Kiel homoj konkeros Marso kaj pretere

How humans will conquer Mars and beyond

 

Funkciigita de Guardian.co.uk#?I tiu artikolo titolis “Kiel homoj konkeros Marso kaj pretere” estis skribita de Kevin Fong, por La Observanto dimanĉe 13a decembro 2015 08.30 UTC

Ĉijare la Reĝa Institucio de Kristnasko Prelegoj rigardi la defion de homa spaca flugo kaj kio ĝi prenas eksalti homoj en la finan limon sur vojaĝojn de tuŝo.

Kiel kuracisto mi elspezis pli ol jardeko vojaĝis malantaŭa kaj antaŭen inter la UK kaj NASA Johnson Space Center en Houston, laborante kiel vizitante esploristo en projektoj intervalantaj de studi la efikojn de la spaco medio sur maljuniĝanta fiziologio al artefarita gravito sistemoj. Samtempe mi plenumis mian junior medicina trejnado en anestezo kaj intensa prizorgo. Estis strange provi splice tiuj du vivojn kune. Laboris en intensa prizorgo unuo tranokte, gvidanta al la flughaveno ĉe la fino de la ŝanĝo, kaptante iun dormon sur la ebeno, kaj tiam alvenante la venontan tagon en kunveno ĉambro en Houston, kie homoj sidis ĉirkaŭe parolas kiel sendi homojn sekure al Marso.

Sed kion ligas la du estis la defio de vivo ĉe la ekstremoj. En la hospitalo mi estis rigardanta la ekstremoj de vivo kiam defiita de malsano kaj vundo. Ĉe Nasa Mi rigardis la minaco al homa fiziologio de la ekstremoj de la fizika mondo kaj universo.

Kiam ni parolas pri ekstremaj medioj ni povas akiri krudan ideon pri ilia severeco de juĝi kiom longe ili subtenos homa vivo neprotektata kaj nesubtenata. Por tiu mezurhava spaco estas la finfina ekstrema: unike malamika al homa fiziologio, ĝi disponigas neniun subtenon por homa vivo ajn. La neprotektata spaco vojaĝanto postvivus en tiu medio nur dum kelkaj sekundoj.

Vi povus imagi ke estus multe por kuracisto fari - ke kiam temas homa kosma esplorado, homoj kiuj komprenas kaj povas manipuli homajn fiziologio estus ĉe la avangardo de tiu fortostreĉo. Sed medicinaj kuracistoj ludos malriĉa dua violono por kion estas superforte kulturo de inĝenieristiko - kaj kun bona kialo.

Spaca flugo estas en fizika principo disarmingly simpla. Tiel simpla fakte ke Neŭtono komencis kompreni la dinamikon kiuj subtenu lin preskaŭ 400 Jaroj antaŭe. Forlasi la Teron kaj eniri orbiton ĉirkaŭ ĝi, vi unue devas ĵeti objekton tutmonde tiel forte ke lia trajektorio etendas preter la tera horizonto - tiel forte, ke ĝi povas esti farita fali en tia maniero, ke ĝi ne plu trovas la tero.

Kaj tiel meti objekton en orbito ĉirkaŭ la Tero vi devas provizi ŝin kun enorma kvanto de energio. En larĝaj terminoj la rapida vi iras la pli larĝa la radiuso de la orbito vin atingi; akiri veturilon por atingi orbiton suficxis por ricevi gxin perdi ambaŭ la Tero kaj la supraj tavoloj de la atmosfero, meti vin ĉe la sama alteco kiel la Internacia Spaca Stacio iuj 250 mejloj supre ni, Vi devas vojaĝi ĉirkaŭ 17,500mph.

Kiu postulas veturilo antaŭenpuŝita de motoroj kaj de brulaĵo tankoj kun la eksploda kapablo de malgranda nuklea armilo. tiu vojaĝo, de la surfaco de la Tero en malalta tera orbito - sur la Soyuz kosmoŝipo - prenas iom pli ol ok minutoj. Kaj tiel la kialo ke la kulturo ĉe Nasa, kaj spacaj agentejoj tra la mondo, estas tiom firme enradikiĝinta en la postuloj de inĝenieristiko prefere ol tiuj de la homa biologio estas ĉar en tiu mallonga sed perforta periodo estas preskaŭ nenio moderna medicino povas proponi en la formo de protekto. dum lanĉo, ĉu la inĝenieristiko laboras kaj ĉiu vivas, aŭ ĝi ne kaj ĉiuj pereas.

Konservado de la homa vivo tra lanĉo dependas ne sur medicinaj proceduroj sed koncentraj tavoloj de artefarita protekto kiun inĝenieroj dezajnon kaj konstrui kaj swaddle la astronaŭto ŝipanaroj en.

La raketo motoroj devas pafi perfekte, transdonante nur la dekstra enmetita en nur la ĝusta tempo, direktita en precize la ĝusta vojo. La terura forto de tiu propulso ne rajtas esti permesita skui la veturilo, liaj sistemoj aŭ lia delikata kargo de pasaĝeroj dise. Estas la tasko de inĝenierio teamoj certigi ke la lanzador kaj la veturilo estas dizajnita por rezulti en la vizaĝo de fortoj kiuj provas detrui ilin.

Kaj ripoze atop tiu turo de keroseno kaj oksigeno estas eta kapsulo, kun la volumo de plenmano de kajutoj de telefono, kaj paro de tunoj de provizoj kaj tri pasaĝeroj superplenigas inter ili. Ke kapsulo estas eta bobelo de vivsubteno, pinched for de la Tero kaj subtenis artefarite. interne, ankoraŭ pli maŝinoj havigi respirable atmosfero kun sufiĉa premo kaj varmo por subteni vivon en la malplenon de spaco. Se vi postvivas la lanĉo, viaj problemoj estas vere nur ĵus komencis.

chris Hadfield sur la ISS
alta tablo: Chris Hadfield manĝante en graveco nulo sur la Internacia Spacstacio. Foto: sur

Internacia Spaca Stacio

Ĝi estas tentanta por pensi pri la Internacia Spacstacio kiel hi-tech Granda Frato domo, flosanta super la Tero. En iuj sensoj ke estas vera: vivantaj kondiĉoj estas severaj de ajna normala normo. Estas malmultaj komfortaĵojn kaj altvalora iom privateco. Ĝi estas vivanta aranĝon hirtaj kun la potencialo por enormaj sociaj konfliktoj. Sed rimarkinde ke oni plejparte evitis kaj en 15 jaroj de operacio tie estis neniu desalojos.

Sed la ISS estas multe pli ol gastigado bloko. Kiam ŝipanaroj iri al vivi tie ili prenas supren loĝejon ene maŝino sur kiu iliaj vivoj dependus ĉiu dua de la tago. Ili electrolyse akvo por produkti oksigenon, dungi molekulaj kribriloj al arbustaro malŝparo gasojn el la aero kiun ili spiras, kuri hejtado sistemoj de vasta sunaj paneloj kiu povas pumpi el 80kW de potenco. Ke sunenergio ankaŭ pelas kvar grandegaj giroscopios, kiu neŝanĝiĝema kaj stir la stacidomo, neebligante falantan ekstere de kontrolo.

Internacia Kosmostacio estas tute trankvila: ĝi zumas kaj protestoj ĉiutempe; fanoj kuras la tutan tempon. Sen graveco varma aero ne levigxu kaj malvarma aero ne enprofundigi. Estas, konsekvence, neniu konvekcio kaj sen ke estas malfacile akiri aeron por movi aŭ miksi. Kiu siavice kaŭzas problemojn, lasante astronaŭtoj inklina al kapdoloroj en nebone ventolita areoj, kie odoris karbondioksido povas konstrui. Tie la konstanta tamburo de motoroj kirliĝanta aero. La malnetoj sur la ISS, kiel preskaŭ ĉiu alia ke la ŝipanaroj dependas por sana vivo, estas artefarita. Ĉiuj ĉi penado nur por subteni ke bobelo de vivsubteno en antaŭita nur 250 mejlojn super niaj kapoj. La defioj implikitaj estas legio ni ne eĉ komencis paroli pri lasante malalta tera orbito tamen.

Reen al la luno

Estas pritraktata lernofako en la luno. Estas preskaŭ duonjarcento kiam la programo Apollo surteriĝis dekduo viroj sur lia surfaco. Kaj dum ĝi reprezentas trezoro trove de scienca malkovro, neniu estis reen ekde. Malalta tera orbito estas 250 mejlojn for kaj povas esti atingita en minutoj. La luno estas proksimume 250,000 mejlojn for, prenas tagojn por atingi kaj, krom izolado kaj la aldonita komplekseco de la raketo scienco postulata, lasas ŝipanaroj ekstreme vundeblaj al radiado. Tero ni protektita de iuj tipoj de radiado de la dika litkovrilo de atmosfero supre, kiu sorbas gamaradioj, x-radioj kaj transviola radiado kiu devus alie esti malutila. Sed estas alia tavolo de protekto kiu ankaŭ tenas nin sekuraj: Geomagnetiko.

La magnetosfera filtras ekstere aparte malutilaj specioj de radiado, kiu venas en la formo de ŝarĝo, alta energio eroj - atomaj kernoj elkraĉis kiel kromprodukto de termonukleaj reagoj en steloj inkluzive niaj propraj. Ĉi tiu tipo de radiado estas aparte damaĝa kaj, dum suna bengalas, povas pliigi en intenseco de multaj miloj da fojoj. Baldaŭ ni havos iom en la maniero de efika protektado de la radiado kiu venas kun la plej suna bengalas.

Mars kaj pretere

En lastatempaj jaroj la ideo de meti homan ŝipanaroj sur la surfaco de io alia ol la luno aŭ Marso trovis lian vojon en la strategio dokumentoj de la internacia spaco agentejoj. Tiu misio estas malpli sciencfikcio ol vi povus pensi. La Eŭropa Spaco Agenecy la Rosetta misio, kiu tiel espectacularmente surteriĝis la Philae lander sur la surfaco de kometo pasintjare, montris al ni, ke ni povus trovi kaj interkapti eta celo plonĝante tra spaco centoj da miliardoj da mejloj for. This has given agencies confidence that their idea of landing a human crew on an asteroid might be realisable.

But for now it is Mars that lies at the edge of possibility, and surviving that journey presents a challenge on a different scale. With Mars, the problem is distance and time. To get to the red planet you have to traverse hundreds of millions of interplanetary miles; pli ol 1,000 times the distance Apollo crews travelled to the moon. With existing technology it would take between six and nine months to travel from Earth to Mars and the same again on the return leg.

That’s a lot of time spent without any gravitational load on your body. Weightlessness may look like fun, but like everything else, too much of it can be a bad thing. When physiologists first considered what effect the space environment might have on the human body, before anybody had even been into space, they correctly predicted that muscle and bone would waste. Those systems are sculpted by gravity and as anyone who has ever so much as looked at a gym knows, if you don’t use it you lose it. Pro ĉi tio, crews aboard the International Space Station must subject themselves to a daily programme of resistive exercise to try and prevent some of that bone and muscle loss.

the surface of mars
Was there life on Mars? Dark streaks on the planet’s surface which seem to indicate the presence of flowing water. Foto: Nasa/Reuters

Weightlessness wreaks havoc with other systems. It upsets your senses of balance and co-ordination, making it more difficult for crew members to track moving targets, creating illusions of motion and, for the first few days of flight, generally making them feel pretty queasy. With the exception of the nausea, all of these problems tend to get worse the longer you spend weightless.

pli lastatempe, new – and potentially more worrying – problems have cropped up. For reasons that are not yet entirely clear the pressure in some astronauts’ brains appears to rise as a consequence of space flight, and this has been linked to alterations in their eyesight that sometimes persist for many years after their return to Earth. This phenomenon has only been noticed after long duration missions, which highlights the message: spending a lot of time in space isn’t great for your health.

But time also creates problems for life support systems. If you imagine the amount of food, akvo, oxygen and power a single person might consume in a mission set to last up to three years (if you include the surface stay), that demands quite a sizable larder. Now multiply that by a crew of four or six and it looks like you need an impossibly huge spacecraft just to keep you fed and watered.

And that does become impossible unless you are able to recycle and reuse everything you can. Already aboard the space station astronauts recycle most of their waste water, including their urine. They scrub carbon dioxide out of their exhaled air and rebreathe the remaining oxygen. You might be able to go further still, by growing crops hydroponically, as a source of food and a mechanism of removing carbon dioxide and renewing the oxygen supply. If you choose the right plants you might even recycle the nitrogen in human solid waste. Which of course is a scientific way of saying that maybe you could use your own poo to fertilise your life-supporting crops.

A system as sophisticated as that is extremely difficult to assemble, manage and maintain, and it’s likely to be a while before we see greenhouses flying through deep space. For now life support engineers will content themselves with finding ways to recycle more and more of the resources they can, and in so doing reducing the amount of payload that crews have to set aside for the things that keep them alive.

There is a simple lesson from all of this: space is hard. All frontier endeavours are. But there is plenty to celebrate here. Since the start of the 21st century there has been a permanent human presence in space. What started as a surrogate battlefield for nuclear war has become a multinational programme of science, exploration and collaboration. This is not the place to get into a discussion of why we should explore space at all. There are many benefits that derive from human space exploration but one is more important than all the rest. Human space exploration inspires children to study and pursue careers in science, technology and engineering. It does so by showing them that within the limits of human imagination anything might be possible. I know this because it inspired me and throughout the whole of my life has continued to hold my fascination.

It is an enormous honour to give the Royal Institution’s Christmas Lectures. And yes, the take-home message is that space is hard. But the real lesson for this year’s audience is that this has been my adventure and it can be yours too.

How to Survive in Space will be shown on BBC4 in three parts on 28, 29 Kaj 30 December at 8pm. Find out more on the Royal Institution’s website and join the conversation on Twitter and Instagram by following @ri_science or searching for #xmaslectures

Gardanto.Co.Uk ? Gardanta Sciigo & Amaskomunikilaroj Limigita 2010

Eldonita tra la Gardanta Sciigo #Pa?ta?o Kromsoftvaro Por WordPress.

28813 0