Come costruire un migliore esploratore dello spazio
Abbiamo sicuramente fatto molta strada dai tempi di Wally Schirra. Quell'affascinante gentiluomo era uno dei sette astronauti originali scelti per il progetto Mercury della NASA nel 1959. Immagine gentilmente concessa dalla NASA
Cosa faresti per guadagnare uno slot in una missione su Marte? Mangiare e bere le proprie escrezioni corporee? Consuma i tuoi vestiti o pezzi della tua navicella spaziale? Sopportare persone che, entro la fine del viaggio, ti irriterà più dei tuoi suoceri?
No, queste non sono sfide. Sono soluzioni reali considerate dalla NASA per risolvere i problemi posti dai viaggi nello spazio [fonte:Roach].
Nello spazio, niente di meccanico o biologico funziona come dovrebbe. Malfunzionamento dei fusibili, e le torce di saldatura emettono pericolosi globi di metallo incandescente. L'odore del corpo e l'alitosi rimangono in giro. Cibo e sporcizia galleggiano. In questo ambiente spietato, anche il russare rappresenta una potenziale minaccia, derubando i compagni di equipaggio del sonno vitale. Ogni giorno nello spazio è come la settimana della finale, solo le conseguenze del fallimento sono sostanzialmente peggiori.
Gli ingegneri della NASA possono spiegare ogni grammo di equipaggio, carburante e merci sulle loro navi, ma sono impotenti a controllare il bagaglio emotivo. Non esiste una valvola fabbricata in grado di regolare la pressione emotiva che si accumula durante una lunga missione spaziale.
Anche le lunghe escursioni nello spazio richiedono un notevole tributo fisico. vicino alla Terra, gli astronauti senza peso soffrono di perdita ossea e atrofia muscolare, sperimentare livelli di radiazioni superiori al normale e affrontare un rischio maggiore di calcoli renali. Una volta inviati i viaggiatori oltre lo scudo magnetico protettivo della Terra, occuperanno una zona di radiazione molto più calda e capricciosa.
La schermatura fisica si dimostrerà probabilmente poco pesante, ma la tecnologia potrebbe suggerire altre soluzioni. Costruire un'astronave più veloce ridurrebbe l'esposizione alle radiazioni; ridurrebbe anche il peso di cibo e acqua, riducendo così i costi. La NASA potrebbe anche sviluppare una nuova tecnologia che respinge i raggi cosmici. Tali soluzioni probabilmente sono lontane nel futuro, però.
Piuttosto che aspettare, alcuni scienziati suggeriscono di inviare coloni in un viaggio di sola andata verso il pianeta rosso. Paul Davies della Arizona State University e Dirk Schulze-Makuch della Washington State University, in un articolo del 2010 sul Journal of Cosmology, ha stimato che la mancata restituzione del carburante e dei rifornimenti potrebbe far risparmiare l'80% del costo di una missione su Marte. La pubblicazione dell'articolo ha portato cartoline da più di 1, 000 volontari, anche se tale missione non esiste [fonti:Kaufman; Klotz].
Quello spirito pionieristico costituirà un valore fondamentale fondamentale per qualsiasi colono spaziale del prossimo futuro, ma coraggio e gusto da soli non bastano. I programmi spaziali hanno già stabilito forti requisiti di base per i viaggiatori spaziali, ma un viaggio con equipaggio su un altro pianeta li porterà in profondità in acque inesplorate.
Quando il cielo è il limite, cosa dovremmo cercare nei candidati astronauti? Se la tecnologia diventa disponibile, dovremmo scegliere astronauti con un rischio geneticamente inferiore di problemi di salute legati alle radiazioni? Potremmo addestrare le persone fin dall'infanzia ad adattarsi meglio, mentalmente e fisicamente, alla vita nello spazio?
Fino a che punto potremmo essere disposti ad andare per conquistare il grande sconosciuto? Forse fino al punto di cambiare cosa significa essere umani?
Contenuti
Spuntare le caselle per essere un astronauta
Prendere un pedaggio fisico
Qualcuno ha un caso del lunedì
follia spaziale
Nello spazio, L'inferno sono gli altri
Abbiamo incontrato il nemico, e siamo noi
Nota dell'autore
Spuntare le caselle per essere un astronauta
Quando si compone una lista di controllo per i futuri esploratori spaziali, è una buona idea consultare prima le persone che hanno trascorso più di 50 anni a definire "le cose giuste". La NASA non usa più i ruoli dell'era shuttle descritti di seguito, ma molti dei requisiti di base e delle abilità rimangono invariati per le missioni a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Ha senso. Dopotutto, le navette spaziali, una volta lanciato, essenzialmente fungevano da stazioni spaziali temporanee [fonte:Ross].
Nei primi giorni del programma spaziale, La NASA ha scelto i lanciarazzi in base alle loro viscere, ingegno rapido e capacità di pilotaggio. L'agenzia ha anche richiesto loro di avere una laurea in matematica, ingegneria o scienza. Nelle successive missioni Apollo, Le persone della NASA hanno ampliato i loro criteri di selezione per includere piloti non collaudatori con gradi avanzati [fonte:Ross]. Harrison Schmitt dell'Apollo 17, un civile con un dottorato in geologia dell'Università di Harvard, registrato più di 301 ore di volo spaziale e 22 ore di attività extraveicolari (EVA) [fonte:NASA].
Con l'avvento del programma navetta, il viaggio nello spazio è diventato più un viaggio di ritorno, costruzione e sperimentazione, che lasciava spazio a una gamma più ampia di abilità e richiedeva una gamma più ampia di competenze. A partire dal 2004, La NASA aveva tre tipi di astronauti: comandante/pilota , specialista di missione e specialista del carico utile - ognuno con esigenze diverse. Con la navetta spaziale in pensione, queste designazioni potrebbero cambiare per adattarsi alla missione in evoluzione dell'agenzia spaziale.
Tradizionalmente, piloti e comandanti controllavano i loro veicoli, aiutato a distribuire o recuperare i satelliti e aiutato nelle operazioni di carico utile. Il lavoro richiedeva una laurea in ingegneria, Biologia, scienze fisiche o matematica, e 1, 000 ore di pilota in comando sui jet. Richiedeva anche 20/100 di visione (correggibile a 20/20), pressione sanguigna di 140/90 e un'altezza di 62-75 pollici (157,5-190,5 centimetri) [fonte:NASA]. Il killer si muove sulla pista da ballo? Purtroppo, non un requisito.
Sistemi coordinati di specialisti di missione, attività dell'equipaggio, materiali di consumo, esperimenti e carico utile. Hanno anche eseguito EVA e azionato manipolatori remoti. I candidati avevano bisogno di una laurea come sopra, oltre a tre anni di esperienza professionale correlata, a seconda del loro livello di laurea. I loro standard fisici erano più rilassati, tuttavia:visione 20/200 (correggibile a 20/20), pressione sanguigna di 140/90 e un'altezza di 58,5-76 pollici (149-193 centimetri) [fonte:NASA].
Gli specialisti del carico utile non erano astronauti della NASA di per sé; Per esempio, potrebbero essere un insegnante, un senatore o un dignitario straniero. Dovevano ricevere una nomination dalla NASA, uno sponsor straniero, o chi ha sponsorizzato il payload in questione, e necessario possedere un'istruzione e una formazione adeguate, soddisfare determinati requisiti fisici e superare lo spazio fisico della NASA [fonte:NASA].
Nel 2012, Il programma spaziale americano invia personale simile sulla ISS ma a bordo di razzi Soyuz con requisiti fisici diversi.
Proprio come i requisiti della NASA per i suoi viaggiatori spaziali sono cambiati con l'evolversi delle sue missioni, il candidato ideale per esploratore o colono a lungo termine potrebbe richiedere di reinventare l'astronauta ideale. L'unica cosa che non cambierà? La necessità che i candidati possiedano forza fisica e tempra mentale all'altezza del compito.
Pilota militare =Astronauta fantastico?
La NASA ha sempre attinto molto dai piloti militari. Sono una buona misura, e non solo per le loro capacità di pilotaggio, affinità per l'audacia e capacità di prendere decisioni affrettate sotto pressione. Sono anche condizionati a seguire gli ordini, abituato a trascorrere lunghi periodi lontano dalla famiglia e abituato ad alloggi angusti con poca privacy.
Prendere un pedaggio fisico
Lo spazio non è un luogo amichevole.
Infatti, i viaggi spaziali abbondano di rischi per la salute, principalmente causati da radiazioni e assenza di gravità. I viaggiatori spaziali rischiano la perdita di ossa e muscoli, cataratta, calcoli renali, vertigine, chinetosi, bassa pressione sanguigna e cancro, per citare solo alcuni pericoli prevalenti [fonti:NASA; scarafaggio].
Astronauti in orbita attorno alla Terra sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), circa 250 miglia (400 chilometri) in su, sperimenterebbe circa il 10 percento in meno di gravità - o lo farebbe, se non fossero in caduta libera quasi senza peso. La luna esercita il 16,6% della gravità terrestre; La gravità di Marte si accumula solo al 37,7 percento circa [fonte:NASA].
Sì, La NASA è il programma di perdita di peso più semplice e garantito in circolazione. È anche il più difficile da raggiungere ma, al costo di sole decine di milioni di biglietti verdi spesi per astronauta, è ancora più economico di Jenny Craig.
Come quello strano ragazzo seduto in fondo all'aula che si mangia le unghie, al corpo umano piace consumare pezzi di se stesso non necessari. Per i viaggiatori dello spazio, che pone un problema, perché, mentre rimangono senza peso, gran parte della loro massa muscolare e ossea rientra nella categoria "surplus".
L'esposizione alla microgravità colpisce il corpo come una pubblicità di Charles Atlas al contrario. Gli astronauti lottano per rimanere muscolosi e combattere la perdita ossea usando l'esercizio, ma la ricerca suggerisce che le missioni che durano più di 180 giorni rendono questo sforzo discutibile. Il lato positivo? Perdite, che si verificano rapidamente nelle fasi iniziali di gravità ridotta, plateau dopo sei mesi [fonte:Fitts].
L'esercizio in microgravità è efficiente quanto fare flessioni sott'acqua. Le macchine pesatrici devono generare inerzia tramite volani, e i tapis roulant devono tenere giù gli astronauti con goffi, cavi di sfregamento che applicano solo il 70 percento del loro peso corporeo [fonti:Roach; Parete]. Gli astronauti trascorrono già circa 2,5 ore al giorno, sei giorni alla settimana, esercitarsi durante un soggiorno di sei mesi a bordo della ISS. Le missioni più lunghe richiederanno di ottenere di più da quelle ore, non aggiungendo a loro [fonte:Wall].
Gli astronauti sperimentano tassi di perdita di densità ossea paragonabili a, o peggio di, donne in post-menopausa (1-2% al mese con esercizio), in particolare nelle grandi ossa portanti (bacino, fianchi, gambe). Tornato sulla Terra, il recupero della massa ossea e del volume può richiedere molto più tempo della missione stessa; anche allora, le ossa rimangono meno dense e più porose, e le aree non portanti potrebbero non riprendersi mai completamente [fonti:NASA; Nimon; scarafaggio]. Spazio, come la vecchiaia, non è per sfigati.
Quando le ossa si rompono, rilasciano calcio nel sangue e nelle urine, aumentando il rischio di calcoli renali. Gli astronauti possono uccidere due uccelli con un calcolo renale usando bifosfonati , o farmaci per l'osteoporosi. I test sul riposo a letto, usati sulla Terra come sostituto della gravità zero, hanno dato risultati positivi, e uno studio sulla ISS era in corso ad aprile 2012 [fonte:NASA].
I bifosfonati sono stati collegati alla necrosi della mandibola, però, che potrebbe influenzare l'uso futuro [fonte:Merigo; scarafaggio]. O no. Spazio, Dopotutto, è un luogo ostile. Andarci richiede un bilanciamento dei rischi e per molti, il biglietto vale il prezzo.
La cataratta indotta dalle radiazioni non è l'unica minaccia per i curiosi degli astronauti [fonte:NASA]. Il tempo trascorso senza peso comprime i bulbi oculari, gonfia i nervi ottici e distorce la vista. Questi effetti possono persistere a lungo dopo il ritorno a casa. Più tempo trascorso nello spazio, come in una gita su Marte, aumenta la probabilità di problemi di vista permanenti o addirittura di cecità. Le soluzioni potrebbero includere la generazione di gravità artificiale ruotando tutta o parte della navicella spaziale o trattando le cause con farmaci [fonte:Chang].
Tutto quel trambusto e fastidio, e non abbiamo nemmeno fatto il planetfall.
Una volta su Marte, gli esploratori affronterebbero temperature gelide e un'atmosfera irrespirabile di anidride carbonica troppo sottile per proteggersi dalle radiazioni. I viaggiatori potrebbero raccogliere l'acqua dai poli o dal ghiaccio del sottosuolo, ma i coloni avrebbero bisogno di coltivare il proprio cibo [fonte:Kaufman].
Suona scoraggiante? Non preoccuparti. C'è una buona possibilità che crollerai prima ancora di arrivarci.
Mio Dio, È pieno di stelle
Astronauti a bordo dello Skylab, la navetta spaziale, Mir e la ISS hanno riferito di aver sperimentato strani lampi di luce apparentemente provenienti dall'interno dei loro bulbi oculari. Questi lampi sono causati da radiazioni che colpiscono le loro retine, generando un segnale che inganna il cervello.