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スミソニアンの研究者が火星に人類を上陸させるのに必要なことを振り返る

火星は常に人類に特別な魅力を抱いてきました。 夜空の赤みがかった色は、戦争や破壊と強い関連がありますが、天文学者は、現在または過去のある時期に生命が存在する可能性を長い間推測しています。 地球ベースの望遠鏡から見たその特徴は、惑星と人間がそこで遭遇するかもしれないものについてのあらゆる推測を促しました。

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ソビエト連邦と米国はどちらも、火星を1960年代の冷戦宇宙レースにおける探査の初期の標的にしました。 ソビエトが最初に火星に到達したのは1963年6月でしたが、その成果に対して科学的な見返りはほとんどありませんでした。 フライバイ火星への最初のアメリカの探査機は、クレーターのある月のような表面を示す写真を撮り、知的生命がそこに存在するかもしれないという多くの人々の希望を駆り立てました。 その後の任務は、地球上の生命の重要な要件である水を見つけることに焦点を当て、単純な生命が地球上で進化した可能性のある指標として考えました。

さまざまな国が現在、将来の火星への人間の遠征を追求する意思を宣言しています。 宇宙探査機がレッドプラネットを歩いているのを見るのはまだ何年も前かもしれませんが、ほとんどの科学者は、そのような遠征がやがて実現することを期待しています。

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スミソニアン宇宙探査の歴史:古代世界から地球外の未来へ

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人を火星に送ることは大きな挑戦ですが、それでも潜在的に非常にやりがいのある成果です。 必要なのは、タスクを達成するのに必要なリソースを消費するために、宇宙飛行国または国家連合による政治的決定です。 これまでに策定されたほとんどの計画は、実行するには大きすぎ、複雑すぎ、費用がかかりすぎていました。 しかし、いくつかの研究はより無駄のない運用を推奨しており、約2, 500億ドルの予算内で可能になる可能性があります。これはおおよそ国際宇宙ステーションの建設と維持にかかる費用です。 このような計画は、2030年代になるとすぐに実行される可能性があります。

たとえば、火星のリソースを使用して、「土地を離れて生活する」という提案は、探査計画を劇的に簡素化するかもしれません。 最初に到着した人間は、火星の環境から燃料と消耗品を取り出すことができます。 そのような任務には、火星への飛行、地表での作業、そして地球への帰還に2年以上の時間割が必要です。 また、火星に到達するための車両、科学実験室と生息地を備えた着陸船、地表で発電する発電所、ローバー、地表での人間の輸送、食料、その推進剤を生産できる製造工場、および最も重要なことは、火星を家に帰るための上昇手段です。

自動ローバーを使用して、火星の乗組員は、生息地モジュールに設置された小さな実験室で分析用の岩石サンプルを収集し、水と地下の生命を求めて情報を求めました。 自動ローバーを使用して、火星の乗組員は、生息地モジュールに設置された小さな実験室で分析用の岩石サンプルを収集し、水と地下の生命を求めて情報を求めました。 (NASA)

燃料は、主に二酸化炭素で構成される地元の大気から火星で製造できます。 このガスは製造プラントの反応室にポンプで送られ、そこで液体水素と混合されて加熱されます。 19世紀にフランスの化学者Paul Sabatier(1854–1941)によって発見された結果のプロセスは、メタンと水を生成します。 メタンは極低温クーラーを通してポンプで送られ、ロケット燃料として使用するために貯蔵できる液体状態になります。 結果として生じる水は、電極が水素と酸素に分離する電解ユニットに送り込まれる可能性があります。

到着すると、人間は食料を栽培するために膨張式温室を配備する必要があります。 自動ローバーを使用すると、乗組員は周囲の地形の探索を開始できます。 彼らは、生息地モジュールに設置された小さな実験室で分析のために岩石サンプルを収集します。 また、水と存在する可能性のある地下生活を求めて火星の地層を掘り下げることもできます。 彼らは化石を検索することさえできて、火星を周回する衛星によって検出されたさらなる天然資源の存在を確認しようとすることができました。 彼らの惑星での時間が終わると、乗組員は地球に戻る110日間の旅行に着手しました。

このようなミッションの技術的な問題はかなりのものです。 乗組員は、2種類の放射線にさらされます。宇宙を越えた銀河から太陽系に侵入する放射線と、電磁スペクトル全体を走る放射線の太陽フレアです。 火星の局所大気と同様に、高速通過時間は銀河放射に対する最良の保護です。 一方、太陽の太陽フレアは、特に保護されていない宇宙空間では致命的です。 エンジニアは、ドーナツ型の水槽を使用して乗組員を水で保護することを選択できます。ドーナツ型の水槽には、ソーラーストームが沈静化するまで探検者が後退できます。

また、低重力環境への長期の曝露に関連する生物医学的問題を最小限に抑えるために、乗組員を火星に運ぶ宇宙船の人工重力を維持する必要があるかもしれません。 これは、回転セクションを使用して人工重力を作成することで実現できます。

ほとんどの科学的および技術的課題は、十分な資金で克服できます。 人間の火星ミッションの主な障害は依然としてコストです。 2017年12月11日、ドナルドトランプ大統領は、火星への人間の任務に先立ち、月への帰還と月基地の設立に向けてNASAを再方向付けするつもりであると発表しました。 これにより、火星が10年以上先に着陸する可能性があります。また、他の国が火星の国内または国際的なミッションでリーダーシップを発揮する可能性があります。 2030年代に人類を火星に連れて行くことはできますが、すべての障害を克服するのに十分なお金を費やす意思がある場合のみです。

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