Mars 2007 Informator

  • ticonderoga
  • ticonderoga's Avatar Topic Author
13 years 7 months ago #1673 by ticonderoga
ticonderoga replied the topic: Re: Mars 2007 Informator
Uff, piąty rozdział już jest. Bardzo szkicowy i ogólny, ale niestety. W tej chwili ważniejszą kwestią jest ukończenie i wydanie informatora, a nie zabawa w szczegóły techniczne.

Zmieniłem tytuł na bardziej pojemny.


5. Plany, projekty…


Mars Direct

W 1990 roku, Robert Zubrin i David Baker po raz pierwszy sformułowali założenia projektu tak odmiennego od oficjalnej opinii o lotach na Marsa, że wielu osobom wydawał się zbyt radykalny. Jednak cierpliwe wyjaśnianie jego zalet przyniosło efekty, zaprezentowano projekt w NASA, w Centrum Kosmicznym im. Johnsona w Houston.
Realizacja załogowych misji marsjańskich nie musi kosztować setek miliardów dolarów. Powstawały pomysły budowy na orbicie okołoziemskiej gigantycznych transportowców, zdolnych zabrać zapasy tlenu, żywności i paliwa, potrzebnych w trakcie trwania całej misji marsjańskiej. Rozważano powstawanie nowych technologii, niezbędnych do działania tak wielkich statków kosmicznych, oceniając czas ich rozwoju na dziesiątki lat. Jednak w tym wszystkim zapomniano o tak trywialnej rzeczy, jak zdrowy rozsądek. To właśnie prostota i celowość zastosowanych rozwiązań legły u podstaw planu Mars Direct.
Projekt Mars Direct (Bezpośrednio na Marsa) jest najszybszym, najbezpieczniejszym, najbardziej praktycznym i najtańszym programem zbadania Czerwonej Planety i osiedlenia się na niej.
Projekt nie przewiduje budowy drogich transportowców, ponieważ zakłada wytworzenie potrzebnych materiałów na Marsie. Nie ma wtedy konieczności zabierania ze sobą paliwa na drogę powrotną. Odpowiednią jego ilość można wyprodukować w warunkach marsjańskich, przy użyciu znanych i dostępnych technologii.
Realizacja projektu Mars Direct wymagałaby 20 – 30 miliardów dolarów. Dla porównania, koszty misji księżycowych programu Apollo z lat sześćdziesiątych osiągnęły wartość dzisiejszych 70 miliardów dolarów. I tak jak czterdzieści lat temu, pieniądze te byłyby potężnym impulsem rozwoju gospodarki kraju, który zainwestowałby w załogową wyprawę na Marsa. Stany Zjednoczone wciąż są liderem, ale oddziały Mars Society istnieją już w kilkudziesięciu krajach na całym świecie, gdzie promują program Mars Direct.

Realizacja projektu Mars Direct wyglądałaby następująco.
Z przylądka Canaveral na Florydzie startuje wielostopniowa rakieta typu „Ares”. Po opuszczeniu atmosfery ziemskiej górny stopień oddziela się od rakiety nośnej. Zaczyna pracować pojedynczy silnik, wykorzystujący spalanie wodoru i tlenu. 45 tonowy statek ERV rusza w bezzałogową podróż w kierunku Marsa. Earth Return Vehicle – statek powrotny na Ziemię – przewozi nieduży reaktor jądrowy, zamontowany na lekkim pojeździe transportowym, automatyczne instalacje do przeprowadzania procesów chemicznych oraz ruchome stacje badawcze do przeprowadzania badań naukowych. Ponieważ ma zabrać pierwszą, czteroosobową załogę z Marsa na Ziemię, wyposażony jest w system podtrzymywania funkcji życiowych i zapasy żywności. Podróż powrotna potrwa osiem miesięcy.
ERV dociera na Marsa po sześciu miesiącach lotu ze średnią prędkością 27 km/s. Jego zbiorniki paliwowe są prawie puste, zostało zaledwie 6 ton ciekłego wodoru. Niezbędne do powrotu 96 ton dwuskładnikowego paliwa (metan/tlen) zostanie wyprodukowanych na powierzchni Czerwonej Planety. Wykorzystując osłonę aerodynamiczną, statek ociera się o cienką atmosferę Marsa i hamuje na tyle, że może wejść na orbitę. Pozostaje tam przez parę dni, w celu ostatecznego sprawdzenia działania systemów. Wraz z nadejściem marsjańskiego świtu, statek rozpoczyna lądowanie. Zabezpieczony osłoną aerodynamiczną wchodzi w atmosferę i gdy jego prędkość spadnie poniżej prędkości dźwięku, zostają otwarte spadochrony. Ostatnim etapem lądowania jest uruchomienie kilkaset metrów nad powierzchnią planety małych silniczków odrzutowych, które zapewnią łagodne przyziemienie.
Statek powrotny, osiadłszy na rdzawym gruncie planety, z miejsca przystępuje do produkcji. Przez boczne drzwi wytacza się na zewnątrz pojazd z reaktorem jądrowym. Sterowany z Ziemi, pojazd oddala się od lądowiska, rozwijając kabel, łączący go z instalacjami chemicznymi na statku. Po przebyciu kilkuset metrów, automatyczne ramię zamontowane na pojeździe umieszcza reaktor w wybranym, naturalnym zagłębieniu. Reaktor zostaje uruchomiony. 100 kilowatów energii elektrycznej zaczyna zasilać instalację produkującą paliwo rakietowe. Zassany z atmosfery Marsa dwutlenek węgla (CO2) zostaje związany z przywiezionym z Ziemi wodorem (H2), dając w rezultacie metan (CH4) oraz wodę (H2O) - na tej zasadzie otrzymywano metan już w XIX wieku! Wyprodukowany metan jest magazynowany na statku, a woda zostaje rozdzielona na tlen i wodór. Tlen trafia do magazynu, a wodór zostaje ponownie wprowadzony do obiegu w jednostce chemicznej. Trzecia instalacja pozyskuje dodatkowy tlen w drodze rozkładu dwutlenku węgla z atmosfery. Po upływie połowy roku, z przywiezionych 6 ton ciekłego wodoru, wyprodukowanych zostaje 108 ton metanu i tlenu. Ilość ta wystarczy do powrotu na Ziemię, zapewniając dodatkowo 12 ton, do wykorzystania jako paliwo dla pojazdów terenowych, poruszających się po powierzchni planety.
Statek powrotny wysyła przywiezione ze sobą małe roboty w celu zbadania okolicy. Zebrane dane posłużą do wyboru miejsca lądowania statku z załogą. Po kilku miesiącach decyzja zostaje podjęta i w wybranym punkcie robot umieszcza transponder radiolokacyjny, mający ułatwić załodze lądowanie.
Po trzynastu miesiącach od startu pierwszej rakiety, w kierunku Marsa rusza druga, identyczna. Ładunek też ma podobny. Parę tygodni później trzecia, tym razem z załogą. Nazywa się „Ares 3” i ma za zadanie wynieść w przestrzeń statek załogowy „Beagle”. Zasadniczym elementem statku załogowego jest moduł mieszkalny, przypominający wielki bęben. Moduł ma 5 metrów wysokości i 8 metrów średnicy. Do dyspozycji czteroosobowej załogi są dwa pokłady, każdy o powierzchni 100 m2. Hab (ang. habitat) wyposażony jest w system podtrzymywania funkcji życiowych, wykorzystujący w zamkniętym obiegu zużyty tlen i wodę; ma też zapas pożywienia na trzy lata i spore rezerwy suchego prowiantu. Do dyspozycji załogi jest też MPV – Mars Pressurized Vehicle, czyli ciśnieniowy pojazd naziemny, napędzany silnikiem spalającym mieszanką metanowo – tlenową.
Załogę tworzy dwóch naukowców (biogeochemik i geolog) i dwóch inżynierów mechaników (pilot i dowódca wyprawy).
„Ares 3” odrywa się od Przylądka Canaveral, na odpowiedniej wysokości następuje odpalenie silników drugiego stopnia i odłącza się stopień dolny. „Beagle” zmierza w kierunku Czerwonej Planety. Wypalony górny stopień rakiety nośnej zostaje odłączony od statku i utrzymywany na uwięzi, na linie długości 330 metrów. Impulsy z małego silnika rakietowego wprawiają statek w ruch obrotowy. Powstała w ten sposób siła odśrodkowa zapewnia załodze sztuczną grawitację, zbliżoną do siły ciążenia na Marsie.
Mija 180 dni lotu. „Beagle” pozbywa się liny i górnego członu, hamuje i wchodzi na orbitę wokół Marsa. Załoga odnajduje miejsce lądowania statku ERV i dzięki transponderowi trafia dokładnie w wybrane miejsce. Gdyby nie udało się zlokalizować statku ERV, załoga ma aż trzy możliwości postępowania. Po pierwsze, mogą wylądować w okolicy zaplanowanego punktu i użyć pojazdu MPV, którego zasięg 1000 km wystarczyłby do odnalezienia modułu powrotnego. Drugie rozwiązanie można wykorzystać, gdyby załoga znalazła się dalej niż 1000 km od celu. Wtedy marsonauci użyliby drugiego statku powrotnego, który wystrzelony został parę tygodni przed ich startem. Ponieważ porusza się po wolniejszej trajektorii, zbliży się do Marsa nieco później, niż „Beagle”. Załoga będzie mogła pokierować nim tak, żeby wylądował w ich bezpośredniej bliskości. Ostatnia możliwość, to przeczekanie trzech lat na powierzchni planety, dopóki z Ziemi nie wystartuje kolejny statek powrotny z zapasami.
Jednak lądowanie przebiegło pomyślnie i po raz pierwszy ludzkie oczy oglądają powierzchnię Marsa. Pomimo, że członkowie załogi znają okolicę z przesłanych wcześniej przez roboty zdjęć, widok zapiera im dech w piersiach. Wkrótce się przyzwyczają, bo spędzą w tej okolicy najbliższe 500 dni.
Tymczasem drugi statek powrotny ląduje ok. 800 km dalej i rozpoczyna produkcję paliwa dla kolejnej misji załogowej. Razem z nią przyleci trzeci statek i zajmie kolejną pozycję w długim łańcuchu, jaki stworzą na powierzchni Czerwonej Planety następne misje. Powstanie sieć ośrodków badawczych. Rozpocznie się kolonizacja Marsa.
Długi czas pobytu na planecie pozwoli naukowcom na wykonanie wielu istotnych badań. Przede wszystkim rozpoczną poszukiwania pokładów lodu, z których będzie można pozyskiwać wodę. Może uda się odnaleźć podpowierzchniowe zbiorniki wody, ogrzewane geotermalnie. Kwestia ta ma fundamentalne znaczenie, gdyż pozwoli uniknąć sprowadzania wodoru z Ziemi. Będzie można produkować paliwo bazując tylko na marsjańskich surowcach. Dostępność wody pozwoli rozpocząć szklarniowe uprawy roślin, tworząc dogodne warunki przyszłym kolonizatorom. Badaniami objęte zostaną ogromne obszary, dzięki wykorzystaniu pojazdu ciśnieniowego MPV.
Mija półtora roku pobytu na Czerwonej Planecie. Załoga przechodzi do modułu powrotnego ERV i startuje w kierunku Niebieskiej Planety. Po sześciu miesiącach są już na Ziemi.
Niedługo po powrocie pierwszej załogi, na Marsa dociera druga misja i zakłada Bazę 2. Projekt Mars Direct przewiduje, że co dwa lata z Przylądka Canaveral startowałyby dwie rakiety „Ares”: jedna niosąca moduł mieszkalny z załogą, a druga – statek powrotny, lądujący w nowym miejscu, do którego dotrze kolejna misja.
Z biegiem czasu, podjęta zostanie decyzja o budowie marsjańskiego osiedla. W wybranym miejscu, obficie zaopatrzonym w wodę, powstanie swego rodzaju miasteczko. Kolejne wyprawy właśnie tutaj przywozić będą nowe obiekty mieszkalne, laboratoria, urządzenia energetyczne. Liczba mieszkańców będzie stale wzrastać, aż nadejdzie dzień, w którym na Marsie urodzi się pierwsze dziecko. Czerwona Planeta stanie się naszym drugim domem.

Mars Semi-Direct

W 1993 roku inżynierowie z Johnson Space Center w Houston wprowadzili poprawki w stosunku do pierwotnego projektu Mars Direct.
Zwiększono liczbę osób w załodze do sześciu. Założono, że statek powrotny ERV pozostaje na orbicie, a załoga dostaje się do niego dodatkowym statkiem MAV – Mars Ascent Vehicle. Ograniczono też produkcję paliwa na Marsie. Wyprodukowano by tylko tyle, ile potrzeba do startu MAV.
Mars Semi-Direct zakłada na początek start dwóch rakiet. Jedna niosłaby instalacje chemiczne i pojazd MAV a druga statek powrotny wraz z paliwem. W drugim etapie startowałyby już trzy rakiety. Dwie, takie same jak na początku, dla kolejnej misji, a trzecia z załogą dla pierwszego etapu. Koszt jednej wyprawy oceniano na 55 miliardów dolarów.
Projekt Mars Semi-Direct przechodził kolejne modyfikacje, już jako Design Reference Mission. Planowano dodanie do pojazdów i modułu załogowego stopni napędowych z silnikami jądrowymi, które przeniosłyby pojazdy wyprawy na Marsa. Rozważano zastosowanie różnych typów rakiet nośnych a nawet zwiększano ilość startów do 4 w pierwszym i 6 w kolejnych etapach.

Misja wzorcowa NASA (Design Reference Mission)

W 1993 roku NASA przedstawiła pierwszą wersję swojej wizji ekspedycji załogowej na Marsa – Design Reference Mission 1.0. Projekt opierał się na rozwiązaniach znanych z Mars Direct, ale zwiększono rozmiary statków i do przemieszczania się w przestrzeni zastosowano napęd jądrowy. Sześcioosobowa załoga miała wrócić na Ziemię przy użyciu napędu odrzutowego, spalającego paliwo wyprodukowane na Marsie. Powrót na ziemię odbywałby się z orbity Marsa, gdzie załoga dostałaby się wykorzystując MAV. Stacja orbitalna, która nie musi lądować na planecie, zapewnia więcej miejsca załodze i lepsze warunki w czasie podróży powrotnej.
W pierwszym etapie startują trzy rakiety. Ich ładunki stanowią: Cargo Lander – lądownik ze sprzętem, ERV Orbiter – orbitalny moduł powrotny i Unmanned Habitat Lander – bezzałogowy lądownik, każdy z nich o masie 60 – 75 ton. Cargo Lander zawiera pojazd MAV, instalacje chemiczne do produkcji paliwa, zapas wodoru i 40 ton ładunku, min. pojazd do poruszania się po powierzchni planety.
Rok później statki docierają na Marsa. ERV wchodzi na orbitę a pozostałe dwa lądują na powierzchni planety. Instalacje chemiczne zaczynają produkcję 5,7 tony metanu i 20,5 tony ciekłego tlenu z atmosfery.
W drugim etapie, około trzynastu miesięcy później, startują kolejne trzy rakiety. Tym razem w lądowniku znajduje się sześć osób załogi. Ponieważ ładunki rakiet są takie same, cały sprzęt jest zdublowany, dzięki czemu ryzyko wyprawy znacznie maleje.
Załoga ląduje obok poprzedniego modułu mieszkalnego, a ponieważ oba są wyposażone w koła, można je przetoczyć i połączyć w jedną bazę. Czas pobytu na Marsie to 600 dni. Następnie załoga przesiada się do MAV i wykorzystując wyprodukowane paliwo wznosi się na orbitę, dokuje do ERV i wyrusza w drogę powrotną. Gdy dotrą do Ziemi, przesiadają się z powrotem do MAV. Wykorzystując jego osłony wchodzą w atmosferę i lądują ostatecznie na spadochronach.

W 1996 roku naukowcy amerykańscy uznali, że mikrostruktury znalezione w marsjańskim meteorycie ALH 84001, znalezionym w 1984 roku na Antarktydzie, są skamieniałymi pozostałościami życia na Marsie. W odpowiedzi na to odkrycie, w następnym roku NASA przygotowała kolejną wersję misji na Marsa - Design Reference Mission 3.0.
Udoskonalenia polegały głównie na redukcji masy, gdziekolwiek się dało. Na większą skalę zastosowano lekkie materiały kompozytowe do konstrukcji lądowników. Zaplanowano osobne starty lądowników i stopni napędowych, dzięki czemu odpadła konieczność budowy rakiet o dużej nośności.
W sumie odbyłoby się osiem startów. W pierwszym etapie trzy jądrowe stopnie napędowe i trzy statki a w drugim etapie czwarty stopień napędowy i statek z załogą. Całkowita masa wysłana w kierunku Marsa wynosiłaby 303 tony, o 75 ton mniej niż zakładała DRM 1.0.


Tekst będzie uzupełniony 4 rysunkami. Jeśli znajdziecie jakieś błędy lub nieścisłości, piszcie!

Please Zaloguj to join the conversation.

  • Artur Modliborski
  • Artur Modliborski's Avatar
13 years 7 months ago #1675 by Artur Modliborski
Artur Modliborski replied the topic: Re: Mars 2007 Informator
wszystko o Phoenix Mars Lander dostaniesz za jakieś 2 dni

[ Dodano: 28-12-2006, 21:36 ]
Mam drobną sugestię co do ewentualnego wydawcy i dystrybutora. Co byście powiedzieli na to by namówić do współpracy wydawcę Wiedzy i Życia po to by nasz biuletyn ukazał się jako załącznik do jednego z numerów tego czasopisma?

Please Zaloguj to join the conversation.

  • ticonderoga
  • ticonderoga's Avatar Topic Author
13 years 7 months ago #1677 by ticonderoga
ticonderoga replied the topic: Re: Mars 2007 Informator
Dla mnie bomba! Tylko czy wydawcy to się opłaca? Pewnie i tak trzeba będzie znaleźć sponsora.

Please Zaloguj to join the conversation.

  • Artur Modliborski
  • Artur Modliborski's Avatar
13 years 7 months ago #1678 by Artur Modliborski
Artur Modliborski replied the topic: Re: Mars 2007 Informator
Wydawcą miesięcznika Wiedza i Życie jest agora więc myśle że mogła by robić za sponsora

Please Zaloguj to join the conversation.

  • marcusos
  • marcusos's Avatar
13 years 7 months ago #1679 by marcusos
marcusos replied the topic: Re: Mars 2007 Informator
Artykuł jest dla osób spoza branży, więc nie należy straszyć ich ilością danych. Proponuję całkowicie zrezygnowac z opisu misji NASA i Semi-Direct, a zamiast tego wspomieć w jakich kierunkach rozwija się pomysł Zubrina. Zwłaszcza o nowych napędach i większym wykorzystaniu robotów w eksploracji. Może należy wspomieć też o wadach Mars Direct, aby opis nie był zbyt hurra-optimistyczny?

Please Zaloguj to join the conversation.

  • ticonderoga
  • ticonderoga's Avatar Topic Author
13 years 7 months ago #1680 by ticonderoga
ticonderoga replied the topic: Re: Mars 2007 Informator
I tak nie wspomniałem o czwartej wersji DRM, która w dodatku jest w dwóch wersjach w zależnosci od rodzaju napędu. Dzisiaj Mars Direct ma jednak raczej historyczne znaczenie i warto o tym pisać, bo to najprostsza wersja lotu na Marsa, najbardziej "przyjazna" i zrozumiała. Ale o misji wzorcowej NASA trzeba wspomnieć, bo to najbardziej aktualny projekt.

Straszyć wadami przy pierwszym podejściu? Nie sądzę, żeby to był dobry pomysł :mrgreen: . Stawiam na twardą propagandę! Na wady zawsze będzie czas, nam potrzeba entuzjastów, a nie krytyków. Zresztą o czym mam pisać? O ryzyku? Ryzyko zawsze istnieje, nie będziemy dodatkowo papieru psuć na analizę niebezpieczeństw...

Nowe napędy i większe wykorzystanie robotów - masz rację. To wszystko wrzucimy do aktualności. Niech ten rozdział dotyczy tylko misji załogowych, będzie bardziej klarowny.

A propos. Nigdzie nie mogę znaleźć materiałów dotyczących historii polskiego oddziału MS. Czy ktoś, kto przy tym był, albo coś wie, mógłby naszkicować te wydarzenia?

Please Zaloguj to join the conversation.

Time to create page: 0.484 seconds
Powered by Kunena Forum