Horizon sonden är på väg att göra sin närmaste inställning till dvärgplaneten Pluto, efter att ha avslutat en ögonvattande nio år, tre miljarder mil resa. Pluto är så avlägsen att den ligger i Kuiperbältet, en region av solsystemet bortom planeterna. Detta ökar möjligheten att rymdfärder en dag kan vara gränslösa.

för tillfället är alla ögon på Mars, bara en 180-dagars resa bort och ett möjligt mål för en framtida mänsklig koloni., Och det här är inte bara science fiction—rymdkapplöpningen har redan börjat.

Mars One

The Mars One settlement

ett exempel är det nederländska företaget Mars One, som planerar att lansera en enkelresa med fyra astronauter till Mars och landar 2027. Ytterligare besättningar kommer att gå med dem vartannat år för att bilda en koloni. Skeptiker avfärdar i stor utsträckning Mars One som ett stunt, men ett mer lönsamt förslag är Nasa: s Orion, det första uppdraget sedan Apollo utformat för att ta människor i djupt utrymme. En returresa till Mars planeras för 2030-talet.,

som förberedelse för detta studerar Nasa och Europeiska rymdorganisationen (ESA) Mars med en mängd rymdfarkoster, i ett försök att lösa mysteriet om hur Mars förlorade det mesta av sin atmosfär. I 2021, Nasa: s rover kommer att testa en experimentell väderstation på Mars och även en anordning för att omvandla koldioxid till syre.

mycket har redan upptäckts. Två av de mest spännande fynden i år gäller vatten, en av de viktiga ingredienserna för livet som vi känner till det., Med hjälp av kraftfulla infraröda teleskop har Nasa-forskare bekräftat att Mars en gång hade mer vatten än Arktis, och en del av detta förblir inlåsta i Martian polar caps. Rymdteleskopet Hubble upptäckte under tiden ännu mer vatten under ytan av Jupiters största månganymede-en annan framtida rymddestination.

hur kommer vi till Mars?

det längsta vi har skickat astronauter är till månen, cirka 240.000 miles away. Detta är små fry jämfört med 35 miljoner mil resa till Mars. Att nå den röda planeten kommer att kräva någon seriös hårdvara., Nasa kommer att använda sin nya tunga lyft rocket Space Launch System (SLS) för att driva Orion—den nya generationen av rymdfarkoster i rymden. SLS är kraftfullare än någon tidigare raket, skjuter över 8,4 miljoner pounds av dragkraft, lika med 135 Boeing 747s. datorerna som kör programvaran på Orion har förmågan att hantera 480 miljoner instruktioner per sekund.

det har spekulerats om att astronauter kommer att sättas in i ”hyper-sleep” (en terapeutisk koma) under resan till Mars och hållas vid liv intravenöst, för att spara resurser., Även om en favorit trope av sci-fi-filmer, experter tror att detta är osannolikt.

hur ska vi leva?

människor behöver självbärande vatten, mat och syre för att överleva på Mars. Utvinna vatten inlåst i IS kommer att vara avgörande, men med den senaste upptäckten av strömmande vatten på Mars kan inte vara alltför svårt.

Nasa utvecklar en grävmaskin som heter RASSOR (Regolith Advanced Surface Systems Operations Robot), utformad för att bryta vatten, is och bränsle från planetarisk jord. Mars One planerar också att skicka en vattenutdragare för att värma jorden tills vattnet avdunstar., Vattnet kommer sedan att kondenseras och lagras, den torra jorden utvisas och processen upprepas. Mars One hävdar att dess astronauter kommer att ha 50 Liter återvinningsbart vatten varje dag.

mat måste odlas och skördas, men jordbruk i rymden är inte lätt. Du kan inte plonka grödor i jorden och strö på vatten, eftersom i mikrogravity fri jord och vatten kommer att flyga runt och ”foul det inre av rymdfarkosten”, varnar Dr Anna-Lisa Paul, expert på molekylär och cellulär biologi vid University of Florida.,

”växter kan odlas i rymden, men alla kräver hantering av gaser, vatten och ett växande substrat”, säger Dr Paul, som har studerat användningen av Arabidopsis (thale eller mus-ear cress) på den internationella rymdstationen. Grödan är perfekt för Mars, kunna växa på en 10cm petriskål och nära relaterad till grönsaker som broccoli och Rädisa. Det mognar snabbt och forskare vet redan sin fullständiga genetiska kod.,

särskilda odlingssystem kommer att krävas, till exempel VEGGIE (the Vegetable Production System project), en mikrovågsstor kammare där växter får koldioxid och kontrollerad frisättning av gödselmedel, och fläktar rör luften (tunga gaser sjunker och lätta stiger på jorden, men i rymden händer det inte).

mat kan också ”skrivas ut”. Nasa arbetar med System & Material Research Corporation (SMRC) för att utveckla en 3D-skrivare för att mögel protein, stärkelse och fett till former och microjet i smaker och näringsämnen., David J Irvin, chef för SMRC, förutspår att det kommer att finnas 25 till 50 grundläggande matvaror, inklusive bröd och bakverk.

”Vi försöker inte för out-of-this world designs”, säger Irvin. ”Matformen kommer att vara praktisk för att garantera jämn matlagning och effektiva bearbetningstider. Så pizza kommer att se ut som pizza och kex som kex. Vi planerar inte för Michelin – stjärna mat – bara hälsosamma och näringsrika måltider.”

på Mars One, under tiden har det föreslagits att kolonisterna kan återvinna mänskligt avfall för att ge näringsämnen till sina grödor, och deras kost kan innehålla insekter och alger.,

växter kan också användas för att producera syre. Dr Paul hävdar att en bank av fotosyntetiska organismer (som gröna alger) kan användas för denna uppgift. Nasa planerar också
att omvandla koldioxiden som dominerar den tunna Martian luften till syre med MOXIE—en maskin som kan producera tre fjärdedelar av ett uns syre i timmen. Om det lyckas kommer en större enhet att lansera två år innan astronauterna landar på Mars, för att producera syre för mänsklig andning och för raketbränsle.

fysiska och psykiska effekter

rymdresor kommer med en hälsovarning., Med hjälp av den internationella rymdstationen (ISS) som testbädd har elementforskare Professor Peter Norsk i Nasa: s Human Research programme undersökt några av de fysiska utmaningar som astronauterna kommer att möta.

våra kroppar fungerar annorlunda i rymden—även hur vårt blod flyter. På jorden drar gravitationen kroppsvätskor nedåt, men i rymden händer det inte, så hjärtat måste arbeta hårdare för att pumpa ut mer blod och mer vätskor kumulerar i huvudet och lägger extra tryck på ögonen., Ryska kosmonauter placerar sina kroppar i lågtryckslådor för att dra blod i benen och bära armband runt låren och överarmarna så att blod ackumuleras i benen i benen. Nasa testar för närvarande effektiviteten av detta.

astronauter på ISS gör två timmars daglig aerob, motstånd och löpbandsövningar för att avvärja effekterna av viktlöshet, vilket orsakar snabb ben-och muskelavfall. Professor Norsk säger att samma motåtgärd kommer att användas på Mars, som har ungefär en tredjedel av jordens gravitation., Användningen av osteoporosläkemedlet bisfosfonat för att förhindra benmassförlust är ett annat alternativ, och artificiell gravitation testas med hjälp av en centrifugspinnanordning.

Diet kommer också att vara viktigt, och forskare tittar på livsmedel som skyddar benhälsan och är rika på antioxidanter för att öka immuniteten. Rymden spelar förödelse med immunsystemet-blodplasmaprover som tagits från astronauter före och efter en resa visar att vissa celler misslyckas med att sparka in när det behövs, väcka latenta virus som kycklingpox, medan andra är överaktiva och orsakar allergysymtom.,

såväl som fysiska utmaningar, isolering, inneslutning och förlust av integritet i samband med långvarig rymdfärder kan framkalla psykiska hälsoproblem som depression.

i mars kommer den amerikanska astronauten Scott Kelly och den ryska kosmonauten Mikhail Kornienko att starta ett ”ettårigt uppdrag” på ISS, under vilket en mängd psykologiska tester kommer att äga rum för att se hur de klarar sig mentalt., Nasa följer också en virtuell rymdstation, med hjälp av ett virtuellt verklighetshuvud för att skicka lugnande ljud, dofter och bilder och ge tillgång till en virtuell terapeut och ett självadministrerat depressionsbehandlingsprogram.

tekniska utmaningar

undersöka Orions data efter dess framgångsrika test

de tekniska försöken att nå och Bebo Mars är enorma, men kanske den största utmaningen är hotet från strålning., Astronauter som reser bortom lågjordisk bana ligger utanför den skyddande skölden av jordens atmosfär och magnetfält och utsätter dem för galaktiska kosmiska strålar som skadar DNA och ökar cancerrisken.

Nasa förbjuder sina astronauter att öka sin sannolikhet att dö av cancer med mer än tre procent, men minst en expert har uppskattat att exponering för strålning på Mars skulle kunna skära 15 till 24 år av en astronauts liv.,

Nasa medger att det finns ”otillräcklig kunskap om hälsoeffekterna av strålning, rymdstrålningsmiljön och motåtgärdseffektivitet” för att rekommendera besättningsgränser för utökade mån-och Mars-uppdrag.

planen hittills är att skydda rymdfarkoster och livsmiljöer för att skydda människorna inuti. Orion har strålningssensorer, och kommer att använda den massa som redan finns ombord för att maximera den mängd material (inklusive utrustning, förnödenheter, lansering och återinträde platser) som kan placeras mellan besättningen och den yttre miljön.,

Mars one living quarters kommer att täckas med 16 fot jord, för att skydda invånarna från kosmiska strålar. Deras forskare säger att detta kommer att ge samma skydd som jordens atmosfär.

Etiska frågor

I juni förra året, Utskottet för bemannade Rymdfärder, National Research Council, co-ordförande Jonathan Lunine, professor i planetary science vid Cornell University, testifed inför den AMERIKANSKA Kongressen om att människor bör fortsätta utforska rymden, men de medel som skulle behövas för årtionden om vi ska kunna nå Mars., Ett sådant program kommer dock att kosta hundratals miljarder. Kan kostnaden motiveras?

”ingen enskild motivering motiverar ett mänskligt rymdfärdersprogram”, säger professor Lunine. ”Det är aggregatet. Human spaceflight ger en bred uppsättning fördelar som, när de tas tillsammans, gör ett övertygande fall för ett sådant program.”

experter delar upp dessa fördelar i praktisk och aspirationell. Praktiska fördelar är ekonomiska, pedagogiska och politiska. Rymdresor stimulerar flygindustrin och lockar människor till karriärer inom vetenskap och teknik., Och medan rymdprospektering är samarbete mellan länder (till skillnad från rymdkapplöpningen från 1900-talet, som dominerades av det kalla kriget och behovet av rymdfärdig överhöghet), leder de finansiella och tekniska aspekterna av ett rymdprogram ett lands ställning på världsscenen.

Aspirational rationales beskrivs under tiden som ”ett gemensamt mänskligt öde och uppmaning att utforska”. Och i slutändan kan landning på Mars vara mer aspirerande än praktiskt. Medan en mänsklig landning kan hända om 35 till 50 år, kan en hel självbärande koloni ta århundraden.,”

” Du kan inte riktigt kvantifiera värdet”, säger Lunine. ”Men människor flyttas av aspirationella rationaler. Om så inte var fallet, skulle alla studera affärer och vi skulle inte ha några filosofer eller konst akademiker att ge färg och konsistens till existens.”

för fler bra funktioner, prenumerera på tidningen eller ladda ner den digitala appen