i 2012 annoncerede” Mars One ” – projektet, ledet af en hollandsk nonprofit, planer om at etablere den første menneskelige koloni på Den Røde Planet inden 2025. Missionen ville oprindeligt sende fire astronauter på en envejstur til Mars, hvor de ville tilbringe resten af deres liv med at bygge den første permanente menneskelige bosættelse.
det er en dristig vision — især da Mars One hævder, at hele missionen kan bygges på teknologier, der allerede findes. Som dets hjemmeside siger, ville etablering af mennesker på Mars være “det næste kæmpe spring for menneskeheden.”
men ingeniører ved MIT siger, at projektet muligvis skal tage et skridt tilbage, i det mindste for at genoverveje missionens tekniske gennemførlighed.
MIT-forskerne udviklede et detaljeret afviklingsanalyseværktøj til at vurdere gennemførligheden af Mars One-missionen og fandt ud af, at nye teknologier vil være nødvendige for at holde mennesker i live på Mars.
for eksempel, hvis al mad fås fra lokalt dyrkede afgrøder, som Mars One forestiller sig, ville vegetationen producere usikre iltniveauer, hvilket ville udløse en række begivenheder, der til sidst ville få menneskelige indbyggere til at kvæle. For at undgå dette scenario skulle der implementeres et system til fjernelse af overskydende ilt — en teknologi, der endnu ikke er udviklet til brug i rummet.på samme måde opdagede Mars — Fønikslanderen beviser for is på Mars-overfladen i 2008, hvilket tyder på, at fremtidige bosættere måske kunne smelte is til drikkevand-et andet Mars One-mål. Men ifølge mit-analysen er de nuværende teknologier designet til at” bage ” vand fra jord endnu ikke klar til implementering, især i rummet.
holdet udførte også en integreret analyse af reservedelsforsyning-hvor mange reservedele der skulle leveres til en marsk koloni ved hver lejlighed for at holde det i gang. Forskerne fandt, at når kolonien vokser, ville reservedele hurtigt dominere fremtidige leverancer til Mars og udgøre så meget som 62 procent af nyttelast fra jorden.
hvad angår den faktiske rejse til Mars, beregnede holdet også antallet af raketter, der kræves for at etablere de første fire bosættere og efterfølgende besætninger på planeten, samt rejsens omkostninger.i henhold til Mars One-planen ville seks Falcon Heavy-raketter være påkrævet for at sende de første forsyninger inden astronauternes ankomst. Men mit-vurderingen fandt, at antallet var “alt for optimistisk”: Holdet besluttede, at de nødvendige forsyninger i stedet ville kræve 15 Falcon Heavy raketter. Transportomkostningerne for denne del af missionen alene kombineret med astronauternes lancering ville være 4, 5 milliarder dollars — en pris, der ville vokse med yderligere besætninger og forsyninger til Mars. Forskerne siger, at dette skøn ikke inkluderer omkostningerne ved at udvikle og købe udstyr til missionen, hvilket yderligere vil øge de samlede omkostninger.Olivier de veck, professor i luftfart og astronautik og ingeniørsystemer, siger, at udsigten til at bygge en menneskelig bosættelse på Mars er spændende. For at gøre dette mål til virkelighed vil det imidlertid kræve innovationer inden for en række teknologier og et strengt systemperspektiv, siger han.”vi siger ikke, Sort / hvid, Mars One er umulig,” siger de. “Men vi tror, det er ikke rigtig muligt under de antagelser, de har lavet. Vi peger på teknologier, der kan være nyttige at investere i med høj prioritet, for at flytte dem langs gennemførlighedsstien.”
” en af de store indsigter, vi var i stand til at få, var, hvor svært det er at trække dette ud, ” siger kandidatstuderende Sydney Do. “Der er bare så mange ukendte. Og for at give nogen tillid til, at de kommer derhen og holder sig i LIVE — er der stadig meget arbejde, der skal gøres.”
Do og de veck præsenterede deres analyse denne måned på den internationale astronautiske kongres i Toronto. Medforfattere inkluderer mit-kandidatstuderende Koki Ho, Andreas Ouensog Samuel Schreiner.
simulering af en dag på Mars
gruppen tog en systembaseret tilgang til analysen af Mars One-missionen og vurderede først forskellige aspekter af missionens arkitektur, såsom dens habitat, livsstøttesystemer, reservedelsbehov og transportlogistik og så på, hvordan hver komponent bidrager til hele systemet.
for habitatdelen simulerede du det daglige liv for en Mars-kolonist. Baseret på den typiske arbejdsplan, aktivitetsniveauer og metaboliske hastigheder for astronauter på Den Internationale Rumstation (ISS), anslog do, at en bosætter skulle forbruge omkring 3.040 kalorier dagligt for at holde sig i LIVE og sund på Mars. Han bestemte derefter afgrøder, der ville give en rimelig afbalanceret diæt, herunder bønner, salat, jordnødder, kartofler og ris.
beregnet at producere nok af disse afgrøder til at opretholde astronauter på lang sigt ville kræve omkring 200 kvadratmeter voksende areal sammenlignet med Mars One ‘ s estimat på 50 kvadratmeter. Hvis, som projektplanerne, afgrøder dyrkes inden for bosætternes habitat, do fandt ud af, at de ville producere usikre iltniveauer, der ville overstige brandsikkerhedstærskler, kræver kontinuerlig indføring af nitrogen for at reducere iltniveauet. Over tid ville dette nedbryde kvælstoftanke og efterlade habitatet uden gas for at kompensere for lækager.
da luften inde i habitatet fortsatte med at lække, ville det samlede atmosfæriske tryk falde, hvilket skabte et undertrykkende miljø, der ville kvæle den første bosætter inden for en anslået 68 dage.
mulige løsninger, siger Do, kan omfatte enten at udvikle en teknologi til at udvinde overskydende ilt eller isolere afgrøderne i et separat drivhus. Holdet overvejede endda at bruge kvælstof ekstraheret fra den martiske atmosfære, men fandt ud af, at det ville kræve et uoverkommeligt stort system. Overraskende nok var den billigste løsning at levere al den mad, der kræves fra jorden.
” Vi fandt at bære mad er altid billigere end at dyrke det lokalt,” siger Do. “På Mars har du brug for belysnings-og vandingssystemer, og til belysning fandt vi, at det kræver 875 LED-systemer, som mislykkes over tid. Så du skal levere reservedele til det, hvilket gør det oprindelige system tungere.”
vridning af knapperne
som holdet fandt, ville reservedele over tid væsentligt blæse omkostningerne ved indledende og fremtidige missioner til Mars. Hans analyse var baseret på pålidelighedsdata fra NASA-reparationslogfiler for givne komponenter på ISS.”ISS er baseret på ideen om, at hvis noget går i stykker, kan du ringe hjem og få en ny del hurtigt,” siger han. “Hvis du vil have en reservedel på Mars, skal du sende den, når et lanceringsvindue er åbent hver 26.måned, og derefter vente 180 dage på, at den kommer derhen. Hvis du kunne lave reservedele in situ, ville det være en massiv besparelse.”vi peger på teknologier som 3D-udskrivning, som kan gøre det muligt for bosættere at fremstille reservedele på Mars. Men teknologien, som den eksisterer i dag, er ikke avanceret nok til at gengive de nøjagtige dimensioner og funktioner i mange rumklassificerede dele. MIT-analysen viste, at 3D-printere bliver nødt til at forbedre sig med spring, ellers skal hele Mars-bosættelsesinfrastrukturen redesignes, så dens dele kan udskrives med eksisterende teknologi.selvom denne analyse kan få Mars One-programmet til at se skræmmende ud, siger forskerne, at det afviklingsanalyseværktøj, de har udviklet, kan hjælpe med at bestemme gennemførligheden af forskellige scenarier. For eksempel, i stedet for at sende besætninger på envejsture til planeten, hvad ville de samlede missionsomkostninger være, hvis besætningerne lejlighedsvis blev udskiftet?”Mars One er en ret radikal IDE,” siger Schreiner. “Nu har vi bygget et værktøj, som vi kan lege med, og vi kan vride nogle af knapperne for at se, hvordan omkostningerne og gennemførligheden af missionen ændres.”
Tracy Gill, en teknologistrategichef hos NASA, siger, at værktøjet kan være anvendeligt til vurdering af andre missioner til Mars, og peger på et par scenarier, som gruppen måske ønsker at udforske ved hjælp af afviklingsanalyseværktøjet.
“dette kan give en fordel for missionsplanlæggere ved at give dem mulighed for at evaluere et større spektrum af missionarkitekturer med bedre tillid til deres analyse,” siger Gill, som ikke bidrog til forskningen. “Inkluderet blandt disse arkitekturer ville være muligheder lige fra fuldstændig dyrkning af al mad in situ med bioregenerative systemer til emballering af alle fødevarer fra jorden til forskellige kombinationer af disse to ekstremer.”
Nogle af de studerende på dette projekt blev støttet af NASA stipendier.