القمر مقابل المريخ. صلاحيتها للاستعمار

بعد انتهاء برنامج أبولو ، بدأ الجميع يفكرون في الطيران إلى المريخ. في هذه المقالة سأصف جميع إيجابيات وسلبيات الرحلات إلى كل من المريخ والقمر.




1. مدة الرحلة

القمرية : 3 أيام.

المريخ : حوالي 250 يومًا على طول مسار جومانوفسكي ، وحوالي 145 يومًا على طول " المسار السريع ". (يحتاج إلى 400 م / ث إضافي). في حالة "ملكة جمال" الماضي المريخ أو أولئك. يمكن إرجاع الأعطال إلى الأرض في نفس 145 يومًا تقريبًا ، تحلق حول المريخ.

2. تكاليف الطاقة لرحلة

القمر : حوالي 3000 م / ث للذهاب إلى مسار طيران القمر مع DOE + 800 م / ث لإبطاء ودخول مدار القمر.

المريخ : حوالي 3600 م / ث للذهاب إلى مسار الطيران إلى المريخ (4000 م / ث للمسار السريع ). بعد الرحلة إلى المريخ ، هناك 3 خيارات ممكنة:

1. التقاط الباليستي: تحلق المركبة الفضائية أمام الكوكب ، ولكن بسرعة أقل من سرعة الكوكب. ثم "يتسلل" الكوكب إلى المركبة الفضائية ويلتقطه في مداره. ثم سيكون من الممكن إبطاء الغلاف الجوي ، كما فعل MRO :





الإيجابيات: انخفاض استهلاك الوقود.
السلبيات: نحن بحاجة إلى حسابات دقيقة حتى لا "تفوت" الماضي المريخ.

2. الكبح الجوي. مدخل الغلاف الجوي بسرعة حوالي 6 كم / ثانية.



الإيجابيات: أقل استهلاك للوقود ، وحسابات الرحلات الجوية أسهل من الالتقاط الباليستي.
السلبيات: الحماية الحرارية مطلوبة ، قادرة على تحمل دخول الغلاف الجوي للمريخ بسرعة حوالي 6 كم / ثانية.

3. الدخول في المدار باستخدام نظام الدفع الخاص به.



الإيجابيات: الحسابات أبسط بكثير من الالتقاط الباليستي والكبح الجوي.
السلبيات: ارتفاع تكاليف الوقود.

الطريقة الثانية ستكون مثالية لسفينة الشحن. بالنسبة لشخص مأهول ، فإن الثالث (في حالة محرك أيوني فعال) أو الأول في حالة الغياب / الاقتصاد في استهلاك الوقود هو الأنسب.

3. إشعاع

القمر : يمكنك الطيران "خارج النافذة" عندما تكون الشمس أقل نشاطًا ، ولا شيء يهدد صحة رواد الفضاء. على سطح القمر ، لا يختلف الإشعاع عن الفضاء لأنه القمر ليس له مجال مغناطيسي.

المريخ : من المستحيل الخروج من النافذة بسبب مدة الرحلة الطويلة. يقترح مشروع Mars One حماية رواد الفضاء بالماء. ستكون كثافة الحماية 40 جم / سم 2 للملاذ في حالة التوهج الشمسي و 15 جرام / سم 2 لبقية السفينة. تزيد الحماية من الإشعاع كتلة السفينة عدة مرات. وفقًا لأداة RAD الخاصة بمركبة Curiosity ، فإن 180 يومًا في الفضاء الخارجي (والقمر ليس لديه غلاف جوي أو مجال مغناطيسي خاص به) تعادل 500 يومًا على السطح.

4. الهبوط على

القمر : ستزن مرحلة الهبوط 60٪ من الحمولة. الكبح الأيرودينامي غير ممكن لأن القمر ليس له جو.

المريخ: استخدمت جميع البعثات المريخية السحب الديناميكي الهوائي. فرم الفضول إلى 410 م / ث باستخدام درع حراري ، ثم إلى 100 م / ث باستخدام مظلة. بعد ذلك خذلته "رافعة السماء". إذا كنت لا تستخدم مظلة ، فإن الهبوط بعد الكبح الأيروديناميكي ستحتاج إلى حوالي 500-600 m / s dV. لذلك ، ستكون كتلة مرحلة الهبوط حوالي 30 ٪ من كتلة الحمولة (مع مراعاة الدرع الحراري).

5. إقلاع

القمر : ستكون كتلة الحمولة عند دخول مدار القمر 40٪.

المريخ : ستكون كتلة الحمولة عند دخول مدار المريخ حوالي 25٪. على الرغم من وجود مشروع حول استخدام الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون الناتج عن الغلاف الجوي (و 95٪ هناك) لإنتاج الميثان(CH4) واستخدامه الإضافي في مرحلة الإقلاع ، مما يقلل من كتلة الوقود التي يتم تسليمها للإقلاع إلى 7٪.
كل شيء واضح هنا: السرعة الفضائية الأولى للقمر هي 1.68 كم / ثانية ، والمريخ 3.55 كم / ثانية.

6. الحد الأدنى لمدة الإقامة

القمر : يمكنك الطيران بعيدًا بعد الهبوط / دخول مدار القمر الصناعي. ليس عليك حتى الذهاب إلى المدار ، كما كان عليك القيام به أثناء مهمة Apollo 13 .

المريخ : بعد دخول المدار ، تحتاج إلى الانتظار حوالي 17 شهرًا حتى تكون الكواكب في وضع ملائم للرحلة. يمكنك الطيران بعيدًا في وقت سابق ، عبور مدار كوكب الزهرة. لكن هذا يتطلب تكاليف طاقة عالية.

7. الجاذبية
كان الوقت الذي يقضيه الناس على القمر قصيرًا جدًا ، وبالتالي لم يكن من الممكن تقييم تأثير الجاذبية الصغيرة على البشر.
الرقم القياسي للبقاء في المحطة المدارية هو 437 يومًا .
وبناءً على ذلك ، بالنسبة إلى 145-260 يومًا من الرحلة إلى المريخ مع رواد الفضاء ، لن يحدث شيء ضار من غياب الجاذبية.
من غير المعروف كيف سيكون رائد الفضاء أكثر ملاءمة للتحرك حول المريخ: القفز مثل الكنغر أو المشي.
القمر : 16.5٪ من جاذبية الأرض

المريخ : 37.8٪ من جاذبية الأرض.

8. الظروف البيئية

للقمر: غبار القمر كاشط. يمكن أن يعطل الآليات ، من الممكن حدوث نزيف ميكروي داخلي في الرئتين. من المستحيل زراعة أي شيء على التربة القمرية ، ولكن من الممكن استخراج المعادن منه ثم بناء الهياكل منها.
تتراوح درجة الحرارة على القمر من -180 إلى 120 درجة.





المريخ : غبار المريخ ليس كاشط مثل القمر. الغلاف الجوي للمريخ "أضعف" من الغلاف الجوي للأرض 110-150 مرة حسب الموسم. التركيب الدقيق لتربة المريخ غير معروف ، لذلك لا يمكنني التعليق على إمكانية استخراج أي شيء منها بخلاف الماء. في عام 2018 ، خططت SpaceX لإرسال مهمةلأخذ عينات من تربة المريخ وتسليمها إلى الأرض ، ولكن بعد ذلك تم تأجيل هذه المهمة إلى عام 2022. تتراوح درجة الحرارة على المريخ من -140 إلى 20 درجة. من حيث درجة الحرارة ، المريخ أكثر ملاءمة من القمر.
يمكن زراعة النباتات على تربة المريخ. قراءة المزيد عن هذا، هنا و هنا .





9.

قمر الماء : على سطح القمر ، تم إثبات وجود ما يقرب من 600،000،000 متر مكعب من الجليد في القطب الشمالي.

المريخ : إذا ذاب كل الجليد على كوكب المريخ ، فيمكن تغطية الكوكب بالماء بمقدار 22 مترًا. لكن هذا لن يحدث في الواقع. الغلاف الجوي أضعف من أن يحتفظ بالماء في حالة سائلة.
قراءة المزيد عن الماء على سطح المريخ كتب القط الأخضر هنا و هنا.

10.
قمر الطاقة الشمسية : تبلغ قوة الإشعاع الشمسي على سطح القمر حوالي 1400 واط / م 2. تبلغ كفاءة الألواح الشمسية 20-40٪ ، وهذا سيسمح باستقبال 280-560 واط / م 2 من الكهرباء. لكن المشكلة هي أن القمر يصنع ثورة واحدة في 28 يومًا ، أي هناك 14 يومًا في اليوم و 14 يومًا في الليلة. لذلك ، سيتعين على القمر توصيل الكثير من البطاريات للحفاظ على تشغيل المحطة لمدة أسبوعين.
كوكب المريخ : كوكب المريخ أبعد من الشمس عن الأرض والقمر. تبلغ قوة الإشعاع الشمسي حوالي 600 وات / م 2. ستنتج الألواح الشمسية 120-240 واط / م 2. يقوم المريخ بثورة واحدة في 24 ساعة و 40 دقيقة.

تخطط وكالة ناسا لرحلات إلى المريخ وروسكوزموس إلى القمر. ولكن يمكن لأي شخص أن يتقدم على SpaceX. إيلون ماسك على وشك تنظيم رحلة إلى المريخ في عام 2025.

Source: https://habr.com/ru/post/ar389973/