Какие шаги можно предпринять для повышения эффективности использования ресурсов на месте (ISRU) будущими астронавтами на Марсе? Именно на это направлено недавнее исследование, представленное на 56-й конференции по лунным и планетарным наукам, в рамках которой международная группа исследователей изучала причины, преимущества и проблемы проведения ISRU на Марсе.
Это исследование потенциально может помочь астронавтам, ученым, инженерам и специалистам по планированию миссий разработать новые методы повышения выживаемости будущих астронавтов на Марсе, а также максимизировать успех миссии.
Здесь Universe Today обсуждает это невероятное исследование с доктором Кристофом Гроссом, научным сотрудником Свободного университета Берлина (Free University of Berlin) и ведущим автором исследования, о мотивации исследования, конкретных местах на Марсе для целей ISRU и важности ISRU для будущих миссий на Марс с экипажами.. Итак, какова была мотивация этого исследования?
Доктор Гросс рассказывает Universe Today: "Главной мотивацией является перспектива того, что однажды люди ступят на Марс и им понадобятся ресурсы, чтобы выжить там. При кратковременном пребывании на Марсе может оказаться возможным доставить все необходимое (сравнимо с лунными миссиями "Аполлон"), но для длительных полетов необходимы, по крайней мере, запасы топлива и воды/кислорода для поддержания жизнедеятельности приземлившихся экипажей".
Основываясь на исследовании, проведенном теми же исследователями в 2024 году, команда обсудила преимущества выращивания продуктов питания на Марсе для будущих миссий с экипажами.
Основываясь на проекте EDEN ISS в Антарктиде, который осуществлялся с 2018 по 2022 год и управлялся Немецким аэрокосмическим центром, команда оценила площадь, необходимую для производства необходимого количества продуктов питания для одного члена экипажа в течение одного года, в пределах от 40 м2 до 65 м2 (от 430 до 700 футов). Кроме того, команда отметила, что выращивание растений на Марсе может способствовать выработке кислорода и удалению углекислого газа из атмосферы.
Команда также обсудила различные места на Марсе, где можно было бы разрабатывать ресурсы, в том числе Ювентскую впадину и Плоскостной Меридиан, которые, как отмечает команда, обладают гидратированными минералами и однородными залежами, соответственно.
Ущелье Ювента - это прямоугольный каньон размером 250 на 100 километров (155 миль на 62 мили), расположенный недалеко от марсианского экватора, к северу от долины Маринерис, которая является самым большим каньоном в Солнечной системе.
Плоская Меридиана - это гигантская равнина, диаметр которой составляет приблизительно 1060 километров (659 миль), также расположенная вблизи марсианского экватора и покрытая гидратированными отложениями. Но какие еще места на Марсе можно было бы исследовать для целей ISRU?
"Наше первое исследование было проведено в Juventae Chasma, а более ограниченное - в Mawrth Vallis", - рассказывает доктор Гросс Universe Today.
"Тем не менее, многие места кажутся подходящими кандидатами. В наших исследованиях используются данные дистанционного зондирования с орбитальных приборов. Предполагается, что на планете Утопия имеются подземные залежи льда и соли. Однако данные дистанционного зондирования из этого места довольно скудны, поскольку бассейн находится на большой глубине, а атмосфера там плотнее, что затрудняет идентификацию конкретных минералов".
Доктор Гросс продолжает: "Кроме того, мы стараемся найти места, которые также являются хорошими кандидатами в качестве посадочных площадок, например, с точки зрения научного интереса, наличия ресурсов, хорошего расположения для передачи данных на Землю, хороших условий окружающей среды (не слишком экстремальных) и т.д. Это также зависит от того, какие ресурсы вы ищете. Например, в крупных ударных кратерах также могут находиться важные рудные залежи, в зависимости от того, где они образовались (в богатом или бедном водой грунте)."
ISRU предполагает использование имеющихся ресурсов для достижения максимального успеха миссии, а также сокращение количества ресурсов, доставляемых из дома. В контексте освоения космоса это означает, что астронавты на Марсе будут использовать доступную воду из погребенного водяного льда для питья, принятия ванн и получения кислорода путем электролиза.
Поскольку атмосфера Марса не способна содержать на своей поверхности жидкую воду, залегающий под ней водяной лед стал целью будущих полетов экипажа.
Кроме того, преобразование углекислого газа, который является доминирующим компонентом атмосферы Марса, в кислород с помощью существующих инструментов может уменьшить количество кислорода, поступающего с Земли.
Наконец, из-за сильной радиации, которая ежедневно обрушивается на поверхность Марса, марсианский реголит можно использовать для защиты мест обитания. Итак, какова важность ISRU для будущих миссий с экипажами на Марс и может ли это когда-нибудь привести к созданию автономного поселения?
"Однажды ISRU сделает поселения самодостаточными", - говорит доктор Гросс в интервью Universe Today. "В этом нет сомнений. Я думаю, тот факт, что НАСА продемонстрировало производство кислорода в ходе эксперимента MOXI на марсоходе Perseverance, показывает, в каком направлении продвигаются исследования. Это, конечно, произойдет не сразу, но обязательно произойдет".
Доктор Гросс заключает: "Я думаю, важно отметить, что требуется еще много исследовательских миссий, поскольку по-прежнему остается очень много вопросов, поскольку у нас есть лишь ограниченные данные о приземлившихся миссиях. Это можно было бы сделать с помощью небольших и "дешевых" разведывательных миссий, которые имеют конкретные задачи по обнаружению и уточнению залежей ресурсов".
