналата година, ни показа, че можем да намерим и открадна една малка целева фучащ чрез космически стотици милиарди километри. Това е дал агенции увереност, че тяхната идея за кацане на човешки екипаж на астероид може да е реализуема.

Но за сега това е Марс, който се намира на ръба на възможностите, и оцеляване, че пътуването е предизвикателство в друг мащаб. С Марс, проблемът е, разстояние и време. За да стигнете до червената планета, което трябва да преминават стотици милиони междупланетни мили; повече от 1,000 Часовете разстояние Аполо екипажи пътували до Луната. С съществуващата технология ще отнеме между шест и девет месеца, за да пътува от Земята до Марс и пак на реванша.

Това е много време, прекарано без никакво гравитационно натоварване на тялото си. Безтегловност може да изглежда като забавление, но както всичко останало, твърде много от него може да бъде нещо лошо. Когато физиолози първи счита какъв ефект пространство среда може да има върху човешкото тяло, преди някой дори е бил в космоса, те правилно прогнозира, че мускулите и костите ще губим. Тези системи са изваяни от гравитацията и като всеки, който някога е толкова много, като погледна с фитнес зала знае, ако не го използвате, можете да го загубим. Заради това, екипажите на борда на Международната космическа станция трябва да се подлагат на дневна програма на резистивни упражнения, за да се опита и да предотврати някои от които костната и мускулната загуба.

на повърхността на Марс
Имало ли е живот на Марс? Тъмни петна по повърхността на планетата, което изглежда да е признак за наличието на течаща вода. Снимка: НАСА / Ройтерс

Безтегловност опустошава с други системи. Това разстройва сетивата си за баланс и координация, което го прави по-трудно за членовете на екипажа да проследяват движещи се цели, създават илюзии за движение и, В първите няколко дни на полет, обикновено прави ги да се чувстват доста рискован. С изключение на гаденето, всички тези проблеми са склонни да се влоши, колкото по-дълго прекарат в безтегловност.

напоследък, нови - и потенциално по-тревожни - проблеми изникват. По причини, които все още не са съвсем ясни налягането в мозъка някои астронавтите изглежда да се покачва, като следствие от космически полет, и това е свързано с промени в зрението, които понякога продължават да съществуват в продължение на много години след завръщането си на Земята. Това явление е само забелязал, след дълги мисии продължителност, което подчертава посланието: прекарва много време в космоса не е чудесно за вашето здраве.

Но времето също създава проблеми за системи за поддържане на живота. Ако си представим, количеството на храната, вода, кислород и енергия за един човек може да се консумира в комплект мисия да продължи до три години (ако включите престоя на повърхността), която изисква доста доста голям килер. Сега се размножават, че от екипаж от четири или шест и тя изглежда като имате нужда от невероятно огромен космически кораб просто да ви се напоят и хранят.

И това не стане невъзможно, освен ако не сте в състояние да се рециклира и повторно използване на всичко, което може. Вече на борда на астронавтите на космическата станция рециклират повечето от техните отпадъчни води, включително тяхната урина. Те търкат въглероден диоксид от тяхната издишания въздух и rebreathe останалата кислорода. Може да бъде в състояние да отиде по-далеч още, от отглежданите култури hydroponically, като източник на храна и механизъм за отстраняване на въглеродния диоксид и подновяване на подаването на кислород. Ако изберете правилните растения може дори да се рециклират азота в човешкото твърди отпадъци. Което, разбира се, е научен начин да се каже, че може би бихте могли да използвате вашия собствен курешки, за да оплодят животоподдържащи вашите култури.

Система като сложни като че е изключително трудно да се съберат, управляват и поддържат, и това е вероятно да мине известно време преди да видим оранжерии, плаващи през дълбокия космос. За сега за поддържане на живота инженери ще се задоволяват с намирането на начини за рециклиране на все повече и повече от средствата, които те могат да, и по този начин се намалява количеството на полезния товар, че екипажите трябва да заделят за нещата, които ги държат жив.

Има един прост урок от всичко това: пространство е трудно. Всички гранични усилия са. Но има много да празнуват тук. От началото на 21 век е имало постоянно човешко присъствие в космоса. Това, което започна като заместител на бойното поле за ядрена война се превърна в мултинационална програма за наука, проучване и сътрудничество. Това не е мястото, за да влязат в дискусия за това защо трябва да изследваме космоса изобщо. Има много ползи, които произтичат от проучване човешкото пространство, но е по-важно от всичко останало. проучване Human пространство вдъхновява децата да учат и се насочат към кариера в областта на науката, технологии и инженеринг. Това се постига чрез тях, че показвайки в границите на човешкото въображение нещо би било възможно. Знам това, защото тя ме вдъхнови и на цялата територия на живота си продължава да държи ми очарование.

Това е огромна чест да даде коледни Лекции Кралския институт на. И да, приемане дома съобщението е, че пространството е трудно. Но истинският урок за тази година публиката е, че това е моето приключение и тя може да бъде ваш твърде.

Как да оцелеем в космоса ще бъде показан на BBC4 в три части на 28, 29 и 30 Декември в 20:00. Разберете повече на уебсайт Royal на институцията и да се присъедините към разговора на Twitter и Instagram като следвате @ri_science или търсите #xmaslectures

guardian.co.uk © Guardian News & Media Limited 2010

Публикувано чрез Guardian News Feed плъгин за WordPress.

28687 0