2012年、オランダの非営利団体が率いる”Mars One”プロジェクトは、2025年までに赤い惑星に最初の人間の植民地を設立する計画を発表しました。 ミッションは当初、火星への片道旅行に四人の宇宙飛行士を送り、そこで彼らは最初の恒久的な人間の和解を構築する残りの人生を過ごすだろう。それは大胆なビジョンです—特にMars Oneは、ミッション全体がすでに存在する技術に基づいて構築できると主張しているからです。
それは大胆なビジョ そのウェブサイトが述べているように、火星に人間を確立することは、”人類のための次の巨大な飛躍であろう。”
しかし、MITのエンジニアは、プロジェクトは、少なくともミッションの技術的実現可能性を再考するために、一歩を踏み出す必要があるかもしれ
MITの研究者は、Mars Oneミッションの実現可能性を評価するための詳細な決済分析ツールを開発し、新しい技術が火星に生きている人間を維持するため
たとえば、すべての食糧が地元で栽培された作物から得られた場合、火星の人が想像するように、植生は危険なレベルの酸素を生成し、最終的に人間の住民が窒息する一連の出来事を引き起こすでしょう。 このシナリオを回避するには、余分な酸素を除去するシステムを実装する必要があります—宇宙での使用のためにまだ開発されていない技術。
同様に、火星フェニックス着陸船は、将来の入植者が飲料水のために氷を溶かすことができるかもしれないことを示唆し、2008年に火星の表面に氷の証拠を発見した—別の火星の一つの目標。 しかし、MITの分析によると、土壌から水を「焼く」ように設計された現在の技術は、特に宇宙での展開の準備ができていません。
チームはまた、スペアパーツの補給の統合分析を実行しました-それを続けるために各機会に火星の植民地に届けなければならないスペアパーツの数。 研究者らは、コロニーが成長するにつれて、スペアパーツが火星への将来の配達を迅速に支配し、地球からのペイロードの62％を占めることを発見しました。
火星への実際の航海については、チームはまた、地球上の最初の四つの入植者とその後の乗組員を確立するために必要なロケットの数だけでなく、旅
火星の一つの計画によると、六つのファルコン重いロケットは、宇宙飛行士の到着前に、初期の供給を送信するために必要とされるであろう。 しかし、MITの評価では、その数は「過度に楽観的」であることがわかりました。: チームは、必要な物資には代わりに15個のファルコンヘビーロケットが必要であると判断した。 宇宙飛行士の打ち上げと組み合わせるだけで、このミッションの脚の輸送コストはMars4.5億になります—追加の乗組員と火星への供給で成長するコス 研究者は、この見積もりにはミッションのための機器の開発と購入のコストは含まれておらず、全体的なコストがさらに増加すると言います。
オリヴィエ-ド-ウェック、航空宇宙工学とエンジニアリングシステムのMIT教授は、火星に人間の和解を構築する見通しは刺激的なものであると言いま しかし、この目標を現実のものにするには、多くの技術と厳格なシステムの視点での革新が必要です、と彼は言います。
“私たちは、黒と白、火星の一つは実行不可能である、と言っていない、”デWeck氏は述べています。 “しかし、我々はそれが彼らが作った仮定の下では本当に実現可能ではないと思います。 私たちは、実現可能性のパスに沿ってそれらを移動するために、高い優先度で投資するのに役立つ可能性のある技術を指しています。”
“私たちが得ることができた素晴らしい洞察の一つは、これをやってのけることがどれだけ難しいかでした”と大学院生Sydney Do氏は述べています。 「多くの未知数があります。 そして、彼らがそこに着くと生き続けるつもりだという自信を誰にも与えるために—行う必要がある作業の多くはまだあります。”
Doとde Weckは、トロントで開催された国際宇宙会議で今月の分析を発表しました。 共著者には、MITの大学院生Koki Ho、Andrew Owens、Samuel Schreinerが含まれています。
火星の一日をシミュレート
グループは、まず、その生息地、生命維持システム、スペアパーツの要件、輸送物流など、ミッションのアーキテクチャの様々な側面を評価し、その後、各コンポーネントがシステム全体にどのように貢献しているかを見て、マーズ-ワン-ミッションを分析する際にシステムベースのアプローチを取った。
生息地の部分については、火星の入植者の日々の生活をシミュレートしません。 国際宇宙ステーション（ISS）の宇宙飛行士の典型的な作業スケジュール、活動レベル、代謝率に基づいて、doは、入植者が火星で生きて健康を保つために毎日約3,040カロリーを消費しなければならないと推定した。 彼はその後、豆、レタス、ピーナッツ、ジャガイモ、米など、合理的にバランスの取れた食事を提供する作物を決定しました。
Doは、長期的に宇宙飛行士を維持するのに十分なこれらの作物を生産するには、Mars Oneの推定50平方メートルと比較して、約200平方メートルの栽培面積が必要であると計算した。 プロジェクトが計画しているように、作物が入植者の生息地内で栽培されている場合、Doは、酸素レベルを低下させるために窒素の継続的な導入を必 時間が経つにつれて、これは漏れを補うためにガスなしで生息地を残して、窒素タンクを枯渇させるだろう。
生息地内の空気が漏れ続けると、総大気圧が低下し、推定68日以内に最初の入植者を窒息させる圧迫的な環境を作り出します。可能な解決策は、過剰な酸素を抽出する技術を開発するか、別の温室で作物を単離することを含むかもしれないとDoは言う。
可能な解決策は、余分な チームは火星大気から抽出された窒素を使用することも検討しましたが、そうするには非常に大きなシステムが必要であることがわかりました。 驚くべきことに、見つかった最も安い選択肢は、地球から必要なすべての食糧を供給することでした。
“私たちは、食べ物を運ぶことは、地元でそれを栽培するよりも常に安いことがわかりました”とDo氏は言います。 「火星では、照明と散水システムが必要であり、照明には875のLEDシステムが必要であることがわかりましたが、これは時間の経過とともに失敗します。 そのため、初期システムをより重くするためにスペアパーツを提供する必要があります。”
ノブをねじる
チームが見つけたように、スペアパーツは、時間の経過とともに、火星への初期および将来のミッションのコストを大幅に膨らませ スペアパーツの補給を評価したオーウェンズは、ISS上の特定のコンポーネントのNASAの修理ログから得られた信頼性データに基づいて分析を行った。
“ISSは、何かが壊れた場合、家に電話してすぐに新しい部品を手に入れることができるという考えに基づいています”とOwens氏は言います。 “火星にスペアパーツが必要な場合は、打ち上げウィンドウが開いているときに26ヶ月ごとに送信し、そこに到達するまで180日待たなければなりません。 あなたがその場でスペアを作ることができれば、それは大規模な節約になります。”
オーウェンズは、入植者が火星でスペアパーツを製造することを可能にする3-D印刷などの技術を指摘しています。 しかし、現在存在する技術は、多くのスペース定格部品の正確な寸法と機能を再現するのに十分な高度ではありません。 MITの分析によると、3-Dプリンタは飛躍的に改善する必要があり、そうでなければ、火星の決済インフラ全体を再設計して、既存の技術で部品を印刷
この分析はMars Oneプログラムを困難に見せるかもしれないが、研究者は、彼らが開発した決済分析ツールは、様々なシナリオの実現可能性を判断するのに役 たとえば、惑星への一方通行の旅行で乗組員を送るのではなく、乗組員が時折交換された場合、全体的な任務の費用はどうなりますか？
“Mars Oneはかなり急進的なアイデアです”とSchreiner氏は言います。 “今、私たちは遊ぶことができるツールを構築しました、そして、私たちはミッションのコストと実現可能性がどのように変化するかを見るためにノブ”
NASAの技術戦略マネージャーであるTracy Gillは、このツールは火星への他のミッションを評価するために適用可能かもしれないと言い、グループが決済分析ツールを使用して探索したい可能性のあるいくつかのシナリオを指摘している。
“これは、彼らが彼らの分析に優れた自信を持ってミッションアーキテクチャのより大きなスペクトルを評価することを可能にすることにより、ミッションプランナーに利益を提供することができ、”研究に貢献しなかったギル氏は述べています。 “これらのアーキテクチャの中には、生物再生システムを使用してすべての食品をその場で完全に成長させることから、地球からのすべての食品を包”
このプロジェクトの学生の一部は、NASAのフェローシップによってサポートされました。