Σήμερα απεδείχθει μία πολυ επιτυχημένη ημέρα. Ναι μεν ξύπνησα κάπως αγχωτικά νωρίς για να προλάβω το πρωϊνό, αλλά τελείωσα με τις αλλαγές στην δημοσίεση και επίσης είδα το Guardians of the Galaxy, μία ταινία που προσέμενα επί μήνες. Εάν είχα μιλήσει και με κανέναν άνθρωπο θα ήταν ωραία. Ωστότο η ανάρτηση που ακολουθεί είναι σχετική με το θέμα που ήταν στο μυαλό μου ενώ προσπαθούσα να κάνω την μετακόμιση τις προηγούμενες ημέρες: το σχέδιο για την πρώτη επανδρωμένη αποστολή στον Άρη. Οι αναγνώστες μου μπορούν να την σκεφτουν ως την προσφορά μου για 45η επέτειο του Απόλλωνα 11.
Αν και οι λεπτομέρειες οφείλουν ακόμα να καθοριστούν, έχουμε μία γενική ιδέα για το πως θα είναι η διαδικασία εώς την πρώτη αποστολή στον Άρη. Πρώτα θα εκτοξευτεί ένα μη επανδρωμένο όχημα βάρους 20 τόννων, που θα έχει έντονη σχέση ως προς τα ηλεκτρολογικά και μηχανολογικά του στοιχεία με τις επόμενες δύο αποστολές που θα κουβαλάει προμήθειες και υλικό για την εκτόξευση από τον Άρη. Το όχημα θα ακολουθήσει μία πολύ αποδοτική ενεργειακά τροχιά, πιο αποδοτική από την τροχιά μετοφοράς Hohmann, γνωστή ως Interplanetary transport network. Μετά από 2-3 χρόνια θα προσαρειωθεί κοντά στο σημείο της τελικής προσαρείωσης. Εν συνεχεία θα ακολουθήσει μία επανδρωμένη αποστολή με τροχιά ελεύθερης μετάβασης στον Άρη, σε στυλ Απόλλων 13, όπου θα δοκιμαστούν όλα τα συστήματα με εξαίρεση την προσαρείωση. Τέλος, 22 μήνες αργότερα (τόσο απαιτούν οι τροχειές των πλανητών) η πρώτη επανδρωμένη αποστολή στην επιφάνεια του Άρη θα εκτοξευτεί με ένα διαστημόπλοιο ξηρού βάρους 20 τόννων, θα φτάσει 8-9 μήνες αργότερα στον Άρη, θα προσαρειωθεί δίπλα στο πρώτο διαστημόπλοιο, θα εξερευνήσει για κάπου δύο εβδομάδες και εν συνεχεία θα ανεφοδιαστεί από το πρώτο διαστημόπλοιο το οποίο θα έχει μηχανισμό παραγωγής μεθανίου και νερού από την ατμόσφαιρα και το έδαφος του Άρη και θα επιστρέψει στην Γη. Το δυο εβδομάδες είναι σχετικό, κάπου τόσο κρατάει η αποδοτική τροχιά για την Γη, εναλλακτικά θα πρέπει να μείνουν σχεδόν δύο χρόνια. Το συγκεκριμένο υπόδειγμα είναι οικονομικά και ενεργειακα το αποδοτικότερο, αλλά αφήνει ελάχιστο υλικό για τον αποικισμό του Αρή, εξου και έχει κατακριθεί. Επισης ενώ το πρόγραμμα Απόλλων εκτοξεύε μία αποστολή κάθε 4 μήνες, έστω και αν οι τελευταίες ήταν λόγω αδράνειας, η απόσταση του Άρη σημαίνει ότι επανδρωμένη αποστολή μπορεί να γίνει μόνο κάθε 22 μήνες.
Η σκέψεις που έκανα ενώ έσερνα τα πράγματά μου ή προσπαθούσα να ηρεμήσω στο τέλος της ημέρας ήταν πιο είναι το επίπεδο της τεχνολογικής ωριμότητας για να εκτοξευτούν οι αποστολές αυτές. Το βάρος των 20 τόννων που ανέφερα προέρχεται απο σειρα μελετών που έχουν γίνει για το τι χρειάζεται για αποστολή στον Άρη. Η τεχνολογία των υποσυστημάτων ακόμα δεν έχει ωριμάσει ώστε να κατασκευαστεί ακόμα το διαστημόπλοιο αυτό. Ενδεικτικά το σύστημα ανακύκλωσης νερού στον διεθνή διαστημικό σταθμό που είναι εγκατεστημένο αυτή την στιγμή έχει αποδοτικότητα 93%. Για να πάμε στον Άρη εντος του ορίου μάζας απαιτείται αποδοτικότητα 95%. Άλλα υποσυστήματα δεν έχουν καν φτάσει σε αυτό το σημείοετοιμότητας. Το μεγαλύτερο άγνωστο στοιχείο είναι η αντίδραση του ανθρωπίνο σώματος στην κοσμική ακτινοβολία. Πράγματι αγνοούμαι πως αντιδρά το ανθρώπινο σώμα σε χαμηλής εντασης αλλά συνεχεί ακτινοβολία. Επίσης έχουμε λίγη γνώση ως προς τα αποτελέσματα μακροχρόνιας παραμονής στην μηδενική βαρύτητα (επι χρόνια). Για τον λόγο αυτό του χρόνου ένας αστροναύτης (ο Σκοτ Κέλλυ) και ένας κοσμοναύτης θα έχουν αποστολή στον διεθνή διαστημικό σταθμό που θα διαρκέσει επί έναν χρόνο, αντί του συνήθους εξαμήνου. Γενικά οι διεθνείς διαστημικές υπηρεσίες κάνουν έρευνα με σκοπό τον Άρη αλλά με ρυθμό χελώνας. Με τους σημερινούς προϋπολογισμούς οι πρώτοι άνθρωποι στον Άρη θα φτάσουν περί το 2040-50.
Όπως ανέφερα το ξηρό βάρος του διαστημοπλοίου θα είναι περί τους 20 τόννους. Η ικανότητα εκτοξευσης των βαρύτερων εκτοξευτήρων σε υπηρεσία σήμερα σε χαμηλή γήινη τροχιά είναι περί τους 25 τόνους. Επίσης τουλάχιστον το 3ο διαστημόπλοιο θα χρειαστεί κινητήρα για να μπει σε τροχια στον Άρη και καλό θα ήταν να είχα και τα άλλα δύο. Υπάρχει στο στάδιο ανάπτυξης με πρώτη εκτόξευση στα τέλη του 2017 ένας βαρύς εκτοξευτήρας από την NASA. Επίσης η Ρωσική διαστημική υπηρεσία μελετάει σοβαρά κατα πόσον αξίζει να αναβιώσει τον εκτοξευτήρα Ενέργκια. Η άλλη εναλακτική είναι να εκτοξευτεί το διαστημόπλοιο με όσο καύσιμο γίνεται σε χαμηλή τροχιά και να εκτοξετεί ένας άλλος πύραυλος κενός φορτίου σε τροχιά ώστε το τρίτο στάδιό του να χρησιμοποιηθεί για εκτόξευση του διαστημικού οχήματος. Το τελευταίο δεν έχει δοκιμαστεί ποτέ αλλά είναι εφικτό ακόμα και σήμερα, αν υπήρχε διαστημόπλοιο στο οποίο να τοποθετηθεί. Επίσης θα μπορούσε να χρησιμοποιθεί υψηλής αποδοτικότητας κινητήρας στο διαστημόπλοιο ώστε να μειωθεί το βάρος του. Έαν χρησιμοποιηθεί συμβατικός κινητήρας οι 20 τόννοι του διαστημοπλοίου απαιτούν περί τους 20 τόννους κηροζίνης και οξυγόνου. Αν χρησιμοποιηθεί κινητήρας ιόντων απαιτούνται μόνο 3-6 τόνοι κάυσιμα. Ωστόσο δεν υπάρχει κινητήρας ιόντων υψηλής ισχύος, ενώ απατείται και η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε επίπεδα ανώτερα από αυτά του διεθνούς διαστημικού σταθμού. Το σύστημα ηλεκτρικής παροχής του ΔΔΣ αποτελείται απο ηλιακούς συλλέκτες μεγέθους γηπέδου ποδοσφαίρου, οι οποίοι μάλιστα στον Άρη θα παρήγαγαν λιγότερη ενέργεια λόγω χαμηλότερης ηλιακής ακτινοβολίας. Ωστόσο αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει καν σχέδιο για διαστημόπλοιο ικανό να φτάσει στον Άρη. Η NASA κατασκευάζει το διαστημόπλοιο Ωρίων για μακρινές αποστολές μόνο που έχει σχεδιαστεί για αποστολές έως 21 ημέρες, το οποίο είναι διπλάσιο των αποστολών Απόλλων. Υπάρχουν προτάσεις στα χαρτιά ώστε να συνδεθεί ένα διαστημόπλοιο Ωρίων το οποίο θα χρησιμοποιηθεί για επιστροφή στην Γη με έναν οικισμό κατοίκισης, ο οποίος θα προέρχεται από τμήμα του ΔΔΣ, όπως και αντίστοιχο σχέδιο για Σογιούζ και Ρωσικό τμήμα του ΔΔΣ. Ωστόσο και τα δύο σχέδια έχουν πρόβλημα: ούτε το Σογιούζ ούτε το Ωρίων δεν έχει σχεδιαστεί για επιστροφή απο διαπλανητική τροχία αλλά μόνο για επιστροφή απο σεληνιακή τροχιά. Οι υψηλότερες ταχύτητες της διαπλανητικής τροχιάς απαιτούν βαρύτερη θερμική ασπίδα.
Έαν αύριο η NASA άφηνε τα άλλα προγράμματά της και έδινε χρήμα και κόπο για την αποστολή στον Άρη, πιστεύω ότι θα μπορούσε να ετοιμάσει την πρώτη μη επανδρωμένη απο τις 3 αποστολές που ανέφερα σε λιγότερο από 10 χρόνια, ίσως 5. Με την γνώση απο αυτή την αποστολή θα μπορούσε να ετοιμάσει σε μερικά ακόμα χρόναι την δεύτερη και την τρίτη, αλλά αν η 3η αποστολή δεν ακολουθήσει σύντομα μετά την πρώτη δεν έχει ιδιαίτερο νόημα. Δεν μπορείς να αφήσεις πχ κρέας 10 χρόνια στην επιφάνεια του Άρη για να το φάνε οι αστροναύτες όταν φτάσουνε, θα χαλάσει ακόμα και αν είναι αποστειρωμένο. Πάντως οι διαστημικές υπηρεσίες συνεχίζουν την έρευνα για το ταξίδι στον Άρη. Την προηγούμενη εβδομάδα ανακοινώθηκε ότι ένα από τα επιστημονικά εργαλεία στο ρόβερ του 2020 (δεν εχει όνομα ακόμη) θα προσπαθήσει να παράγει οξυγόνο από την ατμόσφαιρα του Άρη. Να δούμε ποιο θα είναι το αποτέλεσμά του.
Αν και οι λεπτομέρειες οφείλουν ακόμα να καθοριστούν, έχουμε μία γενική ιδέα για το πως θα είναι η διαδικασία εώς την πρώτη αποστολή στον Άρη. Πρώτα θα εκτοξευτεί ένα μη επανδρωμένο όχημα βάρους 20 τόννων, που θα έχει έντονη σχέση ως προς τα ηλεκτρολογικά και μηχανολογικά του στοιχεία με τις επόμενες δύο αποστολές που θα κουβαλάει προμήθειες και υλικό για την εκτόξευση από τον Άρη. Το όχημα θα ακολουθήσει μία πολύ αποδοτική ενεργειακά τροχιά, πιο αποδοτική από την τροχιά μετοφοράς Hohmann, γνωστή ως Interplanetary transport network. Μετά από 2-3 χρόνια θα προσαρειωθεί κοντά στο σημείο της τελικής προσαρείωσης. Εν συνεχεία θα ακολουθήσει μία επανδρωμένη αποστολή με τροχιά ελεύθερης μετάβασης στον Άρη, σε στυλ Απόλλων 13, όπου θα δοκιμαστούν όλα τα συστήματα με εξαίρεση την προσαρείωση. Τέλος, 22 μήνες αργότερα (τόσο απαιτούν οι τροχειές των πλανητών) η πρώτη επανδρωμένη αποστολή στην επιφάνεια του Άρη θα εκτοξευτεί με ένα διαστημόπλοιο ξηρού βάρους 20 τόννων, θα φτάσει 8-9 μήνες αργότερα στον Άρη, θα προσαρειωθεί δίπλα στο πρώτο διαστημόπλοιο, θα εξερευνήσει για κάπου δύο εβδομάδες και εν συνεχεία θα ανεφοδιαστεί από το πρώτο διαστημόπλοιο το οποίο θα έχει μηχανισμό παραγωγής μεθανίου και νερού από την ατμόσφαιρα και το έδαφος του Άρη και θα επιστρέψει στην Γη. Το δυο εβδομάδες είναι σχετικό, κάπου τόσο κρατάει η αποδοτική τροχιά για την Γη, εναλλακτικά θα πρέπει να μείνουν σχεδόν δύο χρόνια. Το συγκεκριμένο υπόδειγμα είναι οικονομικά και ενεργειακα το αποδοτικότερο, αλλά αφήνει ελάχιστο υλικό για τον αποικισμό του Αρή, εξου και έχει κατακριθεί. Επισης ενώ το πρόγραμμα Απόλλων εκτοξεύε μία αποστολή κάθε 4 μήνες, έστω και αν οι τελευταίες ήταν λόγω αδράνειας, η απόσταση του Άρη σημαίνει ότι επανδρωμένη αποστολή μπορεί να γίνει μόνο κάθε 22 μήνες.
Η σκέψεις που έκανα ενώ έσερνα τα πράγματά μου ή προσπαθούσα να ηρεμήσω στο τέλος της ημέρας ήταν πιο είναι το επίπεδο της τεχνολογικής ωριμότητας για να εκτοξευτούν οι αποστολές αυτές. Το βάρος των 20 τόννων που ανέφερα προέρχεται απο σειρα μελετών που έχουν γίνει για το τι χρειάζεται για αποστολή στον Άρη. Η τεχνολογία των υποσυστημάτων ακόμα δεν έχει ωριμάσει ώστε να κατασκευαστεί ακόμα το διαστημόπλοιο αυτό. Ενδεικτικά το σύστημα ανακύκλωσης νερού στον διεθνή διαστημικό σταθμό που είναι εγκατεστημένο αυτή την στιγμή έχει αποδοτικότητα 93%. Για να πάμε στον Άρη εντος του ορίου μάζας απαιτείται αποδοτικότητα 95%. Άλλα υποσυστήματα δεν έχουν καν φτάσει σε αυτό το σημείοετοιμότητας. Το μεγαλύτερο άγνωστο στοιχείο είναι η αντίδραση του ανθρωπίνο σώματος στην κοσμική ακτινοβολία. Πράγματι αγνοούμαι πως αντιδρά το ανθρώπινο σώμα σε χαμηλής εντασης αλλά συνεχεί ακτινοβολία. Επίσης έχουμε λίγη γνώση ως προς τα αποτελέσματα μακροχρόνιας παραμονής στην μηδενική βαρύτητα (επι χρόνια). Για τον λόγο αυτό του χρόνου ένας αστροναύτης (ο Σκοτ Κέλλυ) και ένας κοσμοναύτης θα έχουν αποστολή στον διεθνή διαστημικό σταθμό που θα διαρκέσει επί έναν χρόνο, αντί του συνήθους εξαμήνου. Γενικά οι διεθνείς διαστημικές υπηρεσίες κάνουν έρευνα με σκοπό τον Άρη αλλά με ρυθμό χελώνας. Με τους σημερινούς προϋπολογισμούς οι πρώτοι άνθρωποι στον Άρη θα φτάσουν περί το 2040-50.
Όπως ανέφερα το ξηρό βάρος του διαστημοπλοίου θα είναι περί τους 20 τόννους. Η ικανότητα εκτοξευσης των βαρύτερων εκτοξευτήρων σε υπηρεσία σήμερα σε χαμηλή γήινη τροχιά είναι περί τους 25 τόνους. Επίσης τουλάχιστον το 3ο διαστημόπλοιο θα χρειαστεί κινητήρα για να μπει σε τροχια στον Άρη και καλό θα ήταν να είχα και τα άλλα δύο. Υπάρχει στο στάδιο ανάπτυξης με πρώτη εκτόξευση στα τέλη του 2017 ένας βαρύς εκτοξευτήρας από την NASA. Επίσης η Ρωσική διαστημική υπηρεσία μελετάει σοβαρά κατα πόσον αξίζει να αναβιώσει τον εκτοξευτήρα Ενέργκια. Η άλλη εναλακτική είναι να εκτοξευτεί το διαστημόπλοιο με όσο καύσιμο γίνεται σε χαμηλή τροχιά και να εκτοξετεί ένας άλλος πύραυλος κενός φορτίου σε τροχιά ώστε το τρίτο στάδιό του να χρησιμοποιηθεί για εκτόξευση του διαστημικού οχήματος. Το τελευταίο δεν έχει δοκιμαστεί ποτέ αλλά είναι εφικτό ακόμα και σήμερα, αν υπήρχε διαστημόπλοιο στο οποίο να τοποθετηθεί. Επίσης θα μπορούσε να χρησιμοποιθεί υψηλής αποδοτικότητας κινητήρας στο διαστημόπλοιο ώστε να μειωθεί το βάρος του. Έαν χρησιμοποιηθεί συμβατικός κινητήρας οι 20 τόννοι του διαστημοπλοίου απαιτούν περί τους 20 τόννους κηροζίνης και οξυγόνου. Αν χρησιμοποιηθεί κινητήρας ιόντων απαιτούνται μόνο 3-6 τόνοι κάυσιμα. Ωστόσο δεν υπάρχει κινητήρας ιόντων υψηλής ισχύος, ενώ απατείται και η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε επίπεδα ανώτερα από αυτά του διεθνούς διαστημικού σταθμού. Το σύστημα ηλεκτρικής παροχής του ΔΔΣ αποτελείται απο ηλιακούς συλλέκτες μεγέθους γηπέδου ποδοσφαίρου, οι οποίοι μάλιστα στον Άρη θα παρήγαγαν λιγότερη ενέργεια λόγω χαμηλότερης ηλιακής ακτινοβολίας. Ωστόσο αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει καν σχέδιο για διαστημόπλοιο ικανό να φτάσει στον Άρη. Η NASA κατασκευάζει το διαστημόπλοιο Ωρίων για μακρινές αποστολές μόνο που έχει σχεδιαστεί για αποστολές έως 21 ημέρες, το οποίο είναι διπλάσιο των αποστολών Απόλλων. Υπάρχουν προτάσεις στα χαρτιά ώστε να συνδεθεί ένα διαστημόπλοιο Ωρίων το οποίο θα χρησιμοποιηθεί για επιστροφή στην Γη με έναν οικισμό κατοίκισης, ο οποίος θα προέρχεται από τμήμα του ΔΔΣ, όπως και αντίστοιχο σχέδιο για Σογιούζ και Ρωσικό τμήμα του ΔΔΣ. Ωστόσο και τα δύο σχέδια έχουν πρόβλημα: ούτε το Σογιούζ ούτε το Ωρίων δεν έχει σχεδιαστεί για επιστροφή απο διαπλανητική τροχία αλλά μόνο για επιστροφή απο σεληνιακή τροχιά. Οι υψηλότερες ταχύτητες της διαπλανητικής τροχιάς απαιτούν βαρύτερη θερμική ασπίδα.
Έαν αύριο η NASA άφηνε τα άλλα προγράμματά της και έδινε χρήμα και κόπο για την αποστολή στον Άρη, πιστεύω ότι θα μπορούσε να ετοιμάσει την πρώτη μη επανδρωμένη απο τις 3 αποστολές που ανέφερα σε λιγότερο από 10 χρόνια, ίσως 5. Με την γνώση απο αυτή την αποστολή θα μπορούσε να ετοιμάσει σε μερικά ακόμα χρόναι την δεύτερη και την τρίτη, αλλά αν η 3η αποστολή δεν ακολουθήσει σύντομα μετά την πρώτη δεν έχει ιδιαίτερο νόημα. Δεν μπορείς να αφήσεις πχ κρέας 10 χρόνια στην επιφάνεια του Άρη για να το φάνε οι αστροναύτες όταν φτάσουνε, θα χαλάσει ακόμα και αν είναι αποστειρωμένο. Πάντως οι διαστημικές υπηρεσίες συνεχίζουν την έρευνα για το ταξίδι στον Άρη. Την προηγούμενη εβδομάδα ανακοινώθηκε ότι ένα από τα επιστημονικά εργαλεία στο ρόβερ του 2020 (δεν εχει όνομα ακόμη) θα προσπαθήσει να παράγει οξυγόνο από την ατμόσφαιρα του Άρη. Να δούμε ποιο θα είναι το αποτέλεσμά του.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου