vuonna 2012 hollantilaisen voittoa tavoittelemattoman ”Mars One” – projekti ilmoitti suunnitelmistaan perustaa ensimmäinen ihmissiirtokunta punaiselle planeetalle vuoteen 2025 mennessä. Tehtävä lähettäisi aluksi neljä astronauttia yksisuuntaiselle matkalle Marsiin, jossa he viettäisivät loppuelämänsä rakentaen ensimmäistä pysyvää ihmisasutusta.
se on rohkea visio — varsinkin kun Mars One väittää, että koko tehtävä voidaan rakentaa jo olemassa olevien teknologioiden varaan. Kuten sen verkkosivuilla todetaan, ihmisten perustaminen Marsiin olisi ” seuraava valtava harppaus ihmiskunnalle.”
mutta MIT: n insinöörit sanovat, että projekti saattaa joutua ottamaan askeleen taaksepäin, ainakin harkitsemaan uudelleen tehtävän teknistä toteutettavuutta.
MIT: n tutkijat kehittivät yksityiskohtaisen asutusanalyysityökalun Mars One-lennon toteutettavuuden arvioimiseksi ja totesivat, että ihmisten hengissä pitämiseen Marsissa tarvitaan uutta teknologiaa.
esimerkiksi, jos kaikki ravinto saadaan paikallisesti kasvatetuista viljelykasveista, kuten Mars One visioi, kasvillisuus tuottaisi vaarallisia happipitoisuuksia, mikä käynnistäisi tapahtumasarjan, joka lopulta saisi ihmisasukkaat tukehtumaan. Tämän skenaarion välttämiseksi olisi toteutettava järjestelmä ylimääräisen hapen poistamiseksi-tekniikkaa, jota ei ole vielä kehitetty käytettäväksi avaruudessa.
vastaavasti Mars Phoenix — laskeutuja löysi todisteita jäästä Marsin pinnalta vuonna 2008, mikä viittaa siihen, että tulevat uudisasukkaat saattaisivat pystyä sulattamaan jäätä juomavedeksi-toinen Mars One-tavoite. Mutta MIT: n analyysin mukaan nykyiset teknologiat, jotka on suunniteltu ”paistamaan” vettä maaperästä, eivät ole vielä valmiita käyttöön varsinkaan avaruudessa.
työryhmä teki myös integroidun analyysin varaosien täydennystoimituksista-kuinka monta varaosaa pitäisi toimittaa Marsin siirtokuntaan aina tilaisuuden tullen, jotta se jatkaisi toimintaansa. Tutkijat havaitsivat, että siirtokunnan kasvaessa varaosat hallitsisivat nopeasti tulevia toimituksia Marsiin, ja niiden osuus maasta tulevista hyötykuormista olisi jopa 62 prosenttia.
varsinaisen Marsiin suuntautuvan matkan osalta ryhmä laski myös neljän ensimmäisen uudisasukkaan ja sitä seuranneen miehistön perustamiseen tarvittavien rakettien määrän sekä matkan kustannukset.
Mars One-suunnitelman mukaan kuusi Falcon Heavy-rakettia tarvittaisiin alustavien tarvikkeiden lähettämiseen ennen astronauttien saapumista. Mit: n arvion mukaan luku oli kuitenkin ”liian optimistinen”: Ryhmä päätti, että tarvittaviin tarvikkeisiin tarvittaisiin sen sijaan 15 Falcon Heavy-rakettia. Pelkästään tämän matkan kuljetuskustannukset yhdessä astronauttien laukaisun kanssa olisivat 4,5 miljardia dollaria — kustannukset, jotka kasvaisivat, kun Marsiin saataisiin lisää miehistöä ja tarvikkeita. Tutkijoiden mukaan arvio ei sisällä operaatiota varten kehitettävien ja hankittavien laitteiden kustannuksia, mikä lisäisi kokonaiskustannuksia entisestään.
Olivier de Weck, MIT: n ilmailun ja astronautiikan sekä teknisten järjestelmien professori, sanoo, että mahdollisuus Ihmisasutuksen rakentamisesta Marsiin on jännittävä. Tavoitteen toteuttaminen vaatii kuitenkin innovaatioita useissa teknologioissa ja tiukkaa järjestelmänäkökulmaa, hän sanoo.
”emme sano, mustavalkoinen, Mars One on mahdoton”, de Weck sanoo. ”Mutta mielestämme se ei ole todella mahdollista olettamusten he ovat tehneet. Osoitamme teknologioita, jotka voisivat olla hyödyllisiä investoida korkealla prioriteetilla, siirtää niitä toteutettavuuden tiellä.”
”yksi suurista oivalluksista, joita saimme, oli se, kuinka vaikeaa tämän tekeminen on”, sanoo jatko-opiskelija Sydney Do. ”On vain niin paljon tuntemattomia asioita. Ja antaa kaikille luottamusta siihen, että he pääsevät sinne ja pysyvät hengissä — on vielä paljon työtä, joka on tehtävä.”
Do Ja de Weck esittelivät analyysinsä tässä kuussa Toronton kansainvälisessä Astronautical Congressissa. Tekijöinä ovat MIT: n jatko-opiskelijat Koki Ho, Andrew Owens ja Samuel Schreiner.
Simuloidessaan päivää Marsissa
ryhmä otti järjestelmäpohjaisen lähestymistavan analysoidessaan Mars One-tehtävää, arvioidessaan ensin tehtävän arkkitehtuurin eri osa-alueita, kuten sen elinympäristöä, elämää ylläpitäviä järjestelmiä, varaosien vaatimuksia ja kuljetuslogistiikkaa, ja tarkastellessaan sitten, miten kukin komponentti vaikuttaa koko järjestelmään.
habitat-osassa Do simuloi Mars-siirtolaisen arkea. Do arvioi kansainvälisellä avaruusasemalla (ISS) työskentelevien astronauttien tyypillisen työaikataulun, aktiivisuustason ja aineenvaihduntanopeuden perusteella, että uudisasukkaan täytyisi kuluttaa päivittäin noin 3 040 kaloria pysyäkseen hengissä ja terveenä Marsissa. Sitten hän määritteli viljelykasvit, jotka tarjoaisivat kohtuullisen tasapainoisen ruokavalion, mukaan lukien pavut, lehtisalaatti, maapähkinät, perunat ja riisi.
Do laski, että riittävän sadon tuottaminen astronauttien ylläpitämiseksi pitkällä aikavälillä vaatisi noin 200 neliömetriä kasvualaa, kun Mars Onen arvio oli 50 neliömetriä. Jos, kuten hankesuunnitelmat, viljelykasveja viljellään sisällä uudisasukkaiden elinympäristö, do totesi, että ne tuottaisivat vaarallisia määriä happea, joka ylittäisi paloturvallisuusrajat, edellyttää jatkuvaa typen vähentää happipitoisuus. Ajan myötä typpisäiliöt tyhjenisivät, jolloin elinympäristö jäisi ilman vuotojen korvaavaa kaasua.
kun elinympäristön sisällä oleva ilma jatkoi vuotoaan, kokonaisilmanpaine laskisi luoden painostavan ympäristön, joka tukehduttaisi ensimmäisen uudisasukkaan arviolta 68 vuorokauden kuluessa.
mahdollisia ratkaisuja voivat Do: n mukaan olla joko ylimääräisen hapen talteenottotekniikan kehittäminen tai viljelykasvien eristäminen erilliseen kasvihuoneeseen. Ryhmä harkitsi jopa Marsin kaasukehästä louhitun typen käyttöä, mutta totesi, että sen tekeminen vaatisi kohtuuttoman suuren järjestelmän. Yllättäen Halvin löydetty vaihtoehto oli toimittaa kaikki tarvittava ruoka maasta.
”huomasimme, että ruuan kantaminen on aina halvempaa kuin sen kasvattaminen paikallisesti”, Do sanoo. ”Marsissa tarvitaan valaistus-ja kastelujärjestelmiä, ja valaistukseen totesimme, että se vaatii 875 LED-järjestelmää, jotka epäonnistuvat ajan myötä. Joten sinun täytyy tarjota varaosia, jotka tekevät alkuperäisestä järjestelmästä raskaamman.”
nuppien vääntäminen
ryhmän löytäessä varaosia ajan myötä paisuttaisi huomattavasti Marsiin suuntautuvien ja tulevien lentojen kustannuksia. Owens, joka arvioi varaosien toimituksia, perusti analyysinsä LUOTETTAVUUSTIETOIHIN, jotka saatiin Nasan korjauslokeista ISS: llä.
”ISS perustuu ajatukseen, että jos jokin menee rikki, voit soittaa kotiin ja saada uuden osan nopeasti”, Owens sanoo. ”Jos Marsiin haluaa varaosan, se pitää lähettää laukaisuikkunan ollessa auki 26 kuukauden välein ja sitten odottaa 180 päivää, että se ehtii sinne. Jos varaosia voisi tehdä paikan päällä, se olisi valtava säästö.”
Owens viittaa teknologioihin, kuten 3D-tulostukseen, jonka avulla uudisasukkaat voivat valmistaa varaosia Marsissa. Nykyisellään tekniikka ei kuitenkaan ole tarpeeksi kehittynyt jäljentämään monien avaruusluokiteltujen osien tarkkoja mittoja ja toimintoja. MIT: n analyysissä todettiin, että 3d-tulostimien on parannuttava harppauksin, tai muuten koko Mars-siirtokunnan infrastruktuuri on suunniteltava uudelleen, jotta sen osat voidaan tulostaa olemassa olevalla teknologialla.
vaikka tämä analyysi saattaa saada Mars One-ohjelman näyttämään pelottavalta, tutkijoiden mukaan heidän kehittämänsä asutusanalyysityökalu voi auttaa määrittämään erilaisten skenaarioiden toteutettavuuden. Esimerkiksi sen sijaan, että miehistöjä lähetettäisiin yksisuuntaisille matkoille planeetalle, mikä olisi tehtävän kokonaiskustannus, jos miehistöjä vaihdettaisiin silloin tällöin?
”Mars One on aika radikaali ajatus”, Schreiner sanoo. ”Nyt olemme rakentaneet työkalun, jolla voimme leikkiä, ja voimme vääntää joitakin nupeista nähdäksemme, miten tehtävän kustannukset ja toteutettavuus muuttuvat.”
Nasan teknologiastrategiapäällikkö Tracy Gill sanoo, että työkalua voidaan soveltaa muiden Mars-lentojen arviointiin, ja viittaa muutamaan skenaarioon, joita ryhmä saattaa haluta tutkia settlement-analysis-työkalun avulla.
”Tämä voi hyödyttää tehtäväsuunnittelijoita, koska he voivat arvioida laajempaa tehtäväarkkitehtuurien kirjoa luottaen paremmin analyysiinsä”, sanoo Gill, joka ei osallistunut tutkimukseen. ”Näiden arkkitehtuurien joukossa olisi vaihtoehtoja, jotka vaihtelevat kaiken ruoan täydellisestä kasvattamisesta in situ bioregeneratiivisilla järjestelmillä, kaikkien elintarvikkeiden pakkaamiseen maasta, näiden kahden ääripään erilaisiin yhdistelmiin.”
osa projektin opiskelijoista sai tukea NASA: n apurahoilta.