Podróż kosmiczna w stanie hibernacji – sci-fi czy realna perspektywa?

14h_fm2017_opener_torpor-11_liveDopóki ograniczeni jesteśmy prawami dynamiki musimy liczyć się z tym, że podróże kosmiczne będą bardzo czasochłonne i kosztowne. Niestety, nasze organizmy nie tolerują przeciążeń związanych z przyspieszeniem (a następnie hamowaniem) statku kosmicznego do prędkości, które umożliwiłyby szybki transfer na orbitę sąsiadującej planety.

Nawet gdyby było to dla nas znośne, nie dysponujemy jeszcze wystarczająco wydajnym i bezpiecznym silnikiem. Dotychczasowe osiągnięcia rocket science nie wniosły wiele nowego do podróży kosmicznych od ponad 50 lat. Z równania Ciołkowskiego (radziecki uczony polskiego pochodzenia) sprzed ponad stu lat wynika, że przynajmniej 80% masy obiektu uciekającego z ziemskiej grawitacji powinno stanowić paliwo zasilające silniki odrzutowe tego obiektu.

Dura lex, sed lex… Mimo ponad 100 lat na karku równanie wciąż obowiązuje i jest solą w oku planistów kosmicznych podróży. Trudno pogodzić marzenie o kosmicznej eksploracji z niewyobrażalnymi wręcz kosztami jego realizacji. Najprostszym rozwiązaniem jest maksymalnie ograniczyć masę ładunku zabieranego na pokład. Niestety, w konsekwencji podróż staje się raczej rzadką przyjemnością dla podróżnych.

Na wielu filmach sci-fi niedogodności lotu międzyplanetarnego rozwiązane są przez uśpienie kosmonautów na czas podróży. Pogrążeni w hibernacji pasażerowie nie są świadomi upływających tygodni a ich podstawowe potrzeby życiowe są zminimalizowane przez znacznie spowolniony metabolizm.

Nad ich zdrowiem czuwa w pełni autonomiczna aparatura medyczna pilnując ledwie wyczuwalnego pulsu i podając kroplówką miksturę bogatą w wartości odżywce. Brzmi jak fantastyka naukowa?

ripley

Ellen Ripley po wyrzuceniu Obcego z pokładuNostromo zapadła w sen na prawie 60 lat!

Torpor, bo tak właściwie brzmi medyczne określenie na opisany powyżej stan, polega na spowolnieniu metabolizmu w odpowiedzi na warunki środowiska. To mechanizm przetrwania który w toku ewolucji wykształciło wiele gatunków. Niedźwiedzie brunatne spędzają w stanie hibernacji do 5 miesięcy w roku, białe wiewiórki nawet o miesiąc dłużej. Niektóre naczelne, z którymi ludzie są najbliżej spokrewnieni też potrafią zapaść w sen zimowy (Lemur karłowaty).

W stanie torporu temperatura organizmu zmniejsza się o kilka do kilkunastu st. C a wszystkie funkcje życiowe ulegają znacznemu spowolnieniu. Zwierzęta wykształciły taki mechanizm ochronny w odpowiedzi na niedostępność pożywienia (a zatem energii) w okresie zimowym. Niedźwiedziom na 5 miesięcy hibernacji wystarcza tkanka tłuszczowa, którą zgromadziły przed zapadnięciem w sen zimowy. Po przebudzeniu się mają jej prawie o połowę mniej.

hibernation_headerLudzie jako gatunek dostosowali się do skąpych w pożywienie warunków zimowych w inny sposób (kto wie, być może ujarzmiając ogień  a może organizując się w społeczności, a może te dwie funkcje razem? A może w jeszcze inny sposób? – przyp. clrk).

Torpor nie jest naszym ewolucyjnym zwyczajem. A jednak medycyna odnotowała wiele przypadków, w których organizm ludzki bronił się przed śmiercią w sposób podobny do snu zimowego. Podręczniki medyczne (a także sensacyjne wiadomości) opisują historie osób, które przeżyły długie godziny pod powierzchnią lodu albo zakryci śnieżną lawiną, właśnie dzięki stanowi torporu w jaki zapadli. Po odratowaniu ich organizmy powoli zaczynały normalnie funkcjonować bez szkód spowodowanych godzinami bez tlenu. W normalnych warunkach wystarcza kwadrans bez tego paliwa, żeby nieodwracalnie uszkodzić mózg.

Pozytywny wpływ zimna na stłuczenia i inne obrażenia znany jest już od starożytności, ale dopiero współcześnie sztuczna hibernacja znajduje zastosowanie w praktyce medycznej. Ofiary wypadków celowo wprowadza się w stan hypotermii w celu ratowania życia. Spowolniony metabolizm daje lekarzom czas na naprawienie uszkodzeń. Pacjenta okłada się woreczkami z lodem oraz podaje mieszankę leków spowalniających funkcje życiowe i “wyłączających” świadomość.

141007123531-01-mars-hibernate-horizontal-large-gallery

Taki zautomatyzowany system podtrzymywania życia działa w rzeczywistości! żródło NASA/SpaceWorks

Zjawisko jest bardzo wartościowe z punktu widzenia ratowania życia ale czy znajdzie rzeczywiste zastosowanie w podróżach kosmicznych? Współcześnie medycyna potrafi “zamrozić” pacjenta na okres do dwóch tygodni, bez skutków ubocznych. Z doświadczeń wynika, że uśpienie a następnie wybudzenie z stanu torporu trwa około 24 godzin i zdrowy organizm radzi sobie z tym bez przeszkód. Trwają prace nad wydłużeniem okresu hibernacji, opracowaniem mikstury leków oraz odżywek wspierających spowolnienie funkcji życiowych oraz podtrzymaniem kondycji organizmu, który na wiele tygodni pozostanie w bezruchu. Zanik mięśni to największy problem, z jakim musieliby zmagać się astronauci poddani procedurze.

Amerykańska agencja kosmiczna we współpracy z prywatnymi przedsiębiorstwami opracowała bardzo zaawansowany plan kosmicznej podróży uwzględniający wprowadzenie astronautów w stan torporu. Wszystko wskazuje na to, że to remedium na monotonię kosmicznej podróży oraz znaczne ograniczenie kosztów. Uśpieni astronauci nie potrzebują przestrzeni życiowej a ich potrzeby żywieniowe są znacznie zredukowane. W efekcie masa statku kosmicznego wraz z ładunkiem może zostać zmniejszona o 1/5 do nawet 80% !

141007123548-03-mars-hibernate-horizontal-large-gallery

Projekt moduły załogowego uwzględniający „uśpienie” pasażerów na czas podróży międzyplanetarnej, źródło NASA/SpaceWorks

Przy obecny m stanie wiedzy i technologii medycznej półroczna podróż jest w zasięgu ręki. Zakładając że członkowie załogi będą wybudzani co 2 tygodnie na kilkudniowe wachty.  Taka rotacja załogi zagwarantuje stałą obecność świadomej osoby na pokładzie, czuwającej nad prawidłową pracą statku kosmicznego i aparatury podtrzymującej życie.

Zanim ludzie polecą na Czerwoną Planetę należy dołożyć starań, żeby mieli tam bezpieczne schronienie i zapewniony powrót. Dlatego najpierw na powierzchnie Marsa musi zostać wysłany działający habitat. Drugim pojazdem który powinien być już na miejscu według planu NASA jest rakieta powrotna, oczekująca na ich powrót z Marsa na orbicie planety.

Możecie zapoznać się ze szczegółową prezentacją projektu w języku angielksim klikając tutaj.

Reklamy

misja MAVEN w drodze na Marsa

18 listopada o godzinie 19:28 naszego czasu z przylądka Cape Canaveral na Florydzie wystrzelona została rakieta Atlas V z satelitą MAVEN na pokładzie. Niecałą godzinę później ładunek odłączył się od rakiety nośnej i rozpędzony skierował się w stronę Marsa.

O MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) pisaliśmy już parę razy. Jak wiecie, celem badań sondy będą górne warstwy atmosfery planety. Naukowcy chcą zbadać wpływ wiatru słonecznego i potwierdzić, że w przeszłości planeta miała znacznie gęstszą atmosferę. MAVEN nie będzie szukał śladów aktywności biologicznej, ale dane naukowe zdobyte dzięki tej misji będą miały bardzo duże znaczenie dla astrobiologii.

Start rakiety przebiegł bez zakłóceń a sonda zgłasza pełną gotowość do pracy. Podróż na Marsa ma potrwać 10 miesięcy. Poniżej klip, na którym możecie zobaczyć jak przebiegł start z ubiegłego tygodnia.

Misją MAVEN kieruje wydział LASP Uniwersytet w Boulder w stanie Kolorado przy współpracy z NASA JPL. Satelitę dostarczyła firma Lockhead Martin i ona odpowiada też za pilotowanie. Wraz ze startem misji Uniwersytet w Kolorado uruchomił kampanię promującą edukację w kierunku badań kosmicznych skierowaną do uczniów i studentów zainteresowanych naukami ścisłymi.

W przyszłości wrócimy do Was z nowymi newsami ze świata marsjańskich misji. Do usłyszenia!

“Mały krok dla człowieka, wielki krok dla ludzkości”

596px-Apollo_11_bootprintTe słowa zna chyba każdy mieszkaniec naszej planety. 21. lipca 1969 roku, a więc dokładnie 44 lata temu dwójka astronautów – Neil Armstrong i Buzz Aldrin jako pierwsi ludzie w historii postawili stopę na powierzchni Srebrnego Globu. Ich misja nosiła dumną nazwę Apollo 11

W ramach programu Apollo Księżyc odwiedzaliśmy 9 razy. Nie każdy lot kończył się lądowaniem. Dwie misje poprzedzające Apollo 11 – 8. i 10. były przygotowaniem do lądowania oraz jednymi z pierwszych lotów załogowych w kosmos w ogóle. Z następnych 6. misji porażką okazała się trzynastka, której historia stała się fabułą ciekawego filmu „Apollo 13” z Tomem Hanksem w roli kapitana statku, Jima Lowella.

Aldrin_Apollo_11_originalDzięki misjom Apollo spędziliśmy prawie 83 godziny na powierzchni Srebrnego Globu, zabraliśmy na Ziemię blisko 400 kg księżycowych kamieni i przeprowadziliśmy dokładnie 15 eksperymentów  naukowych na powierzchni Srebrnego Globu. Część z nich, jak Lunar Laser Ranging Experiment można powtarzać do dzisiaj, co ma być przekonywującym dowodem przeciwko spiskowym teoriom jakoby NASA nigdy nie dosięgnęła Księżyca.

Sto lat, Apollo 11 !!

Inspiration Mars na National Space Symposium

inspiration-mars-spacecraft

Klik przeniesie was na stronę funcadji Inspiration Mars

11. kwietnia w Colorado Springs w stanie Kolorado zaprezentowano projekt Inspiration Mars. Szefowie misji przez godzinę opowiadali o pomyśle w ramach panelu na corocznej imprezie National Space Symposium (wbrew nazwie to międzynarodowe zgromadzenie). W ciągu tej godziny mogliśmy poznać obecny stan misji i jej cel oraz garść technicznych detali dotyczących wykonania. To nieprawdopodobne, ale Inspiration Mars żyje i są realne szanse, że misja dojdzie do skutku w 2018 roku.

D. Tito - w przeszłości pracował dla NASA. Obliczał trajektorię lotu Marinera 4 i innych misji

D. Tito – w przeszłości pracował dla NASA. Planował trajektorię lotu Marinera 4 i innych misji.

Czwórka przedsiębiorców/naukowców z panelu to główni pomysłodawcy i wykonawcy misji. Każdy ma pewne doświadczenie w branży kosmicznej, o czym możecie krótko przeczytać w ramkach pod migawkami z panelu. Dennis Tito to główny inwestor, zdecydowany z własnej kieszeni sfinansować pierwsze dwa lata projektu, resztę pieniędzy Inspiration Mars ma pozyskać z kieszeni innych inwestorów i reklam.

Założeniem misji jest wysłanie dwójki ludzi w podróż kosmiczną do Marsa. Dzięki sprzyjającej konfiguracji planet w 2018 droga w dwie strony ma potrwać 501 dni.

dr. J. B. Clark. W latach 97-05 chirurg załogi NASA Space Shuttle

dr. J. B. Clark. W latach 97-05 członek załogi NASA Space Shuttle, chirurg.

Lot nie przewiduje żadnych dodatkowych manewrów – po zbliżeniu się do Marsa na odległość ok. 150 km od powierzchni kapsuła kierowana siłą grawitacji okrąży planetę i skieruje się w drogę powrotną ku Ziemi.

Załoga Inspiration Mars spędzi rekordowo długi czas w stanie mikrograwitacji, (dotychczasowy rekord to 438 dni) i po raz pierwszy w historii zapuści się w głąb przestrzeni kosmicznej poza orbitą Ziemi. Celem misji, poza tym przedstawionym w nazwie (inspiracja) będzie sprawdzenie jak ludzki organizm znosi trudy podróży kosmicznej.

T. MacCullum - w latach 90. brał udział w eksperymencie Biosphere 2

T. MacCullum – Projektował systemy podtrzymywania życia dla misji kosmicznych.

Następna okazja na krótką podróż przytrafi się nie wcześniej jak za 15 lat. Zdaniem Tito do tego czasu wyścig w stronę Czerwonej Planety może być już rozstrzygnięty. Inspiration Mars to próba zajęcia uprzywilejowanego miejsca w tym wyścigu, czego nie ukrywali organizatorzy.

J. Poytner - kieruje Paragon Space Development Corp. W latach 90tych brałą udział w eksperymencie Biosphere 2

J. Poytner – W latach 90tych brałą udział w eksperymencie Biosphere 2.

To wielki krok dla Ameryki i dla ludzkości tak podsumowała pomysł Jane Poytner. Zastanawiam się, czy jako obywatel innego kraju byłbym w ogóle brany pod uwagę w procesie selekcji kandydatów…

Próby w warunkach laboratoryjnych z udziałem załogi mają wystartować w przyszłym roku. Od momentu panelu na początku kwietnia są zbierane aplikacje. Podobno zgłasza się bardzo wielu chętnych. Selekcja to jedno z wielu zadań, z jakimi muszą poradzić sobie menadżerowie. Wciąż nie mają gotowej kapsuły kosmicznej i nie wiedzą na pokładzie jakiej rakiety wysłać ją w przestrzeń. Ale są dobrej myśli i wierzą, że im się uda. Start misji zaplanowano na 5. stycznia 2018 roku.

 Oto kilka szczegółów technicznych związanych z misją Inspiration Mars:

  • Prędkość ucieczki z grawitacji Ziemi (potrzebna podczas startu kapsuły): 41,2 km/s
  • Prędkość wejścia w atmosferę Ziemi (w chwili powrotu na Ziemię): 14 km/s
  • Powierzchnia kapsuły: 17 m szcześć.
  • Zapasy zabrane z Ziemi: 1360 kg suszonego prowiantu. Woda i tlen będą odzyskiwane (kapsuła z „mikro-obiegiem”)
  • Wyposażenie kapsuły, szczególnie systemy podtrzymywania życia mają być pozbawione skomplikowanej elektroniki. Wszelkie usterki mają być usuwane ręcznie przez załogę.
  • Konserwacja systemów kapsuły ma zapewnić zajęcie załodze na czas podróży.
  • Dwójka członków załogi będzie miała indywidualnie dostosowany zestaw lekarstw, coś co dzisiaj eksperymentalnie stosuje się w terapii niektórych ciężkich schorzeń. Podstawą dostosowania jest DNA pacjenta.
  • Amid Code Zero – na wypadek śmierci członka załogi na wyposażeniu statku są specjalne worki próżniowe. Ciało wróci na Ziemię pod postacią wysuszonej i zamarzniętej mumii.
  • Dokument analizujący szanse powodzenia misji możecie pobrać stąd (ang.)
  • Kandydaci powinni być zdrowi i w wieku średnim – organizatorzy nie chcą narażać możliwości reprodukcyjnych ludzi młodych na uszkodzenie przez promieniowanie kosmiczne.
  • Wcześniejsze doświadczenia w warunkach odosobnienia są dodatkowym atutem

Na Marsa w mniej niż 3 miesiące

Innowacyjny silnik w laboratorium w Waszyngtonie

Innowacyjny silnik w laboratorium w Waszyngtonie

Witajcie! To nie mój przyjacielski chochlik tak skrócił podróż w kierunku najbliższej planety.

Według naukowców z Uniwersytetu w Waszyngtonie rakieta napędzana zjawiskiem fuzji pozwoliłaby dotrzeć tam w takim właśnie stosunkowo krótkim czasie. To duży skok w porównaniu z około 2 letnim lotem z zastosowaniem obecnej technologii rakiet napędzanych paliwem chemicznym. Szacuje się, że na podróż w dwie strony należałoby wydać 12 miliardów $. Nowa technologia ma znacznie zmniejszyć te potrzeby.

Nowy napęd nie opuścił jeszcze laboratorium, ale już wzbudził nadzieje NASA. Pomysł waszyngtońskich naukowców został wybrany jako jeden spośród blisko 700 startujących w konkurcie Innovative Advanced Concepts Program realizowanym przez amerykańską agencję. Chodzi o wynalezienie i rozwinięcie technologii wykorzystywanej w badaniach kosmicznych.

Każdy zgłoszony projekt musi spełniać szereg założeń, między innymi jego koncepcja i rozwiązanie praktyczne mają być proste w swoich założeniach – nie chcemy wysyłać ludzi w rzakietach, których nie będą potrafili naprawić, prawda? I tu pojawia się mój problem, ponieważ koncepcji Fussion Driven Rocket (tak nazwali swój pomysł naukowcy) nie mogę pojąć, choć silę się na to cały weekend. Dla bardziej zainteresowanych daje odnośnik do papieru prezentującego założenia napędu (potrzebna znajomość języka angielskiego, dajcie znać gdyby link wygasł). Silnik produkuje odrzut w wyniku zachodzących po sobie kolejno 3 krokach kompresji materii do stanu plazmy i pojawia się w regularnych odstępach czasu 😉

Jak wspomniałem korzyści z zastosowania FDR mają być ogromne. Drastycznie zmaleje ilość paliwa potrzebnego do zabrania na drogę – podobno ziarnko poiasku materii zasilającej ten silnik dostarczy więcej mocy od galonów konwencjonalnego paliwa rakietowego. Wysokoenergetyczną plazmę od reszty układu ma izolować silne pole magnetyczne, więc cały napęd ma być bezpieczny. Energia pochodząca z fuzji jądrowej ma być tania, ale nie dość duża by wykorzystać ją do produkcji bomb – zapewniają naukowcy.

Na kanale Youtube można pooglądać udostępnione przez badaczy symulacje i inne klipy związane z pomysłem FDR. Napęd został oficjalnie zaprezentowany w trakcie wiosennego sympozjum IACP w Chicago w marcu tego roku.

Prywatna iniciatywa w podboju Marsa?

FE_DA_0301_Dennis_Tito425x283

Dennis Tito opowiada o swojej pierwszej wycieczce w kosmos, 2003 rok

Amerykański milioner i pierwszy kosmiczny turysta w historii, Dennis Tito, postanowił sfinansować kosmiczną wycieczkę na Marsa dla dwóch osób. Założona przez niego Mars Inspiration Fundation ma przygotować misję i zdobyć środki na realizację. Multimilioner przekaże z własnej kieszeni do 2 mld $. Jak wyjaśnił na konferencji poświęconej pomysłowi, Tito jest zmęczony czekaniem, aż rząd USA podejmie się realizacji tego lotu. Od 40 lat nie byliśmy dalej niż na Księżycu. Czekam, i wielu ludzi w moim wieku też czeka na podróż na Marsa. Czas wziąć sprawy w swoje ręce. Eksperci oceniają szanse powodzenia projektu na 33% (chodzi o doprowadzenie pomysłu do realizacji a nie powodzenie samego lotu!).

Plan zakłada wystrzelenie kapsuły z dwójką pasażerów za pomocą rakiety SpaceX  Falcon. Pojazd kosmiczny ma być zmodyfikowaną wersją Dragona tej firmy. Przewiduje się dodanie nadmuchiwanego modułu zwiększającego przestrzeń życiową dwójki astronautów. Moim zdaniem niewielka cylindryczna kapsuła o wymiarach 6×3 metry nie rokuje najlepiej na podróż. Pamiętajcie, że oprócz dwójki podróżników ma zmieścić jeszcze 5 ton niezbędnych zapasów – tlenu, wody, żywności.

398px-SpaceX_Dragon_C2+_during_ISS_grapple_ops_(ISS031-E-071199)Sam lot ma być w maksymalnie uproszczony, nie zakłada lądowania na Czerwonej Planecie ani żadnych skomplikowanych manewrów w trakcie lotu. Dzięki pomyślnej konfiguracji planet w 2018 roku podróż ma zająć 500 dni. Głównym „motorem” kapsuły, po jej odlocie z Ziemi ma być przyciąganie. Podróżująca po orbicie okołosłonecznej kapsuła zbliży się do Marsa na odległość ok. 160 km i skieruje się na orbitę powrotną na Ziemię. W połowie podróży para astronautów doświadczy niesamowitego widoku powiększającego się z każdym dniem talerza Marsa, aż do rozmiarów wypełniających niemal połowę nieba za iluminatorem kapsuły. Przez krótką chwilę spojrzą na Czerwoną Planetę tak jak astronauci ISS spoglądają na Ziemię.

To wszystko wygląda fantastycznie i ciekawe co z tego wyjdzie. Zainteresowanych odsyłam na stronę fundacji. My na blogu też poświęcimy temu projektowi więcej uwagi.

Mars500 w 15 minut

Trochę brak czasu na prowadzenie bloga… Do jutrzejszego wieczora wstawię przetłumaczony raport od JPL, tymczasem zobaczcie jak sobie musieli radzić chłopaki z eksperymentu Mars-500. Mam nadzieję, że zainteresuje Was bez napisów 🙂 Pozdrawiam i do usłyszenia

Uprawa roślin w warunkach mikrograwitacji

źródło: NASA

źródło: NASA

Dobra wiadomość dla wszystkich myślących o długotrwałych lotach kosmicznych. Nie musicie martwić się o zapasy żywności – o ile znacie się trochę na uprawianiu roślin. Po blisko dwóch latach badań na pokładzie stacji orbitalnej ISS wiadomo, że brak grawitacji nie przeszkadza w rozwoju rośliny.

Eksperyment kierowany zdalnie przez naukowców z Florydy miał wykazać, jak w warunkach mikro grawitacji rozwijają się korzenie rośliny rzodkiewnika pospolitego. Naukowcy doglądali uprawy, co 6 godzin odbierając zdjęcia wysłane ze stacji. Jednocześnie w podobnych warunkach (tylko że z wpływem grawitacji) uprawiali te same rośliny na Ziemi. Następnie porównywali korzenie obydwu egzemplarzy hodowlanych. Nie wykazały żadnych znaczących różnic.

Do tej pory uważano, że to przyciąganie ziemskie w znaczący sposób wpływa na kierunek, w jakim roślina rozwija swoją podziemną część. Teraz wiemy, że „zapuszczanie korzeni”  powodowane jest poszukiwaniem wilgoci i wartości odżywczych oraz ucieczką od światła.

Nie widzę przeszkód dla uprawy roślin podczas długotrwałej misji na Marsa w warunkach mikro grawitacji lub w warunkach obniżonej grawitacji, np. w specjalnych szklarniach na powierzchni Marsa lub Księżyca podsumowała swoje badania Anna-Lisa Paul.

Abstrakt artykułu naukowego możecie pobrać z serwera biomedcentral.com.

na podst. news.nationalgeographic.com

Wszyscy razem w kosmos!

Dział varia to miejsce, w którym docelowo znajdzie się wszystko, co mogłoby być na tej stronie a nie jest nowością ani wiadomością ze świata MSL, MER i innych misji. To taki hyde-park, do którego trafiają artykuły luźno związane z tematyką kosmiczną. W miarę jak strona się rozbudowuje trafi tam pewnie więcej tekstów w ładniejszej oprawie. Obiecuje, tylko niech ktoś nam pokaże jak zrobić, żeby było ładnie 🙂

Dzisiaj postanowiłem dodać do varii tłumaczenie autorstwa Maćka Poleskiego z zaprzyjaźnionego serwisu kosmicznanauka.pl, które w luźny sposób opowiada o prawach fizyki, które trzymają nas na powierzchni Ziemi. Zapraszam do lektry poniżej.

clrk

Czytaj dalej