Destination Mars

Destination Mars

Mars is the closest potentially habitable planet. It has solid ground, protective surface features, a thin atmosphere, more closely mimics the gravitational and lighting conditions on Earth, and is reachable – just. Most importantly, studies have found that this planet has vast reserves of frozen water, and there are other basic minerals as well. In contrast, the closest heavenly body – the moon – is dusty, barren, hostile, and dark. Settlement of the moon would be much easier, but since there are no resources there, it would ultimately be more costly and of little use. If there is any extraterrestrial site where humankind will ultimately settle, it must be Mars.

Yet this planet is much more distant than the moon, making the logistics daunting. Food, water, oxygen, and life-support systems for such a journey would be too heavy for current rocket science. Technological innovations would be necessary, and the timing of the trip absolutely critical. The different orbits of Mars and Earth mean that they most closely approach each other every 26 months, but this event itself fluctuates on a 15-year cycle. This means that only once in that time does a launch window open. That is quite few and far between, yet missions must necessarily leave at these times.

The trouble is, even then, the journey to Mars and back would take over a year, and the human body suffers profoundly when left in micro-gravity for that length of time. Without the need to stand, there is almost no flexing or pressure on the back or the leg muscles. These gradually shrink and weaken, while bones lose their density, and lungs their aerobic capacity. When left long enough in space, astronauts are unable to function properly. Yet these people will need their full physical strength and alertness for the many operational duties required. These include docking in space, approaches and landing on Mars, remote manipulation of machines, and dealing with any emergencies that arise.

Another hazard of such duration in a hermetically sealed spacecraft is disease. Human bodies constantly shed waste material (sweat, skin-flakes, hair, moisture, mucus, and the products of digestion), all of which allow microbes to breed prolifically. Coughs and sneezes spray fluids into the air, which, without gravity to pull them down to surfaces, simply float as airborne particles in those cramped confines, causing easy microbial exchange between crew members. Bacterial infections and fungal attacks can be prevalent, and human immune systems are weakened in micro-gravity. Thus, a long mission to Mars would require the best air-cleansing system available, rigorous disinfecting and hygiene procedures, plus an excellent supply of antibiotics.

On reaching Mars, the problems only increase. Staying on the planet for any significant length of time will be difficult. In the absence of a thick protective atmosphere or magnetosphere to burn up or deflect objects, respectively, astronauts will be exposed, to potentially lethal UV radiation, micro-meteoroids, solar flares, and high-energy particles, all of which regularly bombard the surface. Spacecraft and land-based capsules will need special shielding, which adds to the weight and expense. Construction of living quarters will be time-consuming, difficult, and dangerous. For a longer stay on Mars, the only solution, it seems, is to go underground.

One of the most interesting discoveries in this respect is of possible cave entrances on the side of Arsia Mons, a large Martian volcano. Seven such entrances have been identified in satellite imagery, showing circular holes resembling the collapse of cave ceilings. The hope is that these may lead to more extensive cave formations, or perhaps lava tubes, offering the protection necessary in such a hostile terrain. An additional benefit is the potential access to vital minerals, and most importantly of all, the possibility of frozen water. These sites therefore open up the possibility of independent and permanent settlement on this planet.

The most exciting option is to attempt that on the very first trip – in other words, making it a oneway journey. The advantage is that the duration of space travel is immediately halved, reducing the technological, biological, and financial challenges. This very strong argument is somewhat offset by the difficulties in establishing a permanent presence, as well as the necessary ongoing commitment to it – for example, in the delivery of food and supplies via unmanned spacecraft. Similarly, the psychological effects on these pioneers of permanent isolation from Barth and its community, as well as being crowded into confined Martian living quarters with the same companions, raise issues of whether such a settlement is humanly feasible.

This begs the question of why undertake such missions at all. The answer, according to proponents, is that it is our destiny. Throughout history, explorers have regularly embarked on journeys in the full knowledge that death may await them, or that even if they succeeded, their health and wellbeing would be severely compromised. And today, people regularly practise extreme sports, or work in dangerous occupations, all of which significantly lower their life expectancy. The risks involved in being a Martian pioneer are no different, and so, it is argued, there is no reason why they should deter us now.

Điểm đến sao Hỏa

Sao Hỏa là hành tinh gần nhất có khả năng sinh sống. Nó có nền đất vững chắc, các đặc điểm bề mặt bảo vệ, bầu khí quyển mỏng, các điều kiện về ánh sáng và lực hấp dẫn gần tương tự như trên Trái đất, và vừa đủ để có thể tiếp cận. Quan trọng hơn hết, các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng hành tinh này có trữ lượng nước đóng băng rất lớn và cũng có các khoáng chất cơ bản khác. Trái lại, thiên thể gần trái đất nhất – mặt trăng – bụi bặm, cằn cỗi, kém thân thiện và tối tăm. Việc định cư trên mặt trăng sẽ dễ dàng hơn nhiều, nhưng do ở đó không có các nguồn tài nguyên nên sau cùng sẽ trở nên tốn kém hơn và không có nhiều lợi ích. Nếu có nơi nào đó ngoài Trái đất nào mà cuối cùng loài người sẽ định cư, đó phải là Sao Hỏa.

Tuy nhiên, hành tinh này ở xa hơn nhiều so với mặt trăng, khiến các công việc hậu cần trở nên khó khăn. Thực phẩm, nước, oxy và các hệ thống hỗ trợ sự sống cho một cuộc hành trình như vậy là quá vất vả đối với khoa học tên lửa vũ trụ hiện nay. Sẽ cần có những cải tiến về công nghệ, và thời điểm của chuyến đi cũng cực kỳ quan trọng. Quỹ đạo khác nhau của Sao Hỏa và Trái đất dẫn tới việc chúng tiếp cận nhau ở khoảng cách gần nhất sau mỗi 26 tháng, nhưng bản thân sự kiện này lại biến đổi theo chu kỳ 15 năm. Điều này có nghĩa là cơ hội tốt để phóng tàu chỉ diễn ra một lần trong thời gian đó. Dù khá hiếm hoi như vậy, nhưng các nhiệm vụ nhất thiết phải thực hiện vào những thời điểm đó.

Vấn đề phức tạp là ngay cả khi đó, hành trình đến sao Hỏa và quay về sẽ mất hơn một năm, cơ thể con người bị ảnh hưởng nghiêm trọng khi phải sống ở môi trường vi trọng lực trong khoảng thời gian đó. Họ sẽ không cần phải đứng, hầu như không có sự uốn gập hoặc áp lực lên lưng hoặc cơ chân. Do đó chúng sẽ dần bị co lại và yếu đi, trong khi xương bị loãng và phổi giảm khả năng vận động. Bị bỏ lại đủ lâu trong không gian sẽ khiến các phi hành gia sẽ không thể hoạt động bình thường. Họ sẽ cần có sức khỏe thể chất đầy đủ và sự tỉnh táo để thực hiện nhiều nhiệm vụ vận hành theo yêu cầu. Chúng bao gồm cập bến trong không gian, tiếp cận và hạ cánh trên sao Hỏa, vận hành điều khiển máy móc từ xa và đối phó với bất kỳ trường hợp khẩn cấp nào phát sinh.

Một rủi ro khác khi sống trong khoảng thời gian như vậy trong một tàu vũ trụ kín mít là bệnh tật. Cơ thể con người liên tục tiết ra chất thải (mồ hôi, vảy da, râu tóc, hơi ẩm, chất nhờn và các sản phẩm của quá trình tiêu hóa), tất cả tạo điều kiện cho vi khuẩn sinh sôi nảy nở. Quá trình ho và hắt hơi phun các chất lỏng vào không khí, do không có trọng lực để kéo chúng xuống các bề mặt, chúng chỉ có thể trôi nổi như các hạt lơ lửng trong phạm vi chật hẹp đó, gây ra sự trao đổi vi sinh vật dễ dàng giữa các thành viên phi hành đoàn. Nhiễm trùng do vi khuẩn và bị nấm tấn công có thể trở nên phổ biến, hệ thống miễn dịch của con người bị suy yếu trong môi trường vi trọng lực. Do đó, nhiệm vụ dài ngày tới sao Hỏa sẽ đòi hỏi hệ thống làm sạch không khí tốt nhất có thể, quy trình vệ sinh và khử trùng nghiêm ngặt, cộng với nguồn cung cấp kháng sinh hoàn hảo.

Khi tiếp cận đến sao Hỏa, các vấn đề còn gia tăng hơn nữa. Ở lại hành tinh này trong một khoảng thời gian đủ dài sẽ rất khó khăn. Trong điều kiện không có bầu khí quyển bảo vệ dày hoặc từ quyển để đốt cháy hoặc làm chệch hướng các vật thể, các phi hành gia sẽ tiếp xúc với bức xạ UV có khả năng gây chết người, vi thiên thạch, vết lóa mặt trời và các hạt năng lượng cao, tất cả chúng thường xuyên bắn phá bề mặt sao Hỏa. Tàu vũ trụ và các khoang hạ cánh sẽ cần được che chắn đặc biệt, điều này làm tăng thêm trọng lượng và chi phí. Việc xây dựng các khu nhà ở sẽ tốn nhiều thời gian, khó khăn và nguy hiểm. Để ở trên sao Hỏa lâu hơn, có vẻ như giải pháp duy nhất là chui xuống lòng đất.

Một trong những khám phá thú vị nhất về phương diện này này là các lối vào hang động có thể nằm ở phía Arsia Mons, một ngọn núi lửa lớn trên sao Hỏa. Bảy lối vào như vậy đã được xác định qua hình ảnh vệ tinh, cho thấy các hố tròn giống như phần sụp đổ của trần các hang động. Hy vọng những điều này có thể dẫn đến sự hình thành hang động rộng hơn, hoặc có thể là các đường ống dung nham, tạo ra sự bảo vệ cần thiết trong một địa hình không mấy thân thiện như vậy. Một lợi ích nữa là khả năng tiếp cận các khoáng chất thiết yếu cho sự sống, và quan trọng nhất là khả năng tồn tại nước đóng băng. Do vậy, những khu vực đó mở ra khả năng định cư độc lập và lâu dài trên hành tinh này.

Lựa chọn thú vị nhất là thử làm điều đó ngay trong chuyến đi đầu tiên – hay nói cách khác, biến nó thành chuyến đi một chiều. Ưu điểm là thời gian du hành trong không gian ngay lập tức bớt đi một nửa, giảm bớt những thách thức về công nghệ, sinh học và tài chính. Quan điểm rất mạnh mẽ này phần nào được bù đắp bởi những khó khăn trong việc thiết lập sự hiện diện lâu dài, cũng như sự ràng buộc liên tục cần thiết – ví dụ như trong việc cung cấp thực phẩm và nhu yếu phẩm thông qua tàu vũ trụ không người lái. Tương tự như vậy, những tác động tâm lý đối với những người tiên phong chấp nhận cách ly vĩnh viễn khỏi trái đất và cộng đồng, cũng như việc phải sống dồn trong các khu nhà ở hạn chế trên sao Hỏa với những người bạn đồng hành, đặt ra vấn đề liệu việc định cư như vậy có khả thi với con người hay không.

Điều đó cũng làm dấy lên câu hỏi tại sao lại phải thực hiện những nhiệm vụ như vậy. Câu trả lời, theo những người khởi xướng, đó là định mệnh của chúng ta. Trong suốt chiều dài lịch sử, các nhà thám hiểm đã thường xuyên dấn thân vào các cuộc hành trình với nhận thức rõ ràng rằng cái chết có thể chờ đợi họ, hoặc thậm chí ngay cả khi họ thành công, sức khỏe và tinh thần của họ sẽ bị tổn hại nghiêm trọng. Ngày nay, con người thường xuyên tập luyện các môn thể thao mạo hiểm hoặc làm những nghề nguy hiểm, tất cả đều làm giảm tuổi thọ của họ một cách đáng kể. Những rủi ro liên quan đến việc trở thành người tiên phong trên sao Hỏa cũng không khác gì, và do đó một số quan điểm cho rằng không có lý do gì có thể ngăn cản chúng ta lúc này.