Αντί να πάνε κατευθείαν στον Άρη, οι αστροναύτες πρέπει να κάνουν μια σφεντόνα πρώτα από την Αφροδίτη
Κάθε 26 μήνες, οι τροχιές τόσο της Γης όσο και του Άρη συνωμοτούν για να κάνουν το ταξίδι μεταξύ των δύο πλανητών μικρότερο. Η εκκίνηση σε ένα από αυτά τα παράθυρα σημαίνει ότι ο χρόνος ταξιδιού μπορεί να μειωθεί μόνο σε έξι μήνες. Οι ρομποτικές αποστολές μας στην επιφάνεια του Άρη και οι αποστολές που τοποθετούν δορυφόρους σε τροχιά του Άρη, εκτοξεύονται κατά τη διάρκεια αυτών των παραθύρων.
Υπάρχουν όμως άλλες εναλλακτικές σε αυτήν την αρχιτεκτονική αποστολής;
Μια ομάδα ερευνητών λέει ότι οι αποστολές με πλήρωμα στον Άρη δεν πρέπει να πάνε απευθείας στον προορισμό τους. πρέπει πρώτα να προσπεράσουν την Αφροδίτη.
Μια λευκή βίβλος που περιγράφει αυτή την ιδέα γράφτηκε από μια ομάδα πέντε ερευνητών από το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας και από τη NASA. Η εφημερίδα έχει τίτλο « Human Assisted Science at Venus: Venus Exploration in the New Human Spaceflight Age .» Ο κύριος συγγραφέας είναι ο Noam Izenberg από το JHUAPL και η εργασία είναι διαθέσιμη στον προεκτυπωμένο ιστότοπο arxiv.org.
Είναι λογικό να μειωθεί ο χρόνος ταξιδιού για αποστολές με πλήρωμα στον Άρη. Το να κάθεσαι σε ένα διαστημόπλοιο, εκτεθειμένο σε ακτινοβολία και μικροβαρύτητα, είναι επικίνδυνο και ο χρόνος που δαπανάται για να το κάνεις θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί. Τι θα γινόταν όμως αν μια αποστολή στον Άρη μπορούσε να εκπληρώσει άλλους επιστημονικούς στόχους στην Αφροδίτη πρώτα, περνώντας με σφεντόνα τον αδελφό πλανήτη της Γης; Και τι θα γινόταν αν η ιδέα της σφεντόνας της Αφροδίτης έκανε πραγματικά την όλη αποστολή πιο ασφαλή;
Μια φανταστική εικόνα ενός αστροναύτη σε μια αποστολή σφεντόνας στην Αφροδίτη. Πίστωση εικόνας: Πίστωση εικόνας της Αφροδίτης: NASA/JHUAPL/MESSENGER/Mattias Malmer. Διαστημικός σταθμός
Εικόνα του αστροναύτη της ESA, Alexander Gerst, ευγενική προσφορά της NASA.
Αυτά είναι τα επιχειρήματα που προβάλλουν οι συγγραφείς στη νέα λευκή βίβλο.
Η συζήτηση περιστρέφεται γύρω από δύο όρους που περιγράφουν την αρχιτεκτονική της αποστολής: συνδυασμός και αντίθεσης. Σε μια αποστολή συνδυασμού, ένα διαστημόπλοιο ταξιδεύει απευθείας από τη Γη στον Άρη και εκτοξεύεται όταν η διάρκεια της αποστολής είναι η μικρότερη. Σε μια αποστολή αντιπολίτευσης, ένα διαστημόπλοιο μπορεί να επισκεφθεί άλλους προορισμούς στην πορεία και μια μικρότερη διάρκεια αποστολής δεν είναι τόσο επιτακτική. Η ιδέα της σφεντόνας της Αφροδίτης στον Άρη είναι μια αποστολή αντίθεσης, επειδή η αποστολή θα επισκεπτόταν πρώτα την Αφροδίτη.
(Αριστερά) Αντιπολίτευση- («σύντομη παραμονή») και κλάση συνδυασμού («μακροχρόνια παραμονή») αποστολές Άρη,
αντίστοιχα, προσαρμοσμένο από το Mars Design Reference Architecture (2014). Η αποστολή αντιπολίτευσης (αριστερά) είναι Γη-Αφροδίτη-Άρης και διαθέτει μια εξερχόμενη Αφροδίτη που πετάει καθ' οδόν προς τον Άρη. Η προαιρετική επιστροφή Γης από την Αφροδίτη ως αυτόνομη αποστολή Γης-Αφροδίτης Γης (EVE) ή περίπτωση ματαίωσης EarthVenus-Mars εμφανίζεται με διακεκομμένη γραμμή. Πίστωση εικόνας: Izenberg et al, 2020.
Μα γιατί?
Η επίσκεψη στην Αφροδίτη στο δρόμο προς τον Άρη θα συμβάλει στα επιστημονικά αποτελέσματα και στη συνολική ασφάλεια της αποστολής και των επόμενων αποστολών.
Μια επίσκεψη στην Αφροδίτη θα βοηθούσε να ικανοποιήσει κάποια από την επιστημονική μας περιέργεια. Έχουν γίνει πολλές ρομποτικές αποστολές Η Αφροδίτη προτάθηκε τα τελευταία χρόνια , αλλά το να συμμετέχουν άνθρωποι στην εξερεύνηση της Αφροδίτης, ακόμη και από τροχιά, παρέχει οφέλη.
Τα drones και οι ρομποτικοί εξερευνητές στην Αφροδίτη πρέπει να αντιμετωπίσουν τις καθυστερήσεις του χρόνου όταν λαμβάνουν τις οδηγίες τους από χειριστές στη Γη. Η χρονική καθυστέρηση κατά την επικοινωνία μεταξύ Αφροδίτης και Γης είναι οπουδήποτε από πέντε έως 28 λεπτά. Αλλά το να υπάρχουν άνθρωποι σε τροχιά θα άρει αυτόν τον περιορισμό.
Η ύπαρξη ανθρώπων σε τροχιά στην Αφροδίτη, ενώ τα drones και τα αεροσκάφη εξερεύνησαν τον πλανήτη θα παρείχε μια σειρά από οφέλη. Πίστωση εικόνας: Μονάδα πληρώματος
προσαρμογή από Cassidy et al., 1967. Εικόνα από APL/Caleb Heidel.
Η ύπαρξη ανθρώπινων χειριστών σε τροχιά που ελέγχουν drones και άλλα οχήματα επιφανείας παρέχει ένα άλλο κρίσιμο όφελος. Η Αφροδίτη είναι ένα θανατηφόρο, ακραίο μέρος, τόσο ζεστό που μπορεί να λιώσει τον μόλυβδο. Και η συντριπτική ατμόσφαιρα στην επιφάνεια της Αφροδίτης ισοδυναμεί με την ύπαρξη κάτω από 900 μέτρα (3.000 πόδια) νερού εδώ στη Γη. Αυτή είναι πάνω από 90 φορές μεγαλύτερη πίεση από την επιφάνεια της Γης.
Το περιβάλλον είναι πολύ δύσκολο με εξοπλισμό, με ορισμένα όργανα να διαρκούν μόνο μερικές ώρες. «Όργανα υψηλής ικανότητας (π.χ. φασματόμετρα LIBS-Raman, φασματόμετρα ακτίνων Χ σωματιδίων άλφα, απεικονιστές UV-NIR, κ.λπ.) είναι προς το παρόν ικανά να λειτουργούν μόνο στην επιφάνεια της Αφροδίτης και κοντά στην επιφάνεια για ~1–2 ώρες, », γράφουν οι συγγραφείς. Ένας ανθρώπινος ελεγκτής σε πραγματικό χρόνο θα είναι σε θέση να κατευθύνει τον εξοπλισμό εξερεύνησης και να λαμβάνει κρίσιμες αποφάσεις χωρίς καθυστέρηση. Αυτές οι 1 ή 2 ώρες δεν θα ήταν χαμένες.
«Επικοινωνία σε πραγματικό χρόνο μεταξύ ενός επιστήμονα στο πλήρωμα flyby και
ένα προσγειωμένο διαστημόπλοιο στην επιφάνεια θα επέτρεπε στον αστροναύτη να αξιολογήσει γρήγορα και να ενεργήσει με δεδομένα απεικόνισης και σύνθεσης για να επιλέξει στόχους για μέγιστη επιστημονική απόδοση», γράφουν, «και να αποφύγει σφάλματα στόχευσης, όπως ακούσια δειγματοληψία, όπως συνέβη με το Venera 14 της Σοβιετικής Ένωσης. προσγειωμένος.»
Μια σύνθετη εικόνα του πλανήτη Αφροδίτη όπως φαίνεται από το ιαπωνικό ανιχνευτή Akatsuki. Οι τροχιοδρομητές κάνουν πολύ περισσότερη δουλειά από τα προσγειωμένα, τα οποία πρέπει να αντιμετωπίσουν τις θανατηφόρες επιφανειακές συνθήκες της Αφροδίτης. Πίστωση: JAXA/Institute of Space and Astronautical Science
ο Βενέρα 14 ήταν ένα από μια μακρά σειρά σοβιετικών ανιχνευτών Venera που στάλθηκαν στην επιφάνεια της Αφροδίτης, τα περισσότερα από τα οποία ήταν ανεπιτυχή. Το 1982, ωστόσο, το Venera 14 βγήκε στην επιφάνεια και γρήγορα άρχισε να λειτουργεί. Τα καλύμματα των φακών της κάμερας από χαλαζία βγήκαν όπως είχε προγραμματιστεί, πέφτοντας στην επιφάνεια.
Σε εκείνο το σημείο, η Βενέρα ήταν σε ένα δικό της πρωτάθλημα. Εκεί ήταν, στην επιφάνεια της Αφροδίτης, μια τοξική κόλαση με φουσκάλες, και η κάμερά της ήταν λειτουργική και το κάλυμμα του φακού αφαιρέθηκε. Το Venera 14 επρόκειτο να δοκιμάσει τη συμπιεστότητα της επιφάνειας με βραχίονες με ελατήριο, ενώ η κάμερα τράβηξε φωτογραφίες της επέμβασης. Δυστυχώς, το σκάφος προσγείωσης στόχευσε το ίδιο το κάλυμμα του φακού που εκτοξεύτηκε και δοκίμασε και φωτογράφισε τη συμπιεστότητά του, λόγω του σημείου που προσγειώθηκε. Τι σπατάλη.
Το Venera 14 επέζησε στην επιφάνεια μόνο για 57 λεπτά και έχασε λίγο από τον χρόνο του φωτογραφίζοντας ένα καπάκι φακού και δοκιμάζοντας τη συμπιεστότητά του. Με έναν άνθρωπο χειριστή στα χειριστήρια, σταθμευμένο σε τροχιά, αυτό δεν θα συνέβαινε ποτέ.
Οι εικόνες από την επίσκεψη του Venera 14 στην Αφροδίτη είναι οι τελευταίες μας απόψεις της επιφάνειας.
Μια εικόνα Venera 14 της επιφάνειας της Αφροδίτης. Η εικόνα δείχνει πλάκες λάβας και κολασμένο φως. Αυτή η εικόνα από το προσεδάφιο επεξεργάστηκε ο Ted Stryk. Πίστωση εικόνας: Ρωσική Ακαδημία Επιστημών / Ted Stryk
Μια επίσκεψη με σφεντόνα στην Αφροδίτη μπορεί να απλοποιήσει έναν άλλο από τους στόχους στην εξερεύνηση του πλανήτη: την επιστροφή δείγματος. «Τα ατμοσφαιρικά skimmers έχουν προταθεί για ενεργή δειγματοληψία της ανώτερης ατμόσφαιρας της Αφροδίτης και του κοντινού της διαστημικού περιβάλλοντος», γράφουν οι συγγραφείς. «Τέτοια γρήγορη αρπαγή δείγματος και επιστροφή από την ατμόσφαιρα της Αφροδίτης, το ραντεβού με το διαστημόπλοιο που αναχωρεί αντί να μεταβεί στη Γη, μπορεί να αποσύρει τουλάχιστον κάποιο κίνδυνο που αντιμετωπίζουν τέτοιες αποστολές».
Οι συγγραφείς ισχυρίζονται ότι ένα ανθρώπινο στοιχείο θα βοηθούσε την επιστροφή του δείγματος να είναι πιο επιτυχημένη. «Εάν ατμοσφαιρικό ή άλλου είδους δείγμα
η ανάκτηση είναι δυνατή κατά τη διάρκεια μιας πιλοτικής πτήσης, η συμμετοχή ενός ανθρώπινου στοιχείου για τη διασφάλιση του ραντεβού και της σύλληψης με συσκευή/μηχανισμό/υποδορυφόρο δειγματοληψίας θα μπορούσε να βελτιώσει τις πιθανότητες επιστροφής δειγμάτων και ενδεχομένως να επιτρέψει στον ίδιο τον αστροναύτη να διεξάγει επιστημονική έρευνα σε αυτά τα δείγματα κατά τη διάρκεια το ταξίδι τους». Αυτό το τελευταίο μέρος μπορεί να είναι μακρινό, αλλά ποτέ δεν ξέρεις.
Η πτήση στο διάστημα είναι επικίνδυνη και όσο μεγαλύτερη είναι η πτήση, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα τραυματισμού που απαιτεί ιατρική φροντίδα. Ερευνα δείχνει ότι «…ένα πλήρωμα επτά ατόμων θα υποβάλλεται σε επείγουσα κατάσταση που απαιτεί χειρουργική επέμβαση κάθε 2,4 χρόνια κατά τη διάρκεια μιας αποστολής στον Άρη». Πριν δεσμευτούν σε μεγάλες αποστολές στον Άρη, όπου η ιατρική βοήθεια είναι πολύ μακριά, μια ενδιάμεση στάση στην Αφροδίτη θα επιτρέψει στους σχεδιαστές να αποκτήσουν μια καλύτερη ιδέα για το πώς η ιατρική περίθαλψη εντάσσεται στον σχεδιασμό της αποστολής.
Ο πλανήτης Αφροδίτη, όπως απεικονίζεται από την αποστολή Μαγγελάνου. Μια ομάδα ερευνητών προτείνει αποστολές με ανθρώπινο πλήρωμα στον Άρη να περάσουν με σφεντόνα την Αφροδίτη στο δρόμο τους προς τον κόκκινο πλανήτη. Πίστωση: NASA/JPL
Εξηγούν περαιτέρω ότι «Μια αποκλειστική αποστολή πτήσης Venus, διάρκειας ενός έτους, θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως μια πολύτιμη «κρουαζιέρα shakedown» για τα συστήματα μεταφοράς στο βαθύ διάστημα που απαιτούνται για την πρώτη ανθρώπινη αποστολή στον Άρη». Αυτές οι αποστολές με πτήση της Αφροδίτης θα ήταν μια ευκαιρία, ίσως μια κρίσιμη, για να δοκιμάσουμε όλες τις πτυχές μιας μεγαλύτερης αποστολής στον Άρη. Ποιος ξέρει τι μπορεί να μάθουμε;
«Περαιτέρω στο μέλλον, υπάρχουν σημαντικές δυνατότητες για αποκλειστικές τροχιακές αποστολές με πληρώματα στην Αφροδίτη, συμπεριλαμβανομένων ατμοσφαιρική εξερεύνηση », συνεχίζουν οι συγγραφείς. «Όλες αυτές οι ευκαιρίες σημαίνουν ότι οι αποστολές εξερεύνησης του διαστήματος που περιλαμβάνουν απαραίτητα την ανθρώπινη εγγύτητα στην Αφροδίτη θα πρέπει να θεωρούνται ελκυστικές επιλογές για το μέλλον των ανθρώπινων διαστημικών πτήσεων».
Οι αποστολές σφεντόνας της Αφροδίτης στον Άρη είναι επίσης πιο ασφαλείς. Οι συντάκτες της Λευκής Βίβλου δηλώνουν ότι «Αυτές οι πτήσεις παρέχουν ευκαιρίες για εξάσκηση ανθρώπινων επιχειρήσεων στο βάθος του διαστήματος και προσφέρουν πολυάριθμες επιλογές ασφαλούς επιστροφής στη Γη, προτού δεσμευτούν για μεγαλύτερες και χαμηλότερους ρυθμούς πτήσεις μόνο στον Άρη».
Οι ελιγμοί Slingshot χρησιμοποιούνται συχνά στον σχεδιασμό της αποστολής για να δώσουν στα διαστημόπλοια περισσότερη ενέργεια. Το διαστημόπλοιο Cassini πραγματοποίησε δύο ξεχωριστές πτήσεις της Αφροδίτης στην αποστολή του. Πίστωση εικόνας: NASA / Εργαστήριο Jet Propulsion – Caltech
Στην εργασία τους, οι συγγραφείς επισημαίνουν άλλα οφέλη από τις στάσεις στην Αφροδίτη, όπως η μείωση σφάλματος προσγείωσης-έλλειψης και η δυνατότητα μιας έρευνας σε χαμηλό υψόμετρο με έναν άνθρωπο στον βρόχο. Επισημαίνουν επίσης ότι μια ανθρώπινη αποστολή με ενδιάμεσο σταθμό στην Αφροδίτη «ασκεί τον μοναδικό τρόπο αποβολής επιστροφής στη Γη που θα είχε ένα πλήρωμα με προορισμό τον Άρη».
Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα μειονεκτήματα στην πρόταση. Οι αποστολές με πλήρωμα σε άλλους πλανήτες είναι εξαιρετικά περίπλοκες και απαιτούν τεράστια ποσότητα εξοπλισμού. Μια αποστολή που επισκέπτεται δύο πλανήτες σημαίνει πρόσθετο ωφέλιμο φορτίο και δεν υπάρχει τρόπος να αποφύγετε αυτό. «Μεταξύ των απαιτήσεων καυσίμου, κατοίκησης, προστασίας, ισχύος, επικοινωνίας και ανθρώπινων απαιτήσεων ασφάλειας, οποιαδήποτε αποστολή σε βάθος με δυνατότητα ηλιακού συστήματος θα απαιτήσει την αποστολή πολλών τόνων
υλικό για διαπλανητικές τροχιές», γράφουν οι συγγραφείς.
Αλλά αν η αποστολή έκανε πολύ περισσότερη επιστήμη, σε δύο διαφορετικούς πλανήτες, δεν θα άξιζε τον κόπο; Οι συγγραφείς λένε ότι «Αν και «κάθε κιλό μετράει» σε τέτοιες αποστολές, όταν η βασική αποστολή είναι τεράστια, το μαζικό κόστος των οριακών επιστημονικών πακέτων και των ανιχνευτών για την Αφροδίτη είναι συγκριτικά μικρό».
Δεν υπήρξε ποτέ ανθρώπινη αποστολή στην Αφροδίτη, αν και η NASA την πρότεινε το 1967-68. Αυτό ονομαζόταν το Επανδρωμένη Venus Flyby , και θα έστελνε τρεις αστροναύτες σε μια πτήση πάνω από τον πλανήτη για ένα χρόνο. Δεν έγινε ποτέ φυσικά.
Μήπως ήρθε η ώρα να το σκεφτείτε; Συλλογικά έχουμε τα μάτια μας στον Άρη και το ζήτημα της ζωής στον Άρη. Φαίνεται ότι είμαστε έτοιμοι να απαντήσουμε στο ερώτημα σχετικά με την αρχαία κατοικησιμότητα του Άρη, αλλά δεν είναι ο μόνος πλανήτης που χρειάζεται εξερεύνηση.
Η επιστημονική υπόθεση για μια αποστολή στην Αφροδίτη είναι ισχυρή, σύμφωνα με τους συντάκτες της έκθεσης. Επισημαίνουν ότι η Αφροδίτη, η Γη και ο Άρης ακολούθησαν ξεχωριστές εξελικτικές διαδρομές μετά το σχηματισμό. Τι συνέβη? Μαθαίνουμε πολλά για τον Άρη, αλλά οι γνώσεις μας για την Αφροδίτη υστερούν. «Η κατανόηση της σύγχρονης ατμόσφαιρας, της επιφάνειας και του εσωτερικού της Αφροδίτης είναι τα πρώτα βήματα για τη συνένωση της πρώιμης ιστορίας της Αφροδίτης και τον προσδιορισμό του τρόπου σύγκρισης της αρχαίας Αφροδίτης με την αρχαία Γη και τον Άρη», γράφουν.
Ίσως οι συγγραφείς να έχουν δίκιο. Ίσως είναι καιρός να εστιάσουμε λίγη από την επιστημονική μας προσοχή στην Αφροδίτη. Και ίσως ο καλύτερος τρόπος για να το κάνετε αυτό είναι να το επισκεφτείτε στο δρόμο για τον Άρη.
Περισσότερο:
- Λευκό χαρτί: Human Assisted Science at Venus: Venus Exploration in the New Human Spaceflight Age
- Βικιπαίδεια: Διαστημικό σκάφος Venera
- Σύμπαν σήμερα: Earth’s Twisted Sister: Πώς θα αποκαλύψουμε τα μυστικά της Αφροδίτης;