IMWU-nlQuesto è il modo in cui arriveremo su Marte
notiziaImmagine principale: Lo Space Launch System della NASA sarà una componente essenziale delle missioni su Marte. Credito: NASA / MSFC
Sin dagli albori della fantascienza siamo stati affascinati da Marte. Il nostro vicino planetario è stato oggetto di alcune delle più grandi storie spaziali della storia, dall'invasione dei marziani in La guerra dei mondi agli umani che vanno dall'altra parte in Il marziano.
Ora, dopo oltre un secolo di sognare il Pianeta Rosso, lo sviluppo di scoperte scientifiche e la ricerca del suo potenziale per l'esplorazione e il sostegno della vita, siamo pronti per partire. Bene, quasi.
All'inizio di quest'anno, la NASA ha pubblicato un rapporto sui progressi dei suoi piani per l'esplorazione dello spazio profondo, inclusa una missione su Marte, mentre il presidente degli Stati Uniti Donald Trump ha stanziato $ 19,1 miliardi di finanziamenti per aiutare la NASA a raggiungere Marte.
E arrivare là è qualcosa di più del semplice puntare su Marte e realizzare i nostri sogni alimentati dalla fantascienza. Molti esperti ritengono che se non iniziamo a cercare altre posizioni all'interno del nostro sistema solare per estrarre risorse o anche vivere, la razza umana è in prestito.
Questo senso di urgenza è stato alimentato da personaggi di spicco come Elon Musk e Stephen Hawking. Ad una conferenza stampa in Norvegia all'inizio di quest'anno Hawking ha dichiarato: “Credo fermamente che dovremmo iniziare a cercare pianeti alternativi per una possibile abitazione [...] Stiamo esaurendo lo spazio sulla Terra, e abbiamo bisogno di superare i limiti tecnici che ci impediscono di vivere altrove nell'universo.”
Perché non siamo ancora lì?
Le missioni su Marte sono state discusse tra la comunità scientifica per decenni e la NASA ha già sviluppato un sacco di tecnologia e know-how scientifico per portarci lì.
Abbiamo chiesto all'astrofisico e scrittore scientifico Andrew May, autore di Destination Mars: La storia della nostra ricerca per conquistare il pianeta rosso, perché non abbiamo ancora toccato terra marziana.
“In termini di "scienza missilistica" di base, la tecnologia che portò Apollo sulla Luna avrebbe potuto essere estesa a una missione su Marte relativamente facilmente,” Lui ha spiegato.
“È un viaggio più lungo, ma negli anni successivi ad Apollo c'è stata molta esperienza di voli spaziali di lunga durata, con stazioni spaziali in orbita attorno alla Terra come il MIR e la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Quindi, a livello teorico, non c'è nulla di fondamentale che ci impedisca di andare su Marte.”
Allora, perché siamo ancora bloccati qui sulla noiosa Terra vecchia e non andando in vacanza al Cassini Crater? Abbiamo parlato con il dottor Phil Metzger, un fisico planetario che si è recentemente ritirato dal Kennedy Space Center della NASA, dove ha co-fondato la KSC Swamp Works, effettuando ricerche relative all'esplorazione del sistema solare.
“Abbiamo bisogno di sviluppare la tecnologia, come il Mars Transfer Vehicle, per trasportare gli astronauti durante un lungo viaggio su Marte e ritorno.” ci ha detto. “Potremmo iniziare a costruire questo hardware ora, ma il denaro è un fattore.”
“Poiché il budget è limitato, dobbiamo trovare modi per svolgere le missioni su Marte in modo più economico, e questo significa che abbiamo bisogno di nuove tecnologie.”
A parte i costi, dobbiamo considerare anche le implicazioni nel portare le missioni più lontano di quanto abbiamo mai fatto prima.
“Ci sono rischi nell'andare sulla Luna, ma se qualcosa va storto, di solito ci sono comode "modalità di interruzione" che possono portarti a casa in sicurezza entro un giorno o due,” dice Andrew May.
“Non sarà un'opzione con una missione su Marte - una volta che sei sulla traiettoria di trasferimento, sei impegnato in un viaggio di almeno un anno e mezzo.”
Secondo maggio, la soluzione è un test rigoroso. “Tutti i sistemi devono avere un'affidabilità molto elevata, con ridondanza e backup multipli,” Lui ha spiegato.
“Ciò si applica a tutto, dai motori a razzo e dai computer al supporto vitale e alla salute dell'equipaggio. Ecco perché è necessario portare tutto lo sforzo di pianificazione, test e de-risking.”
La NASA ha un piano
La NASA ha un piano dettagliato per raggiungere il pianeta rosso. Journey to Mars divide le diverse fasi di test e pianificazione scientifica, con l'obiettivo di mettere in orbita gli esseri umani attorno a Marte negli anni '30. Dita incrociate.
La prima fase si chiama Earth Reliant, ed è focalizzata sulla ricerca a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), compresa la verifica delle comunicazioni e lo studio di come la salute degli astronauti sia influenzata da lunghi periodi nello spazio.
Il prossimo passo è la fase di Proving Ground, che prevede lo svolgimento di missioni vicino alla Luna, che controllerà se tutta la tecnologia e l'ingegneria necessarie per vivere e lavorare su Marte sono fattibili.
Questo è il momento in cui verrà testato il Sistema di lancio spaziale e la navicella spaziale Orion verrà inviata a migliaia di miglia sparse oltre la luna in una missione di circa tre settimane. Il prossimo stadio vedrà gli astronauti occupare Orion per una missione simile.
Finalmente arriva la fase Earth Independent, che si baserà su tutto ciò che la NASA ha imparato fino ad ora, con l'obiettivo di mandare gli umani nell'orbita di Marte bassa negli anni '30. Gran parte di questa fase è la verifica delle tecniche di ingresso, discesa e atterraggio.
“Poiché il budget è limitato, dobbiamo trovare modi per svolgere le missioni su Marte in modo più economico, e questo significa che abbiamo bisogno di nuove tecnologie.”
Dr Phil Metzger, ex fisico della NASA
E non sono solo gli sforzi della NASA che dobbiamo tenere d'occhio. L'organizzazione ha una competizione sotto forma di compagnie private come SpaceX e Boeing di Elon Musk, con il primo che ha fissato l'obiettivo di arrivare su Marte entro il 2020.
Tuttavia, piuttosto che causare attriti, molti ritengono che questa competizione porterà tutti a sviluppare soluzioni più creative, con la NASA che apprende dalle esperienze di aziende private e viceversa.
Le sfide da superare
Va tutto bene e bene discutere i coraggiosi piani della NASA per il futuro. Ma volevamo anche esplorare alcune delle ricerche e dei test pratici attualmente in corso.
Abbiamo parlato con Kathryn Hambleton della direzione della missione Human Exploration and Operations al team di comunicazione della NASA, che ci ha detto: “Ci sono otto aree principali su cui ci stiamo attualmente concentrando quando si tratta di sviluppo tecnologico a bordo dell'ISS in preparazione per il viaggio su Marte.”
“Molti di loro riguardano affidabilità, efficienza e indipendenza, quindi non dovremo dipendere da frequenti missioni di rifornimento o comunicazioni costanti con la Terra.”
Queste otto aree principali comprendono il supporto vitale, il monitoraggio ambientale, la salute dell'equipaggio, l'attività extraveicolare, la protezione dalle radiazioni e la sicurezza antincendio.
Nello spazio, non è prevista la consegna il giorno successivo
Non è difficile immaginare di aver bisogno di uno strumento, cibo extra, abbigliamento o un pezzo di equipaggiamento medico nello spazio che non è stato pianificato - e con missioni di rifornimento che richiedono mesi anziché giorni, tutte le eventualità devono essere considerate in anticipo.
Uno dei modi per combattere tali problemi è dare agli astronauti gli strumenti per fare le cose da soli. “Stiamo testando la stampa 3D in modo da avere la possibilità di stampare parti di ricambio e strumenti secondo necessità, piuttosto che prendere il numero di pezzi di ricambio che potresti pensare di aver bisogno di te quando esci dalla Terra,” Hambleton ha spiegato.
Ha aggiunto che non sono solo le parti importanti e le attrezzature mediche che devono essere considerate, ma i prodotti tipici che molti di noi darebbero per scontati, come l'abbigliamento.
“Stiamo lavorando a una soluzione per l'abbigliamento perché al momento gli astronauti spesso indossano abiti per poi smaltirli,” lei ci ha detto. “Potremmo considerare un sistema di lavanderia, oltre a materiali migliori per l'abbigliamento che possono essere indossati più a lungo e controllare meglio l'odore, come la lana.”
La NASA sta anche riflettendo molto sul cibo. Potresti pensare di poter spremere qualche migliaio di quei pasti in stile compagnia aerea a bordo di un veicolo spaziale legato a Marte, ma lo spazio sarà così limitato da sviluppare ancora più alimenti compatti.
I ricercatori devono anche vedere come il cibo potrebbe influenzare il morale dell'equipaggio, dal momento che il gusto e la varietà giocano un ruolo importante nel benessere fisico e mentale. “Dobbiamo assicurarci di avere abbastanza cibo nello spazio per quello che prevediamo essere una missione di tre anni,” aggiunge Hambleton. “Ma deve essere in grado di essere conservato per quel lasso di tempo. E non dimentichiamolo, ha bisogno anche di un buon sapore.”
Con questo in mente, un sistema di produzione vegetale a bordo viene testato a bordo dell'ISS, per la produzione di cibo, per controllare la temperatura e per aiutare a rimuovere l'anidride carbonica e fornire una fonte di ossigeno.
Rimanere in salute e felice nello spazio
La NASA ha lavorato su tutti i tipi di soluzioni per garantire che gli astronauti rimangano mentalmente e fisicamente bene nelle missioni spaziali a lunga durata, dalle attrezzature per lo sport all'avanguardia alla gestione della salute mentale con una migliore comprensione dei cicli sonno-veglia.
Quando si tratta di salute, Hambleton ha spiegato che è stato anche pensato molto a cosa fare in caso di emergenza.
“Se c'è un'emergenza medica nello spazio, gli astronauti avranno bisogno di addestramento e attrezzature per essere in grado di diagnosticare e curare ferite o malattie che dobbiamo essere in grado di affrontare immediatamente. Se dobbiamo comunicare con la Terra, ci potrebbe essere un ritardo di 20 minuti,” lei ci ha detto.
Questo è uno dei tanti motivi per cui sostenere gli sforzi di comunicazione è stato importante per la NASA.
Più recentemente è stato progettato un sistema di comunicazione denominato LEMNOS, che sta per Laser-Enhanced Mission e Navigation Operational Services, che potrebbe portare video 4K Ultra-HD agli astronauti mentre comunicano con amici, familiari e colleghi sulla Terra con tempi di latenza minimi.
Per raggiungere Marte, la nave deve essere sviluppata per portare gli astronauti dappertutto in un piccolo spazio, dando loro abbastanza spazio per vivere e muoversi.
La NASA ha lavorato su Human Exploration Research Analog (HERA), un ambiente autonomo che simula cosa vuol dire vivere nello spazio.
Pensala come un prototipo di un'astronave con tre piani, spazi abitativi, spazi di lavoro e una camera di equilibrio simulata. All'interno di questo spazio, i soggetti del test svolgono le loro attività quotidiane, completano gli obiettivi e vivono insieme.
Avvio del conto alla rovescia per il touchdown
Avrai notato che non c'è una fase del piano Journey to Mars che descriva come vivremo su Marte e inizieremo a costruire una colonia. Questo perché non c'è ancora un piano per farlo.
“Non ci avviciniamo a Marte in termini di colonizzazione, [siamo] concentrati sulle spedizioni a lungo termine,” Hambleton ha spiegato. “Vogliamo una presenza umana sostenuta su Marte, ma sarebbe simile alla Stazione Spaziale Internazionale o alle spedizioni in Antartide. Vogliamo gli astronauti lì, ma li porteremmo a casa a rotazione regolare.”
Ecco perché è importante non concentrarsi esclusivamente sugli sforzi della NASA. “Aziende come SpaceX vogliono atterrare su Marte molto prima, e useranno metodi di sviluppo più snelli con un rischio maggiore di quello che la NASA è in grado di impiegare, quindi è possibile che possano fare missioni di atterraggio prima che la NASA faccia,” Metzger ci ha detto.
Far funzionare Marte a lungo termine
Se guardiamo più avanti rispetto all'attuale piano della NASA e per sostenere la vita su Marte per spedizioni a lungo termine, o addirittura per la colonizzazione, la chiave è utilizzare ciò che è in superficie piuttosto che aspettarsi che il pianeta Marziano ci accolga.
“Abbiamo bisogno di creare infrastrutture su Marte il più rapidamente possibile e fare ampio uso delle risorse locali per ridurre la dipendenza dalle forniture dalla Terra,” Ci ha detto maggio.
Metzger ha spiegato alcuni degli esempi più importanti: “Possiamo sviluppare la tecnologia per produrre carburante per missili usando carbonio proveniente dall'atmosfera marziana e idrogeno dal terreno ghiacciato marziano. Quindi non abbiamo bisogno di grandi astronavi per inviare tutti i propellenti su Marte e in superficie. Li facciamo semplicemente dove abbiamo bisogno di loro.”
Metzger ritiene che per utilizzare le risorse già presenti su Marte in questo modo, dobbiamo iniziare a costruire e testare la tecnologia il prima possibile.
Lui ha spiegato: “Abbiamo bisogno di iniziare a costruire robot per l'estrazione di acqua dal suolo; sistemi di elaborazione atmosferica per produrre combustibile a razzo a metano dal biossido di carbonio; tecnologia di schermatura contro le radiazioni per ridurre i rischi per la salute degli astronauti; pulizia dell'acqua per ottenere i perclorati tossici dal terreno, quindi è sicuro da bere e utilizzare in agricoltura; e altro ancora.”
“Con la giusta infrastruttura possiamo creare spazi di design per gli umani in tutto il sistema solare“
Dr Phil Metzger, ex fisico della NASA
Da lì, Metzger crede che un'industria robotica potrebbe trasformare Marte e persino trasformarlo in un pianeta verde. “Potremmo trasformare il terreno per l'agricoltura, costruire città e cambiare la chimica dell'atmosfera,” ci ha detto. “Potrebbe riciclare se stesso per lasciare verde a Marte. Le centrali elettriche nell'orbita di Marte potrebbero persino trasmettere energia pulita alla superficie per sostenere quella civiltà.”
Ma non dimentichiamo che, al momento, molti di questi piani sono puramente speculativi - non sapremo per certo quanto possiamo fare fino a quando non arriveremo.
“Se ci sono abbastanza risorse su Marte per supportare la vita indefinitamente, tra cui ossigeno, acqua, cibo, carburante, energia elettrica, materiali da costruzione e pasti, beh, sulla carta sembra che la risposta sia sì, ma non lo sapremo fino qualcuno ci prova,” Ci ha detto maggio.
Oltre Marte
“Penso che sia eticamente necessario ottenere la nostra civiltà oltre i limiti del nostro singolo pianeta,” Metzger ci ha detto. Sebbene ci siano molti ostacoli da superare, sia Metzger che May credono che stabilirsi su Marte potrebbero dare alla razza umana un futuro luminoso e promettente.
“Nel complesso sono molto ottimista riguardo alle possibilità,” Metzger ci ha detto. “Con l'infrastruttura giusta, possiamo trasformare Marte, ma non solo Marte; possiamo creare spazi designer per gli umani in tutto il sistema solare e reti di trasporto per portarci lì.”
Guardando nel lontano futuro, ha aggiunto: “Sarà l'epoca d'oro della scienza nel sistema solare mentre costruiamo osservatori e collettori di particelle troppo grandi per la Terra, poiché mettiamo avamposti scientifici su ogni grande corpo planetario nel sistema solare, e poiché la produzione economica dell'industria spaziale finanzia tutto il la scienza che possiamo sognare di perseguire.”
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