IMWU-nlDit is hoe we naar Mars gaan
NieuwsHoofdafbeelding: NASA's Space Launch System zal een essentieel onderdeel zijn van missies naar Mars. Krediet: NASA / MSFC
Sinds het begin van sciencefiction zijn we gefascineerd door Mars. Onze planetaire buurman is het onderwerp geweest van enkele van de grootste ruimteverhalen in de geschiedenis, van de invasie van marsmannetjes in The War of the Worlds tot mensen die de andere kant op gingen in The Martian.
Nu, na meer dan een eeuw dromen over de Rode Planeet, wetenschappelijke doorbraken ontwikkelen en onderzoek doen naar het potentieel voor onderzoek en het ondersteunen van het leven, zijn we klaar om te gaan. Nou ja, bijna.
Eerder dit jaar publiceerde de NASA een voortgangsrapport over haar plannen voor deep space exploratie, inclusief een missie naar Mars, terwijl de Amerikaanse president Donald Trump $ 19,1 miljard aan geld beloofde om NASA naar Mars te helpen krijgen.
En om daar te komen, is meer dan alleen het claimen van een claim op Mars en het vervullen van onze scifi-aangedreven dromen. Veel experts zijn van mening dat als we niet op zoek gaan naar andere locaties binnen ons zonnestelsel om grondstoffen te mijnen of zelfs te leven, de mensheid op geleende tijd is.
Dit gevoel van urgentie werd aangewakkerd door prominente figuren als Elon Musk en Stephen Hawking. Op een persconferentie in Noorwegen eerder dit jaar Hawking zei: “Ik ben ervan overtuigd dat we moeten zoeken naar alternatieve planeten voor mogelijke bewoning [...] We hebben bijna geen ruimte meer op aarde en we moeten de technische beperkingen doorbreken die ons verhinderen elders in het universum te leven.”
Waarom zijn we daar nog niet??
Missies naar Mars zijn al decennialang besproken in de wetenschappelijke gemeenschap en NASA heeft al veel van de technologie en wetenschappelijke knowhow ontwikkeld om ons daar te krijgen.
We vroegen astrofysicus en wetenschapsschrijver Andrew May, auteur van Destination Mars: het verhaal van onze zoektocht om de rode planeet te veroveren, waarom we nog niet op Mars bodem hebben geraakt.
“In termen van elementaire 'raketwetenschap', had de technologie die Apollo naar de maan bracht, relatief eenvoudig kunnen worden uitgebreid naar een Mars-missie,” hij legde uit.
“Het is een langere reis, maar in de jaren na Apollo is er veel ervaring opgedaan met ruimtevluchten van lange duur, met aardbanen om de aarde heen, zoals MIR en het International Space Station (ISS). Dus op een theoretisch niveau is er niets fundamenteels dat ons tegenhoudt om naar Mars te gaan.”
Dus waarom zitten we hier nog altijd op de saaie oude aarde en niet op vakantie naar de Cassini-krater? We spraken met dr. Phil Metzger, een planetaire fysicus die onlangs met pensioen ging uit het Kennedy Space Center van de NASA, waar hij mede-oprichter was van de KSC Swamp Works, onderzoek verrichtend naar exploratie van het zonnesysteem.
“We moeten de technologie ontwikkelen, zoals het Mars Transfer Vehicle, om astronauten te vervoeren tijdens een lange reis naar Mars en terug.” hij vertelde ons. “We zouden nu kunnen beginnen met het bouwen van deze hardware, maar geld is een factor.”
“Omdat het budget beperkt is, moeten we manieren vinden om de Mars-missies betaalbaarder te maken, en dat betekent dat we nieuwe technologie nodig hebben.”
Afgezien van de kosten, moeten we ook de implicaties van het nemen van missies verder beschouwen dan ooit tevoren.
“Er zijn risico's verbonden aan het naar de maan gaan, maar als er iets misgaat, zijn er gewoonlijk handige 'stopmodi' waarmee je binnen een dag of twee veilig thuis kunt komen.,” zegt Andrew May.
“Dat is geen optie met een missie van Mars - als je eenmaal op het transfervluchttraject bent, zet je je in voor een reis van minimaal anderhalf jaar.”
Volgens May is de oplossing rigoureus getest. “Alle systemen moeten een zeer hoge betrouwbaarheid hebben, met meerdere redundantie en back-ups,” hij legde uit.
“Dat geldt voor alles, van raketmotoren en computers tot levensondersteuning en de gezondheid van de bemanning. Dus dat is waar alle plannings-, test- en risicoloze inspanningen naartoe moeten.”
NASA heeft een plan
NASA heeft een gedetailleerd plan om op de rode planeet te komen. Journey to Mars verdeelt de verschillende fasen van testen en wetenschappelijke planning, met het doel om mensen tegen de jaren 3030 in de buurt van Mars te brengen. Duimen.
De eerste fase heet Earth Reliant en is gericht op onderzoek aan boord van het International Space Station (ISS), inclusief het testen van communicatie en het onderzoeken hoe de gezondheid van astronauten wordt beïnvloed door lange perioden in de ruimte.
De volgende fase is de Proving Ground-fase, waarbij missies in de buurt van de maan worden uitgevoerd, die zullen controleren of alle technologie en engineering die nodig is om op Mars te leven en te werken levensvatbaar is.
Dit is het moment waarop het Space Launch System wordt getest en het Orion-ruimtetuig op een missie van ongeveer drie weken onbemande duizenden kilometers voorbij de maan zal worden gestuurd. In de volgende fase zien astronauten Orion voor een vergelijkbare missie.
Eindelijk komt de Aarde Onafhankelijke fase, die zal voortbouwen op alles wat de NASA tot dusver zal hebben geleerd, met als doel mensen tegen de tijd van 3030 naar een baan met weinig Mars te sturen. Een groot deel van deze fase is het testen van technieken voor toegang, afdaling en landing.
“Omdat het budget beperkt is, moeten we manieren vinden om de Mars-missies betaalbaarder te maken, en dat betekent dat we nieuwe technologie nodig hebben.”
Dr. Phil Metzger, voormalig fysicus van de NASA
En het zijn niet alleen de inspanningen van NASA die we nauwgezet in de gaten moeten houden. De organisatie heeft concurrentie in de vorm van privébedrijven zoals SpaceX en Boeing van Elon Musk, waarbij de eerstgenoemden het doel hadden om tegen 2020 op Mars te komen..
In plaats van wrijving te veroorzaken, geloven velen echter dat deze competitie iedereen ertoe zal brengen creatievere oplossingen te ontwikkelen, waarbij NASA leert van de ervaringen van privébedrijven en vice versa.
De uitdagingen om te overwinnen
Het is allemaal goed en wel om de gedurfde plannen van NASA voor de toekomst te bespreken. Maar we wilden ook een aantal van de praktische onderzoeken en tests onderzoeken die momenteel worden uitgevoerd.
We spraken met Kathryn Hambleton van de afdeling Human Exploration and Operations Mission bij NASA-communicatieteam, die ons vertelde: “Er zijn acht kerngebieden waar we ons momenteel op focussen als het gaat om technologische ontwikkeling aan boord van het ISS ter voorbereiding op de reis naar Mars.”
“Veel van hen houden zich bezig met betrouwbaarheid, efficiëntie en onafhankelijkheid, dus we zullen niet afhankelijk zijn van frequente bevoorradingsmissies of constante communicatie met de aarde..”
Deze acht kerngebieden omvatten levensondersteuning, milieumonitoring, gezondheid van de bemanning, extravehicular activiteit, stralingsbescherming en brandveiligheid.
In de ruimte is de bezorging op de volgende dag niet mogelijk
Het is niet moeilijk om je voor te stellen dat je een gereedschap, extra voedsel, kleding of een medisch apparaat nodig hebt in de ruimte waarvoor nog niet is gepland - en met ondersteunende missies die maanden duren in plaats van dagen, moeten alle omstandigheden van tevoren worden overwogen..
Een van de manieren om dergelijke problemen te bestrijden is door astronauten de middelen te geven om dingen voor zichzelf te maken. “We testen 3D-printing, zodat we de mogelijkheid hebben om reserveonderdelen en gereedschappen naar behoefte te printen, in plaats van zoveel reserveonderdelen te nemen als je zou denken dat je misschien nodig hebt als je de aarde verlaat,” Hambleton uitgelegd.
Ze voegde eraan toe dat niet alleen belangrijke onderdelen en medische apparatuur moeten worden overwogen, maar ook gewone producten die velen van ons als vanzelfsprekend beschouwen, zoals kleding..
“We werken aan een oplossing voor kleding omdat astronauten op dit moment vaak kleding dragen en dan weggooien,” ze vertelde ons. “We kunnen een wassysteem overwegen, evenals betere materialen voor kleding die langer gedragen kunnen worden en geur beter kunnen controleren, zoals wol.”
NASA besteedt ook veel aandacht aan eten. Je zou denken dat je een paar duizend van die maaltijden in vliegtuigstijl aan boord van een Mars-gebonden ruimtevaartuig zou kunnen persen, maar de ruimte zal zo beperkt zijn dat er nog compactere voedingsmiddelen worden ontwikkeld.
Onderzoekers moeten ook zien hoe voedsel het moreel van de bemanning kan beïnvloeden, omdat smaak en variëteit een belangrijke rol spelen bij lichamelijk en geestelijk welzijn. “We moeten ervoor zorgen dat we voldoende voedsel in de ruimte hebben voor wat we verwachten een driejarige missie te zijn,” voegt Hambleton toe. “Maar het moet voor die tijd bewaard kunnen worden. En laten we niet vergeten dat het ook goed moet smaken.”
Met dit in gedachten, wordt er een plantaardig productiesysteem aan boord getest aan boord van het ISS, voor voedselproductie, om de temperatuur te regelen en om kooldioxide te verwijderen en een bron van zuurstof te bieden.
Gezond en gelukkig in de ruimte
NASA heeft gewerkt aan allerlei oplossingen om ervoor te zorgen dat astronauten mentaal en fysiek goed blijven op lange-afstands ruimtemissies, van state-of-the-art fitnessapparatuur tot het beheren van de geestelijke gezondheid met een beter begrip van slaap-waak cycli.
Als het gaat om gezondheid, legde Hambleton uit dat er ook veel aandacht is besteed aan wat te doen in geval van nood.
“Als er een medisch noodgeval in de ruimte is, hebben astronauten training en apparatuur nodig om letsel of ziekte te diagnosticeren en te behandelen die we meteen moeten kunnen behandelen. Als we met de aarde moeten communiceren, kan er een vertraging van 20 minuten zijn,” ze vertelde ons.
Dat is een van de vele redenen waarom het versterken van communicatie-inspanningen belangrijk is geweest voor de NASA.
Meest recentelijk is een communicatiesysteem ontwikkeld genaamd LEMNOS, dat staat voor Laser-Enhanced Mission and Navigation Operational Services, dat 4K Ultra-HD-video naar astronauten kan brengen terwijl ze met vrienden, familie en collega's back on Earth communiceren met minimale lag-tijden.
Om bij Mars te komen, moet het schip worden ontwikkeld om astronauten daar helemaal in een kleine ruimte te brengen, terwijl ze ook voldoende ruimte krijgen om te leven en rond te bewegen..
NASA heeft gewerkt aan de Human Exploration Research Analog (HERA), een op zichzelf staande omgeving die simuleert hoe het is om in de ruimte te leven.
Zie het als een mock-up van een ruimteschip met drie verdiepingen, woonruimtes, werkruimten en een gesimuleerde luchtsluis. Binnen deze ruimte gaan proefpersonen hun dagelijkse taken uitvoeren, doelen voltooien en samenleven.
Het aftellen naar het touchdown starten
Je hebt misschien gemerkt dat er geen fase van het plan Reis naar Mars is die aangeeft hoe we op Mars zullen leven en een kolonie beginnen te bouwen. Dat komt omdat er nog geen plan voor is.
“We benaderen Mars niet in termen van kolonisatie, [we zijn] gericht op expedities op de lange termijn,” Hambleton uitgelegd. “We willen een duurzame menselijke aanwezigheid op Mars, maar het zou vergelijkbaar zijn met het internationale ruimtestation of met expedities naar Antarctica. We willen daar astronauten, maar we zouden ze in regelmatige rotatie mee naar huis nemen.”
Daarom is het belangrijk om niet alleen te focussen op de inspanningen van de NASA. “Bedrijven als SpaceX willen veel eerder op Mars landen, en ze zullen slimmere ontwikkelingsmethoden gebruiken met een hoger risico dan NASA kan gebruiken, dus het is mogelijk dat ze landingsmissies doen voordat NASA het doet,” Metzger heeft ons verteld.
Mars op de lange termijn laten werken
Als we verder kijken dan het huidige plan van NASA en naar het ondersteunen van het leven op Mars voor lange-termijn expedities, of zelfs kolonisatie, is de sleutel om gebruik te maken van wat er aan de oppervlakte is in plaats van te verwachten dat de Marsplaneet ons kan huisvesten.
“We moeten zo snel mogelijk infrastructuur op Mars creëren en veel gebruik maken van lokale middelen om de afhankelijkheid van verbruiksartikelen van de Aarde te verminderen,” Mei heeft ons verteld.
Metzger heeft enkele van de belangrijkste voorbeelden uitgelegd: “We kunnen technologie ontwikkelen om raketbrandstof te maken met behulp van koolstof uit de Mars-atmosfeer en waterstof uit de ijzige Marsachtige bodem. Dan hebben we geen groot ruimtevaartuig nodig om alle stuwstoffen naar Mars te sturen en naar de oppervlakte te brengen. We maken ze eenvoudig waar we ze nodig hebben.”
Metzger gelooft dat om de middelen die al op Mars aanwezig zijn op deze manier te gebruiken, we moeten beginnen met het bouwen en testen van de technologie zo snel mogelijk.
Hij legde uit: “We moeten beginnen met het bouwen van mijnrobots om water uit de grond te halen; atmosferische verwerkingssystemen om methaan raketbrandstof te maken uit de koolstofdioxide; stralingsafschermingstechnologie om gezondheidsrisico's voor de astronauten te verminderen; wateropruiming om de giftige perchloraten uit de grond te krijgen, zodat het veilig is om te drinken en te gebruiken in de landbouw; en veel meer.”
“Met de juiste infrastructuur kunnen we designruimten creëren voor mensen in het hele zonnestelsel“
Dr. Phil Metzger, voormalig fysicus van de NASA
Vanaf daar gelooft Metzger dat een robotindustrie Mars kan transformeren en zelfs kan veranderen in een groene planeet. “We zouden grond voor landbouw kunnen transformeren, steden kunnen bouwen en de chemie van de atmosfeer kunnen veranderen,” hij vertelde ons. “Het zou zichzelf kunnen recyclen om Mars groen te maken. Krachtcentrales in een baan om Mars kunnen zelfs schone energie naar de oppervlakte stralen om die beschaving te ondersteunen.”
Maar laten we niet vergeten dat op dit moment veel van deze plannen puur speculatief zijn - we zullen niet zeker weten hoeveel we kunnen doen tot we er zijn.
“Of er genoeg bronnen op Mars zijn om het leven voor onbepaalde tijd te ondersteunen, inclusief zuurstof, water, voedsel, brandstof, elektriciteit, bouwmaterialen en maaltijden, op papier lijkt het antwoord ja, maar we zullen het niet weten probeert iemand,” Mei heeft ons verteld.
Voorbij Mars
“Ik denk dat het ethisch noodzakelijk is dat we onze beschaving buiten de grenzen van onze enige planeet krijgen,” Metzger heeft ons verteld. Hoewel er veel hindernissen te overwinnen zijn, geloven beide metzger en mei dat vestiging op Mars de mensheid een mooie en veelbelovende toekomst kan geven.
“Over het algemeen ben ik erg optimistisch over de mogelijkheden,” Metzger heeft ons verteld. “Met de juiste infrastructuur kunnen we Mars transformeren, maar niet alleen Mars; we kunnen designruimten creëren voor mensen in het hele zonnestelsel en transportnetwerken om ons daarheen te brengen.”
In de verre toekomst kijkend, voegde hij eraan toe: “Het zal de gouden eeuw van de wetenschap in het zonnestelsel zijn, omdat we observatoria en deeltjesbestrijders te groot voor de aarde bouwen, omdat we wetenschappelijke buitenposten plaatsen op elk groot planetair lichaam in het zonnestelsel, en omdat de economische output van de ruimtevaartindustrie alle wetenschap die we kunnen dromen van nastreven.”
Dit artikel wordt u aangeboden in samenwerking met Vodafone