Mars Direct (direkt till Mars) - ett förslag på en bemannad flygning till Mars , som syftar till kostnadseffektivitet och dess möjliga implementering med befintlig teknik. Det var ursprungligen ett forskningsprojekt för NASA av ingenjören Robert Zubrin och flygingenjören David Baker 1990, och utökades senare av Zubrin 1996 i The Case for Mars Hon fungerar nu som huvudelementet i Zubrins tal och den huvudsakliga agitationen som chef för Martian Society -organisationen , syftet med denna organisation är koloniseringen av Mars . [ett]
Den 20 juli 1989 tillkännagav USA:s president George W. Bush planen som senare skulle bli känd SpaceI ett tal som hölls på trappan till National Air and Space Museum skisserade han långväga planer som skulle kulminera i ett bemannat uppdrag till Mars. [2]
I december 1990 uppskattade expeditionens kostnads- och långsiktiga kostnadsteam kostnaden för projektet till 450 miljarder dollar, fördelat på en period av 20-30 år. [3] Det blev känt som "90-dagarsstudien", och drog kongressfientlighet eftersom det skulle ha krävt de största statliga utgifterna sedan andra världskriget . Under året avslogs alla ansökningar om SEI-medel.
Daniel Goldin , som blev administratör för NASA den 1 april 1992, övergav formellt närliggande planer för mänsklig rymdutforskning bortom jordens omloppsbana, med en övergång till en "snabbare, bättre, billigare" robotbaserad utforskningsstrategi för rymd. [fyra]
När Robert Zubrin arbetade för Martin Marietta med interplanetära uppdragsarkitekturdesign, insåg Robert Zubrin ett grundläggande fel i SEI-programmet. Zubrin har insett att om NASA planerar att fullt ut använda de många teknikerna till stöd för ett uppdrag till Mars, blir det politiskt ohållbart. Enligt honom:
Precis motsatsen till det rätta tekniska sättet. [5]
Zubrin föreslog ett alternativ till denna uppdragsstrategi för Battlestar Galactica-uppdraget (som projektet kallades av belackare, för dess stora storlek och kärnkraftverket i sci-fi-fartyget med samma namn ). Han föreslog en längre operation på ytan, med en serie av flera uppdrag där skeppet skjuts upp direkt från jordens yta till Mars, i motsats till att skeppet sätts ihop i jordens omloppsbana. [6] Efter att ha fått ledningens godkännande på Marietta, började ett team på 12 att räkna ut detaljerna i uppdraget. Med fokus på traditionell uppdragsarkitektur började Zubrin arbeta med David Baker på en enkel, avskalad strategi [7] . Deras mål att "använda lokala resurser, resa ljus och leva av jorden" har blivit ett kännetecken för Mars Direct-uppdraget. [5]
Den första uppskjutningen av Ares-raketen (inte att förväxla med den liknande namngivna raketen i det inställda Constellation-programmet ) bör leverera ett obemannat Earth Return Vehicle till Mars efter en 6-månaders flygning, med tillgång till väte , en kemisk anläggning och en liten kärnreaktor . Väl där kommer anläggningen (med hjälp av Sabatier-reaktionen och hydrolysen ) att producera 112 ton metan och syre med hjälp av en liten mängd väte (8 ton) som kommer med Earth Return Vehicle och koldioxid från Mars atmosfär . Denna relativt enkla kemiska operation användes regelbundet under 1800- och 1900-talen, [8] vilket betyder att endast 7 % av bränslet som krävdes för återinträde skulle behövas för att transportera det till Mars yta.
96 ton metan och syre behövs för att skicka Earth Return Vehicle på en returbana till jorden från Mars yta, resten av bränslet, som kommer att produceras med hjälp av en kemisk reaktion, kommer att användas för bemannade rovers. Bränslegenereringsprocessen kommer enligt preliminära beräkningar att ta cirka tio månader att slutföra.
Cirka 26 månader efter den första uppskjutningen av Earth Return Vehicle, ska det andra fordonet, Mars Habitat Unit, skjutas upp på en 6-månaders lågenergibana till Mars, och kommer att bära en besättning från 4 astronauter (minst antal som behövs för att dela den i två delar). Det beboeliga blocket bör inte sjösättas förrän det ögonblick då den automatiska kemiska anläggningen på ERV rapporterar slutet på produktionen av kemiska komponenter av bränsle för ytdrift och återgång till jorden. Under flygningen kommer artificiell gravitation att genereras av den anslutna Habitable Module och det sista steget av bärraketen, som roterar runt ett gemensamt masscentrum. Denna rotation kommer att skapa en bekväm miljö för astronauterna och befria dem från de negativa effekterna av viktlöshet . [5]
Efter att ha nått Mars, kasseras det övre steget, den beboeliga modulen använder flygbromsning innan mjuklandning nära Jordens returfordon. Exakt landning tillhandahålls tack vare radiofyren på den första enheten. När besättningen når Mars kommer besättningen att tillbringa 18 månader på ytan för att bedriva vetenskaplig forskning, med en liten rover som kommer att finnas ombord på deras Martian Habitable Module, som kommer att använda överskottsmetan som produceras av Earth Return Module som bränsle.
För återresan kommer besättningen att använda Earth Reentry Module, och Martian Habitable Module kommer att användas i efterföljande uppdrag. På återresan kan den övre delen av Earth Return Module användas som motvikt för att skapa artificiell gravitation. Nästa uppdrag kommer att resa två år senare till Mars med förtroendet om att ett reservfordon för Earth Return kommer att finnas på ytan hela tiden och väntar på att användas av den nya besättningen eller den nuvarande besättningen för en nödsituation. I detta nödscenario kommer besättningen att resa hundra kilometer till ett annat Earth Return Vehicle på sin rover.
Mars Direct inkluderar Ares bärraket, Earth Return Vehicle och Martian Habitable Module.
Planen inkluderar flera uppskjutningar av en Saturn-5- liknande tung bärraket som användes i Apollo-programuppdragen och som potentiellt kan göras av komponenter i rymdfärjans program . Denna raket, kallad Ares, kommer att använda Shuttle's solida raketboosters, en modifierad extern bränsletank och ett nytt syre/väte tredje steg för att sätta nyttolasten på en bana till Mars. Ares är tänkt att skjuta upp 121 ton i en 300 kilometer lång cirkulär bana, och boostern är ett 47-tons fartyg på väg till Mars. [9]
Earth Return Vehicle består av två steg. Den övre etappen inkluderar bostadsrum för deras 6-månaders hemresa till jorden från Mars. Det nedre steget innehåller raketmotorer och en liten kemisk fabrik.
Mars Habitat Unit bör vara ett 2- eller 3-däcksfordon som skapar en komplex miljö för Mars-besättningens liv och arbete. Förutom sovavdelningar som ger en viss nivå av integritet för besättningsmedlemmar, inkluderar Mars Habitable Module ett delat vardagsrum, kök, tränings- och hygienområde med en sluten vattenreningscykel. Modulens nedre däck ger arbetsutrymmen för besättningen: ett litet laboratorium för geologiska prover och sökandet efter liv; ett provvalv, en luftsluss för att komma till ytan av Mars och ett område för att ta på sig rymddräkter och förbereda sig för att gå till ytan. För att skydda mot strålning i rymden och på Mars yta (som solflammor ) kommer ett "stormskydd" att finnas i mitten av modulen.
Mars beboelig modul kommer också att innehålla en liten trycksatt rover lagrad på nedre däck och monterad på ytan av Mars. Drivs av en metanmotor, designad för att utöka området som astronauter kan utforska på Mars yta till 320 km.
Eftersom den ursprungligen föreslogs som en del av Mars Direct, anpassades Martian Habitable Module av NASA som en del av deras Mars Design Reference Mission-projekt, som använder två Martian Habitable Modules - varav en är obemannad till Mars, som Mars Science Laboratory , tillsammans med förmågan att bära stor rover för att flytta runt Mars. Den andra beboeliga modulen levereras till Mars tillsammans med besättningen, och dess interna volym är helt tilldelad för besättningens liv och lagringsutrymmen.
För att bevisa livskraften för Mars beboeliga modulen, implementerade Martian communityen analog av Mars forskningsstation , Ett antal prototyper av Mars beboelig moduler skapades runt om i världen.
Baker introducerade Mars Direct vid Marshall Space Center i april 1990, [10] planen mottogs väl. Han flög landet runt och projektet fick stort intresse bland ingenjörer. När hans turné avslutades med en demonstration för National Space Society stående ovation [5]
Motståndet kom från ett team som arbetade på NASA med rymdstationen och framdrivningsprogrammet. NASA avvisade Mars Direct-projektet. Zubrin fortsatte med konceptet efter att ha skiljt sig från David Baker och försökte övertyga den nya NASA-administratören om fördelarna med Mars Direct 1992. [5]
Efter att ha fått en liten forskningsfond från Martin Marietta demonstrerade Zubrin och hans kollegor en prototyp av bränslegenerator som uppnådde 94 % verkningsgrad. Inga kemiingenjörer var inblandade i utvecklingen av prototypen. Efter att ha demonstrerat resultaten vid Lyndon Johnson Space Center , gjorde NASA-administrationen flera reservationer mot planen. [5]
I november 2003 blev Zubrin inbjuden till ett möte med den amerikanska senatens kommitté för rymdutforskning. [5] Två månader senare tillkännagav Bush-administrationen Constellation-programmet, ett bemannat program med målet att skicka människor till månen 2020. Mars-programmet var inte definierat, planen för att nå Mars baserades på användningen av Orion-rymdfarkosten , preliminärt designad för implementering på 2030-talet. Finansiering av programmet nekades 2011 av Obama-administrationen och Constellation-programmet avbröts.
olika psykologiska och fysiologiska effekter rymdfärd som påverkar ett långsiktigt rymduppdrag De första expeditionerna till Mars borde ha allvarliga psykosociala problem, vilket kommer att ge mycket data för att förfina de planerade uppdragen och valet av besättning för nya uppdrag. [elva]
Från den ursprungliga idén har Mars Direct-projektet periodiskt granskats av Zubrin själv , Mars CommunityNASA Stanford University
Zubrin och Weaver utvecklade en modifierad version av Mars Direct som heter Mars Semi-Direct som svar på viss kritik. [12] Detta uppdrag består av tre rymdfarkoster och inkluderar Mars Ascent Vehicle. Mars bärraketen förblir i Mars omloppsbana för återresan medan det obemannade Earth Return Vehicle landar och producerar drivmedel för att återvända till Mars omloppsbana. Arkitekturen i Mars Semi-Direct-projektet har legat till grund för flera studier, inklusive NASA:s projekt Design Reference Missions.
När samma kostnadsanalys som den för 90-Day Report-gruppen genomfördes av Mars Semi-Direct, förutspådde den en kostnad på 55 miljarder dollar fördelat på 10 år som kunde passa inom NASA:s befintliga budget.
Design Reference Missions version 5.0 daterad 1 september 2012, kräver en betydande uppgradering av utrustningen (minst 3 uppskjutningar per uppdrag, istället för två), och avgången av Earth Return Module fullt bränsle, dess bevarande i planetarisk omloppsbana tills efterföljande möte med Mars-landaren.
Potentialen för lågprisuppskjutningsfordon ledde snart till att Zubrin postulerade ett mars bemannat uppdrag med betydligt lägre kostnader med SpaceX bemannade rymdfarkoster . I denna enkla plan skulle en besättning på två skickas till Mars i en enda Falcon Heavy-uppskjutning med Dragon -farkosten som ett expeditionsfartyg. Ytterligare bostadsyta för resor, om nödvändigt, kommer att erhållas med hjälp av uppblåsbara moduler. Problemen i samband med långvarig tyngdlöshet kommer att lösas på samma sätt som i den ursprungliga Mars Direct-planen - en kabel som förbinder drakskeppet med en scen utformad för att överföra fartyget till en flygbana till Mars, och varva ner skeppet och scenbunten.
Det ablativa skyddet av rymdfarkosten Dragon skulle kunna säkerställa en säker av-omloppsbana. En NASA- studie av Ames Research Center visade att en robotdrake skulle kunna landa på ytan av Mars med hjälp av sina motorer. På ytan kommer besättningen att ha 2 Dragon-rymdfarkoster med uppblåsbara moduler, 2 rovers, 2 marsuppskjutningsfordon och 8 ton utrustning.
Utvecklarna från Mars Society och Stanford University behöll den ursprungliga Mars Direct-flygprofilen med två fordon, men utökade besättningsstorleken till sex.
Mars Society utvecklat sitt 4-manna Mars Oz -uppdrag baserat på det semi-direkta uppdragetI denna utveckling designas horisontellt landande moduler med en krökt bikonisk form och solenergi och kemisk framdrivning används i stor utsträckning [13] . Således övergav utvecklarna användningen av en kärnreaktor för att tillhandahålla energi på Mars yta. Baserat på erfarenheter från den internationella rymdstationen, övergav designers av Mars Oz också rotationsbaserad artificiell gravitation.
Mars Society argumenterade för livskraften för Mars Habitable Module med deras Mars Analogue Research Stations-program. Dessa är två eller tre våningar vertikala cylindrar ~8 m i diameter och 8 m i höjd. Mars Society planerar att bygga en egen station baserad på Mars Oz. [14] Mars Oz bestod strukturellt av en cylinder med en diameter på 4,7 m och 18 m lång med en kilformad nos. Den andra liknande modulen fungerade som garage, energikälla och transportmodul.
Mars Direct var med i Discovery Channel- programmet Mars: The New Frontier , där NASA-finansiering för projektet diskuterades, och i filmen Mars: Underground , där planen undersöktes mer ingående.
Mars to Stay Project uppdrag där de första emigranterna/upptäckarna inte kommer att återvända omedelbart, eller alls. Detta förslag att skicka ett team på 4 eller 6 personer kommer att kosta en femtedel eller till och med en tiondel av kostnaden för uppdraget med återkomst av samma 4 eller 6 personer. 4 personer kunde skickas till kostnaden för frakt av 50 kilo jord från Mars, och 20 personer kunde skickas till kostnaden för ett uppdrag med endast 4 personer som återvände. [femton]
Mars | ||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Areografi |
| ![]() | ||||||||||||||
satelliter | ||||||||||||||||
Studie | ||||||||||||||||
Mars i kulturen |
| |||||||||||||||
Övrig | ||||||||||||||||
|