Jak budou lidé dobýt Mars a nad rámec

How humans will conquer Mars and beyond

 

Běží na guardian.co.ukTento článek s názvem “Jak budou lidé dobýt Mars a nad rámec” napsal Kevin Fong, pro The Observer v neděli 13. prosince 2015 08.30 UTC

V letošním roce Royal Institution vánoční přednášky podívejte se na výzvu lety lidí do vesmíru a co to znamená hodit lidi do konečné hranice na plavbách průzkumu.

Jako lékař jsem strávil více než deset let cestovat tam a zpět mezi Velkou Británií a NASA Johnson Space Center v Houstonu, pracuje jako hostující výzkumný pracovník na projektech od zkoumání účinků kosmického prostředí na stárnutí fyziologii umělým gravitačním systémům. Zároveň jsem dokončil svůj juniorský lékařskou přípravu v anesteziologii a intenzivní péči. Bylo to zvláštní snaží spojovat tyto dva životy dohromady. Práce na jednotce intenzivní péče přes noc, míří na letiště na konci směny, popadat vyspat v letadle, a pak přijíždí další den v zasedací místnosti v Houstonu, kde lidé seděli kolem mluví o tom, jak posílat lidi bezpečně na Marsu.

Ale věc, která souvisí se dvěma byla výzva života v extrémních. V nemocnici jsem se díval na extrémy života, i když byly vystaveny nemocemi a zraněními. V Nasa jsem se díval na ohrožení lidské fyziologie extrémy fyzického světa a vesmíru.

Když hovoříme o extrémních podmínkách můžeme získat hrubou představu o jejich úsporných opatření ze strany posoudit, jak dlouho budou podporovat lidský život bez ochrany a bez jakékoliv podpory. Tímto opatřením prostoru je konečný extrémní: jednoznačně nepřátelský k lidské fyziologie, to neposkytuje žádnou podporu pro život člověka vůbec. Nechráněný cestovatel prostoru přežije v tomto prostředí pouze na několik sekund.

Ty by mohly představit, že by bylo dost pro lékaře dělat - že pokud jde o pronikání člověka do vesmíru, lidé, kteří chápou a umí manipulovat s lidskou fyziologii by v čele tohoto úsilí. Ale lékaři hrají druhé housle chudý na to, co je v drtivé většině kultura strojírenství - ak tomu dobrý důvod.

Kosmického letu je ve fyzikálním principu odzbrojujícím jednoduchý. Tak jednoduché, ve skutečnosti, že Newton začal rozumět dynamice, která jej základem téměř 400 před lety. Chcete-li opustit Zemi a vstoupit oběžnou dráhu kolem něj, musíte nejprve hodit objekt po celém světě tak silně, že jeho trajektorie přesahuje horizonty na Zemi - tak tvrdě, že to může být děláno k pádu takovým způsobem, že nikdy znovu najde zem.

A tak, aby objekt na oběžnou dráhu kolem Země budete muset poskytnout s obrovským množstvím energie. V širším smyslu Čím rychleji jedete širší poloměr oběžné dráze dosáhnout; aby vozidlo k dosažení oběžné dráhy dostatečně široká, aby si to nechat ujít jak Zemi a horní vrstvy atmosféry, aby vám umístit ve stejné výšce jako při Mezinárodní vesmírná stanice nějaký 250 míle nad námi, budete muset cestovat po celém 17,500mph.

K tomu je třeba vozidlo poháněné motory a palivovými nádržemi s výbušným kapacitou malé jaderné zbraně. Tato cesta, od povrchu Země do nízké oběžné dráze - na palubě kosmické lodi Sojuz - trvá něco málo přes osm minut. A tak z důvodu, že kultura u NASA, a kosmické agentury po celém světě, je tak pevně zakotvena v požadavcích inženýrství spíše než ty, které biologie člověka je proto, že v této krátké, ale násilné období se téměř nic moderní medicína může nabídnout, pokud jde o ochranu. během startu, buď inženýrské práce a každý žije, nebo tomu tak není a každý zahyne.

Zachování lidského života po celém zahájení nezávisí na lékařských postupů, ale na soustředných vrstev inženýrské ochrany že inženýři navrhovat a stavět a záměnu plenek astronautem posádkám.

Tyto raketové motory musí vystřelit perfektně, dodává ten správný tah v pravý čas, Režie přesně tím správným způsobem. Obrovská síla tohoto pohonu nesmí třást vozidlo, její systémy nebo jejich křehký náklad cestujících od sebe. Je úkolem inženýrských týmů, aby se ujistil, že spouštěč a vozidlo jsou určeny k provádění tváří v tvář sil, které se snaží zničit.

A je posazeno na vrcholu této věže kerosinu a kyslíku je malá kapsle, s objemem hrstky telefonních automatů, a několik tun zásob a tři cestující namačkáni v mezi nimi. Že kapsle je malá bublina podpory života, štípl pryč od Země a udržován uměle. Uvnitř, Stále více stroje poskytují prodyšné atmosféru s dostatečný tlak a teplo na podporu života v prázdnotě prostoru. Máte-li přežít zahájení, Vaše problémy jsou ve skutečnosti teprve začíná.

Christopher Hadfield na ISS
Vysoký stolek: Chris Hadfield jíst ve stavu beztíže na palubě Mezinárodní vesmírné stanice. Fotografie: na

Mezinárodní vesmírná stanice

Je lákavé myslet na Mezinárodní vesmírné stanici jako hi-tech Velký bratr Dům, plovoucí vysoko nad Zemí. V jistém smyslu je to pravda: životní podmínky jsou drsné jakýmkoliv běžným standardem. Existuje jen velmi málo tvor pohodlí a velmi málo soukromí. Je živým uspořádání ježily s potenciálem obrovského sociálního konfliktu. Ale pozoruhodně, který je do značné míry zabráněno, a 15 roky provozu nedošlo k žádným vystěhovávání.

Ale ISS je mnohem více než ubytovacího bloku. Když posádky jít žít tam jsou usídlit uvnitř stroje, na nichž jsou jejich životy závisejí každý druhý den. Oni elektrolýzy vody se produkují kyslík, používají molekulární síta drhnout odpadní plyny ze vzduchu, který dýchají, běžet topných systémů z obrovských slunečních panelů, které lze vyčerpat 80 kW výkonu. Že solární energie také pohání čtyři velké gyroskopy, která stabilní a řídit stanici, jí brání omílání mimo kontrolu.

Mezinárodní kosmická stanice není ani zdaleka klidný: to hučí a whines trvale; Ventilátory běží po celou dobu. Bez tíže horký vzduch nestoupá a studený vzduch nepotopí. Tady je, jako následek, ne konvekce a bez toho, že je těžké se dostat vzduch přesunout nebo míchat. Které zase způsobí problémy, opouštět astronautů náchylné k bolestem hlavy ve špatně větraných prostorách, kde vydechovaný oxid uhličitý může vybudovat. Proto je konstantní buben motorů stloukání vzduchu. Návrhy na ISS, jako téměř všechno ostatní, že posádky závisí na zdravý životní styl, jsou umělé. Všechny tyto snahy jen tvrdit, že bublina na podporu života v základně jen 250 míle nad našimi hlavami. Výzvy, které je bezpočet a my jsme ani začali ještě hovořit o odchodu z nízké oběžné dráhy.

Zpět na Měsíci

Tam je nedokončená záležitost na Měsíci. Je téměř půl století, protože program Apollo přistálo tucet mužů na svém povrchu. A i když to představuje poklad vědeckých objevů, nikdo se vrátil od. Nízkou oběžnou dráhu Země je 250 míle daleko a může být dosaženo během několika minut. Měsíc je asi 250,000 míle daleko, trvá několik dní se dostat do a, navíc k izolaci a zvýšené složitosti rakety vědy požadované, opustí posádky extrémně citlivé na záření. Na Zemi jsme chráněni před některými druhy záření tlustou deku atmosféry nad, který absorbuje záření gama, x-paprsky a ultrafialové záření, které by jinak být škodlivé. Ale je tu ještě další vrstvu ochrany, která také udržuje nás v bezpečí: Magnetické pole Země.

Magnetosféra vyfiltruje zvláště škodlivé druhy záření, která je ve formě nabitých, vysokoenergetických částic - atomová jádra vyplivl jako vedlejší produkt při termonukleárních reakcích ve hvězdách včetně naší vlastní. Tento typ záření je zvláště škodlivé a, Během slunečních erupcí, může zvýšit intenzitu mnoho tisíckrát. V současné době máme málo ve způsobu účinnou ochranu proti záření, který je dodáván s nejhoršími slunečními erupcemi.

Mars a nad rámec

V posledních letech se myšlenka uvedení lidské posádky na povrch něco jiného než Měsíci nebo Marsu našla svou cestu do strategických dokumentech mezinárodních kosmických agentur. Tato mise je méně sci-fi, než si myslíte. Rosetta mise Evropské kosmické Agenecy je, který tak okázale přistálo modul Philae na povrchu komety posledním roce, nám ukázala, že bychom mohli najít a zachytit malý cíl řítí vesmírem stovky miliard mil daleko. To poskytlo agentury jistotu, že jejich představa o přistání lidské posádky na asteroidu by mohla být realizovatelná.

Ale nyní se Mars, která leží na okraji možnosti, a přežívající tuto cestu představuje výzvu na jiném měřítku. Mars, Problém je vzdálenost a čas. Chcete-li získat na rudé planetě budete muset projít stovky milionů meziplanetárních mílí; více než 1,000 násobek vzdálenosti Apollo posádky cestovali na Měsíc. Se stávající technologie to bude trvat šest až devět měsíců cestovat ze Země na Mars a stejný opět na zpáteční cestě.

To je spousta času stráveného bez gravitační zatížení na svém těle. Stav beztíže může vypadat jako zábava, ale jako všechno ostatní, příliš mnoho z nich může být špatná věc. When fyziologové nejprve zvažoval, jaký vliv kosmického prostředí může mít na lidské tělo, Než někdo dokonce už do vesmíru, že správně předpověděl, že sval a kost by odpad. Tyto systémy jsou tvarované gravitací a jako každý, kdo někdy tolik jako podíval v tělocvičně ví, pokud nechcete používat jej ztratit. Kvůli tomu, posádky na palubě Mezinárodní vesmírné stanice se musí podřídit denní program odporové cvičení, aby se pokusila zabránit některé z těchto kostí a svalové ztráty.

povrchu Marsu
Tam byl život na Marsu? Tmavé pruhy na zemském povrchu, které se zdají naznačovat přítomnost tekoucí vody. Fotografie: NASA / Reuters

Stav beztíže vykoná zmatek s dalšími systémy. To rozčiluje vaše smysly rovnováhy a koordinace, dělat to více obtížný pro členy posádky ke sledování pohyblivých cílů, vytváření iluze pohybu a, Pro prvních dnech letu, Obecně což je cítit hezkou nevolnost. S výjimkou nevolnosti, všechny tyto problémy mají tendenci se zhoršovat čím déle budete trávit bez tíže.

Poslední dobou, nové - a potenciálně více znepokojující - problémy se vyskytly. Z důvodů, které nejsou dosud zcela jasné, tlak v mozku některých astronautů se zdá stoupat v důsledku kosmického letu, a toto bylo spojována se změnami ve svém zraku, že někdy přetrvávají po mnoho let po návratu na Zemi. Tento jev byl pouze všimli poté, co dlouhého trvání mise, který upozorňuje na zprávu: tráví hodně času ve vesmíru není velký pro vaše zdraví.

Ale čas také vytváří problémy pro systémy podpory života. Pokud si představit množství jídla, voda, kyslíku a energie jedna osoba by mohla spotřebovat do mise sadě trvat až tři roky (pokud zahrnete povrchovou pobyt), která vyžaduje poměrně značnou spižírnu. Nyní násobit, že posádka čtyř až šesti let a vypadá to, že budete potřebovat neskutečně obrovské kosmické lodi, jen aby vám jíst a pít.

A to není nemožné, pokud jste schopni recyklovat a znovu použít vše, co můžete. Již na palubě astronauti prostor stanice recyklovat většinu z jejich odpadních vod, včetně jejich moči. Že drhnout oxidu uhličitého z jejich vydechovaného vzduchu a rebreathe zbývající kyslík. Byste měli být schopni jít dál stále, od pěstování obilí hydroponicky, jako zdroj potravy a mechanismus odstraňování oxidu uhličitého a obnovení dodávky kyslíku. Pokud zvolíte ty správné rostliny můžete dokonce recyklovat dusíku v lidském pevného odpadu. Což je samozřejmě je vědecký způsob, jak říkat, že možná byste mohli používat svůj vlastní lejno oplodnit své celoživotní podporující plodiny.

Systém podle propracované, jako je, že je velmi obtížné sestavit, spravovat a udržovat, a je pravděpodobné, že bude chvíli trvat, než vidíme skleníky létající přes hlubokého vesmíru. Pro tuto chvíli život technické podpory bude spokojit s hledáním způsobů, jak recyklovat více a více prostředků Mohou, a tím snížit množství užitečného zatížení, které posádky museli vyčlenit za věci, které je udržují při životě.

K dispozici je jednoduchý ponaučení z toho všeho: Prostor je těžké. Všechny snahy jsou pohraniční. Ale je tu spousta, aby zde oslavili. Od počátku 21. století došlo k trvalé přítomnosti člověka ve vesmíru. To, co začalo jako náhradní bojiště pro jaderné válce se stala nadnárodní program vědy, průzkum a spolupráce. Toto není místo se dostat do diskuse o proč bychom měli prozkoumat prostor vůbec. Existuje mnoho výhod, které pocházejí z lidského průzkumu vesmíru, ale jeden je důležitější než všechny ostatní. průzkum vesmíru Human inspiruje děti studovat a věnovat se kariéře ve vědě, Technologie a inženýrství. Činí tak tím, že ukazuje, že je v rámci lidské představivosti něco by mohlo být možné. Vím to, protože mě to inspirovalo a po celé mého života se i nadále držet svou fascinaci.

Je to obrovská čest dát Royal Institution vánoční přednášky. a ano, Brát-home zpráva je, že prostor je těžké. Ale skutečná poučení pro letošní publiku, že to bylo mé dobrodružství a to může být váš příliš.

Jak přežít ve vesmíru se zobrazí na BBC4 ve třech částech na 28, 29 a 30 Prosince v 8 hodin. Více informací na Webové stránky Royal Institution je a připojit se ke konverzaci na Twitteru a Instagram podle následujících @ri_science nebo vyhledáním #xmaslectures

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

Publikováno pomocí Guardian News Feed plugin pro WordPress.

28612 0