Klassiske science fiction-fortellinger om Mars har ofte omtalt brilleøyne martianere som invaderer jorden for sine dyrebare ressurser. Men realiteten er at de neste tjue årene - med alle tekniske og budsjettmessige begrensninger - er det mennesker som vil være de eneste som invaderer den røde planeten. I år presenterte NASA sin siste plan om å hoppe 300 millioner kilometer til den fjerde planeten fra solen. Strategien forutsetter opprettelsen av en månestasjon i månens bane, som vil tjene som et mellomliggende punkt for langdistansefly til Mars. Deep Space Gateway bemannet utpost vil fungere som en utskytningsplate for Deep Space Transport, en versjon av romfartsorganisasjonens Enterprise.
På begynnelsen av 2030-tallet kunne en astronaut ha satt det første menneskelige spor etter et annet himmellegeme siden 1969. Han eller hun vil trenge smarte dingser som gjør det mulig å leve på en kald, ugjestmild planet langt, langt fra nærmeste sted som kan kalles "hjem".
Vann, vann overalt
Det at det er vann på Mars, overrasker ingen lenger. Overflatestrømmer på den røde planeten, som med jevne mellomrom lekker, får forskere til å tro at flytende vann virkelig burde finne sted. NASA kunngjorde i fjor at de også hadde oppdaget et stort ismagasin frossent under planetens faste overflate.
Imidlertid er det lite sannsynlig at tidlige reisende til Mars har lett tilgang til disse vannkildene, eller det vil være for kostbart å få tilgang til dem. I stedet kan fremtidige astronauter bruke en type vannfanger utviklet av forskere ved University of California, Berkeley.
Denne soldrevet enheten bruker en spesiell metallorganisk ramme (MOF) for å trekke vann ut av luften under forhold med minst 20 prosent fuktighet. En studie om dette emnet ble publisert i forrige måned i tidsskriftet Science.
Kampanjevideo:
Med denne prototypen var det mulig å samle rundt tre liter vann fra luften på 12 timer, ved å bruke bare et kilo MOF. Rammen kombinerer metaller som magnesium med organiske molekyler som stilles opp i stive, porøse fibre for å lagre gasser og væsker.
"Hvis den relative fuktigheten på Mars er rundt 20 prosent eller mer, forstår jeg ikke hvorfor denne enheten ikke kan fungere der," sier Omar Yagi, medforfatteren av verket som først oppfant MOF for 20 år siden.
Mens en vannlås ville være fantastisk nyttig på tørre steder på jorden, ville en slik enhet også fungere på helt tørt Mars, der den relative fuktigheten til tross for ørkenforhold kan nå 80-100% om natten - noe som er mer enn nok til å suge vann ut av atmosfæren.
Yagis team jobber allerede med en billigere og mer effektiv MOF for vanndampssorpsjon. “Det er bare et spørsmål om tid før denne teknologien blir økonomisk konkurransedyktig. Dette er et viktig skritt mot fremtiden for vannforsyning, jeg kaller det "personlig vann".
Sivilisasjonsstempel
I disse dager kan vi 3D-skrive ut hva som helst - til og med fungerende eggstokker. Evnen til å produsere verktøy og deler vil definitivt hjelpe Mars-kolonister som ikke kan ta alt med seg på en gang.
Nylig demonstrerte et team fra Northwestern University muligheten til å skrive ut 3D-strukturer ved hjelp av mars- og månestøv. Mer presist, ikke ekte støv, men en NASA-godkjent etterligner av samme størrelse og form. Forskerne, ledet av Ramil Shah, har brukt en såkalt 3D-malingsprosess som bruker nye blekk som laboratoriet hennes tidligere hadde brukt til å trykke ting som grafen og karbonnanorør.
Studien ble publisert tidligere i år i Nature Scientific Reports.
Sammensatt av 90 vekt% støv, er 3D-trykt materiale svært fleksibelt og holdbart som gummi. Den kan "klippes, rulles, brettes og formes før 3D-maling." Du kan til og med lage LEGO-klosser.
"På steder som andre planeter og måner med begrensede ressurser, vil mennesker måtte bruke det som er tilgjengelig på denne planeten for å leve," sier Shah, en assisterende professor ved McCormick School of Engineering. "Våre 3D-blekk åpner virkelig muligheten for å skrive ut forskjellige funksjonelle eller strukturelle gjenstander for å skape habitater utenfor jorden."
Et hjem hjemmefra
NASA utvikler sin egen løsning for boliger på den røde planeten. Dette er en iglo.
Teknisk sett er "Martian Ice House" en stor, oppblåsbar rørformet struktur som vil omfatte materialer samlet fra planeten og innelukket i et isskall.
Tanken med den oppblåsbare delen av strukturen er at den er enkel å transportere. Hvorfor is? Vann gir utmerket beskyttelse mot stråling, og dette er en av de største farene mennesker står overfor i romfart. Langvarig eksponering kan forårsake kreft eller til og med akutt strålingssyke.
Alternativt kan boliger, laboratorier og andre bygninger begraves under overflaten, noe som tvinger forskerne til å leve som troglodytter. Men Mars Ice Home tilbyr et bedre perspektiv.
"Alt materialet vi valgte er gjennomsiktig, så noe av dagslyset utenfra kan komme inn og fortelle deg at du er i et hus og ikke i en hule," sa Kevin Kempton, hovedetterforsker for Mars Ice Home-prosjektet ved NASA.
Ett eple om dagen
Det er uklart om sci-fi-blockbuster The Martian faktisk økte potetsalget, men forskere utvikler sofistikerte selvbærende plantebruk som vil gi fremtidige astronauter fersk frukt og grønnsaker.
For eksempel er et felles prosjekt mellom NASA, University of Arizona og private virksomheter et bioregenerativt livsstøttesystem (BLSS), representert av et hydroponisk plantekammer som ikke trenger jord (eller, enda bedre, menneskelig avføring) for å produsere mat.
Et lukket sløyfesystem starter med næringsrikt vann. Næringsvann støtter plantens rotsystem. Systemet fordeler både planter og mennesker samtidig, siden sistnevnte avgir karbondioksid, som absorberes av vegetasjonen. Planter produserer i sin tur oksygen gjennom fotosyntese.
“Vårt første store prosjekt startet i 2004. Vi har designet og bygget et matdyrkingskammer på Sydpolen (Antarktis). Den er fremdeles der og fungerer fortsatt, sier Gene Giacomelli, direktør for Agricultural Center for Managed Environments og tidligere hovedetterforsker av BLSS-prosjektet.
BLSS ble omtalt i Biosphere 2, et lukket økologisk system som eies og drives av australiere.
Utfordringer fremover
Åpenbart er det fortsatt mye arbeid som skal gjøres før astronauter begynner å dyrke deilige røde epler på den røde planeten. NASA og dets kommersielle partnere utvikler fremdeles neste generasjons raketter som vil håndtere alle de tunge operasjonene til fremtidige oppdrag. Andre prosjekter er i gang for å lage dypromsmodeller som vil ta mennesker til Mars.
Alvorlige hindringer gjenstår. For eksempel problemet med stråling. ESA-finansierte forskere kunngjorde nylig en enhet som simulerer romstråling for å studere trusler og utvikle løsninger for å redusere effekten på mennesker og utstyr. For tiden fokuserer romfartsmedisin på studiet av hvordan mennesker holder seg sunne og motstandsdyktige i det dype rommet.
Det er også spørsmålet om å være borte fra hjemmet. Er folk tøffe nok til å overleve en så lang reise? Det forskes også på dette emnet under antarktiske forhold.
I år vil det være 60-årsjubileum for romalderens begynnelse, da Russland først lanserte en romssatellitt. Å komme til Mars på mindre enn et århundre fra dette vippepunktet vil være et historisk øyeblikk som vil innvarsle en ny fremtid for menneskeheten.
ILYA KHEL
