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10 obskure Probleme, die bemannte Missionen zum Mars behindern
Nachdem er auf dem Mars gestrandet war, war Matt Damons Figur im Weltraum-Thriller Der Marsmensch Mühe, auf dem roten Planeten zu leben, stand Ausgabe für Ausgabe gegenüber. Aber im wirklichen Leben wäre er auf den Mars gekommen und hätte sich an das Leben gewöhnt, um eine Herausforderung zu sein, bevor er zurückgelassen wurde.
Neben der Strahlung, der Zeit im Weltraum und den psychischen Problemen gibt es noch andere große Herausforderungen, denen sich Astronauten bei echten Mars-Missionen stellen müssen.
10 Der etwas längere Tag des Mars
Ein Marstag ist 40 Minuten länger als ein Tag der Erde. Obwohl es sich als Segen erweisen könnte, zusätzliche 40 Minuten pro Tag zu haben, ist der zirkadiane menschliche Rhythmus auf 24 Stunden eingestellt. Die zusätzlichen 40 Minuten pro Tag auf dem Mars würden für die Astronauten bald zu einem permanenten Jetlag führen, wodurch sie ständig erschöpft bleiben.
Die NASA bekam einen Vorgeschmack davon, als Missionscontroller an der "Marszeit" arbeiten mussten, da die ersten Mars-Rover während der Marstage operieren mussten. Die gesamte Missionskontrolle für den Sojourner blieb genauso wie der Rover. Nach einem Monat waren die Controller satt.
Für spätere Mars-Rover verblieben die Missionskontroller erfolgreich drei Monate auf der Marszeit, waren aber am Ende noch völlig erschöpft. Es scheint, dass Menschen die Marszeit nur für kurze Zeit ertragen können. Für Astronauten, die monatelang auf dem Mars bleiben, gibt es keine Möglichkeit, der Marszeit zu entkommen.
Frühere Schlafstudien hatten offenbar gezeigt, dass der menschliche Körper einen natürlichen zirkadianen Rhythmus von 25 Stunden hatte, diese Studien waren jedoch falsch. Bei der Durchführung neuerer Studien änderte sich keiner der zirkadianen Rhythmen der Teilnehmer, um die Marszeit zu berücksichtigen.
9 Niedrige Oberflächengravitation auf dem Mars
Obwohl Wissenschaftler die Reise zum Mars leicht simulieren können, indem sie Astronauten für längere Zeit auf der Internationalen Raumstation stationieren, wirkt sich dies auf den menschlichen Körper aus, wenn sie der Schwerkraft des Mars ausgesetzt ist, die nur 38 Prozent der Erdoberfläche ausmacht unbekannte.
Erlaubt die teilweise Schwerkraft die Beibehaltung der kritischen Muskel- und Knochendichte? Wenn nicht, hilft Übung? In Anbetracht dessen, dass bei einer möglichen Marsmission die Astronauten Monate in der Schwerkraft des Mars verbringen könnten, ist dies eine entscheidende Frage.
Mit unvollkommenen Simulatoren fanden zwei Studien an Mäusen heraus, dass der Knochen- und Muskelabbau in der Schwerkraft des Mars so schwerwiegend sein kann wie derjenige in der Schwerelosigkeit. Die erste Studie ergab, dass selbst eine Umgebung mit 70 Prozent der Schwerkraft der Erde den Muskel- und Knochenverlust nicht verhindern konnte.
In der zweiten Studie stellten die Forscher bei Mäusen bei niedrigerer Schwerkraft einen Knochenverlust von mindestens 20 Prozent fest. Denken Sie jedoch daran, dass diese Studien nur Simulationen sind. Bis Astronauten tatsächlich auf dem Mars landen, können wir nicht genau wissen, wie sich ihre Körper an die Schwerkraft anpassen werden.
8 Rocky Martian Terrain
Wie Neil Armstrong während seines Abstiegs auf die Mondoberfläche entdeckte, war sein Landeplatz mit riesigen Felsbrocken gefüllt, die eine Gefahr für seinen Lander darstellten. Ein ähnliches Problem könnte bei Astronauten auftreten, die auf der Marsoberfläche landen. Sie hätten nur eine kurze Zeit über einem Landeplatz, um Gefahren wie große Felsen oder Sanddünen zu erkennen und zu vermeiden.
Felsbrocken oder Hänge könnten dazu führen, dass ein Marslander mit Landebeinen umfällt, wenn er auf die Oberfläche trifft. Sogar große Objekte im Gelände sind aus dem Orbit schwer zu erkennen, sodass die Planer sie möglicherweise verfehlen könnten.
Kleine Gräben oder Hügel könnten die Sensoren dazu bringen, den Lander früher als geplant von den Fallschirmen zu lösen, oder die automatischen Systeme hinsichtlich der Landegeschwindigkeit verwirren. Die Chancen, dass ein Lander aufgrund von Geländeproblemen ausfällt, sind überraschend hoch. In einer Studie wurde die Möglichkeit auf 20 Prozent festgelegt.
7 Durchmesser der Nutzlastverkleidung
Bei der Konstruktion eines bemannten Marslanders taucht immer wieder ein technisches Problem auf - der Durchmesser der Nutzlastverkleidung für die Rakete, mit der der Marslander startet. Obwohl die größte in Betracht gezogene Verkleidung stolze 8,4 Meter (27,6 ft) Durchmesser hat, war es für die NASA äußerst schwierig, eine Nutzlastverkleidung an das Design eines bemannten Marslanders anzupassen.
Der starre Hitzeschild, der zum Schutz einer schweren Nutzlast benötigt wird, ist zu groß, um in die Nutzlastverkleidung zu passen. Die NASA muss daher eine aufblasbare Hitzeschildtechnologie einsetzen, die zu diesem Zeitpunkt experimentell ist.
Durch die Verwendung bestehender Konstruktionen für eine Mars-Mission wäre der kleinste Lander der NASA in der 8,4-Meter-Verkleidung extrem eng. Die größeren Lander der NASA passten nicht in die Verkleidung.
Selbst wenn die NASA den kleinsten Lander verwendet, müssten sie umständliche Neugestaltungen vornehmen, zu denen der Mars-Rover für die Astronauten auf den Kopf gestellt und die Treibstofftanks umgestaltet werden müssen. Die Verkleidung kann nicht vergrößert werden, weil sie die Rakete destabilisieren würde.
6 Überschall-Retropropulsion
Überschall-Retropropulsion kann eine Möglichkeit sein, einen Mars-Lander während seines letzten Abstiegs auf die Oberfläche des Planeten zu verlangsamen. Dabei werden Raketen in Fahrtrichtung abgefeuert, während das Raumfahrzeug immer noch schneller als die Schallgeschwindigkeit ist.
In der dünnen Marsatmosphäre ist Überschall-Retropropulsion ein Muss. Wenn Raketen mit Überschallgeschwindigkeit abgefeuert werden, können jedoch Stoßwellen entstehen, die einen Mars-Lander beschädigen. Die NASA hat fast keine Erfahrung mit diesem Verfahren, was ihre Erfolgschancen weiter erschwert.
Bei dieser Technik gibt es drei Hauptprobleme. Erstens können die Wechselwirkungen zwischen dem Luftstrom und der Raketenabgasfahne den Lander auseinander rütteln. Zweitens kann die durch den Raketenabgas erzeugte Wärme den Mars-Landefahrer erwärmen. Drittens kann es schwierig sein, den Lander stabil zu halten, während die Retro-Raketen feuern.
Obwohl kleine Tests in Windkanälen durchgeführt wurden, ist eine umfangreiche Serie größerer Tests mit echter Hardware erforderlich.Dies ist ein teures langfristiges Angebot.
Die NASA hat jedoch möglicherweise eine andere Möglichkeit, Überschall-Retropropulsion zu untersuchen. Kürzlich wurde ein Test von SpaceX beobachtet, um die erste Stufe wieder auf den Boden zu bringen, was wertvolle Daten lieferte.
5 Statische Elektrizität
Sie kennen die Schocks, die Sie bekommen, wenn Sie einen Türknopf oder ein anderes Metallobjekt berühren? Für uns auf der Erde ist es nur ein Ärger. Aber auf dem Mars könnte statische Elektrizität unseren Astronauten ernsthafte Probleme bereiten.
Auf der Erde werden die meisten statischen Entladungen durch die isolierenden Eigenschaften von Gummischuhen verursacht. Auf dem Mars wäre diese isolierende Substanz der Marsboden. Ein Astronaut konnte beim Marschieren auf dem Mars eine statische Ladung aufbringen, die stark genug war, um empfindliche Elektronik zu braten, wenn er versuchte, Luftschleusen zu öffnen oder die Außenseite des Raumfahrzeugs zu berühren.
Marsboden ist fein und trocken und daher ideal als Dämmstoff. Der Boden ist auf der Erde bis zu 50-mal so fein wie Staub. Während der Astronaut umherging, sammelte sich Erde in seinem Anzug. Wenn der Marswind ihn wegwehte, sammelte der Astronaut eine zunehmende elektrische Ladung.
Die Mars-Rover verwenden ultrafeine Nadeln, um diese elektrische Ladung abzuleiten. Eine bemannte Marsmission würde jedoch isolierende Raumanzüge zum Schutz der Astronauten und der Ausrüstung erfordern.
4 Fahrzeugverfügbarkeit starten
Das Space Launch System (SLS) ist auf absehbare Zeit die größte in der Entwicklung befindliche Rakete. Es wird die Rakete sein, die Stück für Stück eine bemannte Marsmission durchführt.
Nach aktuellen NASA-Plänen wird ein Dutzend SLS-Raketen für eine bemannte Marsmission benötigt. Die derzeitige Bodeninfrastruktur, die den SLS unterstützt, wurde jedoch auf die Mindestanforderungen reduziert: eine Einrichtung für die Raketenmontage, ein riesiger Raupenwagen, der die Rakete zum Startfeld befördert, und ein Startfeld.
Wenn auch nur eine dieser Komponenten ausfällt, kann dies zu erheblichen Problemen bei der Verfügbarkeit von Startfahrzeugen führen. Dieser Engpass bei der Verfügbarkeit könnte für eine bemannte Marsmission mehrere Gefahren bedeuten.
Verzögerungen bei der Montage und Überprüfung des massiven SLS würden sich beispielsweise erheblich auf den Startzeitplan auswirken. Das könnte auch so banal wie Wetter oder kleinere technische Probleme sein.
Darüber hinaus erfordert das Orbital-Andocken für die Montage eines Mars-Raumfahrzeugs den Start der Rakete innerhalb eines bestimmten Zeitraums (das "Startfenster"). Die günstigen Möglichkeiten für Mars-gebundene Schiffe, die Umlaufbahn der Erde zu verlassen, sind ebenfalls begrenzt.
Wissenschaftler haben Startmodelle entwickelt, die historische Daten zur Verfügbarkeit von Space Shuttle-Starts verwenden. Sie zeigen, dass die NASA nicht sicher sein kann, dass die SLS-Rakete innerhalb spezifizierter Startfenster starten kann, wodurch möglicherweise alle Mars-Missionspläne gefährdet werden.
3 Giftiger Marsboden
Im Jahr 2008 machte die automatisierte Phoenix-Sonde der NASA eine böse Entdeckung: Sie fand Perchloratsalze auf der Marsoberfläche. Obwohl diese toxischen Substanzen zu industriellen Zwecken eingesetzt werden, können sie bei zu geringen Dosen Probleme mit der Schilddrüse verursachen.
Auf dem Mars machen Perchlorate mindestens 0,5 Prozent des Bodens aus, eine für den Menschen giftige Menge. Wenn die Astronauten herumlaufen und den Boden in ihren Lebensräumen aufspüren, werden sie es nicht vermeiden können, mit Perchloraten verunreinigt zu werden.
Durch die Verwendung von Technologien, die aus gefährlichen Bergbaubetrieben auf der Erde stammen, können Dekontaminationsverfahren das Problem bis zu einem gewissen Grad mildern. Durch die Störung der Schilddrüse können jedoch weiterhin gravierende gesundheitliche Veränderungen eintreten.
Perchlorate wurden auch mit verschiedenen Blutkrankheiten in Verbindung gebracht. Wissenschaftler haben jedoch nicht viel über die Auswirkungen von Perchloraten auf den menschlichen Körper geforscht, wodurch die langfristigen Folgen schwer vorherzusagen sind.
Astronauten müssen möglicherweise künstliche Hormone einnehmen, um ihren Stoffwechsel aufrechtzuerhalten, während sie sich mit den Langzeitwirkungen der Perchlorat-Exposition auseinandersetzen.
2 Langzeitlagerung von Raketentreibstoff
Raketentreibstoff ist erforderlich, um uns zum Mars und zurück zu bringen. Die derzeit effizientesten Raketentreibstoffe sind flüssiger Wasserstoff und flüssiger Sauerstoff, die kryogene Treibgase sind.
Diese Kraftstoffe müssen zur Lagerung eingefroren werden. Trotz umfangreicher Aufbereitung entweicht jedoch noch jeden Monat 3-4 Prozent der Gesamtmenge an Wasserstoff aus den Kraftstofftanks. Es wäre eine Katastrophe, wenn die Astronauten auf dem Mars feststellen würden, dass sie nicht genug Treibstoff hatten, um nach Hause zu kommen.
Astronauten müssen möglicherweise die kryogenen Treibstoffe für mehrere Jahre am Kochen halten, wenn sie ihre Mission auf dem roten Planeten abschließen. Zusätzlicher Kraftstoff könnte auf dem Mars hergestellt werden, aber das Kühlen des Kraftstoffs würde Isolation und elektrische Kühler erfordern. Flüge zum Testen von Langzeitlagerungstechnologien sind erforderlich, bevor Astronauten sich zum Mars begeben.
1 Romanzen und Trennungen
Auf einer langen Reise auf engstem Raum sind Romanzen zwischen Astronauten durchaus möglich. Am Ende des Tages brauchen Menschen körperlichen Kontakt und Intimität. Das klingt zwar süß und romantisch, kann aber auch schlecht enden.
Im Jahr 2008 wurde eine Gruppe von Menschen für eine lange Zeit in einer beengten Umgebung eingesperrt, um eine Marsmission zu simulieren. Die Ereignisse gerieten außer Kontrolle, als einer der Astronauten, der so tat, als sei er verärgert, dass seine Astronautenfreundin sich weigere, mit ihm Sex zu haben, und mehr Zeit mit einem dritten Astronauten verbrachte.
Gestresst und müde schnappte der erste Astronaut und gab dem dritten Astronauten ein gebrochenes Kinn. Wenn dies eine echte Mission gewesen wäre, wäre dieses Verhalten der Mission extrem abträglich gewesen.
Leider versucht die NASA nicht einmal, mit diesen Möglichkeiten umzugehen.Einem kürzlich veröffentlichten Bericht der National Academy of Sciences zufolge hat die NASA das Problem der sexuellen Beziehungen bei Missionen zum Mars und die Persönlichkeitstypen, die in engen Verhältnissen am besten miteinander auskommen könnten, lange Zeit nicht untersucht.