Hur en resa till Mars skulle kunna gå till

NASAs "Reference Design Missions" och Robert Zubrins "Mars Direct" är två exempel på arkitekturer på hur att sätta människor på Mars Elon Musk har en egen plan som han lovat presentera senare i år. Så, hur borde det gå till? Jag rekommenderar FISO för ett helt gäng andra planer.
http://spirit.as.utexas.edu/~fiso/archivelist.htm

CYCLERS
Jag skulle föreslå någonting som är säkrare än Mars Direct men smartare än NASAs RDM, samtidigt som det tar till sig dr. Buzz Aldrins idéer om varaktig infrastruktur och celestisk mekanik. Han lanserade konceptet Mars Cycler, ett rymdskepp som ständigt flyger mellan Mars och Jorden. Det kan göras vid varje konjunktion men kräver då mycket bränsle för kursförändringar och dessutom passerar den Mars och Jorden i hög fart så att det kostar mer bränsle att docka med den och landa från den. En intressant variant är de mer ekonomiska sjuåriga cyclers. Vid var tredje konjunktion passerar en sån cycler Mars cirka ett halvår efter att den passerat Jorden. Vid nästa konjunktion drygt två år senare passerar en andra sjuårig cycler i motsatt riktning (a bi-cycle architecture, jag kallar dem för cyklar för skojs skull, jag hatar cyklar).

SEP
Det gäller att använda Solar Electric Power, SEP, mycket svaga jonmotorer drivna av solceller som är tio gånger effektivare per ton bränsle än kemiska raketmotorer, som Dawn använt mycket framgångsrikt till Vesta och Ceres, till att transportera så mycket massa som möjligt i rymden. Kemiska raketer används vid uppskjutning till och landning från låg omloppsbana där det behövs hög motoreffekt, och för små bemannade skyttlar för att spara tid och därmed spara förnödenheter, öka deras produktiva tid och minska deras risker. Boeing säger sig utveckla megawattsolpaneler för kommunikationssatelliter, cirka tio gånger mer elektrisk effekt än ISS, så SEP behöver inte vara så värst jättesvag, kan förflytta stora rymdskepp betydligt över tid, sju års knuff per cykel räcker långt för de nödvändiga kurskorrigeringarna p.g.a. av Mars excentricitet. Inte för att jag räknat på det, men av andra arkitekturer att döma. Eventuellt kan det räcka till nya slags cykelliknande banor och resor tätare än vart sjunde år.

PREPLACED RESOURCES
Allt ska redan vara på plats när astronauterna skickas upp. En habitat på Phobos som lämnats kvar efter första resan till Mars omloppsbana och en på Mars yta med kraftverk, utrustning och fordon, en comsat runt Mars samt en Landing and Ascent Stage, LAS, i låg Marsbana. Cyklarna byggs i Jordens låga omloppsabana och besättningen tränas där. De skickas sen obemannade under ett antal års tid till sina krävande cykelbanor (hee) med SEP. Cyklarnas förbrukningsvaror fylls på av SEP-farkoster inför varje användning. Detta är varaktig infrastruktur som uppgraderas och byggs ut från nu till all framtid.

BEMANNAD FLYGNING FRÅN JORDEN TILL CYKELN
Besättningen, sex stycken så att de kan arbeta tre och tre så att två kan ta hand om en vid en olycka, man vill ju inte vara ensam med en skadad kollega på Mars så två ochtvå duger inte, skickas upp med SLS/Orion eller motsvarande. Orion kan försörja besättningen i tre veckor och är liten nog att med en SLS Block II i ryggen komma ikapp en cykel. Varje cykel följs i samma bana av en generös bränsletank med kemisk motor en vecka senare. Om Orion inte skulle uppnå cykelbana så aktiveras den, dockar med Orion och flyger den antingen till Jorden eller ikapp cykeln. Det är inte återanvändningsbart, men förbrukas bara när den behövs och är då väl värd investeringen. Ombord på cykeln, med växthus, labb, stålningsskydd, centrifug finns förnödenheter som räcker i sju år ifall ett haveri gör att de inte kan landa på Mars utan återvänder till Jorden, som Apollo 13, de sändes på en måncykelbana just därför, som backupplan.

BEMANNAD LANDNING PÅ MARS
Vid Mars separerar Orion med besättning från Cykeln med ett kemiskt raketsteg. Orion sätts in i den mest excentriska möjliga banan runt Mars. Apoares är så långt från Mars man kan vara där dess gravitation dominerar över Solens. Periares är i Mars atmosfär. Det är bränsleekonomiskt och under ett par tre veckor bromsas Orion in av passagerna genom Mars atmosfär tills den går i en låg cirkulär bana. Aerocapture. Där dockar den med LAS, Landing and Ascent Stage, som skickats dit åratal tidigare med SEP. Orion lämnas i omloppsbana och besättningen kliver över till landningskapseln, som de använder bara någon timme. Den är så liten som möjligt för att underlätta landningen och framförallt återuppskjutningen bränslekonomiskt och säkerhetsmässigt.

Den är ansluten till ett fulltankat kemiskt ascentstage så att landningen kan avbrytas när som helst, som Apollo. De skulle då återvända till Orion och ta sig till habitaten vid Phobos där det finns förnödenheter för två år tills cykeln Aldrin kommer förbi (den andra heter så klart Armstrong). Om en av cyklarna skulle haverera så att de måste vänta sju år på den andra, så hinner man skicka förnödenheter från Jorden.

FRÅN MARS TILL JORDEN
Den minimala besättningskapseln (tänk trånga Soyuz) skickas upp till Orion i låg omloppsbana. Raketsteget som skickade Orion till omloppsbana vid ankomsten måste ha tillräckligt mycket bränsle för att komma ikapp med cykeln. Men det är inte från ytan direkt, så det krävs ingen SLS som från jordytan. Men det är nog den ekonomiskt mest utmanande biten i den här arkitekturen. Det gäller att sjuårscyklerna är relativt lätta att nå vid Mars. Vid Jorden kan de landa i samma minimala kapsel som på Mars, så att Orion kan förbli dockad vid cykeln som en resurs för framtida användning. Den har självständig lofe support och elförsörjning och kan fungera som livbåt medan ett haveri på cykeln avhjälps. Orion används alltså för uppskjutning av besättning från jordytan och i övrigt som en skyttel i rymden som kan försörja sin besättning i tre veckor, vilket ger stor flexibilitet och säkerhet. Den lilla landningskapseln är som en bussresa och behöver inte ens någon life support, rymddräkterna skulle räcka.


KOMMENTARER
Så, dubbla backups på flera sätt. Jag har inte sett någon plan för Mars som är så säker. Samtidigt en varaktig infrastruktur och maximal användning av orbital mechanics, aerocapture och små bemannade överföringsfarkoster för att göra det så ekonomiskt som möjligt med kemiskt raketbränsle.

Det är dock en ambitios arkitektur att börja med. Varje cykel skulle behöva minst tre SLS för att byggas (om de ska ha liknande storlek som ISS), och en till för den efterföljande räddningsraketen. Basen på Mars kräver också minst tre SLS jag tror fyra för att att de ska ha bra utrustning för utforskning och säkerhet. Och en SLS per resa vart sjunde år. Därtill mindre raketer för kommunikationssatelliten, LAS och resupply av bränsle och förnödenheter. Det är väl lika många Saturn V som användes för Apollo- och Skylab, så det vore inte helt orealistiskt om viljan fanns (och jag är imponerad av hur kongressen tjatar på NASA att äntligen göra nåt). Plus en föregående expedition till Phobos, där allt är slit och släng Apollo style, utom habitaten i Phobos Stickney-krater.

Kan man göra det med en mindre insats?
Mars Direct är renodlat optimal för minsta kostnad och tidigast genomförande. Men tunn med säkerhet. Att landa utan fulltankat ascent stage, så att man kan avbryta, och kunna komma upp även om man landar för långt från Marsbasen. Att producera bränsle ur Mars atmosfär är en lockande tanke och skulle underlätta. Men till priset av extremt ökad risk i expeditionens allra farligaste tillfälle. Jag tror inte att det kommer att göras på det sättet. Om expeditionen misslyckad så är alla kostnader bortkastade, så det framstår inte ens ekonomiskt fördelaktigt. Och vad ska man med bränsle till på Mars, förutom för bemannade uppskjutningar? Föga.

Spännande, har kikat lite på diverse lösningar jag med... Tror jag sett "Mars Direct" lösningen presenterad av idé skaparen själv på Youtube om jag inte minns helt fel...

Hans ide är väl som du säger rätt riskfylld (med dagens mått mätt) men säkrare än Apollo uppdragen antar jag... och det är väl lite så han tänker... skall vi göra det helt riskfritt så kommer det kosta så mycket att det troligen inte blir av inom de närmaste 60 åren typ...

Han jämförde väl lite med andra typ annan exploration av typ jorden på tidigt stadie... det finns helt enkelt folk beredda att ta risker... och 10 missions varav 8 fungerar är bättre än att aldrig skicka en...

Jaja...

Annars låter ju en farkost i bana runt jorden/mars hyffsat bra ändå... den kan ju även byggas ut i omgångar när den passerar jorden...

Elon Musks uttalade plan i veckan att landa människor på Mars 2025 är nog politiskt definierad. Den skulle skickas upp före valet 2024, om åtta år då nästa president sannolikt regerat i åtta år. Vita Huset har incitament att stödja ett rymdprogram som ger resultat inom åtta år. Obama har motarbetat NASA och tvingat fram commercial space som varit nödvändigt för SpaceX m.fl. medan kongressen stött NASA som enligt diffusa uttalanden utan någon verklig plan vill skicka SLS/Orion bemannad ett varv runt Mars nån gång i slutet av 2030:talet, om de får använda det mesta av NASAS budget under kommande kvartssekel till det. Så Elon Musk är beroende av fortsatt stöd av nästa president som motvikt. Nu talar kongressen dessutom seriöst om Månen istället för Mars. Politiskt är det en planlös ofokouserad röra.

Om SpaceX lyckas (åter)använda en Falcon Heavy till att landa Dragon på Mars 2018 så är det ett stort steg. Det vore mer massa än allt som hittills har landats på Mars! Det räcker att landa ett antal Dragons, och en ascentvehicle som måste vara större. Besättningen kan landa intill och plocka ut utrustning ur dem och bygga upp sin bas efter att de anlänt. Några moduler och ett raketsteg i LEO kommer att kunna finnas färdiga 2024, om man håller allt enkelt och tar stora risker. Och det kräver massor av bränsle för helt kemisk överfart av alltihop fram och tillbaka så FH får jobba flitigt. Finns inte tid att använda solelektriska raketer som stöd för landning redan 2024.

Vid en dödsolycka lär staten förbjuda ytterligare användning av de inblandade systemen, liksom den strandsatte rymdfärjan pch skrotade den så fort som möjligt. Det gjordes inte efter första olyckan bara p.g.a. militärens behov under kalla kriget och Reagans utlovade SDI. Men om Elon Musk själv är passagerare som omkommer så skiter han väl i övriga konsekvenser av en olycka. Utan honom kommer dessutom SpaceX att överge alla ambitioner till Mars och bli ett kommersiellt börsnoterat företag med fokus på kommunikationssatelliter i Jordens omloppsbana.

Så trött på detta, så fort det sker en olycka med rymdfarkoster ger det drivkraft till motståndarna. Varje dag krockar bilar, bussar, motorcyklar, långtradare och mopeder ute på vägarna, båtar går på grund ute till havs, tåg spårar ur järnvägsrälsen och flygplan störtar ner mot marken samt cyklister ramlar omkull. Människor omkommer men ingen inget tal om att förbjuda dessa fordon. (att Concordeflygplanen slutade köras berodde på ekonomisk nedgång efter rädsla vid en olycka)

Är dock glad att USA slutade köra rymdskytteln helt enkelt för att den bara gick några varv i omloppsbana runt Jorden. Den gjorde förstås sitt nyttoarbete, men under 30 års tid (1981-2011) slösade man mest tid på detta och hela tiden sköts vidare satsning på bemannad utforskning av Solsystemet upp på framtiden.

Vilka problem inför en marsresa som inte en månresa gör?

Skillnad i bränsleförbrukning för ton är inte så stor alls. Men det är mycket som är annorlunda. Det föreslås ofta att en resa till Mars bör förövas med en resa till Månen. Jag tror att den främsta erfarenheten av det vore att få organisationen att funka smidigt, inte så mycket som är användbart för specifika system.

KOMMUNIKATION
LUNA realtidskommunikation och fjärrstyrning. Jordens GPS- och comsats är potentiellt tillgängliga.
MARS Upp till drygt 20 minuters lag. Radiotystnad någon vecka bakom Solen, och landning enligt ekonomisk Hohman-bana sker nära inför det.
Arbetet på Månen blir effektivare än på Mars med direkt stöd från Jorden. Mars kräver autonomi i mjukvara och system som är gjorda för besättningen att kontrollera. ISS drift har massivt stöd av personal på marken.

RESTID
L En vecka ToR, eller tre veckor för en hel måndag. En Orion klarar det.
M Tusen dygn ToR.
Life support med återvinning behöver utvecklas för Mars. Förråd behöver tas med. Rymdskeppet måste designas så att förråd och bränsle fungerar som strålningsskydd runt besättningen. Från Månen kan man komma hem inom 3 dygn närsomhelst.

GRAVITATION
L 16% av Jordens.
M 38%.
Utrustning på månytan kan göras lättare och svagare än på Mars. Ser ut som om människpr fixar tusen dygn i mikro- och Mars-gravitation så simulerad gravitation behövs förhoppningsvis inte.

ENERGIKÄLLA
L 14 dygn långa nätter kräver massiva batterimängder, en kärnreaktor eller hibernering. Eller helt enkelt inte mer än 14 dygn långa expeditioner på ytan, sen kanske ett hopp till en andra bas på motsatt sida där gryningen kommer. Eller, en bas på Månens poler där Solen alltid skiner med bara korta avbrott av bergtoppars skuggor. Mars dygn är 25 timmar, solceller funkar bra.

RESURSER PÅ PLATS
Månen och Mars har mycket olika sammansättning. På Mars kan man enkelt utvinna metan ur atmosfären, om man hittar vatten eller har med sin väte. Men frågan är vad man ska ha det till när man kan använda batterier för att lagra solenergi istället. Att landa med ett tomt ascent stage tycker jag som sagt är för farligt, och vad ska man skjuta upp från Mars annat än besättningen och stickprov?

Det finns fler skillnader, som igendammade solpaneler på Mars och kanske destruktiva elektriska urladdningar vid gryning och skymmning i Månens damm som svävar strax över ytan. Man kan nog bygga mycket som one size fits both, men då är det inte optimalt för någondera.

Det är nio månader kvar till mars. ska man resa till mars går det åt mycke bränsle.

Faktiskt inte mycket mer än till Månen eller ens till geostationär bana (om man använder Mars atmosfär för aerocapture). Raketmotorn bränner bort sitt bränsle under de första mi uterna. Sen faller rymdskeppet handlöst på sin ballistiska viktlösa bana likt en avlossad kula. Till Mars varierar restiden mellan sex och nio månader för att Mars bana är så excentrisk, oval. Men det kräver inte mer bränsle att ta sig dit, bara mer bränsle och motsvarande mindre tid på Mars och mer tid ombord på konservurken i intet däremellan.

Jag tillhör dem som tycker att man borde börja med att bygga en permanent månbas helt enkelt för att det är så mycket närmare. NASA har själva sagt att om de skal skicka människor till Mars så är det enkel biljett som gäller, men när det gäller månen så fick man tur och retur redan 1968.

Det är klart att Mars är mer intressant än månen, framför allt eftersom vissa tror att det kan finnas liv där. Visst skulle en permanent bas på Mars också vara jätteintressant, men frågan är vilka människor som skulle palla att göra detta. Det är lätt att säga att man vill vara första människan på Mars, men hur känns det när man verkligen är där? Det är nog svårt att föreställa sig.

En av de jobbigaste sakerna med mars är att det är så stor fördröjning när man kommunicerar med jorden och denna fördröjning varierar kraftigt beroende på Mars och jordens omloppsbanor.

Ja som första marsian så kommer man nog bara att sitta och längta efter den andra. Det blir nog väldigt ensamt. Det skulle vara smart att skicka upp en man och en kvinna i fertil ålder så att man kunde få barn som är födda på planeten, men det finns ingen förlossningsavdelning där så de skulle nog bli rätt riskabelt.

Över huvud taget skulle de nog vara väldigt smart att de första som skickas till mars är läkare.

Batteridriven enhjuling is the way to go on Mars! Eller faktiskt att inte gå, bokstavligen. Vejjar lätt undan hinder och styrs intuitivt av sin sittare som kan bära en på ryggen utan att nästan alls känna av vikten. Med trampor som reserv. Cykel är en bra idé, bara inte här på Jorden där vi har syreatmosfär som vi kan bränna fossila kolväten i för motordrift, och breda vägar sedan romartiden. Enhjulingar was made for Mars/Moon.

Men, allt det där med vad som är "riskabelt", det är ju precis det som har stoppat oss från att redan vara där ...

Tänk på att dessa överdrivna risk-analyser vi idag tycks låta styra allt vi gör, inte fanns förr.
Om vi hade varit lika rädda för "riskerna" så hade vi människor ju aldrig lämnat våra "grottor".
Vi hade aldrig upptäckt Amerika.

Och ärligt talat borde vi vara precis lika driftiga nu också.
Det enda som behövs är ett fattat beslut, och vilja.
Men vilja finns redan.

Om någon raket exploderar - so what!!
Det ska ju ändå vara ett ständigt pågående projekt, en kolonisering.
Och då får man kallt räkna med att alla inte kommer att klara sig.

Så vi borde bara börja skicka iväg folk dit.
Raket efter raket efter raket efter raket.

Dvs inga löjliga "vetenskapliga experiment", utan samma äventyrsanda som präglat hela människans historia!!!



Idag är det "värdelöst", och "meningslöst" att ens bry sig om Mars, och Månen.
Eftersom vi inte har något som knyter oss till dem.

Men det hade förändrats den sekund de första kolonisatörerna landade där.

Då hade det förändrats.
Då hade det blivit ett prioriterat projekt.
Då hade raket-farten mellan planeterna, mellan himlakropparna hittat all nödvändig finansiering.

Vilken folkvald politiker hade ens någonsin vågat göra annat?
Vem hade vågat säga att "vi har inte råd att skicka förnödenheter"?

Ingen!


Så grejen är helt enketl att vi bara Måste dit.
Om vi inte tar det initiativet själv, vi "vanligt o-statliga" folk, så kommer politikerna att fortsätta hitta på ursäkter och undanflykter.

Inget kommer att hända förrän vi Är Där.



Tänk tex om den första expeditionen har riktiga långlivade livsuppehållande funktioner med sig.
Och att de astronauterna plötsligt förklarar att de minsann inte kommer att komma tillbaka.
Inte kommer att komma tillbaka förrän man skickar dit en ny koloniserings-trupp dit.
Dvs gjort myteri, utövat utpressning.
Vad hade politikerna gjort då?



Men grejen är också att när vi väl är där.
Då blir det plötsligt ett Måste för Jordens alla ingenjörer och forskare att fortsätta effektivisera, gör allt inblandat mycket effektivare, billigare, starkare och snabbare etc.



Ett bara skicka dit en ensam Elon Musk, det är mest en ego-grej för honom.

Det som hade krävts för att verkligen få igång detta, det hade varit att skicka dit ett större antal.
Skicka en hel grupp, gärna med flera raketer - många trupper.

Och väl där - stanna!

Då kommer Jorden att följa med.
Pga att att det då blir ett politiskt Tvång att hjälpa till.