火星之旅:宇航员在前往行星及其表面时会发生什么?



美国新总统唐纳德·特朗普与预期相反, 并未削减美国宇航局的预算。 总的来说,他保留了一切,签署了一份有关机构专家计划的项目资金分配的文件。 这样的项目之一就是人们飞往火星和第一批海军陆战队登陆。 这应该不迟于2033年发生。

当一些科学家正在研究将人送入火星的可靠方法时,其他科学家则在探索宇航员和殖民者到达目标途中可能存在的危险。 在通往行星的途中和其表面上都有许多此类危险。 威克森林大学再生医学中心的专家最近进行的研究表明 ,除其他问题外,宇航员还面临着白血病和免疫力低下的威胁。

早期研究的结果表明,马诺氏也将受到痴呆症的威胁,因电离辐射而失去记忆。 潜在的前往火星的旅行者会遇到什么问题?

例如,一次飞行可能没有真正开始就结束了。 要前往火星,您需要一个功能强大的助推器,它没有类似物。 它是从头开始开发的。 尽管对火箭及其各个部件都进行了多次全面检查,但确实出现了麻烦。 在最近的航空航天史上的巨灾中,值得一提的是猎鹰9号运载火箭爆炸 ,这是由于将燃料与氧化剂分离的复合材料壁发生了不可预见的损坏。 据开发这种火箭的公司SpaceX负责人Ilon Mask称,事故是由一系列巧合,一系列材料和设备故障引发的,这些故障没有类似物。 在这种情况下,最好只损坏设备,船上没有人。 更为严重的是苏联“ N-1 ”号月球火箭弹的事故,所有这四项试验均未成功,并伴有受害者。

但是如果运载火箭在人类历史上首次飞往火星的飞行器上发生了意外故障,该怎么办? 将会造成人员伤亡,一枚极其昂贵的火箭将被摧毁,并且很可能在不久的将来对火星进行大范围的穿越。

飞往火星


放射线

好吧,火箭起飞了,没有问题,人们正在前往火星。 到达行星的路径在一个方向上大约需要9个月,也就是说,这是一次真正的长期太空飞行。 在这里,辐射威胁着人。 事实是,由于我们星球及其大气层的磁场,大多数电离辐射无法到达地球表面。 越高,辐射密度越高。 也许是因为辐射,在地球轨道上呆了221天的宇航员瓦伦丁·列别捷夫(Valentin Lebedev)失明了。

专家们将大气层与1米厚的钢进行了比较,以防止电离辐射。 即,只有最高能量的粒子才能突破这种保护。 对于国际空间站或航天器,这里的保护仅是由于船体壁的厚度而已,至多只有几厘米。 根据NASA专家的说法,太空辐射可导致阿尔茨海默氏病的发展。

一些专家认为,女性最好不要飞往火星。 “根据美国国家航空航天局的预测,由于女性的寿命通常比男性长,因此她们一生中罹患癌症的机会更高,因为她们受到的辐射量与男性相同。 计算结果表明,女性根本不应该飞往火星,因为在整个飞行过程中,辐射的累积效应将超过癌症的最大允许3%患癌风险。”

微重力

一直到火星,人类将至少在9个月内几乎完全没有重力。 这些也是健康问题。 在地球上的人类中,身体适应了普通的重力,而我们身体的不同系统也与之作斗争,试图将血液和其他生理流体输送到顶部。 在登上国际空间站(或火箭)后,这些系统会立即继续运行,以至于人们的外貌也有所变化。 例如,由于颅内压,眼球的形状略有变化。



味道和气味改变,身体的肌肉,包括心脏的肌肉被削弱。 前庭设备的工作非常复杂。 在某些人中,没有吸引力,味道和气味会完全消失或明显减弱。 没有运动,一个人在短短几周内就会失去大约20%的肌肉质量。

专家们还注意到诸如空间适应综合症等效应的表现。 在某些人中,当失去微重力时,食欲会下降,出现偏头痛,头晕。 实际上,我们在谈论的是晕船病,在这种情况下,最好将其称为“宇宙病”。

一个人在太空停留的时间越长,丢失的骨组织就越多。 由于缺乏惯性负荷,骨骼变得更轻更脆弱。 每月约有1.5%的骨组织流失。 目前尚不清楚这个问题有多严重以及它是否可逆。 当然,国际空间站上有模拟器,因此宇航员可以进行体育锻炼,以免变形。 但是,这样的设备是否适合装在前往火星的太空船中?

脊椎也受累-椎骨之间的距离增加,人会感到疼痛。 宇航员通过将手和脚放在车站的墙壁上解决了这个问题,因此脊柱收缩了,足以持续数分钟以减轻疼痛。

心理问题

如果几个人被关在密闭空间中几个月,那么肯定会出现问题。 不,这不一定会在冲突中表达出来,但是人的心灵在这样的时刻受苦。 有些人可能会感到持续疲倦,烦躁和睡眠不佳。 由于违反了通常的日常节奏,骨料的噪音和其他因素,人们感觉不太舒服。 有些甚至需要服用安眠药。

另一个心理问题是与外界隔离。 它将与地球建立联系,但与行星的距离远的信号将开始滞后。 此外,火星旅行者将清楚地了解,如果出现任何问题,将无人援助。 人们留给自己的设备,这无疑给心理施加了很大压力。

卫生

在国际空间站上,人们无法洗澡或淋浴。 可以飞往火星的航天器也可以这样说。 特殊的擦拭布和组合物一直在等待太空旅行者。 一个人必须减少更换内衣的频率,而另一个人则不得不忘记一般的洗涤-脏衣服可能已经在火星上被洗涤过。 但是,很可能,它只是以一种或另一种方式进行处理。

到达火星


血统

因此,在路上行驶了9个月的Marsonauts克服了所有问题,抵达了火星。 有必要降落在地球上。 但是在这里,也并不像看起来那么简单。 问题主要在于下降。 事实是火星的大气密度大约是地球大气密度的100倍。 因此,在下降期间,需要更大的阻力,以免全速撞入表面。 重物获得了非常高的速度,因此可以传送到火星的质量受到限制。

根据NASA员工布雷特·德雷克(Bret Drake)的说法,这是一吨(即“好奇号”的重量)。 “我们如何穿越大气层仍然是一项重要任务。 使用当前的着陆方法,我们只能将公吨降低至火星。 德雷克说,这还不足以建立一个殖民地,而是需要更多的殖民地。


低密度超音速减速器开发人员检查系统底部

他还说,如果有必要在火星上建立殖民地,则必须一次降低20至30吨的货物。 现在,NASA和致力于在火星上着陆的各种私人公司正试图创造一种可靠的方式,将人们降落到地球表面。 也许它将是一种盘形设备低密度超音速减速器

寒冷和饥饿

如果一切都以下降的方式进行,那么值得记住的是,火星的年平均气温为负62摄氏度。 来自赤道的温度逐渐下降到两极。 白天在火星上可能很热,而夜晚则非常冷。 ISS还存在明显的温差问题。 因此,国际空间站面对着太阳加热到90摄氏度,并在相反的一侧冷却到-90。 科学家和工程师已经找到了摆脱这种困难局面的方法,从而实现了专用温度控制系统的创建。



但是问题是这种系统被设计为在真空中工作。 至于火星,科学家们仍在思考如何确保Marsonauts或殖民者的舒适生活。

“我们需要一种能够在寒冷条件下提供更好绝缘的解决方案,以及在高温条件下去除热量的另一种方法。 德雷克说:“在真空中的太空服就像一个热水瓶,但是在火星上的太空服则更像是在厨房桌子上的一杯咖啡–一杯咖啡比一个热水瓶中的咖啡冷却得快得多。”

人类在火星上的食物也是一个问题。 如果我们谈论退货降落,那么您可以使用宇航员常用的冻干食品。 如果我们在谈论殖民者,那么这里我们将必须种植食物。 怎么了 尚未完全理解,专家仍在研究此问题。 一些科学家认为 ,添加某些物质的火星土壤可以适合种植农作物。

在第二种情况下,您将必须监测殖民者居住房间的大气中植物释放的氧气浓度。 氧气过多是机组自发爆炸甚至中毒的可能性。

再次辐射

加州大学放射肿瘤学系的专家进行了研究,以测试电离辐射将如何影响火星上的宇航员。 事实证明,在实验动物中,在暴露于弱剂量的电离辐射(5或30剂量的48 Ti或16 O)后12-24周内,认知功能障碍的症状持续存在。 该问题与树突结构的变化,突触中蛋白质水平的变化以及神经组织的炎症有关。 已经在动物中发现了问题; 也许人类也会发生类似的问题。 有一种风险,由于在电离辐射的影响下人类的认知功能下降,人们可能根本无法管理托付给他们的系统,而无需完成科学和工程任务或完全忘记了需要做的事情。

辐射作用的另一种表现形式是人们患白血病的可能性很高,免疫力下降。 原因是辐射相同。 威克森林大学再生医学中心的科学家已经发现了这个问题。 他们将人类干细胞移植到小鼠体内,并使动物暴露于弱电离辐射下。 这是一种称为成细胞的特殊细胞。 这些细胞产生所有其他血细胞。 造血干细胞位于红色的骨髓中,而红色的骨髓又位于大多数骨骼的腔内。

这项研究检查了30-55岁健康成年人的血细胞。 事实证明,在辐射的影响下,这些细胞产生任何种类的血细胞的能力下降了60-80%。 另外,辐射导致造血过程中涉及的基因突变,从而导致血细胞产生成熟血细胞的能力下降。

下一步是检查暴露在辐射下的细胞的运行情况。 事实证明,当移植到小鼠身上时,后者开始发展为白血病。 科学家认为,这可以作为宇宙辐射可以导致人们患白血病的证据。

再加上上面提到的在人长期处于微重力条件下的免疫力​​下降,这将对任何类型的火星探险的成功结果产生负面影响-至少是宇航员暂时降落,至少是殖民者抵达地球。

毕竟,人们不应该忘记,在第一种情况下,人们还必须返回地球,这将导致辐射,微重力和先前描述的其他问题的反复影响。 另外,专家们需要找到一种可靠的方式从火星表面起飞返回地球。



尽管如此,专家们仍不希望开发出可靠的安全措施,以保护人们免受某些危险并减少其他人的负面影响。 NASA计划在2033年之前载人飞往火星的计划,以及Ilon Mask计划进行类似飞行并在邻近星球上建立殖民地的计划,可以说明科学家和工程师相信这次旅行的成功。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN402621/


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