İnsanların Mars ve ötesinde fethedecek nasıl

How humans will conquer Mars and beyond

 

Gardiyanın Powered byBaşlıklı makalede, bu “İnsanların Mars ve ötesinde fethedecek nasıl” Kevin Fong tarafından yazılmıştır, Pazar 13 Aralık'ta Observer için 2015 08.30 UTC

bu yıl Kraliyet Enstitüsü'nün Noel Anlatım bu keşif seferlerde son sınır içine insanları savurmak için gereken insan uzay uçuşu ve ne meydan bakmak.

Bir doktor olarak ben Nasa geri ve ileri İngiltere ve arasında yolculuk on yıldan fazla harcadı Johnson Uzay Merkezi Houston, uzay ortamının etkilerini inceleyerek yapay yerçekimi sistemleri fizyolojisini yaşlanma üzerinde değişen projeler üzerinde misafir araştırmacı olarak çalışan. Aynı zamanda ben anestezi ve yoğun bakımda benim genç tıp eğitimi tamamladıktan oldu. Bu arada bu iki hayat splice çalışırken garip. gecede bir yoğun bakım ünitesi üzerinde çalışıyor, vardiya sonunda havaalanına gitmeden, Uçakta bazı uyku kapma, ve daha sonra Houston'da bir toplantı odasında ertesi gün gelmeden, insanlar etrafında oturmuş nerede Mars güvenli bir şekilde göndermek için nasıl bahsediyoruz.

Ama iki bağlantılı şey uçlarda yaşam meydan okuma. hastalık ve yaralanma ile karşılaşan hastanede ben hayatın uç bakıyordu. Nasa azından ben tehdit bakıyordu fiziksel dünyanın ve evrenin aşırı insan fizyolojisine yöneltilen.

Biz aşırı ortamlarda bahsederken biz insan hayatı korumasız ve desteksiz destek ne kadar süre yargılamak onların kemer sıkma bir fikir edinebilirsiniz. Bu tedbir boşluk nihai aşırı: İnsan fizyolojisine benzersiz düşman, olursa olsun insan yaşamı için hiçbir destek sağlar. Korunmasız uzay gezgin sadece bir kaç saniye için bu ortamda hayatta kalacağını.

Bir doktor yapmak için bol olacağını hayal olabilir - o insan uzay araştırmaları geldiğinde, anlamak ve insan fizyolojisini işleyebilirsiniz insanlar çaba ön planda olacaktır. Ama doktorlar ezici bir mühendislik kültürü ne kötü ikinci keman çalmak - ve iyi bir neden ile.

Uzay uçuşu fiziksel prensipte zararsız basit. Newton neredeyse onu destekleyen dinamiklerini anlamak başlamıştı aslında çok basit 400 Yıllar önce. Dünya'yı terk ve çevresinde bir yörüngeye girmek için, o asla zemin bulduğu bir şekilde düşmeye kadar zor yapılabileceği - ilk çok zor yörüngesi Dünya'nın ufuklar ötesinde olduğu dünya genelinde bir nesneyi atmak gerekir.

Ve böylece enerji çok büyük miktarda ile bunu sağlamak zorunda Dünya'nın çevresinde yörüngeye bir nesne koymak. geniş anlamda daha hızlı ulaşmak yörüngenin geniş yarıçapı gitmek; o dünyayı ve atmosferin üst katmanları hem kaçırmak almak için yeterince geniş bir yörüngeye ulaşmak için bir araç almak için, aynı yükseklikte sizi yerleştirmek için Uluslararası Uzay istasyonu biraz 250 üstümüzde mil, Eğer 17,500mph etrafında seyahat gerekir.

Bu küçük bir nükleer silah patlayıcı kapasiteli motorlar ve yakıt tankları tarafından tahrikli bir araç gerektirir. bu yolculuk, alçak Dünya yörüngesine Dünya'nın yüzeyinden - Soyuz uzay aracı gemiye - sekiz dakikadan biraz fazla bir sürer. Ve böylece nedeni Nasa kültüre o, dünya çapında ve uzay ajansları, böylece sıkıca yerine insan biyolojisinin daha mühendislik talepleri köklü olduğunu kısa ama şiddetli döneminde hemen hemen hiçbir şey yoktur, çünkü modern tıp koruma yolunda sunabilir olduğunu. lansmanı sırasında, Ya mühendislik çalışmaları ve herkes yaşıyor, ya öyle değil ve herkes telef.

lansmanı boyunca insan hayatının korunması değil, tıbbi prosedürler üzerine ancak mühendisleri ve inşa etmek ve içinde astronot ekipleri swaddle Mühendislik koruma konsantrik tabakalar bağlıdır.

roket motorları mükemmel ateş gerekir, sadece doğru zamanda doğru itme teslim, tam doğru şekilde yönlendirilmiş. Bu tahrik muazzam kuvvetleri araca sallamak izin verilmemelidir, onun sistem ya da ayrı yolcu kırılgan kargo. Bu mühendislik ekiplerinin iş başlatıcısı ve araç onları yok etmeye çalışıyoruz güçleri karşısında gerçekleştirmek için tasarlanmış olduğundan emin olmaktır.

Ve gazyağı ve oksijen o kulesinin tepesine küçük bir kapsül, telefon kutuları bir avuç hacmi ile, ve malzeme ton ve üç yolcu birkaç aralarında sıkışmış. Bu kapsül yaşam desteği küçük bir kabarcık, Dünya'dan uzakta sıkışmak ve yapay yapılmaktadır. Içinde, hala daha çok makine uzayın boşluğuna hayatı desteklemek için yeterli basınç ve sıcaklık ile bir nefes atmosfer sağlar. Eğer uzaya hayatta kalırsa, sorunlarınızı gerçekten sadece sadece başlangıçtır.

ISS Chris Hadfield
Yüksek tablo: Chris Hadfield Uluslararası Uzay İstasyonu gemiye sıfır yerçekimi yeme. Fotoğraf: üzerinde

Uluslararası Uzay istasyonu

Bu hi-tech olarak Uluslararası Uzay İstasyonu düşünmek cazip Büyük kardeş ev, Dünya yükseklerden yüzen. Bazı anlamda doğrudur: yaşam koşulları herhangi bir normal standarda göre sert. Birkaç yaratık konforları ve değerli küçük gizlilik vardır. Bu canlı düzenleme büyük bir sosyal çatışma potansiyeli ile tıka basa dolu olduğu. Ama son derece büyük oranda önlenebilir ve bir 15 operasyonun yıl hiçbir tahliyeler olmuştur.

Ama ISS bir konaklama blok daha fazladır. ekipleri bir makinenin içindeki ikamet kadar alıyor orada yaşamak için gittiğinizde bunun üzerine hayatlarını gün her saniye değişir. Onlar oksijen üretmek için su elektroliz, nefes o havanın dışarı atık gazları fırçalayın moleküler elek istihdam, güç 80kW dışarı pompalamak ki engin güneş diziler ısıtma sistemleri çalıştırmak. Bu güneş enerjisi de dört büyük jiroskopun sürücüler, sürekli olan ve istasyon yönlendirmek, kontrolden yuvarlanan engelleyen.

Uluslararası Uzay İstasyonu sakin olmaktan uzaktır: o mırın ve sürekli sızlanıyor; fanlar her zaman çalışan. yerçekimi olmadan sıcak hava artmıyor ve soğuk hava lavabo değil. Var, sonuç olarak, no convection and without that it’s hard to get air to move or mix. That in turn causes problems, leaving astronauts prone to headaches in poorly ventilated areas, where exhaled carbon dioxide can build up. Hence the constant drum of motors churning air. The draughts on the ISS, like almost everything else that the crews depend upon for healthy living, are artificial. All of this effort just to maintain that bubble of life support in an outpost just 250 miles above our heads. The challenges involved are legion and we haven’t even started to talk about leaving low Earth orbit yet.

Back to the moon

There is unfinished business on the moon. It is nearly half a century since the Apollo programme landed a dozen men on its surface. And while it represents a treasure trove of scientific discovery, nobody has been back since. Low Earth orbit is 250 miles away and can be reached in minutes. The moon is about 250,000 miles away, takes days to get to and, in addition to isolation and the added complexity of the rocket science required, leaves crews extremely vulnerable to radiation. On Earth we’re protected from some types of radiation by the thick blanket of atmosphere above, which absorbs gamma rays, x-rays and ultraviolet radiation that would otherwise be harmful. But there’s another layer of protection that also keeps us safe: Earth’s magnetic field.

The magnetosphere filters out a particularly harmful species of radiation, which comes in the form of charged, high-energy particles – atomic nuclei spat out as a by-product of thermonuclear reactions in stars including our own. This type of radiation is particularly harmful and, during solar flares, can increase in intensity by many thousands of times. Presently we have little in the way of effective protection from the radiation that comes with the worst solar flares.

Mars and beyond

In recent years the idea of putting human crews on the surface of something other than the moon or Mars has found its way into the strategy documents of the international space agencies. This mission is less science fiction than you might think. The European Space Agenecy’s Rosetta mission, which so spectacularly landed the Philae uzay aracı on the surface of a comet last year, bulduğumuz ve mil uzakta milyarlarca uzay yüzlerce savrulan küçük bir hedef müdahale olabileceğini bize gösterdi. bir asteroid bir insan mürettebat iniş onların fikir gerçekleşebilir olabileceğini Bu vermiştir ajansları güven.

Ama şimdi bu olasılığı kenarında yatıyor Mars olduğunu, ve bu yolculuk hayatta farklı bir ölçekte bir meydan okuma sunuyor. Mars ile, Sorun mesafe ve zaman. kızıl gezegene almak için gezegenlerarası mil yüz milyonlarca hareket ettirmek zorunda; daha fazla 1,000 Zaman mesafe Apollo ekipleri aya seyahat. mevcut teknoloji sayesinde dönüş bacak tekrar Mars ve aynı Dünya'dan seyahat altı ila dokuz ay alacağını.

O zaman bir sürü vücudunuzun herhangi bir yerçekimi yük olmadan geçirdiği bulunuyor. Ağırlıksız eğlenceli gibi görünebilir, ama her şey gibi, çok çok onun kötü bir şey olabilir. fizyolojistleri ilk bakıldığında ne etkisi uzay ortamı insan vücudu üzerinde olabilir, Herkes, hatta uzaya olmuştu önce, doğru bir şekilde kas ve kemik atık olacağını tahmin. Bu sistemler yerçekimi ile ve bir spor salonunda baktı bu kadar kadar herkes bildiği gibi şekillendiriliyor, bunu kullanmak yoksa onu kaybetmek. Bu nedenle, Uluslararası Uzay İstasyonu gemiye ekipleri bu kemik ve kas kaybı bazılarını deneyin ve önlemek için direnç egzersizleri günlük programa kendilerini tabi tutmalıdır.

Mars yüzeyi
Mars'ta yaşam var mıydı? akan suyun varlığına işaret gibi görünüyor gezegenin yüzeyinde koyu çizgiler. Fotoğraf: Nasa / Reuters

Ağırlıksız diğer sistemlerle birlikte hasara yol açtı. Bu denge ve koordinasyon duyularınızı kızdırdı, daha zor mürettebat hareketli hedefleri izlemek için yapım, hareket yaratma yanılsamalar ve, uçuşun ilk birkaç gün için, genellikle onları oldukça kusacak hissediyorum yapma. bulantı hariç, tüm bu sorunların daha kötü ne kadar uzun süre ağırlıksız harcama almak eğilimindedir.

Son zamanlarda, Yeni - ve potansiyel olarak daha endişe verici - sorunlar kadar kırpılmış. Henüz tamamen bazı astronotların beyinleri basıncı açık olmayan nedenlerden dolayı uzay uçuşu bir sonucu olarak artacak gibi görünüyor, ve bu bazen Dünya'ya döndükten sonra uzun yıllar devam kendi görme değişiklikler ile bağlantılı olmuştur. Bu olay yalnızca uzun süreli görevlerle sonra fark edilmiştir, 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, Su, 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 ve 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

guardian.co.uk © Guardian Haberler & Medya Limited 2010

Aracılığıyla Yayınlandı Guardian News Feed eklenti WordPress için.

28670 0