Это смелое видение, особенно с учетом того, что Mars One утверждает, что вся миссия может быть построена на уже существующих технологиях. Как говорится на его веб-сайте, создание людей на Марсе станет «следующим гигантским скачком для человечества».Но инженеры Массачусетского технологического института говорят, что проекту, возможно, придется сделать шаг назад, по крайней мере, чтобы пересмотреть техническую осуществимость миссии.Исследователи Массачусетского технологического института разработали инструмент подробного анализа поселений для оценки осуществимости миссии Mars One и обнаружили, что для сохранения жизни людей на Марсе потребуются новые технологии.
Например, если вся пища получена из местных сельскохозяйственных культур, как предполагает Mars One, растительность будет производить небезопасный уровень кислорода, что вызовет серию событий, которые в конечном итоге приведут к удушью людей. Чтобы избежать этого сценария, необходимо будет внедрить систему удаления избыточного кислорода — технология, которая еще не была разработана для использования в космосе.Точно так же спускаемый аппарат Mars Phoenix обнаружил следы льда на поверхности Марса в 2008 году, предполагая, что будущие поселенцы могли бы растопить лед для питьевой воды — еще одна цель Mars One.
Но согласно анализу Массачусетского технологического института, современные технологии, предназначенные для «выпекания» воды из почвы, еще не готовы к использованию, особенно в космосе.Команда также провела комплексный анализ пополнения запасов запчастей — сколько запчастей нужно было доставить в марсианскую колонию при каждой возможности, чтобы она продолжала работать. Исследователи обнаружили, что по мере роста колонии запасные части будут быстро преобладать в будущих поставках на Марс, составляя до 62 процентов полезной нагрузки с Земли.Что касается фактического путешествия на Марс, команда также подсчитала количество ракет, необходимых для размещения первых четырех поселенцев и последующих экипажей на планете, а также стоимость путешествия.
Согласно плану Mars One, шесть ракет Falcon Heavy потребуются для отправки начальных запасов до прибытия астронавтов. Но оценка Массачусетского технологического института показала, что это число «излишне оптимистично»: команда определила, что для необходимых поставок вместо этого потребуется 15 ракет Falcon Heavy. Стоимость транспортировки только для этого этапа миссии, вместе с запуском астронавтов, составит 4,5 миллиарда долларов — стоимость, которая возрастет с дополнительными экипажами и припасами на Марс. Исследователи говорят, что эта оценка не включает стоимость разработки и закупки оборудования для миссии, что еще больше увеличит общую стоимость.
Оливье де Век, профессор аэронавтики, космонавтики и инженерных систем Массачусетского технологического института, говорит, что перспектива строительства человеческого поселения на Марсе является захватывающей. Однако, чтобы воплотить эту цель в жизнь, потребуются инновации в ряде технологий и строгий системный подход, говорит он.«Мы не говорим черным по белому, что Mars One невозможен», — говорит де Век. «Но мы действительно думаем, что это неосуществимо, исходя из предположений, которые они сделали.
Мы указываем на технологии, в которые можно было бы инвестировать с высоким приоритетом, чтобы продвинуть их по пути осуществимости».«Одно из замечательных открытий, которые мы смогли получить, заключалось в том, насколько сложно выполнить эту [миссию]», — говорит аспирант Сидней До. «Здесь так много неизвестного.
И чтобы дать кому-либо уверенность в том, что они доберутся до цели и останутся в живых — еще предстоит проделать большую работу».До и де Век представили свой анализ в этом месяце на Международном астронавтическом конгрессе в Торонто. Соавторы — аспиранты Массачусетского технологического института Коки Хо, Эндрю Оуэнс и Сэмюэл Шрайнер.Моделирование дня на Марсе
Группа применила системный подход к анализу миссии Mars One, сначала оценив различные аспекты архитектуры миссии, такие как среда обитания, системы жизнеобеспечения, потребности в запасных частях и транспортная логистика, а затем проанализировав, какой вклад вносит каждый компонент. ко всей системе.Что касается среды обитания, До смоделировал повседневную жизнь марсианского колониста.
Основываясь на типичном графике работы, уровне активности и скорости метаболизма астронавтов на Международной космической станции (МКС), До подсчитал, что поселенцу придется потреблять около 3040 калорий в день, чтобы оставаться живым и здоровым на Марсе. Затем он определил культуры, которые обеспечат разумно сбалансированное питание, включая бобы, салат, арахис, картофель и рис.До подсчитал, что для выращивания достаточного количества этих культур, чтобы поддерживать космонавтов в долгосрочной перспективе, потребуется около 200 квадратных метров площади для выращивания, по сравнению с оценкой Mars One в 50 квадратных метров. Если, как планируется в проекте, выращивать сельскохозяйственные культуры в среде обитания поселенцев, До обнаружил, что они будут производить небезопасный уровень кислорода, превышающий пороговые значения пожарной безопасности, что требует непрерывного введения азота для снижения уровня кислорода.
Со временем резервуары с азотом истощатся, и среда обитания останется без газа для компенсации утечек.Поскольку воздух внутри среды обитания продолжал просачиваться, общее атмосферное давление падало, создавая гнетущую среду, которая задушила бы первого отстойника в течение примерно 68 дней.Возможные решения, по словам До, могут включать либо разработку технологии извлечения избыточного кислорода, либо изоляцию сельскохозяйственных культур в отдельной теплице.
Команда даже рассматривала возможность использования азота, извлеченного из марсианской атмосферы, но обнаружила, что для этого потребуется чрезмерно большая система. Удивительно, но самый дешевый из найденных вариантов — доставить с Земли всю необходимую пищу.«Мы обнаружили, что носить с собой еду всегда дешевле, чем выращивать ее на месте», — говорит До. «На Марсе вам нужны системы освещения и полива, а для освещения, как мы обнаружили, требуется 875 светодиодных систем, которые со временем выходят из строя. Поэтому вам необходимо предоставить запасные части для этого, что делает начальную систему тяжелее».
Скручивание ручекКак выяснила команда, запасные части со временем существенно повысят стоимость первоначальных и будущих миссий на Марс. Оуэнс, который оценивал пополнение запасов запасных частей, основывал свой анализ на данных о надежности, полученных из журналов ремонта НАСА для данных компонентов на МКС.«ISS основана на идее, что если что-то сломается, вы можете позвонить домой и быстро получить новую деталь», — говорит Оуэнс. «Если вам нужна запчасть на Марсе, вы должны отправлять ее, когда открывается окно запуска, каждые 26 месяцев, а затем ждать 180 дней, пока она не попадет туда.
Если бы вы могли изготавливать запчасти на месте, это было бы огромная экономия ".Оуэнс указывает на такие технологии, как трехмерная печать, которая может позволить поселенцам производить запасные части на Марсе. Но технология в том виде, в котором она существует сегодня, недостаточно развита, чтобы воспроизводить точные размеры и функции многих частей, рассчитанных на космическое пространство.
Анализ Массачусетского технологического института показал, что 3-D принтеры нужно будет улучшать скачкообразно, иначе придется перепроектировать всю инфраструктуру поселений на Марсе, чтобы ее части можно было печатать с использованием существующих технологий.Хотя этот анализ может сделать программу Mars One пугающей, исследователи говорят, что разработанный ими инструмент анализа поселений может помочь определить осуществимость различных сценариев.
Например, вместо отправки экипажей на планету в один конец, какова будет общая стоимость миссии, если экипажи будут время от времени заменяться?«Mars One — довольно радикальная идея», — говорит Шрайнер. «Теперь мы создали инструмент, с которым можем поиграть, и мы можем повернуть некоторые ручки, чтобы увидеть, как меняются стоимость и осуществимость миссии».