Sut y bydd pobl goncro Mars a thu hwnt

How humans will conquer Mars and beyond

 

Powered by Guardian.co.ukMae'r erthygl hon yn dwyn y teitl “Sut y bydd pobl goncro Mars a thu hwnt” Ysgrifennwyd gan Kevin Fong, ar gyfer The Observer ar ddydd Sul 13 Rhagfyr 2015 08.30 UTC

Eleni, mae'r Darlithoedd Nadolig Sefydliad Brenhinol yn edrych ar yr her o hedfan gofod dynol a'r hyn y mae'n ei gymryd i hurl bobl i mewn i'r ffin terfynol ar fordeithiau o archwilio.

Fel meddyg treuliais mwy na degawd yn teithio yn ôl ac ymlaen rhwng y DU a Nasa Johnson Space Center yn Houston, gweithio fel ymchwilydd yn ymweld ar brosiectau sy'n amrywio o astudio effeithiau ar yr amgylchedd lle ar heneiddio ffisioleg i systemau disgyrchiant artiffisial. Ar yr un pryd, yr oeddwn yn cwblhau fy hyfforddiant meddygol iau mewn anaesthesia a gofal dwys. Roedd yn rhyfedd ceisio Splice y ddau bywydau gyda'n gilydd. Mae gweithio ar uned gofal dwys dros nos, mynd i'r maes awyr ar ddiwedd y sifft, crafangio rhywfaint o gwsg ar yr awyren, ac yna yn cyrraedd y diwrnod nesaf mewn ystafell gyfarfod yn Houston, lle mae pobl yn eistedd o gwmpas yn siarad am sut i anfon pobl yn ddiogel i'r blaned Mawrth.

Ond y peth oedd yn cysylltu'r ddau oedd yr her o fyw ar yr eithafion. Yn yr ysbyty oeddwn yn edrych ar yr eithafion o fyw pan gânt eu herio gan y clefyd ac anafiadau. Yn Nasa oeddwn yn edrych ar y bygythiad a berir i ffisioleg dynol drwy eithafion y byd ffisegol a bydysawd.

Pan fyddwn yn sôn am amgylcheddau eithafol y gallwn gael syniad bras o'u llymder trwy farnu pa mor hir y byddant yn cefnogi bywyd dynol heb eu diogelu a heb gymorth. Erbyn hynny lle y mesur yw'r eithafol yn y pen draw: unigryw elyniaethus i ffisioleg dynol, mae'n darparu unrhyw gefnogaeth ar gyfer bywyd dynol o gwbl. Byddai'r teithiwr gofod heb amddiffyniad oroesi yn yr amgylchedd hwnnw dim ond am ychydig eiliadau.

Efallai y byddwch yn dychmygu y byddai digon i feddyg wneud - hynny pan ddaw i archwilio'r gofod dynol, Byddai pobl sy'n deall ac yn gallu trin ffisioleg dynol fod ar flaen y gad o ymdrech honno. Ond mae meddygon meddygol yn chwarae ffidil ail gwael i beth yw mwyafrif llethol diwylliant o beirianneg - a gyda rheswm da.

hedfan gofod yw mewn egwyddor gorfforol disarmingly syml. Felly syml mewn ffaith fod Newton wedi dechrau deall y ddeinameg sy'n sail iddi bron 400 Flynyddoedd yn ôl. I adael y Ddaear a mynd i mewn orbit o'i amgylch, yn gyntaf bydd angen i chi daflu gwrthrych ar draws y byd mor galed bod ei taflwybr ymestyn y tu hwnt gorwelion y Ddaear - mor galed y gellir ei wneud i ostwng yn y fath fodd fel na fydd byth eto yn dod o hyd i'r ddaear.

Ac felly i roi gwrthrych i orbit o gwmpas y Ddaear rhaid i chi ei roi iddo swm enfawr o ynni. Yn fras y gyflymach i chi fynd yr ehangach radiws yr orbit i gyflawni; i gael cerbyd i gyflawni orbit ddigon eang i gael i golli yn y Ddaear a'r haenau uchaf yr atmosffer, i osod chi ar yr un uchder â'r Orsaf Ofod Ryngwladol rhai 250 milltiroedd uwch ein pennau, angen i chi deithio o gwmpas 17,500mph.

Mae hynny'n gofyn cerbyd a yrrir gan beiriannau a tanciau tanwydd gyda'r gallu ffrwydrol o arf niwclear bach. Mae'r daith, o wyneb y Ddaear i orbit Ddaear isel - ar fwrdd y llong ofod Soyuz - yn cymryd ychydig dros wyth munud. Ac felly y rheswm bod y diwylliant yn Nasa, ac asiantaethau lle ar draws y byd, mor gwreiddio'n gadarn yn y gofynion peirianneg yn hytrach na rhai o bioleg ddynol oherwydd yn y cyfnod byr ond dreisgar nid oes bron unrhyw beth y gall meddygaeth fodern gynnig yn y ffordd o amddiffyniad. Yn ystod lansiad, naill ai'r gwaith peirianyddol ac mae pawb yn byw, neu nad yw'n gwneud hynny ac mae pawb yn darfod.

Mae cadwraeth bywyd dynol drwy gydol ei lansio yn dibynnu nid ar weithdrefnau meddygol ond ar haenau consentrig o amddiffyniad artiffisial sy'n dylunio peirianwyr ac adeiladu a swaddle criwiau gofodwr yn.

Mae'n rhaid i'r peiriannau roced tân yn berffaith, cyflwyno dim ond y byrdwn cywir ar yr adeg iawn, cyfeirio yn union y ffordd iawn. Ni ddylai'r grym aruthrol y gyriad yn cael ei ganiatáu i ysgwyd y cerbyd, ei systemau neu ei chargo fregus o deithwyr ar wahân. Mae'n yw'r swydd timau peirianneg i wneud yn siŵr bod y lansiwr a bod y cerbyd yn cael eu cynllunio i berfformio yn wyneb grymoedd sy'n ceisio dinistrio.

Ac yn clwydo ar ben y tŵr o cerosin ac ocsigen yn capsiwl bach, gyda'r nifer o lond llaw o flychau ffôn, a chwpl o dunelli o gyflenwadau a thri o deithwyr llawn dop yn eu plith. Mae hynny'n capsiwl yn swigen bach o cynnal bywyd, bachu i ffwrdd o'r Ddaear a'i gynnal yn artiffisial. Y tu mewn, dal i fod yn fwy o beiriannau darparu awyrgylch anadlu gyda digon o bwysau a chynhesrwydd i gefnogi bywyd yn y gwagle o ofod. Os byddwch yn goroesi y lansiad, eich problemau yn cael eu 'n sylweddol ond yn dechrau.

chris Hadfield ar y ISS
tabl uchel: Chris Hadfield bwyta yn sero disgyrchiant ar fwrdd yr Orsaf Ofod Ryngwladol. Ffotograff: ar

Orsaf Ofod Ryngwladol

Mae'n demtasiwn i feddwl am y Orsaf Ofod Ryngwladol fel uwch-dechnoleg Brawd Mawr tŷ, fel y bo'r angen yn uchel uwchben y Ddaear. Mewn rhai ffyrdd mae hynny'n wir: amodau byw yn llym yn ôl unrhyw safon arferol. Mae yna ychydig cysuron creadur a phreifatrwydd bach gwerthfawr. Mae'n cael ei drefniant byw bristling gyda'r potensial am wrthdaro cymdeithasol enfawr. Ond yn rhyfeddol sy'n cael ei osgoi i raddau helaeth ac yn 15 mlynedd o weithredu ni chafwyd unrhyw troi allan.

Ond mae'r ISS yn llawer mwy na bloc llety. Pan fydd criwiau yn mynd i fyw yno maent yn eu cymryd i fyw y tu mewn i beiriant y mae eu bywydau yn dibynnu pob eiliad o'r dydd. Maent electrolyse dŵr i gynhyrchu ocsigen, cyflogi rhidyllau moleciwlaidd i prysgwydd nwyon gwastraff allan o'r aer y maent yn anadlu, rhedeg systemau gwresogi o araeau solar enfawr sy'n gallu pwmpio allan 80kW o bŵer. Bod ynni solar hefyd yn gyrru pedair gyroscopes enfawr, sy'n gyson ac yn llywio'r orsaf, atal rhag cwympo allan o reolaeth.

Yr Orsaf Ofod Ryngwladol yn bell o dawel: mae'n hums ac whines perpetually; cefnogwyr yn rhedeg drwy'r amser. Heb disgyrchiant Nid yw aer poeth yn codi ac nid aer oer yn suddo. Mae yna, o ganlyniad, dim darfudiad a heb fod yn anodd cael aer i symud neu gymysgu. Mae hynny yn ei dro yn achosi problemau, gan adael gofodwyr dueddol o cur pen mewn ardaloedd hawyru'n wael, lle y gall anadlu allan carbon deuocsid yn cronni. Felly y drwm cyson o moduron corddi aer. Mae'r drafftiau ar y ISS, fel bron popeth arall fod y criwiau yn dibynnu ar gyfer byw'n iach, yn artiffisial. Mae pob un o'r ymdrech hon dim ond er mwyn cynnal y swigen cymorth bywyd mewn outpost unig 250 milltiroedd uwch ein pennau. Mae'r heriau sy'n cymryd rhan yw lleng ac nid ydym wedi dechrau hyd yn oed i siarad am adael orbit Ddaear isel eto.

Yn ôl at y lleuad

Ceir fusnes anorffenedig ar y lleuad. Mae'n bron i hanner canrif ers i'r rhaglen Apollo glaniodd dwsin o ddynion ar ei wyneb. Ac er ei fod yn cynrychioli drysorfa o darganfyddiad gwyddonol, nid oes neb wedi bod yn ôl ers hynny. orbit Ddaear isel yn 250 milltir i ffwrdd a gellir ei gyrraedd mewn munudau. Mae'r lleuad yn ymwneud â 250,000 milltir i ffwrdd, cymryd diwrnodau i fynd a, yn ychwanegol at eu pen eu hunain a chymhlethdod ychwanegol y wyddoniaeth roced gofynnol, yn gadael criwiau yn hynod o agored i ymbelydredd. Ar y Ddaear, rydym yn diogelu rhag rhai mathau o ymbelydredd gan y blanced drwchus o atmosffer uwchben, sy'n amsugno pelydrau gama, Pelydr-x ac ymbelydredd uwchfioled a fyddai fel arall yn niweidiol. Ond mae haen arall o amddiffyniad sydd hefyd yn ein cadw'n ddiogel: Ddaear maes magnetig.

Mae'r fagnetosffer hidlo rhywogaeth arbennig o niweidiol o ymbelydredd, sy'n dod ar ffurf a godir, gronynnau ynni uchel - niwclysau atomig poeri allan fel sgil-gynnyrch o adweithiau thermonuclear mewn sêr gan gynnwys ein hunain. Mae'r math hwn o ymbelydredd yn arbennig o niweidiol ac, yn ystod fflerau solar, Gall cynnydd mewn dwyster gan filoedd lawer o weithiau. Ar hyn o bryd mae gennym ychydig yn y ffordd o amddiffyniad effeithiol o'r ymbelydredd sy'n dod gyda'r fflachiadau solar gwaethaf.

Mars a thu hwnt

Yn y blynyddoedd diwethaf mae'r syniad o roi criwiau dynol ar wyneb rhywbeth ar wahân i'r lleuad neu Mars wedi dod o hyd ei ffordd i mewn i'r dogfennau strategaeth yr asiantaethau ofod rhyngwladol. Mae'r genhadaeth yn llai ffuglen wyddonol nag y byddech yn ei feddwl. Cenhadaeth Rosetta Y Gofod Agenecy Ewropeaidd, a laniodd mor drawiadol y Philae Lander ar wyneb y llynedd gomed, dangos i ni y gallem ddod o hyd ac ryng-gipio targed bach hyrddio trwy gannoedd gofod o biliynau o filltiroedd i ffwrdd. Mae'r hyder asiantaethau wedi rhoi y gallai eu syniad o glanio criw dynol ar asteroid yn sylweddoladwy.

Ond am nawr mae'n cael ei Mars sy'n gorwedd ar ymyl y posibilrwydd, a goroesi y daith yn her ar raddfa wahanol. gyda Mars, y broblem yw pellter ac amser. I gyrraedd y blaned goch yn rhaid i chi croesi cannoedd o filiynau o filltiroedd rhyngblanedol; mwy na 1,000 amseroedd teithio pellter criwiau Apollo i'r lleuad. Gyda thechnoleg presennol byddai'n cymryd rhwng chwech a naw mis i deithio o'r Ddaear i'r blaned Mawrth ac yr un peth eto ar yr ail gymal.

Dyna llawer o amser a dreulir heb unrhyw lwyth disgyrchiant ar eich corff. Gall weightlessness edrych fel hwyl, ond fel popeth arall, hefyd gall llawer ohono fod yn beth drwg. Pan fydd ffisiolegwyr hystyried yn gyntaf pa effaith y gallai'r amgylchedd lle ar y corff dynol, cyn unrhyw un wedi bod hyd yn oed i'r gofod, eu rhagweld yn gywir y byddai cyhyrau ac esgyrn gwastraff. systemau hynny yn cael eu gerflunio gan ddisgyrchiant ac fel unrhyw un sydd wedi erioed gymaint ag edrych ar campfa yn gwybod, os nad ydych yn ei ddefnyddio byddwch yn ei golli. Oherwydd hyn, Mae'n rhaid i griwiau ar fwrdd yr Orsaf Ofod Ryngwladol pwnc eu hunain i raglen ddyddiol o ymarfer corff Gwrthiannol i geisio atal peth o'r esgyrn a chyhyrau cholled.

wyneb mars
Oedd yna fywyd ar y blaned Mawrth? llinellau tywyll ar wyneb y blaned sy'n tueddu dangos presenoldeb o ddŵr sy'n llifo. Ffotograff: Nasa / Reuters

Weightlessness wreaks havoc gyda systemau eraill. Mae'n cynhyrfu eich synhwyrau cydbwysedd a chydsymud, gan ei gwneud yn fwy anodd i aelodau criw i olrhain targedau sy'n symud, creu rhithiau o gynnig a, am yr ychydig ddyddiau cyntaf o hedfan, Yn gyffredinol, gan wneud iddynt deimlo'n queasy 'n bert. Ac eithrio y cyfog, pob un o'r problemau hyn yn tueddu i waethygu po hiraf y byddwch yn treulio dibwysau.

Yn fwy diweddar, newydd - a allai fod yn fwy pryderus - problemau wedi docio i fyny. Am resymau nad ydynt eto yn gyfan gwbl glir y pwysau mewn ymennydd rhai gofodwyr 'yn ymddangos i godi o ganlyniad i hedfan gofod, ac mae hyn wedi bod yn gysylltiedig â newidiadau yn eu golwg bod weithiau yn parhau am nifer o flynyddoedd ar ôl iddynt ddychwelyd i'r Ddaear. Dim ond hyn ffenomen wedi cael ei sylwi ar ôl teithiau cyfnod hir, sy'n tynnu sylw at y neges: Nid yw treulio llawer o amser yn y gofod yn wych ar gyfer eich iechyd.

Ond mae amser hefyd yn creu problemau i systemau cynnal bywyd. Os ydych yn ddychmygu faint o fwyd, dŵr, ocsigen a phŵer y gallai person sengl yn bwyta mewn set genhadaeth i bara hyd at dair blynedd (os ydych yn cynnwys yr arhosiad wyneb), sy'n hawlio cryn pantri sizable. Nawr lluoswch hynny gan griw o bedwar neu chwech ac mae'n edrych yn debyg ydych angen llong ofod amhosibl enfawr dim ond er mwyn cadw chi fwydo a dyfrio.

A bod yn mynd yn amhosibl oni bai eich bod yn gallu ailgylchu ac ailddefnyddio popeth y gallwch. Eisoes ar fwrdd y gofodwyr orsaf ofod ailgylchu'r rhan fwyaf eu dŵr gwastraff, gan gynnwys eu wrin. Maent prysgwydd carbon deuocsid allan o'u awyr anadlu allan ac rebreathe ocsigen sy'n weddill. Efallai y byddwch yn gallu mynd ymhellach yn dal i, gan gnydau hydroponeg dyfu, fel ffynhonnell o fwyd a mecanwaith o ddileu carbon deuocsid ac adnewyddu y cyflenwad ocsigen. Os byddwch yn dewis y planhigion cywir efallai y byddwch hyd yn oed yn ailgylchu'r nitrogen mewn gwastraff solid dynol. Sydd wrth gwrs yn ffordd wyddonol o ddweud bod efallai y gallech ddefnyddio eich baw eich hun i wrteithio eich cnydau cynnal bywyd.

Mae system mor soffistigedig â hynny yn anodd iawn i ymgynnull, rheoli a chynnal, ac mae'n debygol o fod yn amser cyn i ni weld tai gwydr yn hedfan drwy gofod dwfn. Am nawr, bydd cynnal bywyd peirianwyr content eu hunain gyda dod o hyd i ffyrdd i ailgylchu mwy a mwy o'r adnoddau y gallant, ac wrth wneud hynny, lleihau faint o payload y mae'n rhaid i griwiau i neilltuo ar gyfer y pethau sy'n cadw yn fyw.

Mae gwers syml o hyn oll: gofod yn galed. Pob ymdrech ffin yn. Ond mae digon i'w ddathlu yma. Ers dechrau'r 21ain ganrif bu presenoldeb dynol parhaol yn y gofod. Hyn a ddechreuodd fel brwydr dirprwyol ar gyfer rhyfel niwclear wedi dod yn rhaglen amlwladol o wyddoniaeth, archwilio a chydweithio. Nid yw hyn yn y lle i fynd i mewn i drafodaeth ar pam y dylem archwilio gofod o gwbl. Mae llawer o fanteision sy'n deillio o archwilio'r gofod dynol ond mae un yn bwysicach na'r lleill i gyd. archwilio'r gofod dynol yn ysbrydoli plant i astudio a dilyn gyrfaoedd mewn gwyddoniaeth, technoleg a pheirianneg. Mae'n gwneud hynny trwy eu bod yn dangos o fewn terfynau unrhyw beth dychymyg dynol allai fod yn bosibl. Rwy'n gwybod hyn oherwydd ei fod yn fy ysbrydoli ac ar draws y cyfan o fy mywyd wedi parhau i gynnal fy diddordeb.

Mae'n anrhydedd enfawr i roi Darlithoedd Nadolig y Sefydliad Brenhinol. a do, y neges mynd-adre yw bod gofod yn galed. Ond y wers go iawn ar gyfer y gynulleidfa eleni yw bod hyn wedi bod yn fy antur a gall fod yn eich un chi yn rhy.

Sut i Oroesi yn y Gofod Bydd yn cael ei dangos ar BBC4 mewn tair rhan ar 28, 29 ac 30 Rhagfyr am 08:00. Darganfyddwch fwy ar y Gwefan y Sefydliad Brenhinol ac ymuno â'r sgwrs ar Twitter a Instagram drwy ddilyn @ri_science neu chwilio am #xmaslectures

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

Cyhoeddwyd drwy'r Guardian News Feed plugin ar gyfer WordPress.

28627 0