in 2012 kondigde het “Mars One” project, geleid door een Nederlandse non-profit organisatie, plannen aan om de eerste menselijke kolonie op de Rode Planeet te vestigen tegen 2025. De missie zou in eerste instantie vier astronauten op een enkele reis naar Mars sturen, waar ze de rest van hun leven zouden besteden aan het bouwen van de eerste permanente menselijke nederzetting.

Het is een gedurfde visie — vooral omdat Mars One beweert dat de hele missie kan worden gebouwd op technologieën die al bestaan. Zoals de website stelt, het vestigen van mensen op Mars zou zijn ” de volgende gigantische sprong voor de mensheid.”

maar ingenieurs van het MIT zeggen dat het project een stap terug moet doen, ten minste om de technische haalbaarheid van de missie te heroverwegen.

de MIT-onderzoekers ontwikkelden een gedetailleerde settlement-analysis tool om de haalbaarheid van de Mars One-missie te beoordelen, en vonden dat nieuwe technologieën nodig zullen zijn om mensen in leven te houden op Mars.

bijvoorbeeld, als alle voedsel wordt verkregen uit lokaal geteelde gewassen, zoals Mars One voor ogen heeft, zou de vegetatie onveilige niveaus van zuurstof produceren, wat een reeks gebeurtenissen zou veroorzaken die uiteindelijk zouden leiden tot menselijke bewoners te stikken. Om dit scenario te vermijden, zou een systeem om overtollige zuurstof te verwijderen moeten worden geïmplementeerd — een technologie die nog niet is ontwikkeld voor gebruik in de ruimte.op dezelfde manier ontdekte de Phoenix lander van Mars in 2008 bewijs van ijs op het oppervlak van Mars, wat suggereert dat toekomstige kolonisten ijs zouden kunnen smelten voor drinkwater — een ander doel van Mars One. Maar volgens de MIT-analyse zijn de huidige technologieën die zijn ontworpen om water uit de bodem te “bakken” nog niet klaar voor inzet, met name in de ruimte.

Het team voerde ook een geïntegreerde analyse uit van de voorraden reserveonderdelen — Hoeveel reserveonderdelen bij elke gelegenheid aan een kolonie op Mars geleverd zouden moeten worden om het draaiende te houden. De onderzoekers ontdekten dat als de kolonie groeit, reserveonderdelen snel toekomstige leveringen naar Mars zouden domineren, die tot 62 procent van de lading van de aarde uitmaken.wat betreft de werkelijke reis naar Mars, berekende het team ook het aantal raketten dat nodig was om de eerste vier kolonisten en de daaropvolgende bemanningen op de planeet te vestigen, evenals de kosten van de reis.volgens het plan van Mars One zouden zes Falcon zware raketten nodig zijn om de eerste voorraden op te sturen, voordat de astronauten arriveren. Maar de MIT-beoordeling vond dat aantal te zijn “overdreven optimistisch”: Het team bepaalde dat de benodigde voorraden in plaats daarvan 15 Falcon zware raketten nodig zou hebben. De transportkosten voor dit deel van de missie alleen al, in combinatie met de lancering van de astronauten, zouden $4,5 miljard bedragen — een kosten die zouden toenemen met extra bemanningen en voorraden naar Mars. De onderzoekers zeggen dat deze schatting niet de kosten van het ontwikkelen en kopen van apparatuur voor de missie, die de totale kosten verder zou verhogen.Olivier de weck, professor aan het MIT in de aeronautics and astronautics and engineering systems, zegt dat het vooruitzicht van de bouw van een menselijke nederzetting op Mars een spannend vooruitzicht is. Om dit doel te realiseren, vereist hij echter innovaties in een aantal technologieën en een rigoureus systeemperspectief, zegt hij.

“we zeggen niet, zwart en Wit, Mars One is ondoenlijk,” zegt de Weck. “Maar we denken dat het niet echt haalbaar is onder de veronderstellingen die ze hebben gemaakt. We wijzen op technologieën die nuttig kunnen zijn om in te investeren met hoge prioriteit, om ze op het haalbaarheidspad te brengen.”

” een van de grote inzichten die we konden krijgen was hoe moeilijk het is om dit voor elkaar te krijgen,” zegt afgestudeerde student Sydney Do. “Er zijn zoveel onbekenden. En om iedereen het vertrouwen te geven dat ze daar zullen komen en in leven zullen blijven, is er nog veel werk te doen.”

Do en de Weck presenteerden hun analyse deze maand op het International Astronautical Congress in Toronto. Coauteurs zijn onder andere MIT afgestudeerde studenten Koki Ho, Andrew Owens, en Samuel Schreiner.

het Simuleren van een dag op Mars

De groep nam een systeembenadering in de analyse van de Mars missie, eerste beoordeling van verschillende aspecten van de missie van de architectuur, zoals de habitat, life-support systemen, reserve-onderdelen-vereisten en het transport logistiek, kijk dan naar hoe elk onderdeel draagt bij aan het hele systeem.

voor het habitatgedeelte simuleerde Do het dagelijks leven van een Marskolonist. Op basis van het typische werkschema, de activiteitsniveaus en de stofwisseling van astronauten op het International Space Station (ISS), schatte Do dat een kolonist dagelijks ongeveer 3.040 calorieën zou moeten consumeren om in leven en gezond te blijven op Mars. Vervolgens bepaalde hij gewassen die een redelijk uitgebalanceerd dieet zouden bieden, waaronder bonen, sla, pinda ‘ s, aardappelen en rijst.

berekend dat het produceren van genoeg van deze gewassen om astronauten op de lange termijn te ondersteunen ongeveer 200 vierkante meter groeioppervlak zou vereisen, vergeleken met Mars One ‘ s schatting van 50 vierkante meter. Als, zoals de plannen van het project, gewassen worden geteeld in de habitat van de kolonisten, blijkt dat ze onveilige niveaus van zuurstof die de brandveiligheidsdrempels zou overschrijden produceren, waardoor continue introductie van stikstof om het zuurstofgehalte te verlagen. Na verloop van tijd, dit zou uitputten stikstof tanks, waardoor de habitat zonder een gas te compenseren voor lekken.

als de lucht in de habitat bleef lekken, zou de totale Atmosferische druk dalen, waardoor een onderdrukkende omgeving zou ontstaan die de eerste kolonist binnen naar schatting 68 dagen zou verstikken.

mogelijke oplossingen kunnen bestaan uit het ontwikkelen van een technologie om overtollige zuurstof te extraheren of het isoleren van de gewassen in een aparte kas. Het team overwoog zelfs om stikstof uit de atmosfeer van Mars te gebruiken, maar vond dat daarvoor een prohibitief groot systeem nodig was. Verrassend genoeg was de goedkoopste optie gevonden om al het benodigde voedsel van de aarde te leveren.

” We vonden dat het dragen van voedsel altijd goedkoper is dan het lokaal te kweken,” zegt Do. “Op Mars heb je verlichting en besproeiingssystemen nodig, en voor verlichting vonden we dat er 875 LED-systemen nodig zijn, die na verloop van tijd uitvallen. Dus je moet reserveonderdelen voor dat, waardoor het oorspronkelijke systeem zwaarder.”

draaien van de knoppen

zoals het team ontdekte, zouden reserveonderdelen na verloop van tijd de kosten van initiële en toekomstige missies naar Mars aanzienlijk opdrijven. Owens, die de bevoorrading van reserveonderdelen beoordeelde, baseerde zijn analyse op betrouwbaarheidsgegevens afkomstig van NASA-reparatielogs voor bepaalde onderdelen op het ISS.

” het ISS is gebaseerd op het idee dat als er iets kapot gaat, je thuis kunt bellen en snel een nieuw onderdeel kunt krijgen,” zegt Owens. “Als je een reserveonderdeel op Mars wilt, moet je het elke 26 maanden versturen als een lanceervenster open is, en dan 180 dagen wachten tot het er is. Als je in-situ reserveonderdelen kon maken, zou dat een enorme besparing zijn.”

Owens wijst op technologieën zoals 3D-printen, die kolonisten in staat kunnen stellen reserveonderdelen op Mars te vervaardigen. Maar de technologie zoals die nu bestaat is niet geavanceerd genoeg om de exacte afmetingen en functies van veel ruimte-rated onderdelen te reproduceren. Uit de MIT-analyse bleek dat 3-D-printers met sprongen moeten verbeteren, anders moet de hele infrastructuur van Mars settlement opnieuw worden ontworpen zodat de onderdelen met bestaande technologie kunnen worden afgedrukt.

hoewel deze analyse Het Mars One-programma ontmoedigend kan maken, zeggen de onderzoekers dat de settlement-analysis tool die ze hebben ontwikkeld, kan helpen bij het bepalen van de haalbaarheid van verschillende scenario ‘ s. Bijvoorbeeld, in plaats van het sturen van bemanningen op een enkele reis naar de planeet, wat zou de totale missie kosten als bemanningen af en toe werden vervangen?

“Mars One is een vrij radicaal idee,” zegt Schreiner. “Nu hebben we een tool gebouwd waarmee we kunnen Spelen, en we kunnen een aantal van de knoppen draaien om te zien hoe de kosten en haalbaarheid van de missie verandert.Tracy Gill, een technologie strategie manager bij NASA, zegt dat de tool kan worden toegepast voor het beoordelen van andere missies naar Mars, en wijst op een paar scenario ‘ s die de groep zou willen verkennen met behulp van de settlement-analysis tool.

” Dit kan een voordeel opleveren voor missieplanners door hen in staat te stellen een groter spectrum van missiearchitecturen te evalueren met meer vertrouwen in hun analyse,” zegt Gill, die niet heeft bijgedragen aan het onderzoek. “Tot die architecturen behoren opties variërend van het volledig verbouwen van alle voedsel in situ met bioregeneratieve systemen, tot het verpakken van alle voedselproducten van de aarde, tot verschillende combinaties van die twee uitersten.”

sommige van de studenten aan dit project werden ondersteund door NASA fellowships.