Esquecido em Marte, Matt Damon no blockbuster de Hollywood "O Marciano" teve que enfrentar muitas dificuldades sozinho para sobreviver no Planeta Vermelho. No entanto, na vida real, você teria que lutar por esta vida muito antes de realmente chegar a Marte. Na verdade, além da radiação, dos problemas psicológicos e físicos associados a uma longa permanência no espaço, uma pessoa terá que enfrentar outros testes durante voos reais para Marte. Vamos dar uma olhada nas mais óbvias.
Dias marcianos mais longos
Um dia marciano é apenas cerca de 40 minutos a mais do que na Terra. E embora à primeira vista você possa, ao contrário, ficar feliz por ter até 40 minutos a mais todos os dias, isso pode na verdade ser um problema muito sério, já que o ritmo biológico diário de uma pessoa é projetado para 24 horas. 40 minutos adicionais todos os dias em Marte logo levarão a pessoa a desenvolver jet lag, que por sua vez se manifestará na forma de fadiga constante e problemas de saúde.
Os operadores aeroespaciais da NASA já experimentaram todas as "alegrias" desta síndrome, pois tiveram que trabalhar de acordo com o horário marciano, assim que um dos primeiros rovers enviados a Marte começou seu trabalho diário no Planeta Vermelho. Todos os funcionários da missão espacial Sojourner a Marte, por exemplo, aderiram ao mesmo tempo em que o rover teve que trabalhar. Após um mês de agenda lotada, as operadoras, como dizem, fracassaram.
Para os robôs marcianos subsequentes, o centro de controle da NASA foi capaz de manter o tempo marciano por três meses, mas ao final da missão, os trabalhadores ainda estavam muito cansados. Com base em observações, os cientistas descobriram que uma pessoa é capaz de aderir ao tempo marciano apenas por curtos períodos. Os astronautas, que terão que ficar em Marte por meses, nunca serão capazes de sair da estrutura do tempo marciano.
Estudos anteriores sobre problemas de sono mostraram que o corpo humano tem um ritmo biológico natural de 25 horas; no entanto, como se descobriu mais tarde, os resultados desses estudos estavam incorretos. Depois que novas observações foram feitas, nenhum dos participantes foi capaz de se adaptar ao tempo marciano.
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Gravidade reduzida
Apesar da possibilidade de simular uma viagem espacial a Marte a bordo da Estação Espacial Internacional por uma longa permanência nele, o efeito da exposição prolongada do corpo humano à gravidade marciana (38 por cento da Terra) ainda permanece um mistério para os cientistas. A exposição prolongada a essa gravidade parcial preservará a integridade da densidade muscular e do esqueleto? E se não, como lidar com isso? Considerando que, em qualquer vôo para Marte, uma pessoa terá que passar muitos meses em uma lata fechada, encontrar respostas para essas perguntas é fundamental.
Em simulações abaixo do ideal, dois estudos em ratos mostraram que a perda óssea e muscular sob condições de gravidade marciana pode ser equivalente a nenhuma gravidade. O primeiro estudo descobriu que mesmo estando em um ambiente com 70 por cento da gravidade da Terra, não impediria a perda de músculos e ossos.
Em um segundo estudo, os pesquisadores descobriram que os ratos perderam pelo menos cerca de 20 por cento de sua massa esquelética em ambientes de baixa gravidade. No entanto, deve-se ter em mente que todos esses estudos são baseados em simulações. Até que os astronautas realmente pousem em Marte, será impossível saber os verdadeiros efeitos da redução da gravidade em seus corpos.
Superfície dura marciana
A primeira coisa que Neil Armstrong descobriu depois de pisar na superfície lunar foi que a área de pouso estava literalmente coberta por grandes rochas que representavam um perigo para seu módulo de pouso. Um problema semelhante pode surgir para os astronautas que pousarão em Marte. Eles terão muito pouco tempo para identificar e evitar atingir o módulo de pouso em tais paralelepípedos ou arenitos. Rochas e vários declives podem fazer com que a sonda Mars vire. O fato é que mesmo mudanças muito grandes no plano da superfície podem ser muito difíceis de detectar em órbita, então as pessoas que criarão planos de pouso podem simplesmente perder essas mudanças acidentalmente.
Pequenas rachaduras e depressões também podem enganar os sensores, o que, por sua vez, pode levar ao lançamento prematuro de pára-quedas ou pernas de pouso, bem como cálculo automático incorreto da velocidade de pouso. As chances de o módulo de pouso enfrentar um desastre devido a um local de pouso analisado incorretamente são surpreendentemente muito altas. Um estudo descobriu que essas chances são de cerca de 20%.
Tamanho da carenagem de nariz de foguete
No desenvolvimento de um módulo de pouso tripulado em Marte, um sério problema técnico surge quase que instantaneamente - o diâmetro da carenagem do foguete no qual este módulo de Marte será lançado. Apesar de o diâmetro atual da maior carenagem ser de 8,4 metros, será muito difícil combinar seu tamanho com o projeto de uma sonda Mars tripulada.
O escudo térmico de proteção necessário para proteger a carga pesada seria, então, muito grande para caber sob a carenagem. Portanto, neste caso, muito provavelmente, será necessária a utilização da tecnologia de blindagem térmica inflável, cujo desenvolvimento atualmente está apenas em fase experimental.
Usar o atual projeto de radome para uma missão a Marte exigiria um módulo de pouso muito mais compacto que caberia no radome de 8,4 metros. Quaisquer módulos maiores simplesmente não cabem.
Mesmo que seja decidido usar um módulo de pouso mais compacto, provavelmente será necessário reprojetá-lo devido a essas limitações técnicas. Por exemplo, teremos que reciclar não só a localização dos astronautas, mas também os tanques de combustível do módulo. O tamanho da carenagem em si não pode ser alterado, pois isso desestabiliza o veículo lançador.
Supersonic TDU
Uma das principais formas de reduzir a velocidade do módulo de pouso em Marte para atracação suave com a superfície marciana é um sistema de propulsão de frenagem supersônica (TSP). Sua essência está na utilização de motores a jato direcionados ao movimento para desacelerar o aparelho de velocidades supersônicas.
O uso de um TDU supersônico na fina e rarefeita atmosfera de Marte é obrigatório. No entanto, ligar os motores supersônicos pode criar uma onda de choque que pode danificar a sonda Mars. A NASA, por exemplo, tem pouca experiência com esses procedimentos, o que reduz as chances de sucesso de toda a missão.
Essa tecnologia tem três aspectos problemáticos. Em primeiro lugar, o efeito de interação entre o fluxo de ar e os gases de escape do motor pode literalmente dividir o módulo de pouso ao meio. Em segundo lugar, o calor gerado pela exaustão do combustível usado do foguete pode aquecer a sonda. Terceiro, manter a estabilidade do módulo de pouso ao lançar TDUs supersônicos pode ser uma tarefa muito difícil.
Apesar dos testes anteriores em túnel de vento em pequena escala de tais TDEs, muitos testes em escala real são necessários para determinar a confiabilidade de tal sistema. Esta é uma tarefa muito cara e demorada. No entanto, a mesma NASA também pode ter uma versão alternativa (indireta) de teste de tais sistemas. A empresa privada americana SpaceX está tentando ativamente desenvolver um foguete reutilizável que usa um princípio de pouso semelhante. E deve-se notar que existem sucessos nessa direção.
Eletricidade estática
Sim, sim, o mesmo que te deixa os cabelos em pé, ou um pequeno choque elétrico ao tocar em alguma coisa. Aqui na Terra, a eletricidade estática pode ser objeto de várias piadas e travessuras (embora nas condições da Terra também possa ser perigosa), mas em Marte, a eletricidade estática pode se transformar em sérios problemas para os astronautas.
Na Terra, a maioria das descargas estáticas se deve às propriedades isolantes das bases de borracha dos sapatos que usamos. Em Marte, a própria superfície de Marte servirá como material isolante. Mesmo caminhando pela superfície marciana, um astronauta pode acumular eletricidade estática suficiente para queimar componentes eletrônicos, como a eclusa de descompressão da câmara de descompressão, simplesmente tocando o revestimento externo de metal da nave.
A peculiaridade e secura da superfície marciana torna um excelente material isolante. As partículas da superfície marciana podem ser até 50 vezes menores do que as partículas de poeira da Terra. Ao caminhar sobre ele, uma certa quantidade se acumulará nas botas dos astronautas. Quando o vento marciano o soprar, seus sapatos acumularão carga suficiente para causar um leve choque elétrico, que em tais condições seria o suficiente para enterrar toda a missão.
Os rovers marcianos, agora trabalhando no Planeta Vermelho, usam agulhas especiais mais finas que descarregam a carga na atmosfera e evitam que ela atinja os componentes eletrônicos dos rovers. No caso de missões tripuladas a Marte, trajes espaciais especiais serão necessários para proteger os astronautas e o equipamento que eles usarão.
Booster adequado
O Space Launch System (SLS) é atualmente o maior veículo de lançamento em desenvolvimento e deve ser usado em um futuro próximo. É esse foguete que o Ocidente planeja usar para missões tripuladas a Marte.
Os planos atuais da NASA prevêem uma dúzia de foguetes SLS para uma missão tripulada a Marte. Porém, a atual infraestrutura terrestre para os lançamentos do SLS atende às condições necessárias apenas em parâmetros mínimos: é necessário ter pelo menos uma sala para a montagem do foguete, um transportador gigante para entregar o foguete à plataforma de lançamento e uma plataforma de lançamento própria.
Se um desses componentes quebrar ou falhar, surgirão sérias preocupações sobre a disponibilidade do veículo de lançamento necessário, o que por sua vez porá em dúvida a própria possibilidade de uma missão tripulada a Marte.
Por exemplo, quaisquer atrasos associados à configuração e validação de todos os sistemas SLS podem fazer mudanças importantes nas programações de inicialização. Problemas técnicos menos significativos e até mesmo condições climáticas podem criar os mesmos problemas.
Além disso, a ancoragem em órbita necessária para montar uma espaçonave para ir a Marte exige o cumprimento da chamada janela de lançamento, ou seja, o tempo em que o foguete será lançado. Além disso, o lançamento de uma espaçonave para Marte diretamente da órbita da Terra também exige o cumprimento de um determinado período de tempo. Os cientistas desenvolveram modelos de lançamento completos com base em dados históricos dos primeiros lançamentos de ônibus espaciais. Eles mostram falta de confiança de que o foguete SLS estará disponível em uma determinada janela de lançamento, o que por sua vez também pode pôr fim a qualquer missão tripulada a Marte.
Solo tóxico marciano
Em 2008, a sonda robótica da NASA fez uma descoberta histórica. Percloratos foram encontrados na superfície de Marte. Apesar de esses reagentes tóxicos terem chegado à produção industrial, eles podem causar sérios problemas à glândula tireoide nas pessoas, mesmo quando usados em pequenas quantidades.
Em Marte, a concentração de percloratos no solo é de 0,5%, o que já é muito perigoso para os humanos. Se os astronautas trouxerem esses reagentes para suas habitações marcianas, com o tempo, certamente ocorrerá poluição e, em seguida, envenenamento.
Os procedimentos de descontaminação comumente usados na indústria de mineração podem ajudar a reduzir a probabilidade de contaminação até certo ponto. No entanto, não será possível livrar-se completamente do problema nas condições de Marte e, portanto, os astronautas, mais cedo ou mais tarde, esperarão problemas com a glândula tireóide.
Além disso, o envenenamento por percloratos corporais está associado a várias doenças do sistema circulatório. É verdade que os cientistas nessa direção ainda não avançaram muito e, portanto, a elucidação de todos os efeitos dos percloratos no corpo humano ainda não foi aprendida. Portanto, a longo prazo, as consequências de estar no Planeta Vermelho são muito difíceis de prever.
É provável que os astronautas tenham que consumir constantemente hormônios artificiais para manter seu metabolismo a fim de combater os efeitos da exposição prolongada aos percloratos.
Armazenamento de longo prazo de combustível de foguete
Precisamos de combustível de foguete para voar até Marte e voltar. Grande suprimento de combustível. O combustível de foguete mais eficiente no momento é o combustível criogênico, que é hidrogênio líquido e oxigênio.
Este combustível deve ser resfriado constantemente durante o armazenamento. No entanto, mesmo com preparação máxima, de acordo com as estatísticas, ocorre vazamento de 3 a 4% de hidrogênio mensalmente nos tanques de combustível. Se, já em vôo, os astronautas descobrirem que seus tanques de combustível não têm combustível suficiente para o caminho de volta para casa, então - você mesmo entende - um desastre completo ocorrerá.
Os astronautas terão que monitorar a ebulição do combustível criogênico por vários anos até que sua missão no Planeta Vermelho ocorra. Combustível adicional poderia ser produzido diretamente no próprio Marte, mas seu armazenamento e resfriamento exigirão a instalação de refrigeradores especiais, que, por sua vez, requerem eletricidade para funcionar. Portanto, antes de iniciar uma missão a Marte, precisamos conduzir muitos testes de longo prazo de tecnologias de armazenamento de combustível para garantir que temos combustível suficiente em todas as circunstâncias.
Amor e desacordos
No âmbito dos voos espaciais de longa duração, ninguém pode renunciar ao surgimento de uma relação amorosa entre os tripulantes. Ao final de uma difícil jornada de trabalho, muitas pessoas precisam de relaxamento físico e psicológico, cuja saída é apenas um relacionamento de amor. E embora à primeira vista tudo pareça fofo e romântico, na prática no espaço esse tipo de relacionamento pode ser muito ruim para toda a missão.
Em 2008, um grupo de pessoas participou de um experimento. A longa permanência em um espaço fechado foi usada como uma simulação de um vôo para Marte. Os eventos do experimento saíram de controle em um momento em que um dos "astronautas" ficou muito chateado porque sua namorada se recusou a fazer sexo com ele e, em vez disso, escolheu um terceiro astronauta. Estando em um estado de constante estresse e fadiga, o primeiro astronauta em algum momento não aguentou, e tudo terminou com a mandíbula quebrada do terceiro astronauta. Se isso não fosse um experimento, mas uma missão espacial real, então tal comportamento questionaria seriamente seu sucesso.
Infelizmente, a NASA nem mesmo tenta considerar todas essas possibilidades. De acordo com um relatório recente da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos, a NASA não investigou as questões de possíveis relações sexuais no âmbito das missões espaciais a Marte, nem lidou com as questões de possível compatibilidade de psicótipos de pessoas em missões espaciais de longo prazo.
