Reise zum Mars: Was kann mit dem Astronauten auf dem Weg zum Planeten und auf seiner Oberfläche geschehen?

Der neue US-Präsident Donald Trump hat entgegen den Erwartungen das Budget der NASA nicht gekürzt . Im Allgemeinen ließ er alles so wie es ist und unterzeichnete ein Papier über die Zuweisung von Mitteln für Projekte, die von Agenturexperten geplant wurden. Eines dieser Projekte ist die Flucht von Menschen zum Mars und die Landung der ersten Marsonauts. Dies sollte spätestens 2033 geschehen.

Während einige Wissenschaftler zuverlässige Wege entwickeln, um den Menschen zum Mars zu bringen, untersuchen andere die möglichen Gefahren, die Astronauten und Kolonisten auf ihrem Weg zum Ziel erwarten. Sowohl auf dem Weg zum Planeten als auch auf seiner Oberfläche gibt es viele solcher Gefahren. Jüngste Studien von Spezialisten des Wake Forest University Center für Regenerative Medizin zeigen, dass Astronauten unter anderem der Gefahr von Leukämie und geringer Immunität ausgesetzt sind.

Die Ergebnisse früherer Studien deuten darauf hin, dass Marsonauts auch durch Demenz mit Gedächtnisverlust durch ionisierende Strahlung bedroht sein werden. Welche Probleme könnten potenzielle Reisende zum Mars haben?

Zum Beispiel kann ein Flug enden, ohne wirklich zu beginnen. Um zum Mars zu reisen, benötigen Sie einen leistungsstarken Booster, der keine Analoga enthält. Es wird von Grund auf neu entwickelt. Trotz der Tatsache, dass die Rakete und jedes ihrer Elemente mehreren umfassenden Überprüfungen unterzogen werden, treten Probleme auf. Unter den Katastrophen der jüngsten Geschichte der Astronautik ist die Explosion der Trägerrakete Falcon 9 zu erwähnen, die auf unvorhergesehene Schäden an der Wand des Verbundmaterials zurückzuführen ist, das den Kraftstoff vom Oxidationsmittel getrennt hat. Laut Ilon Mask, dem Leiter von SpaceX, dem Unternehmen, das diese Rakete entwickelt hat, wurde der Unfall durch eine Reihe von Zufällen ausgelöst, eine Reihe von Material- und Geräteausfällen, die keine Analoga aufwiesen. Es ist gut, dass in diesem Fall nur die Ausrüstung beschädigt wurde, keine Personen an Bord waren. Noch schwerwiegender waren die Unfälle der Mondrakete der UdSSR " N-1 ", bei denen alle vier Tests erfolglos blieben und von Opfern begleitet wurden.

Was aber, wenn an Bord der Trägerrakete, die zum ersten Flug zum Mars in der Geschichte der Menschheit aufbrach, unvorhergesehene Störungen auftraten? Es hätte Verluste gegeben, eine extrem teure Rakete wäre zerstört worden, und höchstwahrscheinlich wäre in naher Zukunft ein dickes Kreuz für die Erforschung des Mars angebracht worden.

Flug zum Mars

Strahlung

Nun, die Rakete startete, es gibt keine Probleme, die Leute steuern auf den Mars zu. Der Weg zum Planeten dauert ungefähr 9 Monate in eine Richtung, das heißt, dies ist ein echter langfristiger Raumflug. Und hier bedroht Strahlung die Person. Tatsache ist, dass der größte Teil der ionisierenden Strahlung aufgrund des Magnetfelds unseres Planeten und seiner Atmosphäre die Erdoberfläche nicht erreicht. Je höher, desto höher die Strahlungsdichte. Vielleicht verlor der Kosmonaut Valentin Lebedev, der 221 Tage in der Erdumlaufbahn verbracht hatte, aufgrund der Strahlung sein Augenlicht.

Experten vergleichen den Schutz der Atmosphäre vor ionisierender Strahlung mit 1 Meter dickem Stahl. Das heißt, nur Teilchen mit der höchsten Energie können einen solchen Schutz durchbrechen. Was die ISS oder das Raumschiff betrifft, so ist der Schutz hier nur auf die Dicke der Rumpfwände zurückzuführen, und diese beträgt bestenfalls einige Zentimeter. Laut NASA-Experten kann Weltraumstrahlung zur Entwicklung der Alzheimer-Krankheit führen.

Einige Experten glauben, dass Frauen besser dran sind, nicht zum Mars zu fliegen. „Da Frauen laut NASA-Prognose im Allgemeinen länger leben als Männer, haben sie eine höhere Wahrscheinlichkeit, im Laufe ihres Lebens an Krebs zu erkranken, da sie der gleichen Menge an Strahlung ausgesetzt sind wie Männer. Die Berechnungen zeigten, dass Frauen überhaupt nicht zum Mars fliegen sollten, da die kumulative Wirkung der Strahlung über die gesamte Flugdauer das maximal zulässige Krebsrisiko von 3% überschreitet “, sagt Dorit Donoviel, stellvertretende Direktorin des National Space Biomedical Research Institute (NSBRI).

Mikrogravitation

Bis zum Mars befindet sich der Mensch mindestens 9 Monate lang in einem Zustand, in dem die Schwerkraft fast vollständig fehlt. Und das sind auch gesundheitliche Probleme. Beim Menschen auf der Erde ist der Körper an die gewöhnliche Schwerkraft angepasst, und verschiedene Systeme unseres Körpers kämpfen damit und versuchen, Blut und andere physiologische Flüssigkeiten nach oben zu bringen. Unmittelbar nach dem Einsteigen in die ISS (oder Rakete) arbeiten diese Systeme weiter, so dass sich auch das Erscheinungsbild von Personen etwas ändert. Beispielsweise ändert sich aufgrund des Hirndrucks die Form der Augäpfel geringfügig.



Der Geschmack und Geruch ändern sich, die Muskeln des Körpers, einschließlich der Muskeln des Herzens, werden geschwächt. Die Arbeit des Vestibularapparates ist sehr kompliziert. Bei manchen Menschen verschwinden Geschmack und Geruch ohne die Kraft der Anziehung vollständig oder werden erheblich geschwächt. Ohne Bewegung verliert eine Person in nur wenigen Wochen etwa 20% der Muskelmasse.

Experten bemerken auch die Manifestation eines solchen Effekts wie das Syndrom der Raumanpassung. Bei manchen Menschen tritt bei Verlust der Schwerelosigkeit der Appetit, Migräne und Schwindel auf. Eigentlich sprechen wir von Seekrankheit, die in diesem Fall besser als "kosmisch" bezeichnet wird.

Je länger eine Person im Weltraum bleibt, desto mehr Knochengewebe geht verloren. Aufgrund des Mangels an gewohnheitsmäßigen Belastungen werden die Knochen leichter und zerbrechlicher. Jeden Monat gehen etwa 1,5% des Knochengewebes verloren. Es ist noch nicht klar, wie ernst dieses Problem ist und ob es reversibel ist. Natürlich gibt es auf der ISS Simulatoren, daher führen die Astronauten körperliche Übungen durch, um nicht die Form zu verlieren. Aber passt eine solche Ausrüstung in ein Raumschiff, das zum Mars fliegen wird?

Auch die Wirbelsäule leidet - der Abstand zwischen den Wirbeln nimmt zu und die Person spürt Schmerzen. Astronauten lösten dieses Problem, indem sie ihre Hände und Füße an die Wände der Station legten, sodass sich die Wirbelsäule zusammenzog und einige Minuten lang ausreichte, um die Schmerzen zu lindern.

Psychische Probleme

Wenn mehrere Personen mehrere Monate lang auf engstem Raum eingesperrt sind, treten mit Sicherheit Probleme auf. Nein, dies wird nicht unbedingt in Konflikten zum Ausdruck kommen, aber die menschliche Psyche leidet in solchen Momenten. Einige Menschen fühlen sich möglicherweise ständig müde, gereizt und schlafen schlecht. Aufgrund der Verletzung des üblichen Tagesrhythmus, des Rauschens von Aggregaten und anderer Faktoren fühlen sich die Menschen nicht sehr wohl. Einige müssen sogar Schlaftabletten nehmen.

Ein weiteres psychologisches Problem ist die Isolation von der Außenwelt. Es wird eine Verbindung mit der Erde geben, aber das Signal mit der Entfernung vom Planeten wird anfangen zu verzögern. Darüber hinaus werden Marsreisende klar verstehen, dass im Falle von Problemen niemand zu Hilfe kommen wird. Die Menschen sind auf sich allein gestellt, was zweifellos großen Druck auf die Psyche ausübt.

Hygiene

Auf der ISS können Menschen weder baden noch unter der Dusche waschen. Gleiches gilt für das Raumschiff, das zum Mars fliegen wird. Spezielle Tücher und Kompositionen erwarten Raumfahrer auf dem ganzen Weg. Man muss seltener die Unterwäsche wechseln und das Waschen im Allgemeinen vergessen - schmutzige Kleidung kann bereits auf dem Mars gewaschen werden. Aber höchstwahrscheinlich wird es einfach auf die eine oder andere Weise entsorgt.

Ankunft auf dem Mars

Abstieg

Die Marsonauts, die seit 9 Monaten unterwegs waren, überwanden alle Probleme und erreichten den Mars. Es besteht die Notwendigkeit, auf dem Planeten zu landen. Aber auch hier ist es nicht so einfach, wie es scheinen mag. Das Problem liegt hauptsächlich im Abstieg. Tatsache ist, dass die Marsatmosphäre ungefähr 100-mal weniger dicht ist als die Erdatmosphäre. Dementsprechend ist während des Abstiegs mehr Widerstand erforderlich, um nicht mit voller Geschwindigkeit gegen die Oberfläche zu stoßen. Schwere Objekte gewinnen sehr schnell, daher gibt es Einschränkungen in der Masse, die einmal zum Mars geliefert werden kann.

Laut NASA-Mitarbeiter Bret Drake ist dies eine Tonne (so viel wiegt Neugier). „Wie wir durch die Atmosphäre gehen, bleibt eine wichtige Aufgabe. Mit den derzeitigen Landemethoden können wir nur eine Tonne auf den Mars senken. Dies reicht nicht aus, um eine Kolonie zu gründen, es wird mehr für die Kolonie benötigt “, sagte Drake.


Entwickler von Supersonic Decelerator mit niedriger Dichte überprüfen den Boden des Systems

Er sagt auch, dass, wenn es notwendig ist, eine Kolonie auf dem Mars zu errichten, 20 bis 30 Tonnen Fracht gleichzeitig gesenkt werden müssen. Jetzt versuchen die NASA und verschiedene private Unternehmen, die an der Landung auf dem Mars arbeiten, einen zuverlässigen Weg zu finden, um Menschen auf die Oberfläche des Planeten zu bringen. Vielleicht handelt es sich um einen scheibenförmigen Überschallverzögerer mit niedriger Dichte .

Kälte und Hunger

Wenn alles mit einem Abstieg geklappt hat, sollte man bedenken, dass die durchschnittliche Jahrestemperatur auf dem Mars minus 62 Grad Celsius beträgt. Die Temperatur vom Äquator nimmt allmählich zu den Polen ab. Tagsüber kann es auf dem Mars heiß und nachts furchtbar kalt sein. Die ISS hat auch ein Problem mit signifikanten Temperaturunterschieden. Die ISS erwärmt sich also auf 90 Grad Celsius, ist der Sonne zugewandt und kühlt sich auf der gegenüberliegenden Seite auf -90 ab. Wissenschaftler und Ingenieure haben einen Ausweg aus dieser schwierigen Situation gefunden und spezielle Temperaturregelungssysteme geschaffen.



Das Problem ist jedoch, dass solche Systeme so ausgelegt sind, dass sie im Vakuum arbeiten. Was den Mars betrifft, denken Wissenschaftler immer noch darüber nach, wie sie Marsonauts oder Kolonisten ein angenehmes Leben ermöglichen können.

„Wir brauchen eine Lösung, die unter kalten Bedingungen eine bessere Isolierung bietet und auf andere Weise Wärme unter heißen Bedingungen abführt. Ein Raumanzug im Vakuum ist wie eine Thermoskanne, aber ein Raumanzug auf dem Mars ähnelt eher einer Tasse Kaffee auf einem Küchentisch - Kaffee in einer Tasse kühlt viel schneller ab als Kaffee in einer Thermoskanne “, sagte Drake.

Nahrung für Menschen auf dem Mars ist ebenfalls ein Problem. Wenn wir über eine Landung mit einer Rückkehr sprechen, können Sie mit den üblichen gefriergetrockneten Nahrungsmitteln für Astronauten auskommen. Wenn wir über Kolonisten sprechen, müssen wir hier Nahrung anbauen. Wie? Es ist noch nicht vollständig verstanden, Experten arbeiten noch an diesem Thema. Einige Wissenschaftler glauben, dass der Boden des Mars durch Zugabe bestimmter Substanzen für den Anbau von Pflanzen geeignet gemacht werden kann.

Im zweiten Fall müssen Sie die Sauerstoffkonzentration überwachen, die von Pflanzen in der Atmosphäre des Raums, in dem die Kolonisten leben, freigesetzt wird. Zu viel Sauerstoff ist die Wahrscheinlichkeit von spontanen Explosionen oder sogar Vergiftungen der Besatzung.

Wieder Strahlung

Spezialisten der Abteilung für Radioonkologie der University of California untersuchten , wie sich ionisierte Strahlung auf Astronauten auf dem Mars auswirkt. Wie sich herausstellte, bleiben 12 bis 24 Wochen nach Exposition gegenüber schwachen Dosen ionisierender Strahlung (5 oder 30 Dosen ⁴⁸ Ti oder ¹⁶ O) bei Versuchstieren Anzeichen einer kognitiven Dysfunktion bestehen. Das Problem ist mit einer Veränderung der dendritischen Struktur, einer Veränderung des Proteinspiegels in den Synapsen und einer Entzündung des Nervengewebes verbunden. Das Problem wurde bei Tieren festgestellt; Vielleicht tritt beim Menschen ein ähnliches Problem auf. Es besteht das Risiko, dass Menschen aufgrund einer Abnahme der kognitiven Funktionen beim Menschen unter dem Einfluss ionisierender Strahlung die ihnen anvertrauten Systeme einfach nicht verwalten können, ohne wissenschaftliche und technische Aufgaben zu erledigen oder völlig vergessen zu haben, was zu tun ist.

Eine weitere Manifestation der Wirkung von Strahlung ist eine ziemlich hohe Wahrscheinlichkeit einer Leukämie bei Menschen und eine Abnahme der Immunität. Der Grund ist die gleiche Strahlung. Wissenschaftler des Wake Forest University Center für Regenerative Medizin haben das Problem identifiziert. Sie transplantierten menschliche Stammzellen in Mäuse und setzten die Tiere schwacher ionisierender Strahlung aus. Dies ist ein spezieller Zelltyp namens Hemacytoblasten . Aus diesen Zellen entstehen alle anderen Blutzellen. Hämatopoetische Stammzellen befinden sich im roten Knochenmark, das sich wiederum in den Hohlräumen der meisten Knochen befindet.

Diese Studie untersuchte die Hämatozyten von gesunden Erwachsenen im Alter von 30 bis 55 Jahren. Wie sich herausstellte, verringerte sich unter dem Einfluss von Strahlung die Fähigkeit dieser Zellen, irgendeine Art von Blutzellen zu produzieren, um 60-80%. Darüber hinaus hat die Bestrahlung zu Mutationen in den Genen geführt, die am hämatopoetischen Prozess beteiligt sind, was zu einer Verringerung der Fähigkeit von Hämatozyten führte, reife Blutzellen zu produzieren.

Der nächste Schritt bestand darin, den Betrieb von Zellen zu überprüfen, die Strahlung ausgesetzt waren. Wie sich herausstellte, begannen letztere bei der Transplantation in ihre Mäuse Leukämie zu entwickeln. Wissenschaftler glauben, dass dies als Beweis dafür dienen kann, dass kosmische Strahlung zu Leukämie führen kann.

Zusammen mit der bereits erwähnten Abnahme der Immunität während eines langen Aufenthalts einer Person unter Schwerelosigkeitsbedingungen wird dies das erfolgreiche Ergebnis einer Expedition zum Mars jeglicher Art negativ beeinflussen - zumindest eine vorübergehende Landung von Astronauten, zumindest die Ankunft von Kolonisten auf dem Planeten.

Und schließlich sollte man nicht vergessen, dass die Menschen im ersten Fall auch zur Erde zurückkehren müssen, was zu dem wiederholten Einfluss von Strahlung, Mikrogravitation und anderen zuvor beschriebenen Problemen führt. Darüber hinaus müssen Experten einen zuverlässigen Weg finden, um von der Marsoberfläche abzuheben und zur Erde zurückzukehren.



Wie dem auch sei, Experten verlieren nicht die Hoffnung, verlässliche Sicherheitsmaßnahmen zu entwickeln, die Menschen vor einigen Gefahren schützen und die negativen Auswirkungen anderer verringern können. Die Tatsache, dass Wissenschaftler und Ingenieure an ein erfolgreiches Ergebnis der Reise glauben, lässt sich aus dem geplanten bemannten Flug der NASA zum Mars bis 2033 und den Plänen von Ilon Mask für einen ähnlichen Flug und der Gründung einer Kolonie auf einem benachbarten Planeten ableiten.