Projekt Jaskinie Marsa

THEMIS obraz prawdopodobnych wejść do jaskiń na Arsia Mons . Doły zostały nieformalnie nazwane (A) Dena, (B) Chloe, (C) Wendy, (D) Annie, (E) Abby (po lewej) i Nikki oraz (F) Jeanne.

Caves of Mars był programem z początku XXI wieku finansowanym w fazie II ^{[ wymagane wyjaśnienie ]} przez Instytut Zaawansowanych Koncepcji NASA w celu oceny najlepszego miejsca do umieszczenia modułów badawczych i mieszkalnych, których wymagałaby załogowa misja na Marsa . Raport końcowy został opublikowany w połowie 2004 roku.

Opis

Obraz HiRISE przedstawiający wejście do świetlika tuby lawowej na marsjańskim wulkanie Pavonis Mons .

Jaskinie i inne struktury podziemne, w tym marsjańskie tunele lawowe , nawisy kanionów i inne wnęki marsjańskie byłyby potencjalnie przydatne w misjach z załogą, ponieważ zapewniałyby znaczną osłonę zarówno przed żywiołami, jak i intensywnym promieniowaniem słonecznym , na które misja na Marsa naraziłaby astronautów. Mogą również oferować dostęp do minerałów, gazów, lodów i wszelkiego podziemnego , którego prawdopodobnie poszukiwałaby załoga takiej misji.

W ramach programu zbadano również projekty nadmuchiwanych modułów i innych tego typu konstrukcji, które pomogłyby astronautom w zbudowaniu środowiska nadającego się do zamieszkania dla ludzi i stworzeń ziemskich.

Podsumowanie raportu końcowego

Raport końcowy, Wykorzystanie przez człowieka podpowierzchniowych środowisk pozaziemskich , jest podzielony na 10 części:

Podsumowanie projektu
Wstęp
Identyfikacja technologii wspomagających
Identyfikacja podstawowych zadań
Misje demonstracyjne
Próby technologiczne
Opracowanie protokołu ochrony planetarnej
Edukacja i pomoc
Wnioski
Cytowane źródła i dalsze lektury

Sekcja 1, podsumowanie projektu podsumowuje cały projekt i stwierdza, że „w ramach tego projektu opracowano rewolucyjny system wykorzystania nowatorskiej idei wykorzystania pozaziemskich jaskiń” oraz wyjaśnia, że w celu zebrania danych przetestowano dwa eksperymenty lub „misje”.

Sekcja 2, Wprowadzenie, odpowiada na pytanie „dlaczego jaskinie [dla marsjańskich baz badawczych]?” i dostarcza wielu różnych odpowiedzi na zalety korzystania z jaskiń jako przyczółka w eksploracji Marsa, takich jak:

Przypuszcza się, że zmiany temperatury atmosfery są mniej odczuwalne w jaskiniach niż na powierzchni Marsa.
Jaskinie chronią formy życia i sprzęt przed szkodliwym promieniowaniem słonecznym i galaktycznym.
Jaskinie chronią przed burzami piaskowymi i uderzeniami mikrometeorytów.
Eksploracja jaskiń jest kluczowym przedmiotem zainteresowania naukowego, ponieważ ułatwia badanie geologii, historii i możliwej obecności życia na Marsie bez ciężkiego sprzętu do wykopalisk.
Zdolność zwiększania ciśnienia w jaskiniach, aby uczynić je bardziej nadającymi się do zamieszkania przez ludzkie formy życia.
Umożliwia łatwe wydobywanie materiałów podpowierzchniowych, takich jak lód i minerały.

Ta sekcja zawiera również pewne spekulacje na temat istnienia i lokalizacji takich jaskiń oraz rodzajów jaskiń istniejących na Marsie, jednak jest to w dużej mierze przestarzałe przez nowsze badania, takie jak misje HiRISE i THEMIS .

Sekcja 3, opis Technologii Wspomagających, analizuje szereg Innowacji niezbędnych do wykorzystania i przypisuje im Poziom Gotowości Technologicznej . Na przykład innowacja „Spienione śluzy powietrzne” ma TRL 5, podczas gdy „Inertne zwiększanie ciśnienia w jaskiniach” ma TRL 2.

Sekcja 4 opisuje „Podstawowe zadania” niezbędne do zamieszkania w jaskini. To są:

Znalezienie pozaziemskich jaskiń
Ochrona środowiska naukowego wewnątrz jaskini
Radzenie sobie z ciemnością (dostarczanie rozwiązań oświetleniowych do wnętrz siedlisk)
Wsparcie Cave Life

Publikacja szczegółowo omawia każdy z tych tematów i podkreśla nowatorski pomysł wykorzystania bakterii luminescencyjnych jako rozwiązania zapasowego oświetlenia oraz sugeruje oświetlenie siedliska za pomocą technologii „light piping”. W artykule obszernie omówiono również świetliki i szyby odporne na promieniowanie, jednak prawdopodobnie wynika to z braku zaawansowanych paneli słonecznych i technologii oświetlenia LED dostępnych w publikacji w 2000 roku.

Sekcja 5 zawiera informacje na temat „Misji demonstracyjnych”, w szczególności „Misji myszy w kosmosie” (MOMIS) i jej ludzkiego odpowiednika „HUMIS”. Pomysł polegał na opracowaniu wstępnych wersji niektórych aspektów marsjańskiej jaskini, takich jak stosowanie argonowych mieszanek oddechowych i innych nowych systemów podtrzymywania życia na myszach. Eksperyment MOMIS zakończył się powodzeniem w wielu seriach, jednak eksperyment HUMIS został uznany za wykraczający poza zakres badania i chociaż podjęto wysiłki w celu znalezienia miejsc testowych, wykonana praca znalazła odzwierciedlenie w klasie eksploracji „Cave Astrobiology” w Penn State College w semestrze letnim 2004 r.

Sekcja 6 obejmuje różne przeprowadzane „próby technologiczne”. Najpierw zbadano nadmuchiwane siedliska, aby zapewnić astronautom „środowisko wewnętrzne bez rękawów”. Artykuł sugeruje ponadto, że jeśli powierzchnia przekroju poprzecznego jaskini jest odpowiednio zwymiarowana, można w niej umieścić nadmuchiwaną wyściółkę jaskini i nadmuchać ją bez dodatkowych systemów podtrzymujących. Artykuł sugeruje następnie użycie systemu podwójnej wyściółki, w którym zewnętrzna wyściółka zapewnia powierzchnię przylegającą do powierzchni jaskini i uszczelnienie ciśnieniowe, a wewnętrzna wyściółka zapewnia schronienie dla astronautów. Maszyny i systemy podtrzymywania życia można umieścić pomiędzy redundantnymi wkładkami. Raport przedstawia również metody składania, wytwarzania, transportu, wymiany i pompowania tych wkładek. Innym głównym tematem tej sekcji są śluzy powietrzne „piankowane na miejscu”. Zostały one zaprojektowane tak, aby pasowały kształtem do bardzo nieregularnych otworów, a także były łatwe do rozmieszczenia i szczelne. Ostatecznym proponowanym przez nich systemem jest śluza powietrzna z wieloma wysuwanymi teleskopowymi nogami do wszystkich ścian jaskini. Przestrzeń między śluzami a ścianami jaskini jest następnie wypełniana twardniejącą, nadającą się do natryskiwania, nieprzepuszczającą powietrza pianką. Następnie raport przedstawia metody, za pomocą których można stworzyć atmosferę o ciśnieniu obojętnym poprzez zwiększenie ciśnienia gazów obecnych na Marsie, w szczególności argonu. Pozwoliłoby to ludzkim naukowcom nosić tylko aparaty oddechowe i nie wymagać pełnych kombinezonów ciśnieniowych. Sugeruje się, aby przestrzenie jamiste nie były wypełnione tlenem lub innymi reaktywnymi gazami, ponieważ zniweczyłoby to jakąkolwiek potencjalną wartość naukową jaskini, a także potencjalnie byłoby szkodliwe dla ludzi oddychających atmosferą wewnątrz. Wreszcie, ta sekcja obejmuje system, który umożliwiłby sieci komunikacyjne wewnątrz jaskiń. Zostało to również przetestowane w prawdziwej jaskini (Robertson's Cave) i sugeruje się przyszłe modyfikacje w celu zwiększenia przepustowości i siły sygnału.

Sekcja 7 obejmuje opracowanie protokołu ochrony planetarnej i podkreśla jego znaczenie podczas eksploracji marsjańskich jaskiń oraz sugeruje użycie „wysterylizowanych mikrorobotów” do eksploracji i nauki.

Sekcja 8 nosi tytuł „Edukacja i pomoc”. Zawiera informacje na temat spin-offowych eksperymentów naukowych generowanych na podstawie tego raportu oraz innych skutków, jakie wywarł ten raport i jego utworzenie. W tej sekcji opisano również działania edukacyjne dla szkół, takie jak „Znajdź tubę lawy” i „Program Mousetronauts”.

Sekcje 9 i 10 kończą raport i cytują odniesienia do dalszej lektury.

Wyniki

Projekt wykazał, że świerszcze i myszy mogą oddychać mieszaninami argonu przez dłuższy czas bez widocznych problemów.

W ramach projektu powstało wiele materiałów edukacyjnych, które zostały udostępnione w ramach inicjatywy informacyjnej.

Zademonstrowano komunikację bezprzewodową w systemie jaskiń wapiennych.

HiRISE marsjańskiej dziury „Jeanne”, mającej około 150 metrów (492 stóp) średnicy i co najmniej 178 metrów (584 stóp) głębokości.
Obraz HiRISE przedstawiający świetlik z lawy o szerokości 180 m na południowo-wschodnim zboczu Pavonis Mons .
Obraz HiRISE przedstawiający 35-metrowy świetlik z lawy otoczony zawalonym dołem na Pavonis Mons.