Un vuelo tripulado a Marte es un vuelo humano planificado a Marte utilizando una nave espacial tripulada . Roskosmos , la NASA y EKA han declarado un vuelo a Marte como su objetivo en el siglo XXI, en 2045 o 2050. La idea de entregar una expedición a Marte como primer paso en la colonización de Marte es una manifestación del fenómeno de la expansión humana . Un objetivo más inmediato es la inclusión directa de la mente humana en la exploración de Marte como parte del mundo circundante.
El primer análisis técnico de una misión tripulada a Marte fue realizado por Wernher von Braun en 1948. Fue publicado como libro, The Mars Project, primero en Alemania Occidental en 1952 y luego en inglés en los Estados Unidos en 1953.
Desde entonces, se han presentado repetidamente varios planes para viajar al planeta, principalmente por parte de la URSS (y Rusia ) y los Estados Unidos como potencias espaciales , así como por organizaciones privadas.
En la URSS, las primeras variantes de naves espaciales para una expedición a Marte comenzaron a plantearse por primera vez en 1959 en el Royal OKB-1 [1] . El trabajo continuaba en el sector 9 bajo la dirección de Mikhail Tikhonravov [2] .
Primero, se desarrollaron bocetos para el proyecto del complejo tripulado marciano (MPC) con un peso de lanzamiento de 1630 toneladas. Se suponía que debía ensamblarse en órbita terrestre baja, y la parte devuelta del IPC tenía una masa de 15 toneladas. La duración de la expedición iba a ser de 2,5 años [3] .
Luego, en el mismo sector, siguió el desarrollo de una nave espacial interplanetaria pesada (TMK) . Dos grupos de ingenieros participaron en el proyecto: uno fue dirigido por Gleb Maksimov y el segundo por Konstantin Feoktistov [3] .
El TMK de Maximov era una nave espacial de tres asientos que podía ser lanzada a una órbita cercana a la Tierra en un lanzamiento N-1 con la trayectoria de vuelo ajustada a Marte utilizando una etapa superior en un par de combustible de queroseno y oxígeno . Esta nave contenía compartimentos residenciales, de trabajo (con una puerta de enlace para caminatas espaciales), biológicos, agregados, un vehículo de descenso y un sistema de propulsión correctiva (KDU). Después de ajustar la trayectoria de vuelo a Marte, se abrieron concentradores solares para el invernadero, paneles solares para alimentar la nave y antenas para la comunicación con la Tierra . El proyecto de Maksimov no preveía el aterrizaje de la tripulación en la superficie de Marte [3] .
TMK Feoktistov asumió el montaje en órbita y aceleración de la nave durante el vuelo a Marte . La elección de los motores para el barco recayó en los electrorreactores , que son muy económicos y gracias a los cuales se podía reducir el peso de lanzamiento o aumentar el peso de vuelo. En 1960, se suponía que se instalaría un reactor de 7 MW en el barco , pero en 1969 se revisó el proyecto, durante el cual la potencia del reactor se incrementó a 15 MW, y el número de vehículos de descenso tuvo que reducirse de 5 a 1 y el número de personas en la tripulación de 6 a 4. Para mayor confiabilidad, los desarrolladores querían poner no uno, sino tres reactores. En 1988, el proyecto reemplazó los reactores por baterías solares debido al gran avance en la creación de fotoconvertidores de película y en el desarrollo de estructuras de truss transformables [3] [4] .
La ventaja del TMK de Feoktistov fue un peso de lanzamiento pequeño en comparación con el TMK de Maksimov : 75 toneladas y un peso de vuelo de 30 toneladas, lo que hizo posible colocar la cantidad requerida de instrumentos y sistemas en el barco. La desventaja estaba en el tiempo de aceleración: el EJE tenía un empuje de 7,5 kgf , por lo que la aceleración debía realizarse en espiral durante varios meses [3] .
El 23 de junio de 1960, el Comité Central del PCUS fijó como fecha de lanzamiento el 8 de junio de 1971 con un regreso a la Tierra el 10 de junio de 1974 [5] . Los trabajos de preparación para una expedición a Marte (así como a Venus y la Luna) se detuvieron el 13 de mayo de 1961 para concentrar los esfuerzos de las oficinas de diseño en tareas de importancia para la defensa [6] .
Uno de los principales problemas de las expediciones (tanto a la Luna como a Marte) fue el desarrollo de un vehículo de lanzamiento superpesado para poner en órbita una nave espacial (o sus elementos). En la URSS en la década de 1960, se estaba desarrollando un cohete de este tipo: N-1 . En 1969 (después del primer aterrizaje estadounidense en la luna), apareció la orden No. 232 del Ministro de Ingeniería Mecánica General S. A. Afanasyev sobre el desarrollo del proyecto Aelita. Se anunció un vuelo de cinco personas a Marte para 1985 [2] . Sin embargo, en 1974 se cerró el programa de desarrollo del H-1 y con él se completó el desarrollo de una expedición a Marte.
Desde 1976, se inició el desarrollo del programa Energia-Buran en la URSS , que fue una respuesta al desarrollo de una nave espacial de transporte reutilizable en los Estados Unidos (el programa Space Shuttle ). Como parte del proyecto, se creó el vehículo de lanzamiento superpesado Energiya , pero no se estableció la tarea de volar a Marte. Energia se lanzó dos veces en 1987 y en 1988, pero debido al colapso de la URSS y la crisis económica, el programa Energia-Buran se cerró en 1993.
Debido a problemas económicos bien conocidos en Rusia, el regreso a las ideas de los vuelos interplanetarios solo fue posible en la década de 2000. Tras el hundimiento de la estación orbital Mir en 2001, comenzaron a aparecer nuevos proyectos, entre ellos el de un vuelo a Marte. En particular, en 2002, Nikolai Anfimov , académico de la Academia Rusa de Ciencias, director del Instituto Central de Investigación de Ingeniería Mecánica , anunció un proyecto internacional para un vuelo tripulado a Marte .
En el Programa Espacial Federal de Rusia para 2001-2005. devolvió la investigación planetaria sobre el estudio de Marte y Fobos - "Mars Surveyor" y " Phobos-soil " [7] . Según el proyecto Phobos-Grunt, se planeó un vuelo no tripulado al satélite de Marte - Phobos . El 9 de noviembre de 2011 se lanzó el Phobos-Grunt AMS , pero la estación interplanetaria no logró salir de la órbita terrestre baja debido a una situación de emergencia. El relanzamiento de Phobos-Grunt está programado para aproximadamente 2020-2021 [8] . Más tarde se anunció que el lanzamiento de Phobos-Grunt 2 en relación con el secuestro del Programa Espacial Federal se llevaría a cabo después de 2025 [9] .
Desde noviembre de 2007 hasta noviembre de 2011 se llevó a cabo el experimento Mars-500 , cuyo objetivo era simular un vuelo a Marte [10] . El socio de Roscosmos en el experimento fue la Agencia Espacial Europea .
El 6 de abril de 2012, Roscosmos y la Agencia Espacial Europea acordaron la implementación conjunta del proyecto ExoMars [11] . El 14 de marzo de 2016, la nave espacial se lanzó de acuerdo con el programa especificado. El 19 de octubre de 2016, lanzó el satélite artificial Trace Gus Orbiter en órbita alrededor del planeta . También se asumió que el módulo Schiaparelli sería entregado a la superficie , sin embargo, el módulo se estrelló durante el aterrizaje. El satélite planea estudiar el metano y otros gases en la atmósfera de Marte durante 7 años para identificar una posible actividad biológica.
A principios de 2010 , Vitaly Lopota , diseñador general de Energia Corporation , anunció [12] [13] [14] el inicio del desarrollo de una planta de energía nuclear de megavatios para la futura generación de tecnología de cohetes. Los motores de este tipo tendrán un impulso específico hasta 20 veces mayor que el de los motores químicos actuales , lo que reducirá el tiempo de vuelo a Marte a 1-1,5 meses [15] . La finalización del trabajo estaba programada para 2018, pero se sabe que está retrasada [16] .
El 20 de agosto de 2012, se supo que la corporación rusa de cohetes y espacio Energia iba a crear un vehículo de lanzamiento superpesado Sodruzhestvo [18] para vuelos a la Luna y Marte en los próximos 5-7 [17] años junto con Ucrania y Kazajistán . El diseño del nuevo cohete estará basado en el cohete soviético Energiya , y posiblemente contará con un sistema de propulsión alimentado por paneles solares o un reactor nuclear. La capacidad de carga estimada será de 60-70 [17] toneladas. Sin embargo, en 2015, debido a la reducción de la financiación de Roscosmos, se decidió abandonar la creación de un cohete superpesado desde cero y limitarse a trabajar solo en sus elementos clave [19] . En 2018, el presidente Putin firmó un decreto según el cual se determinó que Energia Corporation era el desarrollador líder del sistema de cohetes espaciales de vehículos de lanzamiento de clase superpesada (KRK STK). Las pruebas de vuelo de un misil de este tipo están previstas después de 2030 [20] .
El 11 de abril de 2018, el jefe de Roscosmos, Igor Komarov, en una entrevista con los medios, dijo que se realizaría un vuelo tripulado a Marte tras el desarrollo del programa marciano en la Luna [21] .
El plan técnico para un vuelo a Marte fue propuesto por primera vez por el desarrollador del primer misil balístico del mundo , el diseñador alemán Wernher von Braun , que había trabajado para el Ejército de los EE. UU. desde 1945, en 1948. Otro alemán que se mudó a los Estados Unidos, Willie Ley , en 1949 escribió el libro de divulgación científica "Space Conquest", dedicado a la exploración del espacio cercano. Un libro que contenía planes para un vuelo a Marte se hizo muy popular en los Estados Unidos. Von Braun y Ley, que habían trabajado juntos en Alemania, continuaron su colaboración en la década de 1950 en el campo literario. En concreto, en 1956 publicaron conjuntamente el libro The Exploration of Mars , donde el proyecto original de enviar 10 naves espaciales a Marte se reducía a dos naves.
Después del lanzamiento del satélite soviético en 1957, el gobierno de los Estados Unidos entró en la carrera espacial con la Unión Soviética. En 1958 se creó la NASA (Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio), que inmediatamente inició consultas con la Agencia de Misiles Balísticos del Ejército de EE. UU. (Wernher von Braun era el director técnico). En 1960, la NASA se hizo cargo de todos los proyectos relacionados con el espacio del Ejército y se fusionaron en el Centro Espacial Marshall establecido , con Wernher von Braun como director. En 1961, se adoptó el programa Apolo con el objetivo de llevar astronautas a la Luna .
En 1962, varias empresas estadounidenses bajo el proyecto EMPIRE de la NASA estaban estudiando una posible misión tripulada a Marte. Este fue el primer análisis detallado de tales posibilidades basado en datos reales de vuelos espaciales de la NASA. Los materiales formaron la base de futuros estudios similares realizados regularmente por ambas compañías y la propia NASA.
Tras el éxito del programa Apolo, von Braun propuso convertir una misión tripulada a Marte en el objetivo del futuro programa de vuelos tripulados de la NASA. La propuesta fue considerada por el presidente estadounidense Richard Nixon, pero fue rechazada a favor del programa Space Shuttle, que no se enfocaba en los viajes interplanetarios. Las opciones para usar el programa para la construcción de una nave espacial interplanetaria en órbita todavía se consideraron, pero no se implementaron.
El presidente de los Estados Unidos, George HW Bush , presentó planes para una misión tripulada a Marte en 1992 y ordenó a la NASA que calculara el costo de la misión. Teniendo en cuenta los costos del proyecto de 400 mil millones de dólares estadounidenses, el proyecto fue rechazado.
Su hijo, el también presidente estadounidense George Walker Bush , presentó un nuevo plan a largo plazo a la NASA a principios de 2004 que se centraba en misiones tripuladas a la Luna y Marte. Nuevo al mismo tiempo fue la estimación de costos, que asumió la financiación para el desarrollo con una salida de los programas Shuttle e ISS durante más de 30 años.
La revisión de objetivos marcó el inicio del programa Constellation . Como parte de este programa, el primer paso sería la creación de la nave espacial Orion para 2010 , en la que los astronautas podrían volar primero a la Luna y luego a Marte. Además, a partir de 2024, según los planes de la NASA, debería aparecer una base lunar permanentemente habitada , que se convertiría en preparación para un vuelo a Marte. Según el proyecto, los vuelos no tripulados prepararían a las personas para aterrizar en Marte; aquí se unen los programas americano y europeo. Un posible viaje a Marte podría tener lugar, según estimaciones de la NASA, en 2037.
El 2 de febrero de 2010, se supo que el vuelo lunar tripulado de EE . UU . no se llevaría a cabo debido a los recortes presupuestarios. Como resultado, el desarrollo de la nave espacial tripulada requerida se detuvo, la misión tripulada marciana también se vio afectada. Estos programas no fueron aplazados, sino cerrados por completo sin alternativa [22] . Sin embargo, posteriormente la NASA volvió a la revisión del programa Constellation y no descarta su reanudación. El 15 de abril de 2010, el presidente Obama, hablando en el Centro Espacial de Florida, dijo sobre la cancelación del nuevo programa lunar: “ ... algunos creen que primero deberíamos tratar de regresar a la superficie de la Luna, como se planeó anteriormente. Pero ahora tengo que decir sin rodeos: ya estábamos allí... ” [23] El 8 de julio de 2011, inmediatamente después del último lanzamiento del transbordador Atlantis STS-135 , Obama anunció oficialmente que “ los astronautas estadounidenses tienen un nuevo objetivo - un vuelo a Marte ” [ 24] .
El 20 de febrero de 2013 se supo de los planes de la Fundación Inspiration Mars de enviar una expedición tripulada a Marte en enero de 2018 con una duración de 501 días. [25] [26]
El 2 de diciembre de 2014, la NASA anunció su intención de enviar humanos a Marte en la década de 1930.
Para elaborar un futuro vuelo al planeta Marte, allá por 2012, se propuso un programa preliminar especial de la NASA bajo el nombre Asteroid Redirect Mission abbr. ARM [27] [28] a un costo estimado de $ 2600 millones [29] . Incluye capturar un mini-asteroide (u opción B [30] - levantar una piedra grande de un asteroide) y colocarlo [31] [32] [33] en una órbita retrógrada distante estacionaria [34] ( órbita retrógrada distante - DRO [35 ] [36] ) alrededor de la Luna usando una nave espacial no tripulada con un motor de iones, y luego aterrizando astronautas en este asteroide hasta 2025 [37] . El proyecto ha sido fuertemente criticado [38] por el especialista en asteroides Richard Binzel [39] [ 40] como un "truco de circo" que resta valor al objetivo.
En agosto de 2015, la NASA realizó con éxito la sexta prueba del motor RS-25 para el cohete superpesado Space Launch System , que se está desarrollando para vuelos tripulados al espacio profundo, y en particular a Marte. Cuatro de estos motores cohete de combustible líquido (sobre oxígeno e hidrógeno), que están siendo desarrollados por la empresa estadounidense Aerojet Rocketdyne , la NASA y Boeing , se van a instalar en la primera etapa del vehículo de lanzamiento SLS en construcción . Las pruebas de fuego del RS-25 se realizaron en 535 segundos, ese es el tiempo que deberían funcionar las unidades de potencia de la primera etapa (durante un arranque real). El cohete SLS tendrá una longitud de más de 100 metros y una masa de unas 3.000 toneladas, con una carga útil de 130 toneladas. Sus primeras pruebas están programadas para 2017 y el primer vuelo, para 2018. Es en este cohete que Estados Unidos planea lanzar la nave espacial reutilizable Orion al espacio en la década de 2030 , con astronautas a Marte [41] .
El 8 de octubre de 2015, la NASA lanzó un nuevo plan de preparación para la misión a Marte titulado " Viaje de la NASA a Marte: pioneros en los próximos pasos en la exploración espacial". [42] [43] ) . En el nuevo plan, queda mucho del anterior plan Evolvable Mars Campaign (publicado en abril de 2015 [44] ) en cuanto a la aproximación al vuelo a Marte en sí mismo : se planea volar a Marte después de crear un suministro de combustible en órbita marciana (anteriormente entregado allí por tractores en motores iónicos), a través de la órbita retrógrada de la Luna [45] (donde esperarán los camiones cisterna llenos de combustible extraído en la Luna). Se pone gran énfasis en el uso de los recursos locales en Marte ( Utilización de recursos in situ [46] ). En algunas variantes de un vuelo tripulado [47] , planean volar no a Marte inmediatamente, sino primero a su satélite Fobos o Deimos , donde aterrizará la nave (se construirá una mini-base), y la gente gastará alrededor de un año antes de regresar a la Tierra. Este vuelo debería estar precedido [48] por la fase "Independientemente de la Tierra", durante la cual se realizan largas misiones en la superficie de la Luna. Estas misiones requieren el trabajo rutinario de extraer recursos lunares para producir combustible, agua, oxígeno y materiales de construcción. Esta fase puede llevar décadas. Todo esto genera serias dudas en la NASA, y en el gobierno y el parlamento de los EE. UU., ya que muchos creen que estas misiones no son compatibles con un vuelo a Marte: no habrá suficiente financiación para una misión a la Luna y un vuelo a Marte [49]. ] .
En noviembre de 2015, la NASA anunció la búsqueda de un lugar para aterrizar una expedición a Marte. La expedición se supone que tendrá lugar en los años 30 del presente siglo [50] .
En junio de 2016, la Cámara de Representantes de los EE . UU . (reconciliando el presupuesto federal del próximo año) recomendó que la NASA abandonara la Misión de redirección de asteroides para capturar un asteroide (para lo cual la NASA solicitó $ 66.7 mil millones) y, en cambio, regresó a los vuelos tripulados a la Luna. El argumento afirma que es la Luna el mejor sitio de prueba (y bastante cercano) para probar las principales tecnologías (módulo de aterrizaje, módulo de despegue para partir desde la superficie, módulos base residenciales, exploración y extracción de recursos, procesamiento de los mismos en combustible y oxidante), necesario para arriesgarse mientras viaja a Marte [51] [52] .
La Agencia Espacial Europea ha elaborado el programa Aurora , cuyo objetivo, entre otras cosas, es planificar misiones lunares y marcianas. El aterrizaje de astronautas en Marte está previsto hasta 2033. Dado que los recursos financieros de la ESA son relativamente pequeños, los planes solo pueden realizarse con la cooperación internacional.
El presidente indio Abdul Kalam emitió un comunicado el 26 de junio de 2004 en el que proponía que Estados Unidos enviara una tripulación de indios americanos a Marte para 2050 . Esta propuesta se anunció poco antes del inicio de una estrecha cooperación con los estadounidenses en el campo de la astronáutica. Kalam ha sido anteriormente responsable del desarrollo del programa de misiles indio.
En 2014, el Consejo de Religión de los Emiratos Árabes Unidos emitió una fatwa que prohibía a los musulmanes volar a Marte: según los autores del documento, volar a este planeta equivale al suicidio, lo cual está prohibido en el Islam [53] .
El plan original del multimillonario Elon Musk era construir algo así como un invernadero en miniatura para cultivar plantas en Marte (el proyecto Mars Oasis ), pero Musk se enfrentó a la falta de cohetes capaces de hacer realidad su sueño. Como resultado, estableció una empresa aeroespacial privada con planes para llevar a un hombre a Marte [54] . Las etapas intermedias incluyen el lanzamiento de un módulo de aterrizaje no tripulado a Marte en 2018 [55] (la misión Red Dragon , el proyecto cerrado en 2017), la organización de la entrega gradual de elementos de la futura base y el lanzamiento de un hombre a Marte en 2024 [54] [56] .
Marte unoUn proyecto privado liderado por Bas Lansdorp y que implica un vuelo a Marte, seguido del establecimiento de una colonia en su superficie y la retransmisión de todo lo que sucede por televisión [57] . El proyecto cuenta con el apoyo del ganador del Premio Nobel de Física de 1999, Gerard Hooft [58] . En 2019, Mars One Ventures, implementando este proyecto, se declaró en quiebra [59] .
Inspiración Fundación MarsUna organización estadounidense sin fines de lucro (fundación), fundada por Dennis Tito , planeó enviar una expedición tripulada en enero de 2018 para volar alrededor de Marte y regresar a la Tierra [58] [60] . Debido a la falta de financiación y la falta de interés de la NASA en la cooperación, el proyecto quedó inactivo en 2015 [61] .
Marte polarUn proyecto privado que consiste en enviar una misión robótica a Marte, y posteriormente una misión tripulada [62] . Actualmente, se está trabajando para crear un rover y un satélite de comunicaciones. [63]
Nave Espacial del CentenarioEl proyecto de enviar irrevocablemente personas a Marte para colonizar el planeta. El proyecto es desarrollado desde 2010 por el Ames Research Center , uno de los principales laboratorios científicos de la NASA. La idea principal del proyecto es enviar personas a Marte para siempre. Esto conducirá a una reducción significativa en el costo del vuelo, será posible llevar más carga y personas. Está previsto que las primeras sondas de Marte se envíen al planeta rojo en 2030. Un grupo de científicos o astronautas llevados a Marte junto con equipos de alta tecnología y un pequeño reactor nuclear podrán producir oxígeno, agua y alimentos. Cada dos años, cuando Marte esté en la órbita correcta, la NASA podrá reabastecer a los colonos y traer nuevos astronautas.
Además del objetivo principal del vuelo a Marte: aterrizar a varias personas en la superficie de Marte con un regreso a la Tierra, la búsqueda de recursos fuera de la Tierra también pertenece a los objetivos de la misión .
Los rayos cósmicos y la radiación solar , que contienen el componente ionizante de la radiación, destruyen los tejidos y el ADN de un organismo vivo. Parte del daño es irreversible y puede conducir a mutaciones celulares . La protección reduce la dosis absorbida , pero hasta ahora no ha habido experiencia con una estancia prolongada de una persona en el espacio interplanetario fuera del campo magnético protector de la Tierra . Un estudio de la Universidad de Georgetown confirma estas amenazas; el riesgo de desarrollar cáncer colorrectal es especialmente alto [64] . Con un Sol tranquilo , la dosis mínima de radiación que recibirán los astronautas durante un vuelo de ida y vuelta de 15 meses a Marte se estima en 1 Sv , con una fuerte llamarada en el Sol , un orden de magnitud mayor. A modo de comparación: en la Tierra, que está protegida de la radiación solar por un campo magnético, la dosis de radiación media es de 2,4 mSv al año [65] .
Un estudio reciente en ratones realizado por científicos de la Universidad de California, Irvine [66] mostró que la exposición a partículas cargadas de alta energía (núcleos de titanio y oxígeno completamente ionizados) en dosis comparables a las que los astronautas pueden recibir durante un vuelo espacial a largo plazo causa una variedad de trastornos cognitivos a largo plazo asociados con el trabajo de la corteza cerebral y el hipocampo. En particular, las funciones ejecutivas que subyacen en el comportamiento flexible dirigido a objetivos han disminuido en los animales, especialmente en situaciones inusuales. Como resultado, no pudieron establecer metas, programarlas y concentrarse en las acciones esenciales necesarias para lograr la meta. Los ratones mostraron deterioro en la memoria espacial, episódica y de reconocimiento, así como una disminución en la extinción del miedo (el proceso de readaptación a algo que causó un efecto traumático; por ejemplo, acostumbrarse al agua después de una experiencia de ahogamiento) y, como como resultado, un aumento de la ansiedad. A nivel celular, la exposición a la radiación provocó inflamación del tejido nervioso, daño a la integridad de las sinapsis, así como a la forma, densidad y complejidad de las dendritas de las células nerviosas en la corteza prefrontal medial. Esto llevó a graves trastornos del comportamiento. Además de las violaciones de las funciones del sistema nervioso central, también hay efectos de la radiación asociados con el daño del ADN y la producción de especies reactivas de oxígeno que alteran la estructura de las macromoléculas biológicas. Estos incluyen un mayor riesgo de cáncer, disfunción de órganos, inmunidad reducida y una alta incidencia de cataratas por radiación.
Todos estos efectos están asociados con la radiación cósmica de fondo. Si los astronautas se interponen en el camino de las emisiones relativamente raras de protones de alta energía del Sol, lo más probable es que mueran de una enfermedad por radiación aguda. El blindaje pasivo adicional o el blindaje electromagnético pueden proteger contra la radiación, aunque este tema requiere más estudio [65] .
Inmediatamente después de que una persona entra en ingravidez , su cuerpo comienza a reconstruirse. La sangre corre hacia la mitad superior del cuerpo y el corazón tiene que hacer más esfuerzo para bombear sangre. El cuerpo "piensa" que hay mucho líquido en el cuerpo y comienza a secretar hormonas responsables del metabolismo del agua y la sal, como resultado de lo cual una persona pierde mucho líquido. Por lo general , un astronauta durante una reestructuración de este tipo necesita al menos 3 litros de agua por día. Este fenómeno pasa bastante rápido [67] .
La ingravidez prolongada durante todo el vuelo espacial se considera el mayor problema médico. Los músculos , los huesos y el sistema circulatorio, debido a la falta de fuerza de atracción , se debilitan si no se entrenan. La mayor parte de la pérdida de calcio y potasio se produce en los huesos de las piernas y la pelvis, en las costillas y los huesos de las manos la pérdida es menor, en los huesos del cráneo incluso aumenta el contenido de estos elementos químicos. Después de unos 8 meses de estar en ingravidez, se necesitan 2 años o más para recuperarse en la Tierra, ya que el proceso de destrucción de los huesos también ocurre durante algún tiempo bajo la gravedad terrestre . Para reducir al mínimo el impacto de la ingravidez, es posible seleccionar una tripulación con resistencia genética a la osteoporosis y utilizar la radiación ultravioleta , como en la estación Mir , para producir vitamina D. Los músculos, en cambio, se recuperan más rápido bajo la acción de la gravedad , aunque pueden perder hasta un 25% de su masa original durante un vuelo largo. Los músculos de las piernas y la espalda se debilitan sobre todo, los músculos de los brazos casi no pierden su masa debido al aumento de la carga sobre ellos en el espacio [67] .
A pesar de que la fuerza de gravedad marciana es el 38% de la de la Tierra, aún debe adaptarse de antemano. Una de las opciones para superar este problema es crear una gravedad artificial haciendo girar la centrífuga [67] 2 meses antes del aterrizaje de la tripulación en la superficie de Marte , pero debido al pequeño tamaño de la centrífuga surgen las fuerzas de Coriolis , que afectar negativamente a la salud humana [3] .
El campo magnético de Marte es 800 veces más débil que el de la Tierra . Esto también es un problema, ya que la ausencia de un campo magnético afecta negativamente al sistema nervioso autónomo . Es muy posible que haya que crear un campo magnético artificial en la nave y en la base marciana para resolver este problema [67] .
Además del impacto fisiológico de un vuelo largo, también es importante tener en cuenta los aspectos psicológicos. Los espacios cerrados y los contactos sociales limitados se vuelven tangibles para los astronautas. Por lo tanto, la selección de cosmonautas, como ya se están seleccionando las tripulaciones de la ISS, se realizará no solo sobre la base de calificaciones técnicas y científicas, sino también sobre la estabilidad mental y la resistencia al estrés psicológico.
En la mayoría de los casos, se observa agresión, lo que genera conflictos cuando las personas están en un espacio confinado durante mucho tiempo. Este efecto se puede reducir reclutando personas resistentes al estrés en la tripulación interplanetaria. Se deben considerar diferentes culturas, religiones, estilos de vida y filosofías si la tripulación es internacional. Para reducir la sensación de aislamiento de la Tierra, se está barajando una opción para crear la ilusión de un cambio de estaciones, el canto de los pájaros o los olores habituales de los terrícolas en el barco [67] .
Del 3 de junio de 2010 al 4 de noviembre de 2011 se llevó a cabo la etapa principal del experimento Mars-500 , en la que se simula un vuelo a Marte .
El 28 de agosto de 2016 se completó otro experimento HI-SEAS IV, lanzado hace exactamente un año por la NASA y el Hawaiian Institute en la ladera norte del volcán inactivo Mauna Loa (Hawái); su objetivo principal era estudiar los problemas psicológicos y fisiológicos que podrían enfrentar los participantes en un futuro vuelo tripulado a Marte [68] .
Además de la radiación y la ingravidez, la NASA en su informe de 2015 [69] identifica tres grupos más de factores de riesgo:
Asociado con permanecer en el espacio aislado de la nave espacial:
Relacionado con el aislamiento:
Asociado con la lejanía de la civilización:
A pesar de una financiación considerable (en 2014, solo la NASA gastó más de 150 millones de dólares en investigación en esta área), ni siquiera hay información adecuada sobre muchos problemas de salud de los viajeros interplanetarios [69] . De los 25 factores identificados en el programa de trabajo planificado de la NASA para reducir el riesgo para la salud de los astronautas, solo uno está totalmente reconocido y 12 están controlados parcialmente en la actualidad. Según el mismo cronograma, en el momento de la primera fase (no tripulada) de la misión marciana, el único factor que no cederá ni siquiera al control parcial será la radiación cósmica (es con ella que se asocian las mayores preocupaciones). La Oficina reconoce que aún no se ha desarrollado un enfoque coordinado para proteger la salud de los astronautas en el espacio profundo. Otras agencias espaciales tampoco pueden presumir de tenerlo [65] .
Con el desarrollo actual de la tecnología, una nave espacial tardaría 6 meses en condiciones óptimas en volar solo de ida y el mismo tiempo de regreso. Al mismo tiempo, es deseable que las personas permanezcan en Marte durante más de un año, para que este planeta se acerque nuevamente a la Tierra a una distancia mínima. Debido a la duración del vuelo de 2 años, la probabilidad de averías de los sistemas vitales aumenta estadísticamente, por ejemplo, debido al impacto de micrometeoritos .
De particular peligro es la falla del motor del cohete . Por esta razón, se debe utilizar la redundancia. Entonces, para un complejo interplanetario que pesa 1000 toneladas, se pueden usar alrededor de 400 motores de cohetes eléctricos con un empuje de alrededor de 0,8 N. El empuje total será de 320 N. Debido a la larga duración del vuelo, este empuje será suficiente para que la nave espacial adquiera la velocidad requerida. Cada motor tiene sus propios tanques de fluido de trabajo , su propio sistema de control, su propia sección de paneles solares. Dado que los motores de cohetes eléctricos son altamente confiables, la falla de varios motores no afectará en gran medida la duración del vuelo [4] .
RadiaciónUna dificultad adicional son las llamaradas solares emergentes , que en pocos días proporcionan una mayor dosis de radiación a la tripulación. En tales casos, los astronautas deben refugiarse en una habitación especial protegida de las radiaciones ionizantes . Se debe prestar mayor atención a un posible mal funcionamiento del equipo, especialmente de la computadora, y de las comunicaciones por cable durante este tiempo.
El viento solar más peligroso son las partículas de alta energía que tienen una energía de 10-100 MeV (en algunos casos hasta 10 10 eV). El 90% de ellos son protones , el 9% son partículas alfa , el resto son electrones y núcleos de elementos pesados. La densidad de flujo de partículas es muy baja, pero la velocidad está en el rango de 300 a 1200 km/s (corto plazo). Las partículas que se mueven a tal velocidad, si ingresan al cuerpo humano, pueden dañar las células y el ADN en su composición.
Es imposible meterse en la "ventana" como durante el vuelo a la Luna en el programa Apolo , cuando el flujo de viento solar es mínimo y no supondría un peligro, debido a la larga duración del vuelo a Marte . El aumento de la protección contra la radiación mediante la construcción de la pantalla afectará demasiado a la masa de la nave, cuyo valor es crítico para el vuelo interplanetario.
En la década de 1960 , surgió la idea de utilizar un campo magnético artificial para protegerse contra la radiación ionizante , pero los cálculos mostraron que el diámetro de la zona del campo magnético debería ser de más de 100 km para desviar eficazmente las partículas cargadas pesadas de la nave espacial. Las dimensiones y la masa de un electroimán de este tipo serían tan grandes que sería más fácil aumentar la protección de blindaje clásica [70] .
Pero como muestran los estudios realizados por un grupo internacional de científicos del Laboratorio Rutherford y Appleton , el poder del campo magnético para proteger eficazmente la nave puede ser menor de lo que se pensaba anteriormente. Desarrollaron el proyecto "Mini-Magnetosphere", asumiendo que el campo magnético formaría una barrera de plasma a partir de las propias partículas de radiación solar . Las nuevas partículas que vuelan hacia la burbuja magnética deben interactuar con las partículas que ya están en ella y con el campo magnético del Sol , aumentando la eficacia de la protección. El resultado del experimento y las simulaciones por computadora realizadas por los mismos científicos en 2007 confirmaron esta teoría de que un campo magnético de cientos de metros de tamaño es suficiente para proteger a la tripulación. No es necesario que dicha configuración funcione durante todo el vuelo, basta con encenderla durante las erupciones solares fuertes [70] .
PolvoEn el Planeta Rojo, las tormentas de arena son en parte peligrosas y surgen de grandes fluctuaciones de presión (hasta un 10 %), cuyos mecanismos de cambio aún no se comprenden con claridad. Debido a la falta de un satélite meteorológico, los avisos de tormenta no se pueden dar con suficiente antelación. Finalmente, otros fenómenos meteorológicos, como las propiedades del suelo del planeta, no han sido completamente estudiados.
El polvo marciano, aunque menos abrasivo que el polvo lunar, aún puede afectar negativamente la salud de los astronautas si ingresa a los pulmones. Debido al tamaño de partícula muy pequeño, es muy difícil aislarlo. Entonces , los astronautas del programa Apolo notaron la presencia de polvo en el vehículo de descenso al día siguiente. Además, el polvo marciano contiene un 0,2 % de cromo . Muchos compuestos de cromo no son peligrosos, pero existe la posibilidad de la presencia de sales de ácido crómico , que son carcinógenos fuertes [71] .
Para la electrónica, el peligro radica en las propiedades electrostáticas del polvo marciano. Por ejemplo, una descarga que se deslizó entre el traje espacial de un astronauta y una nave puede dañar la electrónica del primero. Se supone que la carga electrostática se acumula debido a la fricción constante con el polvo. Las tormentas de arena también contribuyen aquí. Dado que no hay agua líquida en Marte , la conexión a tierra no ayudará, pero algunos científicos ya están sugiriendo formas de resolver este problema.
El paleontólogo Larry Taylor de la Universidad de Tennessee realizó un experimento con suelo lunar. Irradió el suelo con radiación de microondas durante 30 segundos a una potencia de 250 vatios y descubrió que esto era suficiente para que el polvo se sinterizara, formando una película similar al vidrio . Esto se debe al contenido de partículas de hierro de tamaño nanométrico que reaccionan instantáneamente a la radiación. Basándose en este principio, sería posible fabricar un carro especial que iría delante de los astronautas , "quitando" el polvo [72] .
Para neutralizar la carga electrostática, existe un método que ya se utiliza en los rovers . La conclusión es instalar en el objeto del que es necesario quitar la carga, agujas delgadas de aproximadamente 0,02 mm de tamaño. A través de ellos, la carga escapa a la atmósfera marciana [72] .
El físico Jeffrey Landis de la NASA ha ideado otra forma más eficiente de disipar la carga electrostática. Puede usar una pequeña fuente radiactiva que se adjuntaría a la estructura base o al traje espacial . Gracias a las partículas alfa de baja energía , la atmósfera alrededor de este dispositivo se ionizará y se volverá eléctricamente conductora [72] .
Falta prolongada de sueño adecuadoEl sueño completo en condiciones de ingravidez es imposible, y con una ausencia prolongada de sueño completo, una persona experimenta alteraciones en la fisiología y la psique [73] .
Mars Direct es un plan elaborado en 1990 por Robert Zubrin . Para implementar este proyecto, es necesario tener un vehículo de lanzamiento comparable en potencia al vehículo de lanzamiento estadounidense Saturn-5 . Antes de que las personas sean enviadas a Marte, una nave espacial automática, incluido un vehículo de retorno, se lanza desde la Tierra y aterriza en Marte. Tiene un reactor nuclear compacto de 100 kW . A partir de 6 toneladas de hidrógeno entregadas desde la Tierra, dióxido de carbono de la atmósfera de Marte y electricidad de un reactor nuclear, se producen metano y agua ( reacción de Sabatier ). El agua será descompuesta por la electricidad, el hidrógeno resultante se utilizará nuevamente para producir metano y agua. Así, de 6 toneladas de hidrógeno y dióxido de carbono de la atmósfera marciana se obtendrán 24 toneladas de metano y 48 toneladas de oxígeno, que pueden almacenarse a baja temperatura en forma líquida. Se deben obtener 36 toneladas adicionales de oxígeno por electrólisis de dióxido de carbono. De las 108 toneladas de combustible y oxidante fabricados, se necesitarán 96 toneladas para regresar a la Tierra, el resto se utilizará para un vehículo en la superficie de Marte .
En la próxima ventana de lanzamiento , 26 meses después del vuelo automático, se lanzará una nave espacial tripulada . Para evitar la ingravidez durante el viaje de seis meses a Marte (adaptarse a la gravedad marciana requerirá más tiempo), la última etapa del vehículo de lanzamiento estará conectada a la nave espacial tripulada. Este sistema se pondrá en rotación, lo que simulará la gravedad marciana. Poco antes de aterrizar en las inmediaciones de la nave automática botada 26 meses antes, la etapa se separará. La nave espacial lleva consigo un módulo para que los astronautas vivan en la superficie de Marte . En el caso de que por error el aterrizaje de una nave espacial tripulada se produzca lejos del punto de aterrizaje de la nave espacial automática, los cosmonautas deberán conducir un vehículo hasta 1000 km hasta el mismo. Después de aproximadamente 1,5 años terrestres en Marte, los astronautas deberían estar listos para abandonar el planeta y regresar a la Tierra.
Casi al mismo tiempo que el lanzamiento de una misión tripulada, debería ocurrir el siguiente vuelo automático para repetir el procedimiento anterior a fin de explorar la siguiente región de la superficie marciana.
Se estima que el costo de 3 de tales misiones será de aproximadamente US $ 50 mil millones , sustancialmente menos que los US $ 400 mil millones estimados después de 1989 de la misión tripulada a Marte iniciada por George HW Bush .
Debido a las altas exigencias en las áreas de propulsión, ingeniería de seguridad, sistemas de soporte vital e investigación exobiológica, se hace necesario el desarrollo de nuevas tecnologías. Muchos esperan de aquí un impulso científico y tecnológico, similar al que surgió en los años 60 tras el primer vuelo tripulado al espacio. En general, esto presagia una recuperación económica que compensará los grandes costos. Junto a esto, el vuelo también será significativo para la civilización humana si una persona da el primer paso hacia otro planeta para luego colonizarlo.
Además, la colonización de Marte puede jugar un papel importante para salvar a la humanidad en caso de algún tipo de catástrofe global en la Tierra , como una colisión con un asteroide . A pesar de que la probabilidad de tal catástrofe es baja, es necesario pensar en ello, ya que las consecuencias de una catástrofe global pueden ser desastrosas para la civilización humana. Debido a la larga duración del proceso de colonización de otros planetas, es mejor iniciarlo lo antes posible y desde Marte [4] .
En términos científicos, el efecto principal de una expedición tripulada es que una persona es una "herramienta" de investigación desproporcionadamente más versátil y flexible que los autómatas (rovers y módulos de aterrizaje estacionarios). En consecuencia, con una permanencia suficientemente larga en la superficie (semanas y meses), las personas pueden explorar mucho más profundamente el área de aterrizaje y las áreas circundantes; Elija de manera independiente, rápida y eficiente las áreas de investigación más útiles, en función de la situación real, que es imposible o difícil de predecir de antemano al preparar la expedición. Una persona tiene una serie de cualidades únicas necesarias para el proceso de cognición del mundo circundante, y todas estas cualidades se utilizarán por completo en la expedición a Marte. Dada la condición obligatoria para que la tripulación regrese a la Tierra, es posible entregar una gran cantidad de las muestras más interesantes (cientos de kg) directamente al laboratorio, equipado con toda la gama de equipos disponibles para la humanidad. Esto será necesario para un estudio completo y más profundo de las muestras que no podrán estudiarse adecuadamente con el equipo disponible en el barco. Al mismo tiempo, mediante el uso creativo de los equipos e instrumentos disponibles, la tripulación del barco de desembarco puede realizar trabajos e investigaciones que no se habrían planificado de antemano, lo que es prácticamente imposible incluso para sondas automáticas controladas. De particular importancia es el hecho de que las decisiones importantes sobre el progreso del trabajo se pueden tomar muy rápidamente y de la manera más adecuada a la situación, ya que la tripulación estará directamente en la superficie en un entorno real, a diferencia de los operadores y administradores de vehículos automáticos ubicados en la Tierra. , desde y hacia la que la señal está en ambos lados irá al menos media hora.
Por lo tanto, una expedición tripulada hace posible obtener una cantidad sin precedentes de nuevos conocimientos científicos en un período de tiempo relativamente corto y, quizás, resolver las preguntas más curiosas e importantes sobre la geología y la meteorología marcianas modernas y antiguas, y la cuestión de la posible existencia de vida en Marte. [74]
| Exploración de Marte por nave espacial | |
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| Volador | |
| Orbital | |
| Aterrizaje | |
| rovers | |
| marshalls | |
| Planificado |
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| Sugirió |
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| Fracasado |
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| Cancelado |
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| ver también | |
| Las naves espaciales activas están resaltadas en negrita | |