w 2012 roku projekt „Mars One”, prowadzony przez holenderską organizację non-profit, ogłosił plany założenia pierwszej ludzkiej kolonii na Czerwonej Planecie do 2025 roku. Początkowo misja miała wysłać czterech astronautów w podróż w jedną stronę na Marsa, gdzie spędziliby resztę życia budując pierwszą stałą ludzką osadę.

to śmiała wizja — zwłaszcza, że Mars One twierdzi, że cała misja może być zbudowana na istniejących już technologiach. Jak podaje jego strona internetowa, ustanowienie ludzi na Marsie byłoby ” kolejnym gigantycznym skokiem dla ludzkości.”

ale inżynierowie z MIT twierdzą, że projekt może być zmuszony zrobić krok wstecz, przynajmniej w celu ponownego rozważenia technicznej wykonalności misji.

naukowcy z MIT opracowali szczegółowe narzędzie do analizy osadnictwa, aby ocenić wykonalność misji Mars One i odkryli, że nowe technologie będą potrzebne, aby utrzymać ludzi przy życiu na Marsie.

na przykład, jeśli cała żywność jest pozyskiwana z lokalnie uprawianych roślin, jak można sobie wyobrazić na Marsie, roślinność wytwarzałaby niebezpieczne poziomy tlenu, co zapoczątkowałoby serię zdarzeń, które ostatecznie spowodowałyby uduszenie się mieszkańców. Aby uniknąć tego scenariusza, konieczne byłoby wdrożenie systemu usuwania nadmiaru tlenu-technologii, która nie została jeszcze opracowana do użytku w kosmosie.

podobnie lądownik Mars Phoenix odkrył ślady lodu na powierzchni Marsa w 2008 roku, co sugeruje, że przyszli osadnicy mogą być w stanie stopić lód w celu uzyskania wody pitnej — kolejny cel Marsa. Jednak według analizy MIT, obecne technologie mające na celu „pieczenie” wody z gleby nie są jeszcze gotowe do wdrożenia, szczególnie w przestrzeni kosmicznej.

zespół przeprowadził również zintegrowaną analizę zaopatrzenia w części zamienne-ile części musiałoby być dostarczonych do Kolonii marsjańskiej przy każdej okazji, aby utrzymać ją w ruchu. Naukowcy odkryli, że wraz z rozwojem Kolonii części zamienne szybko zdominują przyszłe dostawy na Marsa, stanowiąc aż 62 procent ładunków z ziemi.

jeśli chodzi o rzeczywistą podróż na Marsa, zespół obliczył również liczbę rakiet potrzebnych do ustalenia pierwszych czterech osadników i kolejnych załóg na planecie, a także koszt podróży.

zgodnie z planem Mars One, sześć ciężkich rakiet Falcon musiałoby wysłać wstępne zaopatrzenie, przed przybyciem astronautów. Ale ocena MIT stwierdziła, że liczba ta jest „zbyt optymistyczna”: Zespół ustalił, że potrzebne zapasy będą zamiast tego wymagać 15 ciężkich rakiet Falcon. Koszt transportu tej części samej misji, w połączeniu z startem astronautów, wyniesie 4,5 miliarda dolarów — koszt, który wzrośnie wraz z dodatkowymi załogami i zaopatrzeniem na Marsa. Naukowcy twierdzą, że szacunki te nie obejmują kosztów opracowania i zakupu sprzętu do misji, co jeszcze bardziej zwiększyłoby całkowity koszt.

Olivier de Weck, profesor MIT aeronautyki, astronautyki i systemów inżynieryjnych, mówi, że perspektywa budowy ludzkiej osady na Marsie jest ekscytująca. Aby ten cel stał się rzeczywistością, będzie jednak wymagał innowacji w wielu technologiach i rygorystycznej perspektywy systemowej, mówi.

„nie mówimy, czarno-biały, Mars jeden jest niewykonalny” – mówi de Weck. „Ale uważamy, że nie jest to naprawdę wykonalne w ramach przyjętych przez nich założeń. Wskazujemy na technologie, które mogą być pomocne w inwestowaniu o wysokim priorytecie, aby przenieść je na ścieżkę wykonalności.”

” jednym z najlepszych spostrzeżeń, jakie udało nam się uzyskać, było to, jak trudno jest to osiągnąć”, mówi absolwent Sydney Do. „Jest tyle niewiadomych. I dać każdemu pewność, że dotrze tam i przeżyje — jest jeszcze wiele do zrobienia.”

Do I de Weck zaprezentowali swoją analizę w tym miesiącu na Międzynarodowym Kongresie Astronautycznym w Toronto. Współautorami są absolwenci MIT Koki Ho, Andrew Owens i Samuel Schreiner.

symulując dzień na Marsie

Grupa zastosowała podejście systemowe w analizie misji Mars One, najpierw oceniając różne aspekty architektury misji, takie jak jej siedlisko, systemy podtrzymywania życia, wymagania dotyczące części zamiennych i logistykę transportu, a następnie przyglądając się, w jaki sposób każdy komponent przyczynia się do całego systemu.

w części siedliskowej Do symulował codzienne życie kolonisty marsjańskiego. Na podstawie typowego harmonogramu pracy, poziomu aktywności i tempa metabolizmu astronautów na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), Do oszacował, że osadnik musiałby spożywać około 3040 kalorii dziennie, aby pozostać przy życiu i zdrowym na Marsie. Następnie określił uprawy, które zapewniłyby rozsądnie zbilansowaną dietę, w tym fasolę, sałatę, orzeszki ziemne, ziemniaki i ryż.

do obliczył, że wyprodukowanie wystarczającej ilości tych roślin, aby utrzymać astronautów w dłuższej perspektywie, wymagałoby około 200 metrów kwadratowych powierzchni upraw, w porównaniu z szacunkami Marsa One na 50 metrów kwadratowych. Jeśli, zgodnie z planem projektu, uprawy będą uprawiane w Siedlisku osadników, odkryją, że będą wytwarzać niebezpieczne poziomy tlenu, które przekroczą progi bezpieczeństwa pożarowego, wymagające ciągłego wprowadzania azotu w celu zmniejszenia poziomu tlenu. Z czasem wyczerpałoby to zbiorniki azotu, pozostawiając siedlisko bez gazu, aby zrekompensować wycieki.

gdy powietrze wewnątrz siedliska nadal przeciekało, całkowite ciśnienie atmosferyczne spadało, tworząc opresyjne środowisko, które udusiłoby pierwszego osadnika w ciągu około 68 dni.

możliwe rozwiązania mogą obejmować opracowanie technologii ekstrakcji nadmiaru tlenu lub izolację upraw w oddzielnej szklarni. Zespół rozważał nawet użycie azotu pozyskiwanego z atmosfery marsjańskiej, ale stwierdził, że wymagałoby to zbyt dużego systemu. Co zaskakujące, najtańszą znalezioną opcją było dostarczenie całej żywności potrzebnej z ziemi.

„okazało się, że noszenie jedzenia jest zawsze tańsze niż uprawianie go lokalnie”, mówi Do. „Na Marsie potrzebne jest oświetlenie i systemy nawadniające, a do oświetlenia okazało się, że wymaga ono 875 systemów LED, które z czasem ulegają awarii. Musisz więc dostarczyć do tego Części zamienne, dzięki czemu początkowy system będzie cięższy.”

przekręcanie gałek

jak odkryli zespół, Części zamienne z czasem znacznie zawyżałyby koszty początkowych i przyszłych misji na Marsa. Owens, który ocenił zaopatrzenie w części zamienne, oparł swoją analizę na danych o niezawodności pochodzących z dzienników napraw NASA dla danych komponentów na ISS.

„ISS opiera się na założeniu, że jeśli coś się zepsuje, możesz zadzwonić do domu i szybko zdobyć nową część”, mówi Owens. „Jeśli chcesz mieć część zamienną na Marsie, musisz ją wysyłać, gdy okno startowe jest otwarte, co 26 miesięcy, a następnie czekać 180 dni, aż dotrze na miejsce. Gdyby można było zrobić Części zamienne na miejscu, byłoby to ogromne oszczędności.”

Owens wskazuje na technologie takie jak druk 3D, które mogą umożliwić osadnikom produkcję części zamiennych na Marsie. Jednak obecna technologia nie jest na tyle zaawansowana, aby odtworzyć dokładne wymiary i funkcje wielu części o parametrach przestrzennych. Analiza MIT wykazała, że drukarki 3-D będą musiały szybko się ulepszać, w przeciwnym razie cała infrastruktura osiedla Marsa będzie musiała zostać przeprojektowana, aby jej części mogły być drukowane przy użyciu istniejącej technologii.

chociaż ta analiza może sprawić, że program Mars One będzie wyglądał zniechęcająco, naukowcy twierdzą, że opracowane przez nich narzędzie do analizy osadnictwa może pomóc w określeniu wykonalności różnych scenariuszy. Na przykład, zamiast wysyłać załogi w jedną stronę na planetę, jaki byłby całkowity koszt misji, gdyby załogi były czasami zastępowane?

„Mars One to dość radykalny pomysł” – mówi Schreiner. „Teraz stworzyliśmy narzędzie, którym możemy się bawić i możemy przekręcić niektóre pokrętła, aby zobaczyć, jak zmieniają się koszty i wykonalność misji.”

Tracy Gill, menedżer ds. strategii technologicznej w NASA, mówi, że narzędzie może mieć zastosowanie do oceny innych misji na Marsa i wskazuje na kilka scenariuszy, które grupa może chcieć zbadać za pomocą narzędzia do analizy osadów.

„może to przynieść korzyści planistom misji, umożliwiając im ocenę większego spektrum architektur misji z większym zaufaniem do ich analizy”, mówi Gill, który nie brał udziału w badaniach. „Wśród tych architektur znalazły się opcje, począwszy od całkowitego wyhodowania całej żywności in situ z systemami bioregeneracyjnymi, poprzez pakowanie wszystkich produktów spożywczych z ziemi, aż po różne kombinacje tych dwóch skrajności.”

część studentów biorących udział w tym projekcie była wspierana przez stypendia NASA.