الإقامة في المريخ

بعض المجالات الممكنة للوصول إلى التكنولوجيا أو الخبرات المطلوبة:

• الطباعة ثلاثية الأبعاد
• دخول الغلاف الجوي للمريخ
• مشروع كهوف المريخ
• نموذج رحلة المريخ
• هندسة الطيران
• كبسولة فضاء
• نباتات في الفضاء

غالبًا ما يتم تصور مساكن المريخ كجزء ضمن مجموعة أو "قاعدة مريخية" تشمل تقنيات البنية التحتية. [12] وتتضمن بعض الأمثلة البدلات المسماة EVA ، و طوافات المريخ، والطائرات، والهبوط، وخزانات التخزين، وهياكل الاتصالات، والتعدين، ومعدات خاصة مثل معدات تحريك التربة وغيرها .

قد يكون موطن المريخ موجودًا في سياق البعثة البشرية أو البؤرة الاستيطانية أو المستعمرة على المريخ. [13]

المركبة الفضائية اوريون

فقاعات غازية في مشروب غازي (صودا بوب)

عند إنشاء موطن للناس، تحافظ بعض الاعتبارات على درجة حرارة الهواء المناسبة وضغط الهواء المناسب وتكوين الجو.

وبينما يستطيع البشر أن يتنفسوا الأكسجين النقي، فإن الجو المشبع بغاز الأكسجين النقي كان سبباً في كارثة أبولو 1 , لذا قد تحتاج مساكن المريخ إلى غازات إضافية. أحد الاحتمالات هو استخدام النيتروجين والأرجون من الغلاف الجوي للمريخ، ومع ذلك فقد يصعب فصلهما عن بعضهما البعض ونتيجة لذلك، قد يستخدم مسكن المريخ 40٪ أرجون و 40٪ نيتروجين و 20٪ أكسجين. [14] انظر أيضًا Argox ، للحصول على خليط غاز تنفس الأرجون المستخدم في الغوص

أحد المفاهيم لاستخلاص ثنائي اكسيد الكربونCO2 من هواء التنفس هو استخدام أجهزة تنقية غاز ثاني أكسيد الكربون القابلة لإعادة الاستخدام. إذ يمكن تنفيس غاز ثاني أكسيد الكربون2 وإطلاقه نحو الغلاف الجوي للمريخ، وبمجرد اكتمال هذه العملية، يمكن إعادتها مرة أخرى..

إحدى القوى الهيكلية الفريدة التي يجب أن تتعامل معها مساكن المريخ إذا تم الضغط عليها في الغلاف الجوي للأرض، هي قوة الهواء على الجدران الداخلية. [6] وقد قدرت بأكثر من (2000 رطل لكل قدم مربع) لمسكن مضغوط على سطح المريخ، والمرتفع بشكل كبير عن الضغط على المنشآت الأرضية. ويمكن مقارنته بالضغط الذي تتحمله الطائرات والتي يجب أن تتحمل قوة من 1100 إلى 1400 رطل لكل قدم مربع عندما تحلق في الجو .

على ارتفاع حوالي 45 كم عن الأرض، يصبح الضغط الجوي مكافئاً تقريباً للضغط على سطح المريخ. [15]

أحد التحديات التي تواجه الإقامة على المريخ هو الحفاظ على درجات حرارة مناسبة في الأماكن المناسبة في المساكن , [18] أشياء مثل الإلكترونيات والأضواء تولد حرارة ترتفع في الهواء، حتى مع وجود تقلبات شديدة في درجات الحرارة في الخارج. [19] ويمكن أن يكون هناك تقلبات كبيرة في درجة الحرارة على المريخ، على سبيل المثال عند خط الاستواء قد تصل إلى (20 درجة مئوية) في النهار ولكن بعد ذلك تنخفض إلى (-73 درجة مئوية) في الليل. [20]

أمثلة على درجات حرارة سطح المريخ: [20]

• المعدل المتوسط (−60 درجة مئوية).
• المواقع القطبية في الشتاء (−125 درجة مئوية).
• خط الاستواء في نهار الصيف (20 درجة مئوية)

مساكن مريخ (افتراضية) مع رواد فضاء

الهبوط البشري على كوكب المريخ يتطلب مستويات مختلفة من الدعم للسكن

لا تتطلب الإقامة قصيرة المدى على سطح المريخ أن يكون للمساكن حجم كبير أو حماية كاملة من الإشعاع، وسيكون الوضع مشابهًا لمحطة الفضاء الدولية ، حيث يتلقى الأفراد كمية عالية من الإشعاع بشكل غير عادي لفترة قصيرة ثم يغادرون. [21] يمكن نقل موطن صغير وخفيف إلى المريخ واستخدامه على الفور.

تتطلب المساكن الدائمة طويلة المدى حجماً أكبر بكثير ودرعاً سميكاً لتقليل الجرعة السنوية للإشعاع المتلقى في الجسم، وهذا النوع من المساكن كبير جدًا وثقيل جدًا بحيث لا يمكن إرساله إلى المريخ، ويجب بناؤه باستخدام بعض الموارد المحلية هناك. تشمل المتطلبات أيضاً تغطية الهياكل بالثلج أو التربة، وحفر المساحات الجوفية. [22]

رؤية المساكن التي نشرتها وكالة ناسا من CASE FOR MARS في الثمانينيات ، والتي تتميز بإعادة استخدام مركبات الهبوط ، واستخدام التربة في الموقع لتعزيز الحماية من الإشعاع ، والبيوت الخضراء.

إحدى مشاكل الرعاية الطبية في المريخ، هي صعوبة العودة إلى الأرض للحصول على رعاية متقدمة، وعدم القدرة على توفير رعاية طارئة كافية بوجود طاقم صغير. [13] ربما يكون الطاقم من ستة أفراد قد تدربوا فقط على مستوى الطوارئ وطبيب واحد، ولكنه لن يكون كافياً بالنسبة لمهمة ستستمر سنوات، بالإضافة إلى ذلك ستتأخر الاتصالات مع الأرض للاستشارة بفاصل زمني من 7 وحتى 40 دقيقة.

وتشمل المخاطر الطبية التعرض للإشعاع وتقليل الجاذبية، ومن المخاطر القاتلة حدث الجسيمات الشمسية الذي يمكن أن يولد جرعة قاتلة على مدار عدة ساعات أو أيام إذا لم يكن لدى رواد الفضاء ما يكفي من الحماية.

كما يجب أن يؤخذ تأثير الإشعاع على المستحضرات الصيدلانية والتكنولوجيات الطبية في الاعتبار.

أحد المستلزمات الطبية التي قد تكون ضرورية هو السوائل الوريدية ، والتي تتكون في الغالب من الماء ولكنها تحتوي على أشياء أخرى ليصبح من الممكن إضافتها مباشرة إلى مجرى الدم البشري [23] وتم اختبار نموذج أولي لعملية التصنيع هذه على محطة الفضاء الدولية في عام 2010.

في بعض المهام الفضائية المبكرة كانت ثلاثة أنواع من الأدوية هي ما يركز عليه لاصطحابه نحو المدار وهي مضادات للغثيان ومسكنات للألم ومنبهات. [24] وبحلول عصر محطة الفضاء الدولية، أصبح لدى الطواقم ما يقرب من 200 دواء متاح، مع خزائن حبوب منع الحمل منفصلة للروس والأمريكيين [25] وتعتبر الأخيرة واحدة من عديد المخاوف بشأن بعثات المريخ وكيفية استجابة رواد الفضاء لها في ظروف مختلفة.

إحدى الأفكار لتعزيز الطاقم الغير مؤهل والذي قد يحتاج إلى إجراء جراحات متقدمة، هي أن يكون لديهم آلة روبوتية جراحية على كوكب المريخ يتم تشغيلها من قبل أحد أفراد الطاقم بالمساعدة عبر الاتصالات من الأرض. [26]

من الأمثلة المدروسة على حالات الرعاية الطبية للأشخاص على كوكب المريخ هو كيفية التعامل مع الكسر في الساق والتهاب الزائدة الدودية . و أحد أهم الشواغل هو إيقاف ما يمكن أن يكون إصابة طفيفة تهدد الحياة بسبب القيود المفروضة على كمية المعدات الطبية والتدريب، والتأخير الزمني في التواصل مع الأرض. [27] يتراوح التأخير الزمني لرسالة ذات اتجاه واحد من 4 إلى 24 دقيقة .. [28] ويستغرق الرد على الرسالة وقتًا أطول يشمل التأخير في معالجة الرسالة وإنشاء رد، بالإضافة إلى وقت سفر العودة إلى كوكب المريخ (4 إلى 24 دقيقة أخرى).

أمثلة على إمكانيات الطوارئ الطبية الحادة لمهمات المريخ: [13]

• الجروح والجروح والحروق
• التعرض للسم
• تفاعلات الحساسية الحادة ( الحساسية المفرطة )
• مرض الإشعاع الحاد
• طب الأسنان
• العين ( طب العيون )
• الطب النفسي

برج المكتبة Biodome 2 وهو موطن فضائي تم اختباره في التسعينات

تتمثل إحدى مهام بعثات المريخ في إرسال مكتبة نحو سطح الكوكب,[29] مركبة فينيكس والتي هبطت على سطح القطب الشمالي للمريخ في عام 2008 ، تضمنت مكتبة DVD تم الإعلان عنها كأول مكتبة على كوكب المريخ. سيأخذ المستكشفون المستقبليون قرص DVD خاص بمكتبة فينيكس (توضيح) ويمكنهم الوصول إلى المحتوى الموجود على القرص.

استغرق إنتاج القرص 15 عامًا، وهو تخليد تذكاري للماضي ورسالة للمستقبل . يتضمن المحتوى الموجود على القرص رؤى المريخ .

إحدى الأفكار تتمثل بـ ساحات المعرفة للفضاء، وهي نوع من النسخ الاحتياطية للمعرفة الإنسانية في حالة حدوث شيء ما للأرض. [30]

شمل اختبار Biodome 2 لرحلات الفضاء والغلاف الحيوي على مكتبة مع أماكن المعيشة. [31] وتم وضع المكتبة في أعلى البرج، والمعروفة باسم مكتبة البرج. [32]

هناك اعتبار آخر لمسكن المريخ، خاصة في الإقامة طويلة الأجل، هو الحاجة إلى التعامل مع تأثير النيازك. [33] [6]

الغلاف الجوي المريخي أرق من الأرضي، لذا فإن المزيد من النيازك تصل إلى السطح، وبالتالي فإن أحد المخاوف هو أن يثقب نيزك ما سطح المسكن مما قد يتسبب في فقدان الضغط أو تضرر الأنظمة .

في عقد ال2010، تم إعلان أن شيئًا ما ضرب سطح المريخ، مما أدى إلى إنشاء نمط متناثر لحفر أكبر وأصغر بين عامي 2008 و 2014. [34] وفي هذه الحالة، قام الغلاف الجوي المريخي بتفكيك النيزك جزئيًا فقط قبل أن يضرب سطحه. [33]

تم اكتشاف فوهات ارتطام جديدة في أوائل العقد الأول من القرن الماضي بواسطة أقمار المريخ الصناعية

يعد التعرض للإشعاع مصدر قلق لرواد الفضاء حيث يفتقر المريخ إلى مجال مغناطيسي قوي والغلاف الجوي رقيق لإيقاف الإشعاع كما في حالة الأرض، ومع ذلك فإن الكوكب يقلل الإشعاع بشكل كبير خاصة على السطح، ولم يتم اثبات أنه هو نفسه مشع .

صورة فنية توضح مجموعة تقترب من مسبار فايكينغ 2

بالنسبة لبعثات المريخ التي تستغرق 500 يوم درست وكالة ناسا استخدام الطاقة الشمسية والطاقة النووية لتزويد قواعدها بالطاقة، بالإضافة إلى أنظمة تخزين الطاقة (مثل البطاريات). [35]

تتضمن بعض التحديات التي تواجه الطاقة الشمسية انخفاضًا في كثافة الطاقة الشمسية لأن كوكب المريخ أبعد عن الشمس وأيضاً تراكم الغبار والعواصف الترابية الدورية، بالإضافة إلى التحديات المعتادة للطاقة الشمسية مثل تخزين الطاقة في الليل.

وإحدى الصعوبات هي تحمل عواصف غبار المريخ والتي تتسبب في انخفاض درجات الحرارة وتقليل وصول أشعة الشمس إلى السطح، وهنالك فكرتان للتغلب على هذه المشكلة وهما استخدام مصفوفة إضافية يتم نشرها خلال عاصفة ترابية واستخدام بعض الطاقة النووية لتوفير الطاقة للخط الأساس. درست وكالة ناسا أنظمة انشطار الطاقة النووية في عقد 2010 للبعثات السطحية المريخية, [36] وتم تجهيز تصميم لإنتاج 40 كيلووات بحيث يكون أكثر استقلالية عن أشعة الشمس التي تصل إلى سطح المريخ والتي يمكن أن تتأثر بالعواصف الترابية. [37]

الفكرة الأخرى هي إرسال الطاقة نحو السطح، حيث يرسل القمر صناعي الطاقة الشمسية نحو السطح إلى مستقبل هوائي (يعرف أيضًا بالمستقيم ) [38] 245 GHz

وتم التفكير في تقنية تنظيف الغبار من الألواح الشمسية لتطوير متجول استكشاف المريخ,[39] حيث كانت هناك طرق مقترحة لتنظيف الألواح الشمسية على سطح المريخ التي يتراكم عليها الغبار في القرن الحادي والعشرين [40] وتمت دراسة تأثيرات غبار سطح المريخ على الخلايا الشمسية في التسعينات من خلال تجربة الالتزام بالمواد [41] [42]