火星に住む

画像の説明: 火星では太陽放射は有害なので、月の子供たちと同じように、私たちは太陽から身を守らなければなりません。火星の薄い大気には二酸化炭素と窒素が含まれています。大気圧は0.6KPa、地球では101KPaです。火星の重力は 0.376 g (9.806 m/s2)、地球では 1 g です。火星の環境は特に過酷で、酸素はなく、気温は平均-60℃に達します。ソース画像:天文学者

火星の子供たち

ザ火星への旅これは人類の古い夢であり、1970 年代に実施された月への旅行 (アポロ計画) よりもはるかに野心的です。

2014 年に人類を火星に送り、特に彼らを健康な状態で地球に帰還させる上で、私たちが直面している障害は何でしょうか?

障害は数え切れないほどありますが、現在の主な障害は技術的、経済的、そして人的障害です。 火星に行って地球に戻るということは、落とし穴がたくさんあるため、2020年代には不可能なミッションです。 これらの障害を克服し、必要な技術をすべて獲得するには、間違いなく何十年もかかります。

そこでの生活に関しては、マーズ 500 のようなシミュレーションは、そのようなミッションの技術的および人的複雑さが非常に大きいことを示しています。 1960年代以来、科学者たちは過去および現在の数多くの宇宙ミッション（マーズ・グローバル・サーベイヤー、マーズ・パスファインダー、マーズ・オデッセイ、マーズ・エクスプレス、マーズ・エクスプロレーション・ローバー、マーズ・リコネッサンス・オービター、フェニックス、マーズ・サイエンス・ラボラトリー）を通じて火星を研究してきました。 彼らの探査機やロボットは定期的に火星の過酷な環境を私たちに提示しており、科学者たちは現在、火星の水の歴史、気候、下層土、火星の表面の潜在的な危険、人類が着陸する可能性のある場所、有人ミッションの生活条件について、かなり正確なアイデアを持っています。

しかし、火星に行って暮らすにはこれだけでは十分ではありません。火星の子供たちに不可欠なテクノロジーを徐々に獲得するには、まず一定数の中間ミッションを実行する必要があります。 さらに、必要な予算は膨大であるため、世界の政府機関と非政府組織との協力が不可欠です。片道だけでも100億ドルかかる。 火星に行くには健康でなければなりません。そのため科学者の主な関心は、無重力状態で旅行する男性と女性の健康を維持することです。

1970年代、ソ連はソユーズ9号で宇宙での長期滞在を実験した。わずか 18 日後、宇宙飛行士の骨と筋肉は萎縮しました (30% の筋肉損失)。それ以来、宇宙ステーションでは、宇宙飛行士は筋肉量を維持するために1日に数時間続く一連の運動を行っていますが、質量の減少は依然として顕著です（約300日ごとに15％の筋肉の減少）。しかし、これは健康にとって最も心配なことではありません。長期旅行によって生じるストレスは非常に大きく、この孤立によって心理的バランスは大きく崩れます。したがって、退職する男性と女性の選択は、数年間にわたってショックに耐えなければならないため、非常に厳選されることになる。

火星への旅

画像の説明: 標高 3,233 メートルに位置する仏伊共同の南極基地コンコルディアは、1997 年以来、南極大陸内の 3 つの研究基地のうちの 1 つとなっています。残りの 2 つはアメリカのアムンゼン・スコット基地とロシアのボストーク基地です。冬の 9 か月間、コンコルディアは世界で最も寒い地域で、約 15 人が完全に自律して、特に困難な状況に対応します。画像の前景には、凍った地面のレベルの変化を補償するために 6 つの油圧ジャッキの上に置かれた多角形の建物が見え、背景には完全なステーション (発電所、ボイラー室、貯水池、無線室、研究室、寝室、キッチン、レストラン、図書館など) が見えます。 これらの科学者たちが地球にいる間、酸素以外に必要なものはすべて地上支援のために必要です。コンコルディアの人々に食料を供給するために、巨大な陸路と空路の輸送手段が使用されます。夏季作戦中に組織された3つの陸上輸送船団で約350トンの物資が到着した。 少数の人類を長期間隔離することは、火星の探査のための標準的な肖像画を定義するのに理想的です。

火星へのミッション

地球と火星の間で最も好ましい位置合わせ（最短距離）は非常にまれにしか起こらないため、旅行の費用を最小限に抑えるには、ミッションは少なくとも15年続く必要があります。 2 つの星間の距離が最も短くなるのは、火星が衝にあるとき、つまり地球が火星と太陽の間に挟まれたときです。これらの衝は約 780 日 (26 か月) ごとに起こりますが、火星と地球のそれぞれの軌道の離心率を考慮すると、地球と火星の間の最短距離 (5,500 万 km) は 26 か月ごとには起こりません。火星の近日点と二つの惑星の衝が一致するまで、つまり7つの衝が一致するまで、つまり15年待たなければなりません。このような好条件の下では、宇宙飛行士の飛行期間は、最良の場合でも往路でわずか 6 か月、復路で 4 か月未満となります。宇宙飛行士は狭い箱に閉じ込められることになりますが、この閉じ込めの心理的側面は管理が難しく、すべての人間がそれができるわけではなく、実際、それに耐えられる人はほとんどいません。抜本的な候補者選定が必要となるだろう。

カプセル内で数か月間完全に自立して生活するには、旅行に必要な酸素、水、食料を摂取する必要があります。 9か月の旅行に必要な酸素、水、食料の量は膨大です。 人間は毎日、約 1 kg の食物、1 kg の酸素、3 kg の水を消費します。したがって、負荷を最適化するには、水と廃棄物をリサイクルし、この長い旅の間に乗組員が生き残ることを可能にするミニ陸上生態系に乗り出す必要があります。酸素については、放出された二酸化炭素を吸収し、植物の光合成によって酸素を生成する必要があります。水の場合は尿をリサイクルする必要があります。食料については、有機廃棄物をリサイクルし、その廃棄物で野菜を栽培する必要がある。さらに、病原体がカプセルに侵入しないようにする必要があります。男女の心理的バランスが厳しく試される。宇宙飛行士たちは狭い箱の中に閉じ込められ、その閉じ込めに直面することになるが、往路は依然としてミッションの最も単純な部分である。

火星で健康を維持する

火星の地に到着したら、候補者は自律的であり、何よりも健康を維持する必要があり、この任務は見かけよりもはるかに複雑です。火星の大気は敵対的で、光は低く、太陽放射は有害で、酸素も液体の水も存在せず、気温は平均で -60℃ に達し、-130℃まで下がることもあります。火星の砂漠の土壌では何も育たないので、私たちは水を見つけて、加熱されたミニ温室でエネルギー、酸素、水、食料を生産する必要があります。これを構築するには、火星には存在しない多くの材料が必要です。発電所、ボイラー室、貯水池、廃水処理装置、無線室、実験室、作業場、事務所、寝室、体育館、厨房、レストラン、図書館などの建設に必要な資材を持ち出すことはできなくなります。 地球への帰還に関しては、これがミッションの最も暗い部分のままです。それを検討するには、巨大な技術的飛躍を待たなければなりません。

注意:メリッサ(Micro-Ecological Life Support System Alternative) は、微生物と植物の生態系を研究することを目的としたプロジェクトです。 このツールを使用すると、人工生態系の挙動や、月面基地や火星ミッションなどの長期有人宇宙ミッションのための将来の再生生存システムのための技術開発をより深く理解できるようになります。 MELISSA の原動力は、廃棄物 (糞便、尿素)、二酸化炭素、ミネラルから食物、水、酸素を回収することです。 「水中」生態系の原理に基づいて、MELISSA は好熱性酸素生成細菌、光従属栄養細菌、硝化細菌、光合成細菌、高等植物、乗組員がそれぞれ定着した 5 つの区画で構成されています。 有害廃棄物や大気汚染物質は植物の自然な働きを利用して処理され、植物は食物を提供し、水と酸素を浄化して空気を活性化します。

火星ミッションのロードマップ

画像の説明: 火星への有人ミッションの可能性を準備するための理想主義的なロードマップは、行われるべき財政的努力を強調しています。この目標を達成するためのロードマップは 25 年間をカバーしており、必要な一連のロボットと人間の中間ミッションが記述されています。

2030年代の火星への有人ミッションを検討する前に、月の近隣および月の表面で必要な一連のミッションが特定された。 2011年8月30日、ISECG（国際宇宙探査調整グループ）の一環として10の宇宙機関が京都に集まり、国際的に調整された宇宙探査のための共通ロードマップの開発について話し合った。火星に人を送る前に、月に戻って小惑星に人を送る必要がある。これらのそれぞれの目標により、宇宙機関は火星に到達するために不可欠な技術を徐々に獲得できるはずです。火星への有人探査の可能性を準備するためのロードマップは、世界的組織が講じるべき財政的努力と技術的飛躍を強調している。人類による持続可能で手頃な価格で生産的な火星の表面探査は、非常に長期的な目標です。 火星探査のグローバル ロードマップは、準備活動を調整するための枠組みを作成します。火星探査のこの世界的なロードマップは、尊重されるべき一連の優先順位と予備的な目標に関連付けられており、技術的な目標だけではありません。もちろん、私たちは地球低軌道を超えて生活し、活動するために必要な探査技術とインフラを開発しなければなりません。

しかし、宇宙探査のような共通の目的に一般の人々をインタラクティブに参加させる必要もあります。地球低軌道を越えた有人ミッションは、大きな落とし穴があるため、国際的な協力が協調して行われた場合にのみ可能です。安全保障を強化し、地球低軌道を超えて人類の存在を拡大し、各目的地に滞在する人の数を継続的に増やし、自給自足の有人ミッションの期間を延長し、人間の健康や技術機器に対する宇宙環境のリスクを軽減し、最終的に全人類に利益をもたらすには多くの専門知識が必要です。

注: 協調宇宙探査のための共通ロードマップの開発に参加した機関は、ASI (イタリア)、CNES (フランス)、CSA (カナダ)、DLR (ドイツ)、ESA (欧州宇宙機関)、JAXA (日本)、KARI (韓国)、NASA (米国)、Roscosmos (ロシア)、UKSA (英国) です。