Как люди будут покорять Марс и за

How humans will conquer Mars and beyond

 

Работает на Guardian.co.ukЭта статья под названием “Как люди будут покорять Марс и за” была написана Кевин Фонг, для наблюдателя на воскресенье 13 декабря 2015 08.30 УНИВЕРСАЛЬНОЕ ГЛОБАЛЬНОЕ ВРЕМЯ

В этом году Королевского института Рождественские лекции посмотреть на проблему полета человека в космос и что нужно бросить людей в последний рубеж на рейсах разведки.

Как врач я провел более десяти лет путешествия туда и обратно между Великобританией и НАСА Космический центр Джонсона в Хьюстоне, работая в качестве приглашенного исследователя проектов, начиная от изучения влияния космической среды на старение физиологии систем искусственного тяготения. В то же время я заканчивал мой младший медицинский обучение в анестезии и интенсивной терапии. Это было странно, пытаясь соединить эти две жизни вместе. Работа на отделении интенсивной терапии в течение ночи, направляясь в аэропорт в конце смены, захватывая спать на самолете, а затем прибывает на следующий день в конференц-зале в Хьюстоне, где люди сидели вокруг говорили о том, как отправить людей на Марс безопасно.

Но дело в том, что связывает два был вызов жизни в экстремальных. В больнице я смотрел на крайности жизни, когда оспаривается болезни и травмы. В НАСА я смотрел на угрозы для человеческой физиологии крайностей физического мира и вселенной.

Когда мы говорим о экстремальных условиях мы можем получить приблизительное представление об их жесткой экономии по оценке, как долго они будут поддерживать человеческую жизнь незащищенные и неподдерживаемый. По этой мерой пространства является конечной экстремальным: однозначно враждебно к физиологии человека, он не дает никакой поддержки человеческой жизни вообще. Незащищенный космический путешественник бы выжить в этой среде лишь в течение нескольких секунд.

Вы можете себе представить, что было бы достаточно для врача, чтобы сделать - что, когда дело доходит до освоения человеком космического пространства, люди, которые понимают и может манипулировать человеческую физиологию бы на переднем крае этих усилий. Но врачи играют плохую вторую скрипку к тому, что в подавляющем большинстве случаев культура инженерии - и с полным основанием.

Космический полет в физическом принципе обезоруживающе прост. Так просто в том, что Ньютон начал понимать динамику, лежащую в основе его почти 400 много лет назад. Для того, чтобы покинуть Землю и войти на орбиту вокруг него, сначала нужно бросить объект по всему земному шару, так сильно, что его траектория выходит за пределы горизонта Земли - так сильно, что это может быть сделано, чтобы упасть таким образом, что он никогда больше не находит почву.

И так, чтобы поместить объект на орбиту вокруг Земли, вы должны предоставить ему огромное количество энергии. В общих чертах, тем быстрее вы идете широкий радиус орбиты вы достигаете; чтобы получить средства для достижения орбиты достаточно широка, чтобы заставить его пропустить как Землю и верхние слои атмосферы, чтобы поставить вас на той же высоте, что и Международная космическая станция Некоторые 250 миль над нами, Вы должны путешествовать по всему 17,500mph.

Это требует транспортное средство, приводимое в движение двигателей и топливных баков с взрывным мощностью небольшого ядерного оружия. Это путешествие, от поверхности Земли на низкую околоземную орбиту - на борту космического корабля Союз - занимает чуть более восьми минут. И вот причина того, что культура в НАСА, и космические агентства по всему миру, настолько прочно укоренились в требованиях техники, а не тех, биологии человека, потому что в этот короткий, но бурный период нет почти ничего современная медицина может предложить пути защиты. Во время запуска, либо инженерные работы и каждый живет, или нет, и все гибнет.

Сохранение человеческой жизни на протяжении запуска зависит не от медицинских процедур, но на концентрических слоях искусственной защиты, что инженеры проектируют и строят и пеленать космонавт экипажи.

Ракетные двигатели должны стрелять отлично, обеспечивая только правильную тягу в нужное время, направлены точно на правильном пути. Огромная сила этого движения не должно быть разрешено встряхнуть транспортное средство, его система или ее хрупкий груз пассажиров друг от друга. Это работа инженерных команд, чтобы убедиться, что пусковая установка и транспортное средство предназначены для выполнения в лице сил, которые пытаются их уничтожить.

А расположенный на вершине этой башни керосина и кислорода крошечная капсула, с объемом кучки телефонных коробок, и пару тонн поставок и трех пассажиров забита в том числе. Эта капсула является крошечным пузырьком жизнеобеспечения, отсекается от Земли и поддерживается искусственно. Внутри, еще больше машин обеспечивают дышащую атмосферу с достаточным давлением и теплом, чтобы поддерживать жизнь в пустоте пространства. Если вы пережить запуск, ваши проблемы на самом деле только начинается.

Крис Хэдфилд на ISS
высокий стол: Крис Хэдфилд есть в невесомости на борту Международной космической станции. Фотография: на

Международная космическая станция

Заманчиво думать о Международной космической станции, как хай-тек Старший брат жилой дом, плавая высоко над Землей. В некотором смысле это верно: условия жизни тяжелы любым нормальным стандартам. Есть несколько удобства существ и очень мало о конфиденциальности. Это живое расположение ощетинившийся с потенциалом для огромного социального конфликта. Но удивительно, что в значительной степени избежать, и в 15 лет эксплуатации не было никаких выселений.

Но МКС гораздо больше, чем блок размещения. Когда команды идут жить там они занимают место жительства внутри машины, на которой их жизнь зависит каждый второй день. Они электролиз воды с получением кислорода, используют молекулярные сита, чтобы вычистить отработанные газы из воздуха, что они дышат, запуск системы отопления от огромных солнечных батарей, которые могут откачивать 80кВт мощности. Это солнечная энергия также приводит четыре огромных гироскопов, который устойчив и направить станцию, предотвращая его кувыркаясь из-под контроля.

Международная космическая станция находится далеко от спокойной: он гудит и ноет постоянно; вентиляторы работают все время. Без гравитации горячий воздух не поднимается и холодный воздух не тонет. Есть, как следствие, нет конвекции и без этого трудно, чтобы получить воздух двигаться или смешивать. Это, в свою очередь, вызывает проблемы, оставляя астронавт склонный к головной боли в плохо вентилируемых помещениях, где выдыхаемый углекислый газ может создать. Отсюда постоянное барабан моторов вспенивания воздуха. Проекты на МКС, как почти все остальное, что экипажи зависят от для здорового образа жизни, искусственные. Все эти усилия только чтобы поддерживать этот пузырь жизнеобеспечение в форпост просто 250 миль над нашими головами. Проблемы, связанные неисчислимы, и мы даже не начали говорить об уходе низкой околоземной орбиты еще.

Вернуться на Луну

Существует незаконченное дело на Луне. Это почти полвека, так как программа Аполлон приземлился десяток людей на его поверхности. И в то время как он представляет собой сокровищницу научных открытий, никто не вернулся, так как. Низкая орбита Земли является 250 миль и может быть достигнуто в течение нескольких минут. Луна о 250,000 миль, принимает дней, чтобы добраться до и, в дополнение к изоляции и добавленной сложности ракетостроение требуется, оставляет экипажи чрезвычайно уязвимы для радиации. На Земле мы защищены от некоторых видов излучения толстого слоя атмосферы над, который поглощает гамма-лучи, х-лучи и ультрафиолетовое излучение, которые бы в противном случае быть вредным. Но есть еще один слой защиты, который также держит нас в безопасности: Магнитное поле Земли.

Магнитосферно отфильтровывает особенно вредно видов излучения, который поставляется в виде заряженных, частицы высоких энергий - атомные ядра сплюнули в качестве побочного продукта термоядерных реакций в звездах, включая наши собственные. Этот вид излучения является особенно вредным и, во время солнечных вспышек, может увеличить интенсивность многих тысяч раз. В настоящее время у нас мало на пути эффективной защиты от излучения, которое приходит с худшими солнечными вспышками.

Марс и за его пределами

В последние годы идея поставить человека экипажа на поверхности чего-то другого, чем Луна или Марс нашел свой путь в стратегических документах международных космических агентств в. Эта миссия меньше научная фантастика, чем вы могли бы подумать. Миссия Rosetta Европейского космического Agenecy в, который так эффектно приземлился Филае Lander на поверхности кометы в прошлом году, показал нам, что мы могли бы найти и перехватить крошечную цель мчится через пространство сотни миллиардов миль. Это дало агентства уверенность, что их идея высадить человека экипажа на астероид может быть реализуема.

Но сейчас это Марс, который находится на краю возможности, и пережить это путешествие представляет собой проблему в другом масштабе. С Марсом, проблема расстояние и время. Для того, чтобы попасть на красную планету, вы должны пройти через сотню миллионов межпланетных миль; больше, чем 1,000 раз дистанционные Apollo экипажи отправились на Луну. С существующей технологии потребуется от шести до девяти месяцев, чтобы путешествовать с Земли на Марс и то же снова на обратном пути.

Это очень много времени провел без гравитационной нагрузки на вашем теле. Невесомость может выглядеть как весело, но как и все остальное, слишком много может быть плохо. Когда физиологи первый считается, что влияние окружающей среды пространство может иметь на теле человека, прежде, чем кто-либо был даже в космос, они правильно предсказал, что мышцы и кости будет тратить. Эти системы ваяли под действием силы тяжести и, как любой, кто когда-либо так, как выглядел в тренажерном зале знает, если вы не используете его, вы потеряете. Из-за этого, экипажи на борту Международной космической станции должны подвергать себя ежедневную программу резистивных упражнений, чтобы попытаться предотвратить некоторые из этих костей и мышечной потери.

поверхность Марса
Была ли жизнь на Марсе? Темные полосы на поверхности планеты, которые, кажется, указывают на наличие проточной воды. Фотография: В / Reuters

Невесомость наносит ущерб с другими системами. Это расстраивает ваши чувства равновесия и координации, что делает его более трудным для членов экипажа, чтобы отслеживать движущиеся объекты, создание иллюзии движения и, в течение первых нескольких дней полета, как правило, делает их чувствовать себя довольно тошнотворным. За исключением тошноты, все эти проблемы, как правило, еще хуже, чем дольше вы проводите невесомыми.

В последнее время, новые - и потенциально более тревожные - проблемы множатся. По причинам, которые пока еще не совсем ясно, давление в мозге некоторых космонавтов, кажется, подняться как следствие космического полета, и это было связано с изменениями в их зрении, которые иногда сохраняются в течение многих лет после их возвращения на Землю. Это явление только было замечено после длительных миссий продолжительности, в котором подчеркивается сообщение: тратить много времени в пространстве не велика для вашего здоровья.

Но время также создает проблемы для систем жизнеобеспечения. Если вы представить себе количество пищи, воды, кислород и питание один человек может потреблять в наборе миссии длиться до трех лет (если включить поверхность пребывания), что требует довольно значительной кладовой. Теперь умножьте это на экипаж из четырех или шести, и это выглядит, как вам нужно невероятно огромный космический корабль просто держать вас накормят и напоят.

И это становится невозможным, если вы не в состоянии перерабатывать и повторно использовать все, что можно. Уже на борту астронавты космической станции перерабатывают большую часть сточных вод, включая их моче. Они вычистить углекислый газ из их выдыхаемого воздуха и rebreathe оставшегося кислорода. Вы могли бы пойти еще дальше, на выращивании зерновых культур на гидропонике, в качестве источника пищи и механизма удаления диоксида углерода и возобновления подачи кислорода. Если Вы выбираете правильные растения вы можете даже перерабатывать азот в твердых отходах человека. Что, конечно, это научный способ сказать, что, может быть, вы могли бы использовать свои собственные какашки, чтобы оплодотворить свои жизнеобеспечивающие культуры.

Система, как сложная, как чрезвычайно трудно собрать, управлять и поддерживать, и это, вероятно, будет какое-то время, прежде чем мы видим Теплицы, пролетающие через глубокий космос. На данный момент поддержка жизнь инженеры довольствуются найти способы переработки все больше и больше ресурсов, они могут, и тем самым уменьшая количество полезной нагрузки, что экипажи должны выделить для вещей, которые держат их в живых.

Существует простой урок из всего этого: пространство трудно. Все пограничные усилия являются. Но есть много, чтобы отметить здесь. С начала 21-го века было постоянное присутствие человека в космосе. То, что начиналось как суррогат поле боя для ядерной войны стало многонациональной программой науки, Разведка и сотрудничество. Это не место, чтобы попасть в дискуссию о том, почему мы должны исследовать пространство на всех. Есть много преимуществ, которые вытекают из исследования человеческого пространства, но один является более важным, чем все остальные. разведка человеческого пространства вдохновляет детей на учебу и карьеру в науке, технологии и техника. Он делает это, показывая им, что в пределах чего-либо воображение человека может быть возможным. Я знаю это, потому что он вдохновил меня и на протяжении всей своей жизни продолжал держать мое увлечение.

Это огромная честь дать Рождественские лекции в Королевском институте в. И да, Забирать домой сообщение, что пространство трудно. Но реальный урок для аудитории в этом году является то, что это было мое приключение, и это может стать вашим тоже.

Как выжить в космосе будет показан на BBC4 в трех частях на 28, 29 и 30 Декабря в 8 вечера. Узнайте больше на Сайт Королевского института и присоединиться к разговору на Twitter и Instagram следуя @ri_science или поиск #xmaslectures

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

Опубликовано с помощью Хранитель Лента новостей Плагин для WordPress.

28689 0