İnsanları Mars'a göndermek ve onları güvenli bir şekilde Dünya'ya geri getirmek, insanlığın şimdiye kadar üstlendiği en karmaşık girişimlerden biri olacak. Aynı anda ele alınması gereken çok sayıda sorun var ve başarılı bir görev için tüm bunların çözülmesi gerekiyor. NASA'nın alçak Dünya yörüngesindeki insanlı görevlerde ve Ay'a yapılan bazı görevlerde geniş bir deneyimi var. Artemis görevleri bize Ay'da daha fazla (ve güncel) deneyim kazandıracak. Ayrıca güneş sistemimizdeki tüm gezegenlere uzay aracı gönderdik. Ancak henüz insanları Mars'a göndermeye hazır değiliz.
Bir Mars görevi geliştirmek, sadece oraya gidebilecek, inebilecek ve geri dönebilecek bir uzay aracı tasarlayıp inşa etmekten ibaret değil. Başarılı bir görev, Mars'ta bilimsel faaliyetler yürütebilmeli, aynı zamanda astronotların kendilerinden isteneni yapabilmeleri ve bunu güvenli bir şekilde yapabilmeleri için insan sağlığı ve performans sorunlarını anlamalı, takip etmeli ve garanti altına almalıdır. Ayrıca başarılı bir görev, Mars'ta yerli bir yaşam varsa, Mars'ı ya da Dünya'ya dönüşte Dünya'yı kirletme riskini almamak için gezegen koruma sorunlarını da ele almalıdır.
Bu çok farklı bileşenler, bazı tasarımlar daha sabitlenmeden, en başından itibaren birlikte geliştirilmeli ve tek bir görev konsepti ve planına entegre edilmelidir. Dikkate alınması gereken hususlar şunları içeriyor:
- Mühendislik. Mars, çok yıllı bir görev süresi, hızlı bir şekilde Dünya'ya dönüş imkanı olmayan aylarca süren Mars yolculuğu, ince bir atmosferden çok tonluk yüklerin inişi ve kalkışı ile görev kontrolünden gerçek zamanlı destek almadan astronotların yüzey operasyonları ve uzaya fırlatılması gibi emsali olmayan operasyonel zorluklar getiriyor.
- İnsan sağlığı ve performansı. Mürettebatın yetenekleri ve sınırlamaları, görev mimarisini doğrudan şekillendiriyor. Fiziksel, bilişsel ve psikolojik alanlardaki bozulma ve iyileşme, tüm görev zaman çizelgesi boyunca açıkça anlaşılmalıdır; çünkü insan mürettebatın her zaman en yüksek performansta veya başka bir sabit durumda çalışacağını varsayamayız.
- Bilim. Bir insan görevi, robotik olarak elde edilebileceklerin ötesinde bilimsel getiri sağlamalıdır. Astronotların bilimsel faaliyetleri, potansiyel olarak onlarca kilometrelik geçişleri, gerçek zamanlı jeolojik yorumlamayı, akıllı numune toplamayı ve bir yaşam alanı içinde numunelerin ön analizini içeriyor. Üst düzey bilim hedefleri, operasyonel gerçekler, mürettebat yeteneği ve gezegen koruma kısıtlamaları ile entegrasyon gerektiriyor.
- Gezegen koruma. İnsanların dahil olduğu durumlarda Mars'ın ileri yönde kirlenmesi ve Dünya'ya geri dönüş kirlenmesi risklerine yönelik planlar, donanımın zaten tasarlanmış veya üretilmiş ve değiştirilemez olabileceği son aşama prosedür geliştirme sırasında bunları yönetmeye çalışmak yerine, mimari geliştirmenin başlarında yapılmalıdır.
Bu konuyu ilk kez tartışmak ve bu farklı bileşenlerin nasıl entegre edileceğini ele almak için yakın zamanda 'Achieving Mars XII' çalıştayını düzenledik. Katılımcılar arasında NASA, endüstri ve akademiden, tüm bu görev unsurlarını kapsayan temsilciler yer aldı. Tartışmayı somut hale getirmek için, olası görev konseptlerinin yelpazesini kapsayacağını düşündüğümüz iki farklı görev senaryosu oluşturduk: biri kaynak olarak kullanılabilecek yüzey altı buzu olabilecek bir Mars bölgesine, diğeri ise bugün bilim yapmaya odaklanan bir bölgeye.
Çalıştaydan elde edilen bulgular, insanlı Mars keşfinin dört disiplinin birlikte çalışmasıyla çözülmesi gereken birkaç temel zorlukla karşı karşıya olduğunu vurguladı:
- Başarılı bir insan görevi planlaması, dört bileşen disiplininin tamamından gelen girdileri entegre etmeli ve bunu planlamanın en başından itibaren yapmalıdır.
- Disiplinler arası entegrasyon, sık etkileşim ve alışverişin olduğu sürekli bir süreç olmalıdır; tek bir toplantı veya gruplar arası etkileşimle yapılamaz.
- 'Ay'dan Mars'a' yaklaşımının uygulanması, sıradaki bir sonraki göreve değil, tüm programa bakmayı gerektiren stratejik bir yaklaşım gerektiriyor; örneğin, Artemis programından Mars görevlerine uygun ileri besleme geliştirmek, şu anda Ay'da yapılması gereken Mars'la ilgili faaliyetlerin belirlenmesini ve uygulanmasını gerektiriyor.
- Mars numune iadesini de içerebilecek öncü iniş ve yörünge görevleri, mürettebat riskini en aza indirmek, bilimi tanımlamak, görev operasyonlarını planlamak ve güvenli bir insan inişi için yüzey jeoteknik özelliklerini belirlemek için gereklidir.
Çalıştay katılımcıları, bu disiplinleri entegre etme konusunda NASA'ya özel önerilerde bulundu:
- NASA, mühendislik/mimari, bilim, sağlık ve insan performansı ile gezegen koruma topluluklarıyla, tümünün mimari ve görev planlamasına girdi sağlaması ve entegre bir görev konsepti ve tasarımının olmasını sağlamak için erken koordinasyon sağlamalıdır.
- Bu toplulukların her birinden temsilci içeren NASA tarafından yetkilendirilmiş bir topluluk grubu, çalıştayımızın devamı niteliğinde üç aylık veya altı aylık çalıştaylar düzenlemek üzere görevlendirilmelidir. Bu çalıştayların hedefleri, gerçek bir entegre görev konseptine doğru ilerlemeye devam etmek ve belirli iniş bölgesi kriterleri ve önerileri geliştirmek olacaktır.
- NASA, bu dört disiplin içinde uzun hazırlık süresi gerektiren alanların belirlenmesini ve geliştirilmesini sağlamak için Mars insan görevi mimarisinin geliştirilmesine şimdi başlamalıdır.
- NASA, iniş bölgesi tehlike analizini ve görev planlamasını desteklemek için yüksek çözünürlüklü bir görüntüleyici uçurmalıdır; MRO uzay aracı ve HiRISE yüksek çözünürlüklü görüntüleyicisi tasarım ömürlerinin çok ötesinde ve HiRISE veri kalitesi, enstrüman zamanla bozuldukça düştü.
Bu önerilerin uygulanması, Mars'a başarılı insan görevleri gerçekleştirmek istiyorsak gerekli olacak. Görev konseptleri ve özel mimari tasarımlar geliştirmenin kritik yolundalar ve bu eylemleri gerçekleştirene kadar bizi insanlı Mars görevlerini uygulamada ileriye taşıyacak pek bir şey olamaz. Bu öneriler, insan görevlerinin her zaman bir nesil daha ileride olmasını önlemek için çalışmalar nispeten düşük bir seviyede devam etse bile şimdi uygulanmalıdır.
Bruce Jakosky, Colorado Boulder Üniversitesi'nde emekli profesör ve Washington Üniversitesi'nde bağlı profesördür. 50 yıllık Mars araştırmacısı olup, on yıldan fazla bir süre Mars'ı yörüngede inceleyen ve keşfeden MAVEN uzay aracı görevinin Baş Araştırmacısıydı.
Scott Hubbard, NASA'nın Ames Araştırma Merkezi'nin eski Direktörü, ilk NASA Mars Program Direktörü ve 50 yılı aşkın süredir uzay keşfi alanında aktif. Şimdi Stanford Havacılık ve Uzay Bilimleri Bölümü'nde yarı emekli bir öğretim üyesi olan Hubbard, Stanford Ticari Uzay Taşımacılığı Merkezi'ni ve hakemli dergi New Space'i kurdu.
Jennifer Rochlis, eski bir NASA bölüm şefi ve İnsan Sistemleri Entegrasyonu konusunda önde gelen bir uzman olup, insan performansı, teknoloji ve karmaşık görev sistemleri kesişiminde uzmanlığa sahiptir; şu anda Advancing Frontiers, Inc.'in kurucu ortağı ve CEO'su ve Uzay Tıbbı Mühendisliği ve Tasarımı Organizasyonu'nun kurucu ortağı ve yönetim kurulu başkanıdır.
Timothy Kokan, L3Harris'in Uzay İtki ve Güç Sistemleri Segmentinde bir bilim insanı olup, çeşitli uygulamalar için çok çeşitli uzay araçları, gezegen iniş araçları ve fırlatma araçlarının görev analizi ve kavramsal tasarımında 20 yılı aşkın deneyime sahiptir. Halen L3Harris'in Artemis ve İnsanlı Mars Keşfi mimari geliştirme çabalarına liderlik etmektedir.
