De udsatte drømme om Mars

Officielt planlægger USA at sende astronauter til den røde planet i 2030'erne. Det ser ikke sandsynligt ud. Men hos NASA bliver ingeniører som Bret Drake ved med at stoppe. Ved

• Brian Bergstein arkiv side

24. oktober 2012

I august brugte NASA en række præcise og vovede manøvrer til at sætte en et-tons robot-rover navngivet Nysgerrighed på Mars. En kapsel indeholdende roveren hoppede i faldskærm gennem Mars-atmosfæren og foldede derefter en himmelkran ud, der sænkede Nysgerrighed sikkert på plads. Det var en spændende øjeblik : her var folk, der kommunikerede med et stort og sofistikeret stykke udstyr 150 millioner miles væk, da det begyndte at udføre eksperimenter, der skulle øge vores forståelse af, om planeten har eller nogensinde har haft liv. Så da jeg besøgte NASAs Johnson Space Center i Houston et par dage senere, forventede jeg at finde folk, der stadig soler sig i eftergløden. Helt sikkert spillede Houston-centret, hvor astronauter får anvisninger fra Mission Control, ikke hovedrollen i Nysgerrighed . Det projekt var centreret om Jet Propulsion Laboratory, som Caltech administrerer for NASA i Pasadena. Ikke desto mindre havde landingen været en bemærkelsesværdig begivenhed for hele det amerikanske rumprogram. Og alligevel fandt jeg ud af, at Mars ikke var et helt lykkeligt emne i Houston - især blandt folk, der mener, at mennesker, ikke kun robotter, burde udforske der.

I sit lange, men smalle kontor i hovedbygningen i det vidtstrakte Houston-center, har Bret Drake udarbejdet en omrids forklarer, hvordan seks astronauter kunne sendes på seks måneders flyvninger til Mars, og hvad de ville gøre der i halvandet år før deres seks måneder lange flyvninger hjem. Drake, 51, har tænkt på dette siden 1988, da han begyndte at arbejde på, hvad han kalder udforskningen hinsides lave jordkredsløbsdrømme. Dengang forventede han, at folk ville vende tilbage til månen i 2004 og være på randen af ​​at rejse til Mars nu. Den udsigt blev hurtigt udelukket, men Drake pressede på: i slutningen af ​​1990'erne var han det udarbejde planer til menneskelige Mars-missioner, der kunne finde sted omkring 2018. I dag er det officielle mål, at det skal ske i 2030'erne, men finansieringsnedskæringer har hæmmet NASAs evne til at udvikle mange af de teknologier, der ville være nødvendige. Faktisk blev fremskridtet helt standset i 2008, da Kongressen, i et forsøg på at påtvinge NASA sparsommelighed, forbød den at bruge penge til at fremme den menneskelige udforskning af Mars. Mars var et beskidt ord på fire bogstaver, beklager Drake, som er vicechefarkitekt for NASAs menneskelige rumfartsarkitekturteam. Selvom denne regel blev ophævet efter et år, ved Drake, at NASA for evigt kunne forblive 20 år væk fra en bemandet Mars-mission.

Denne historie var en del af vores november 2012-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Hvis det at sætte mennesker på månen betød de ekstraordinære ting, som teknologien muliggjorde i midten af ​​det 20. århundrede, ville det at sende mennesker til Mars være versionen fra det 21. århundrede. Flyvningen ville være meget mere besværlig og isolerende for astronauterne: hvorimod Apollo-besætningerne, der tog til månen, aldrig var mere end tre dage hjemmefra og stadig kunne se dets velkendte træk , ville en Mars-besætning se Jorden skrumpe ind til blot et af milliarder af glimt i rummet. Når de landede, skulle astronauterne overleve i en frysende, vindblæst verden med uåndbar luft og 38 procent af Jordens tyngdekraft. Men hvis Drake har ret, kan vi få denne rejse til at ske. Han og andre NASA-ingeniører ved, hvad der kræves, lige fra et landende køretøj, der kunne få mennesker gennem Mars-atmosfæren til systemer til at fodre dem, beskytte dem og transportere dem rundt, når de først er der.

Problemet, som Drake og andre fortalere for menneskelig udforskning af Mars står over for, er, at fordelene for det meste er immaterielle. Nogle af de begrundelser, der er blevet fremført - inklusive ideen om, at folk skal kolonisere planeten for at forbedre menneskehedens chancer for at overleve - holder ikke til en økonomisk analyse. Indtil vi rent faktisk har forsøgt at holde folk i live der, vil permanente menneskelige bosættelser på Mars forblive et opdigtet science fiction.

Et bedre argument er, at udforskning af Mars kan have videnskabelige fordele, fordi grundlæggende spørgsmål om planeten forbliver ubesvarede. Vi ved, at Mars engang var våd og varm, siger Drake. Så opstod der nogensinde liv der? Hvis ja, er det anderledes end livet her på Jorden? Hvor blev det hele af? Hvad skete der med Mars? Hvorfor blev det så koldt og tørt? Hvordan kan vi lære af det, og hvad det kan betyde for Jorden? Men lige nu Nysgerrighed udforsker netop disse spørgsmål, affyrer lasere mod klipper for at bestemme deres sammensætning og jager efter tegn på mikrobielt liv. På grund af sådanne robotmissioner er vores viden om Mars forbedret så meget i de sidste 15 år, at det er blevet sværere at argumentere for at sende mennesker. Folk er langt mere tilpasningsdygtige og geniale end robotter og ville helt sikkert opdage ting, som droner ikke kan, men at sende dem ville øge omkostningerne ved en mission eksponentielt. Der er bare ingen reel måde at retfærdiggøre menneskelig udforskning udelukkende på grundlag af videnskab, siger Cynthia Phillips, en seniorforsker ved SETI Institute, som jagter efter beviser for liv andre steder i universet. For omkostningerne ved at sende et menneske til Mars, kunne du sende en hel flotille af robotter.

Og alligevel har menneskelig udforskning af Mars en stærk tiltrækningskraft. Ingen planet i vores solsystem er mere som Jorden. Vores nabo har rytmer, vi genkender som vores egne, med dage lidt længere end 24 timer og polare iskapper, der vokser om vinteren og skrumper om sommeren. Menneskelige opdagelsesrejsende på Mars ville dybt udvide grænserne for menneskelig erfaring - hvilket i mange rumfortaleres sind giver en umådelig fordel ud over videnskaben. Der har altid været opdagelsesrejsende i vores samfund, siger Phillips. Hvis udforskning af rummet kun er robotter, mister du noget, og du mister noget virkelig værdifuldt.

Apollo tømmermænd

Mars blev foreslået som et sted at udforske, selv før rumprogrammet eksisterede. I 1950'erne argumenterede videnskabsmænd som Wernher von Braun (der havde udviklet Nazitysklands kampraketter og senere overvåget arbejdet med missiler og raketter for USA) i magasiner og på TV at da rummet blev menneskehedens næste grænse, ville Mars være et oplagt interessepunkt. Vil mennesket nogensinde tage til Mars? af Braun skrev ind Colliers magasin i 1954. Jeg er sikker på, at han vil – men der vil gå et århundrede eller mere, før han er klar.

Kennedys mål var ikke at fremme videnskaben eller endda, i virkeligheden, at yderligere udforskning af rummet. At gå til månen var en proxy for et atomangreb på Sovjetunionen. Og det viste sig at være en suboptimal måde at bygge et rumprogram på på længere sigt.

Von Braun og andre rumarkitekter så Mars som et slutpunkt i en trinvis tilgang til menneskelig rumudforskning - en formulering, der påvirkede NASAs langsigtede plan i 1959, kort efter at agenturet blev oprettet. Under denne ramme ville mennesker først nå et lavt kredsløb om Jorden. Så ville de udvikle skibe, der pålideligt kunne gå til og fra kredsløb. En rumstation ville følge efter. Dernæst, engang efter 1970, ville folk lande på månen og til sidst på en uspecificeret fremtidig dato på Mars. Alt imens, ubemandede sonder ville også udforske solsystemet . Den underliggende idé - at hvert trin ville give ekspertise nyttig for dem, der fulgte - er en af ​​de store memer i rumfartens historie, siger Roger Launius , en tidligere chefhistoriker for NASA, som nu er seniorkurator i rumflyvning ved Smithsonian Institution. En hel masse mennesker købte ind i det.

Planen kunne have holdt, bortset fra at i 1961, da kun det første skridt var nået, sprang præsident John F. Kennedy over de næste to og lovede at nå månen ved udgangen af ​​årtiet.

Kennedys mål var ikke at fremme videnskaben eller endda, i virkeligheden, at yderligere udforskning af rummet. At gå til månen var en proxy for et atomangreb på Sovjetunionen, en psykologisk taktik, der havde til formål at hævde amerikansk overlegenhed. Og det viste sig at være en suboptimal måde at bygge et rumprogram på på længere sigt. Et uholdbart niveau af ressourcer gik med til at nå månen - på sit højeste i midten af ​​1960'erne fik NASA 5 milliarder dollars om året, mere end 4 procent af det amerikanske budget. (Det bliver omkring 0,5 procent nu.) Allerede før Neil Armstrong og Buzz Aldrin hoppede hen over månens overflade i 1969, blev NASAs budgetter og arbejdsstyrke skåret ned. Ved at caste Apollo som et løb, var der ingen grund til at fortsætte, når vi først vandt løbet, siger John Logsdon, grundlægger af Space Policy Institute ved George Washington University.

NASA-ledelsen foreslog menneskelig udforskning af Mars efter månen, men Nixon-administrationen afviste ideen som for dyr. Præsidentens økonomiske rådgiver citerede en meningsmåling, offentliggjort i Newsweek magasin omkring to måneder efter månelandingen, hvor 56 procent af de adspurgte sagde, at regeringen burde reducere midlerne til rumudforskning. (I 1979, endnu en afstemning ville opdage, at halvdelen af ​​amerikanerne følte, at det ikke havde været det værd at lande mænd på månen.) NASA fortsatte sit ambitiøse og succesrige program med at udforske Mars og andre planeter med ubemandede sonder som f.eks. Viking , Mariner , og At rejse . Men menneskelig udforskning trak sig tilbage til trin to i NASAs oprindelige ramme: rumfærgen ville flyve 135 gange fra 1981 til 2011. Dernæst kom trin tre, den internationale rumstation . Da Bret Drake fik sin luft- og rumfartsingeniøruddannelse og begyndte at arbejde som entreprenør på shuttle-missioner i midten af ​​1980'erne, var ideen om at sende mennesker til Mars stort set faldet af radaren.

Så i 1986 Udfordrer eksploderede kort efter opsendelsen og dræbte alle syv astronauter ombord. NASA suspenderede shuttleflyvninger i to et halvt år og blev tvunget til en brydende revurdering af formålet. Kommissioner blev nedsat; bemandet udforskning af månen og Mars blev endnu en gang foreslået som langsigtede mål. Og den 20. juli 1989, 20-året for den første månelanding, blev præsident George H.W. Bush sagde, at USA skulle stræbe efter begge steder. Ligesom Columbus drømmer vi om fjerne kyster, vi endnu ikke har set, sagde han. Hvorfor månen? Hvorfor Mars? Fordi det er menneskehedens skæbne at stræbe, at søge, at finde.

Hvad spiser du?

Kongressen dræbte Bushs plan, i det mindste delvist fordi NASA anslog, at den ville koste omkring 500 milliarder dollars over 30 år. Bushs søn, præsident George W. Bush, og hans efterfølger, Barack Obama, har siden holdt op med menneskelig udforskning af Mars som et mål for NASA, men den nødvendige finansiering for at få det til at ske er ikke fulgt under nogen af ​​administrationerne.

Alt imens har Drake og hans kollegaer sat sig i gang med det langsigtede arbejde, der kræves for at holde muligheden åben. Som det sømmer sig for en livslang NASA-medarbejder, mangler Drake de vilde øjne af rumkoloniserings-zeloter. Han er tydelig og reserveret, selv når han erkender sin frustration over de endeløse studier, hans gruppe har skullet udføre i fraværet af en egentlig Mars-mission. Vi ved, hvad udfordringerne er, siger han. Vi ved hvilke teknologier, vi ved hvilke systemer vi har brug for.

Udfordringerne er overvældende. Det fremgår meget tydeligt af missionsoversigten, officielt kaldet en designreferencearkitektur, som han gennemførte i 2009. At gå ud i rummet i mere end to år ville udsætte astronauterne for en hidtil uset grad af isolation og udvidet vægtløshed; det længste ophold i rummet har hidtil været 14 måneder. Potentielt dødelige kosmiske stråler, som er blokeret af Jordens magnetfelt og atmosfære, ville ramme rumfartøjet under flyvning og true astronauterne på Mars. NASA kunne reducere eksponeringen for den normale baggrundsstråling i rummet ved at bygge afskærmning ind i rumfartøjet og Mars-habitaterne. Men det har formentlig brug for en bedre metode til at forudsige lejlighedsvise soludbrud, der udsender højere doser af stråling, så astronauter kan være sikre på at trække sig tilbage til specielle storm shelters.

Et andet uløst problem er, at Mars-atmosfæren er tyk nok til, at et landende køretøj har brug for termisk beskyttelse mod den friktion, det ville generere ved indsejling, men det er også for tyndt til væsentligt at bremse et sådant fartøj. Det betyder, at der kræves et nyt nedstigningskøretøj: himmelkranen, der plejede at lande Nysgerrighed ville ikke fungere for landende mennesker, hvis fartøjer kunne veje 30 gange mere. Selvom NASA er ved at bygge et heavy-lift køretøj, der kan tage mennesker til Mars - i det væsentlige en større version af de raketter, der fløj til månen - er en lander endnu ikke i værkerne. Drake siger, at udvikling og test af teknologier til en lander skal starte i de næste par år, hvis en mission i midten af ​​2030'erne skal være mulig.

Bruce Sauser, foran en mockup af et rumhabitat, har en prøve af vævede Kevlar-strimler, der kunne dække en oppustelig struktur på Mars.

Alt det er skræmmende, men raketten er kernen i, hvad NASA har gjort før. En meget større udfordring ville komme fra at skulle gøre noget helt nyt: beskytte og fodre mennesker på en anden planet over en lang strækning. Astronauter, der tilbringer længere perioder på Mars, bliver nødt til at tage deres rumdragter og hjelme af og trække vejret inde i en lukket struktur. Der er grunde til at være optimistisk; rumstationen har tilbudt vigtige lektioner om at bygge og vedligeholde lukkede kredsløb, livsunderstøttende systemer, hvor vand og luft genbruges. Det er også muligt at udvinde ilt fra kuldioxiden, der udgør 95 procent af Mars-luften.

Men der er stadig grundlæggende problemer, såsom at finde ud af, hvad de rejsende ville spise. Et Mars-habitat kan have et drivhus, men det er usandsynligt, at astronauter kan vokse nok til at opfylde alle deres kaloriebehov. Og NASA-fødevareforskeren Michele Perchonok tror ikke på, at den dehydrerede mad, som astronauter injicerer med vand på rumstationen, kan bevare tilstrækkelige næringsstoffer i fem år - hvilket er, hvor længe det skal holde, hvis noget bliver sendt forud for den første besætning, som forestillede sig. Mange løsninger er ikke-startere, fordi en raket til Mars kun ville være i stand til at bære så meget vægt i mad og madlavningsudstyr. Trykbehandling af maden er nok svaret, men det er svært at perfektionere den metode. Da jeg nævnte for Perchonok, at en Mars-mission helt sikkert var mere end 20 år væk, grinede hun. Det håber jeg, sagde hun. For vi har meget arbejde at gøre.

I en anden bygning overvåger Bruce Sauser - der har været hos NASA lige så længe som Drake - flere projekter, der kunne bruges på Mars. Et af dem er et levested, der kunne modstå lunerne på en planet, hvor temperaturer varierer fra −140 °C til 25 °C, og storme støder landskabet med støv. Sauser (som har en klassisk titel: leder af systemarkitektur- og integrationskontoret i ingeniørdirektoratet) forsøger at mestre en blanding af materialer til habitatet. Nogle lag ville give isolering og strålingsafskærmning, for eksempel, mens andre ville være hårde nok til at afværge punkteringer. Til gengæld ville disse lag passe over blærer for at holde luften ind. En idé er at gøre habitatet oppusteligt, så det kan pakkes tæt på vej til Mars.

Sauser vurderer, at det kan tage 10 til 15 år at være sikker på dette levesteds pålidelighed. Hans team har eksperimenteret med materialer som Kevlar og Nextel, en isolator, der bruges på pendulfarten. Men han siger, at finansieringsnedskæringer og indefrysninger har gjort det næsten umuligt at gøre mere end gradvise fremskridt.

Dollars er spredt ud over så mange ting, at du ikke har nok i en bøtte til at tage den ting til næste niveau, siger han. Vi har ikke en mission. Vi har ikke et slutmål. Hvis jeg ikke har det reelle behov, finansiering eller deadline, vil jeg blive ved med at pusle med det. Tja, at lægge rundt kan tage 30 år.

De rigtige ting

At løse sådanne problemer, siger Drake, ville ikke kræve så mange penge, som du måske tror. Han siger, at et panel udpeget af Obama-administrationen, Augustine-kommissionen, fik det rigtigt, da det i 2009 fastslog, at NASA kunne opretholde programmer for at få både mennesker og robotter til at udforske Mars, hvis dets årlige budget blev øget med omkring 3 milliarder dollars i forhold til 2010-niveauet. på 19 milliarder dollars.

Imidlertid går NASAs budget i den modsatte retning (det er nu under 18 milliarder dollars ), og nedskæringerne er ikke kun en afspejling af Washingtons økonomiske problemer. De afspejler også den ambivalens, som offentligheden føler omkring, hvad NASA opnår. På det mest praktiske plan har den bedste videnskabelige forskning fra menneskelige missioner, fra 1970'ernes Skylab-rumstation gennem rumfærgen og den internationale rumstation, haft at gøre med knogletab, sløret syn og andre problemer, som astronauter lider af, når de fjernes fra Jordens tyngdekraft. Dette er afgørende forskning, hvis vores art skal have en fremtid i rummet. Men det har en ring af cirkulær logik: Vi skal blive ved med at sende mennesker ud i rummet, så vi forstår, hvad der sker med mennesker i rummet. Folk, der ikke er en del af NASA eller ikke er en del af rumsamfundet - måske er de velinformerede, men de ser ikke praktiske anvendelser i deres daglige liv, siger Launius, den tidligere NASA-historiker. Og de skal bare klø sig i hovedet og undre sig: hvorfor gør vi det her med de omkostninger, vi gør?

Spørgsmålet bliver så, hvor meget vi bør værdsætte de iboende fordele ved rumflyvning som et udtryk for vores ønske om at udforske vores verden på den mest ambitiøse måde.

Stan Kærlighed har en PhD i astronomi og har arbejdet på snesevis af projekter for NASA, men titlen på et ord på hans visitkort opsummerer ham bedst: astronaut. Han fløj til rumstationen med rumfærgen Atlantis i 2008 og gjorde to rumvandringer. Han siger, at argumentet for menneskelige rummissioner burde være enkelt: At udforske er en af ​​de bedste ting, folk gør. Udforskninger, der ikke er lette, inspirerer os. Vi lærer nye ting. Ofte synes de ting, vi lærer, at være værdiløse på det tidspunkt.

Hvorfor ikke kun gøre det med robotter? Vi kan godt lide det som mennesker, når folk gør ting. Hvis det eneste, du leder efter, er videnskabelige data, så send robotter. Men vi som mennesker føler en tilknytning, når mennesker går og gør sådan noget.

Love tilføjer, at selv i mangel af en åbenlys økonomisk grund til at gøre det, ville omkostningerne ved en inspirerende udforskning være værd at bære. Prisen ville være lille, siger han, sammenlignet med de penge og kræfter, der bliver brugt i grådighedens tjeneste og vores forfædres trang til at slå lortet ud af hinanden.

Et nemt svar kan være at sige, at hvis folk vil til Mars, så skal de planlægge det og betale for det selv. Faktisk beviser flere virksomheder, at de kan gøre ting i rummet relativt effektivt. En af dem er Space Exploration Technologies, eller SpaceX, et privat firma, der sender raketter til rumstationen for NASA. SpaceX’s grundlægger, Elon Musk, drømmer om at tage til Mars. Han siger, at han vil sætte folk der ind 12 til 15 år .

Det mål ser dog ud til dramatisk at undervurdere de teknologiske forhindringer. SpaceX arbejder på en heavy-lift raket at kunne tage robotnyttelast til Mars . Men mennesker kræver en større og dyrere raket, og Musk har ikke afsløret planer om at bygge en. Endnu vigtigere, han har ikke sagt, hvordan han ville udføre de andre vanskelige opgaver, som at nære de rejsende (gennem en talskvinde afviste han at kommentere). Og selv hvis en sådan privat indsats var i stand til at opfinde og udvikle den nødvendige teknologi, er logistikken for Mars-rejser så vanskelig, at omkostningerne helt sikkert ville være for høje til udelukkende at blive dækket af et nyt marked inden for rumturisme. Med andre ord ville det kræve involvering af store institutioner med økonomiske og tekniske midler – såsom et rumagentur eller en koalition af flere.

Så er problemet tilbage: at overbevise offentligheden om, at det er et værdifuldt mål. Selv inden for NASA er der ingen konsensus. Brent Sherwood, der formulerer solsystemmissioner for NASA ved Jet Propulsion Laboratory, hævder at givet agenturets finansieringsbegrænsninger, ville de ressourcer, der bruges til at få folk til Mars, blive brugt meget bedre på andre menneskelige rumbestræbelser. Blandt andet går han ind for at kolonisere månen, stimulere rumturisme og høste solenergi fra geosynkron kredsløb om jorden. Jeg er rumarkitekt. Jeg vil gerne se os gøre fantastiske ting i rummet, siger Sherwood. Jeg tror bare ikke på, at det eneste mål for forbløffende er et halvt dusin embedsmænd, der besøger Mars på 40 år.

Sherwood, 54, kom ind i rumfartsbranchen i 1988, da han arbejdede for Boeing med at planlægge menneskelige Mars-missioner. Han betragter Drake som en gammel ven; han påpeger, at ligesom mange mennesker på deres alder, blev begge inspireret af Apollo til at deltage i rumprogrammet. Men han mener, at Apollo-legenden er for stor, hvilket får folk til at foreslå Mars som den naturlige efterfølger til månen, da månelandingerne faktisk var anomalier fra den kolde krig. Bret har gjort det i alle de år. Jeg har set os blive gamle, undrer Sherwood. Jeg synes, det er særligt elegisk, at den generation, der var motiveret til at komme ind i denne forretning på grund af Apollo, er fanget i en begrænset og begrænsende og en slags malerisk vision om, hvad vi troede, vi var her for at gøre.

Hvad er NASA egentlig her for at gøre? Det er et spørgsmål, der ikke er blevet tilstrækkeligt besvaret i 40 år - ikke af politikere, rumeksperter eller agenturet selv. I mellemtiden gør Bret Drake og hans kolleger, hvad de kan for at holde en flamme i live, bare hvis vores samfund beslutter, at vi virkelig vil gøre noget grundlæggende og storslået, simpelthen fordi vi kan.

Brian Bergstein er viceredaktør på MIT Technology Review .

skjule