ภารกิจที่เป็นไปได้: เทคโนโลยีที่มีอยู่สามารถนำมนุษย์ไปสู่ดาวอังคารได้ (Op-Ed)

ภาพถ่ายดาวอังคารฮับเบิล

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่าถ่ายภาพดาวอังคารเมื่อวันที่ 26 ส.ค. 2546 เมื่อดาวเคราะห์แดงอยู่ห่างจากโลก 34.7 ล้านไมล์ ภาพนี้ถ่ายเพียง 11 ชั่วโมงก่อนที่ดาวอังคารจะเข้าใกล้เราที่สุดในรอบ 60,000 ปี (เครดิตรูปภาพ: NASA / ESA)





Doug Turnbull เขียนนิยายวิทยาศาสตร์บนพื้นฐานของวิทยาศาสตร์อย่างหนัก หนังสือ โนเวลลาส และเรื่องสั้นส่วนใหญ่ของเขาเผชิญกับปัญหาที่ผู้ตั้งถิ่นฐานในยุคแรก ๆ ของโลกอื่นต้องเผชิญ เขาสนับสนุนบทความนี้ให้กับ guesswhozoo.com's เสียงจากผู้เชี่ยวชาญ: Op-Ed & Insights

ผู้เบิกทางแขวนอยู่ในอวกาศประมาณหนึ่งไมล์ด้านหลังและด้านล่างของ Mission Assembly Habitat (MAH) จากจุดชมวิวของ MAH เรือลำนั้นดูเล็กและมีรูปร่างเป็นทรงกระบอกที่แวววาว รายละเอียดของชุดถังและเครื่องจักรที่ซับซ้อนซึ่งครอบครองครึ่งหลังของโครงสร้างนั้นแทบจะมองไม่เห็นจากระยะนี้ ในความเป็นจริง Pathfinder มีความยาวมากกว่าสองร้อยฟุตและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 ฟุต ถังเชื้อเพลิง เครื่องจักร และห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ครอบครองครึ่งหลังของยาน ขณะที่กระบอกสูบที่มีห้องลูกเรือและกองยานยกพลขึ้นบก Orion II ห้าลำครอบครองครึ่งหน้า พื้นที่สีฟ้าของมหาสมุทรแปซิฟิกตอนกลางส่องแสงสว่างเป็นแบ็คกราวด์ ทันใดนั้น ทิวทัศน์ของหมู่เกาะฮาวายที่ด้านหลังของ Pathfinder ก็พร่ามัวเมื่อก๊าซจากเครื่องยนต์หมดลง และเรือก็เริ่มเคลื่อนตัว ดูเหมือนว่าจะตามทันและผ่านที่อยู่อาศัยอย่างรวดเร็ว กล้องบนเรือ MAH จับภาพเหตุการณ์และติดตามความคืบหน้าของเรือ ผู้เบิกทางหายไปภายในหนึ่งนาที

— จาก 'ผู้เบิกทาง: ภารกิจสู่ดาวอังคาร'



ภาพหน้าปกนิยาย

ภาพปกสำหรับนวนิยาย 'Pathfinder: Mission To Mars'(เครดิตรูปภาพ: ลิขสิทธิ์ 2012 โดย Doug Turnbull งานศิลปะที่สร้างโดย Dheeraj Verma)

นี่คือนิยายวิทยาศาสตร์ กำหนดทศวรรษหรือนานกว่านั้นในอนาคต แต่ไม่จำเป็นต้องเป็นเรื่องแต่ง: วิธีการสำหรับภารกิจไปยังดาวอังคาร ดวงจันทร์ และห้วงอวกาศอยู่ในความสามารถในปัจจุบัน [ ภารกิจดาวอังคารที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ ]



ด้วยการประกอบเรือภารกิจในวงโคจรต่ำ (LEO) ทำให้สามารถติดตั้งเที่ยวบินในห้วงอวกาศได้โดยใช้อุปกรณ์ที่มีอยู่ เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ ภารกิจจะต้องอาศัยที่อยู่อาศัยของลูกเรือใน LEO ถาวรที่สอดคล้องกับระนาบสุริยุปราคาซึ่งเป็นระนาบที่ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่เดินทางไปรอบดวงอาทิตย์ น่าเสียดายที่สถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ซึ่งโคจรรอบเหนือสุริยุปราคามากกว่า 25 องศาไม่เป็นไปตามข้อกำหนดนี้ ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้เป็นจุดรวมตัวสำหรับภารกิจทางจันทรคติและดาวเคราะห์ได้

แต่สำหรับ Mission Assembly Habitat (MAH) ฉันขอเสนอให้ใช้โมดูลที่อยู่อาศัย Zvezda รุ่นแก้ไขภารกิจซึ่งปัจจุบันใช้อยู่ในส่วนรัสเซียของ ISS มีเหตุผลหลายประการในการเลือกที่อยู่อาศัยนี้ อย่างแรก เรารู้ว่ามันใช้ได้ผล: ให้บริการมาหลายปีแล้วและมีการแก้ไขข้อบกพร่องอย่างมาก ประการที่สอง ติดตั้งและออกแบบให้เทียบท่ากับยานอวกาศโซยุซแล้ว ประการที่สาม มันใหญ่พอที่จะร่วมกับ Soyuz จะมีที่ว่างมากมายสำหรับลูกเรือสองหรือสามคนในช่วงเวลาที่ใช้ในการประกอบส่วนประกอบของภารกิจเฉพาะ ประการที่สี่ มีน้ำหนักประมาณ 19 เมตริกตัน (21 ตัน) ซึ่งปัจจุบันยานเกราะปฏิบัติการสามารถบรรทุกได้ และสุดท้าย ทำให้ระยะเวลาในการก่อสร้างสั้นลง เนื่องจากวิศวกรต้องการเพียงปรับเปลี่ยนเทคโนโลยีที่มีอยู่ แทนที่จะคิดค้นสิ่งใหม่

ไดอะแกรมของโมดูล Zvezda



ไดอะแกรมของโมดูล Zvezda(เครดิตภาพ: นาซ่า)

ตอนนี้ Roscosmos ซึ่งเป็นหน่วยงานด้านอวกาศของรัสเซียเป็นองค์กรเดียวที่ส่งนักบินอวกาศเข้าสู่ LEO ดังนั้นในระยะเวลาอันใกล้ ยานอวกาศโซยุซที่ผ่านการทดสอบอย่างดีจึงเป็นทางเลือกที่สมเหตุสมผลสำหรับการปล่อยตัวมนุษย์และส่งคืนชิ้นส่วนของสถาปัตยกรรมการประกอบภารกิจ ในทางกลับกัน มีหลายทางเลือกสำหรับการส่งมอบยานอวกาศภารกิจห้วงอวกาศที่แท้จริงและโมดูลขับเคลื่อนไปยัง LEO United Launch Alliance มีทั้งระบบ Atlas V และ Delta ที่สามารถบรรจุน้ำหนักบรรทุก 20 ตันใน LEO เช่นเดียวกับ Roscosmos Proton [ วิสัยทัศน์แห่งอนาคตของการบินอวกาศของมนุษย์ ]

ถ้าคุณ

หากคุณเป็นผู้เชี่ยวชาญเฉพาะด้าน — นักวิจัย ผู้นำธุรกิจ นักเขียนหรือนักประดิษฐ์ — และต้องการมีส่วนร่วมในผลงานวิจัย ส่งอีเมลถึงเราที่นี่ .(เครดิตรูปภาพ: guesswhozoo.com)

ขณะนี้มีข้อเสนอหลักสามข้อสำหรับภารกิจสู่ดาวอังคาร แรงบันดาลใจดาวอังคาร เป็นข้อเสนอการเดินเรือรอบโลกของดาวอังคารโดยวิศวกรการบินและอวกาศ ผู้ประกอบการ และนักบินอวกาศ Dennis Tito ที่ด้วยเหตุผลของกลศาสตร์การโคจรจะต้องเกิดขึ้นในปี 2018 แผน Mars Direct ของ Mars Society นำโดย Robert Zubrin เสนอว่ายานอวกาศที่ว่างและมนุษย์สามารถบรรทุกได้ ไปที่ดาวอังคารก่อน ด้วยความสามารถของหุ่นยนต์ในการผลิตเชื้อเพลิงในพื้นที่ เพื่อให้ยานส่งคืนพร้อมและเติมเชื้อเพลิงสำหรับเที่ยวบินกลับบ้านก่อนที่ส่วนบรรจุของภารกิจจะออกจากโลก ภารกิจ Mars One ที่เสนอโดย Bas Lansdorp แห่งมูลนิธิ Mars One ในเนเธอร์แลนด์ สันนิษฐานว่าเป็นภารกิจทางเดียวไปยังดาวอังคารและการจัดตั้งการตั้งถิ่นฐานถาวรที่เริ่มต้นในต้นปี 2020 [ โครงการ Red Planet Colony ของ Mars One (แกลเลอรี่) ]

ข้อเสนอใด ๆ เหล่านี้ - ฉันเชื่อว่าทั้งสามมีข้อดีและน่าจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง - จะต้องได้รับการสนับสนุนจากสถาปัตยกรรมภารกิจที่สร้างขึ้น

ตามที่คาดการณ์ไว้ในปัจจุบัน ข้อเสนอทั้งสามต้องมี Heavy Lift Launch Vehicle (HLLV) — บางอย่างเช่น Space Launch System (SLS) ที่วางแผนไว้โดย NASA หรือ SpaceX เชิงพาณิชย์ Falcon Heavy . อย่างไรก็ตาม HLV ทั้งคู่ไม่ได้บิน HLLV เชิงพาณิชย์มีกำหนดจะบินได้ในปี 2014 ในขณะที่ไม่มีกำหนดการสำหรับ SLS ของ NASA

อินโฟกราฟิกนี้อธิบายภารกิจ Inspiration Mars

อินโฟกราฟิกนี้อธิบายภารกิจ Inspiration Mars(เครดิตรูปภาพ: guesswhozoo.com.)

Inspiration Mars วางแผนที่จะใช้ยานอวกาศ Falcon Heavy และ SpaceX Dragon รวมถึงที่อยู่อาศัยที่ทำให้พองได้ ทั้งสามยังอยู่ระหว่างการพัฒนา นอกจากนี้ ไม่มีอุปกรณ์ใดที่ได้รับการรับรองว่า 'จัดอยู่ในระดับมนุษย์' หรืออีกนัยหนึ่ง องค์การนาซ่ารับรองแล้วว่าปลอดภัยสำหรับการบินในอวกาศของมนุษย์ แม้ว่าในปัจจุบันจะไม่มีการทดสอบและการรับรอง แต่สถาปัตยกรรมของภารกิจนี้มีข้อดีสองประการเหนือสิ่งอื่นใด: เป็นโปรแกรมเดียวในสามโปรแกรมที่มีกำหนดเวลาที่แน่นอน และใช้เทคโนโลยีการเปิดตัวที่ใกล้จะเสร็จสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม หากหนึ่งในสามระบบใหม่ไม่เป็นไปตามกำหนดเวลา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Falcon Heavy แผนทั้งหมดจะตกอยู่ในอันตราย เพื่อให้แน่ใจว่าภารกิจของดาวอังคารจะเกิดขึ้นในทุกกรณี ฉันขอแนะนำแผนสำรองโดยใช้อุปกรณ์ที่เป็น เปิดทำการแล้ว .

ฉันเสนอให้ประกอบยานอวกาศที่ MAH มันจะประกอบด้วยโมดูลที่อยู่อาศัย Zvezda ที่แก้ไขแล้ว (คล้ายกับ MAH) ยานอวกาศ Soyuz ที่จอดเทียบท่าและหน่วยขับเคลื่อน ยุทสามารถใช้เป็นที่หลบภัยในกรณีที่ภารกิจพบเปลวไฟจากแสงอาทิตย์ มันจะเป็นยานพาหนะที่กลับเข้าสู่โลกอีกครั้ง ฉันนึกภาพลูกเรือสามคน ซึ่งทุกคนจะเป็นผู้เชี่ยวชาญในการปฏิบัติงานด้านเทคนิคของเรือ ความยาวที่แท้จริงของภารกิจและความน่าจะเป็นของความล้มเหลวของอุปกรณ์บางประเภทนั้นสูงพอที่จะทำให้ทุกคนมีความรอบรู้ในกลไกของยาน การเดินทางครั้งนี้จะไม่มีนักบินหรือนักวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ แม้ว่าอาจมีการทดลองและการศึกษาทางวิทยาศาสตร์จำนวนมากเป็นส่วนหนึ่งของภารกิจ

แผนภาพของยานอวกาศโซยุซ

แผนภาพของยานอวกาศโซยุซ(เครดิตภาพ: นาซ่า)

เพื่อให้บรรลุการแทรกซึมเข้าไปในวงโคจรที่จะนำยานอวกาศรอบดาวอังคารและกลับสู่โลก จะต้องเพิ่ม delta-v (การเปลี่ยนแปลงของความเร็ว) ประมาณ 2.2 ไมล์ต่อวินาที (3.5 กิโลเมตรต่อวินาที) เป็น 5.2 mps ( ความเร็ววงโคจร 8.3 กม./วินาที) อีกครั้งที่ติดกับอุปกรณ์นอกชั้นวางฉันแนะนำว่าภารกิจใช้รัสเซียที่สร้างขึ้น Briz-M หน่วยขับเคลื่อนในขั้นตอนเพื่อให้งานนี้สำเร็จ Briz-M มีปัญหาด้านความน่าเชื่อถือ ดังนั้นหน่วยขับเคลื่อนทางเลือกใดๆ ที่มีความน่าเชื่อถือมากกว่าซึ่งให้บริการอยู่แล้วและมีน้ำหนักไม่เกิน 20 เมตริกตัน (22 ตัน) ก็สามารถใช้ฟังก์ชันนี้ได้

เหตุผลหลายประการแจ้งแนวคิดการสำรองข้อมูลนี้ ประการแรก ด้วยการใช้อุปกรณ์การยิงที่ทดลองแล้วจริง ความน่าจะเป็นที่จะบรรลุเส้นตายของภารกิจจะเพิ่มขึ้น ประการที่สอง การประกอบโครงสร้างขนาดใหญ่จากโมดูลใน LEO เป็นเทคโนโลยีที่จัดตั้งขึ้น ISS ถูกสร้างขึ้น และนักบินอวกาศ วิศวกร และช่างเทคนิคหลายคนที่ทำมันยังมีชีวิตอยู่และทำงานที่ NASA ประการที่สาม ภารกิจ Inspiration Mars จะเป็นโอกาสที่ดีในการสานต่อในการประกอบที่สมบูรณ์แบบและเทคนิคในการนัดพบที่จะนำไปใช้ในภารกิจในภายหลัง และสามารถใช้เป็นแบบจำลองสถาปัตยกรรมภารกิจของ Mars และเป็นแรงบันดาลใจสำหรับภารกิจ Mars Direct และ Mars One ที่มีความทะเยอทะยานมากขึ้น

Op-Ed ล่าสุดของ Turnbull คือ ' ชีวิตกลางศตวรรษ บนดาวอังคาร .' ความคิดเห็นที่แสดงเป็นความคิดเห็นของผู้เขียนและไม่จำเป็นต้องสะท้อนความคิดเห็นของผู้จัดพิมพ์ บทความเวอร์ชันนี้เผยแพร่ครั้งแรกเมื่อ guesswhozoo.com.