EPFL-wetenschappers hebben de stappen in kaart gebracht die nodig zijn om een ​​zelfvoorzienende onderzoeksbasis op Mars te bouwen die voor de lange termijn bewoonbaar zou zijn. Hun werk kan onderzoekers helpen prioriteiten te stellen voor ruimteprogramma's die zowel Mars als het zonnestelsel als geheel verkennen.

Als er ooit leven was op Mars, zijn sporen zijn het meest waarschijnlijk te vinden op de polen van de planeet. Of meer specifiek, in zijn polaire gelaagde afzettingen, dat zijn lagen ijs en stof die zich in de loop van duizenden jaren hebben opgebouwd. Dus, volgens een team van EPFL-wetenschappers, de polen zou de meest logische plaats zijn om een ​​onderzoeksbasis op te zetten en, mogelijk, kolonies. Dit team heeft een stapsgewijze strategie uitgestippeld, samen met de benodigde technologie om een ​​onderzoeksbasis op Mars te bouwen die zichzelf in stand zou houden en die een langdurige bemande aanwezigheid zou kunnen accommoderen. De resultaten van hun werk worden binnenkort gepubliceerd in Acta Astronautica en wordt vandaag gepresenteerd op de Entretiens Internationaux du Tourisme du Futur-conferentie in Vixouze, Frankrijk.

"De polen kunnen in het begin voor meer uitdagingen zorgen, maar ze zijn de beste locatie voor de lange termijn omdat ze natuurlijke hulpbronnen herbergen die we misschien kunnen gebruiken, " zegt Anne-Marlene Rüede, hoofdauteur van de studie en een student bijvak in Space Technology bij EPFL's Space Engineering Center (eSpace). En ook al denken de wetenschappers ver in de toekomst – kolonies die over meerdere generaties zullen worden ontwikkeld – zijn ze toch tot in detail in hun ontwerp gegaan. "We wilden een strategie ontwikkelen op basis van technologieën die dienovereenkomstig zijn geselecteerd en een testscenario schetsen zodat over 20 jaar, astronauten zullen dit soort ruimtemissies kunnen uitvoeren, " zij voegt toe.

Eerst de basis, dan de bemanning

De strategie van de EPFL-wetenschappers omvat het sturen van een zeskoppige bemanning naar de noordpool van Mars tijdens de poolzomer, om te profiteren van de 288 dagen continu licht, en breng ze dan veilig terug naar de aarde. Het eerste nieuwe element van hun strategie is dat deze in twee fasen zou plaatsvinden. Eerst, robots zouden worden gestuurd om een ​​minimale leefruimte voor de bemanning te bouwen en om de natuurlijke hulpbronnen die ter plaatse beschikbaar zijn te testen. Vervolgens zou de bemanning worden binnengehaald. Deze aanpak zou de nuttige lading die de spaceshuttles zouden moeten vervoeren tot een minimum beperken en de missie zo veilig mogelijk maken voor de bemanningsleden. Echter, ingenieurs moeten nog raketten ontwikkelen die 110 ton apparatuur aankunnen.

Om ervoor te zorgen dat de onderzoeksbasis negen maanden – en uiteindelijk zelfs langer – bemand kan blijven, is het de bedoeling om maximaal gebruik te maken van de natuurlijke hulpbronnen die op Mars worden aangetroffen, eerst en vooral water. De ontdekking van ijs aan de polen betekent dat de basis theoretisch water zou kunnen produceren, zuurstof en stikstof - verbindingen die essentieel zijn voor het menselijk leven. Andere chemicaliën in de lucht van Mars (vooral CO2) en de bodem (zoals silicium, ijzer, aluminium en zwavel) kunnen mogelijk worden gebruikt om materialen zoals bakstenen, glas en kunststof, of zelfs brandstoffen zoals waterstof en methanol. Dat alles zou de onderzoeksbasis voor de lange termijn zelfvoorzienend maken.

Maar aanvankelijk vitale hulpbronnen zoals voedsel en energie zullen van de aarde moeten worden vervoerd. Dit kunnen onder meer gevriesdroogd voedsel zijn, een thoriumreactor en batterijen.

Een drie meter dikke iglo

De onderzoeksbasis zou bestaan ​​uit drie modules:een centrale kern, capsules en een koepel. De centrale kern zou 12,5 meter hoog en vijf meter in diameter zijn, en zou de minimale leefruimte huisvesten, evenals alles wat de bemanning nodig had om te leven. De drie capsules zouden rond de minimale leefruimte worden gebouwd en dienen als luchtsluizen tussen die ruimte en de buitenkant. Robots zouden deze constructies opzetten tijdens de eerste fase van de missie. De koepel zou de hele basis bedekken en zou zijn gemaakt van polyethyleenvezel bedekt met een drie meter dikke laag ijs - een soort iglo creëren. De koepel zou ook een extra leefruimte vertegenwoordigen, een tweede barrière vormen om de bemanning te beschermen tegen straling en micrometeoroïden, en helpen de druk in de basis constant te houden.

Een andere innovatie in het plan van de wetenschappers is om een ​​kraansysteem te creëren dat rond Mars zou draaien en tijdens de tweede missie zou worden gelanceerd. Dit systeem zou dienen als een overdrachtspunt tussen spaceshuttles die van de aarde komen en de onderzoeksbasis op Mars. Een speciaal door de wetenschappers ontworpen kraanvoertuig zou apparatuur van spaceshuttles op het oppervlak van Mars lossen. "Het kraanvoertuig zou meerdere keren kunnen worden hergebruikt en zou worden aangedreven door brandstof die op Mars wordt geproduceerd. Het zou de lading verminderen die spaceshuttles naar de onderzoeksbasis zouden moeten vervoeren, " zegt Claudio Leonardi, een andere wetenschapper die bij het onderzoek betrokken was. "Het dockingsysteem van het voertuig zou vergelijkbaar zijn met dat van het internationale ruimtestation:zodra een shuttle was aangemeerd, het voertuig zou de lading en de bemanning lossen en op Mars neerzetten." Wat hun voertuigontwerp uniek maakt, is dat de motoren zich boven het zwaartepunt van het voertuig bevinden en dat het voertuig voor zes missies kan worden gebruikt. De brandstof voor de beklimming ter plaatse zou worden gemaakt en dat voor de afdaling van de aarde zou komen.

"We zouden een eerste missie moeten uitvoeren om alles voor de eerste keer uit te proberen. En hoe beter die eerste missie is uitgedacht, hoe sneller we in staat zullen zijn om dingen op gang te brengen en over te gaan tot kolonisatie, " zegt Anne-Marlene Rüede. In werkelijkheid, de wetenschappers hebben geen standpunt ingenomen over het vooruitzicht om Mars te koloniseren. Maar een van de belangrijkste voordelen van dit onderzoek is dat de systemen die het voorstelt, kunnen worden gebruikt voor robotmissies in het algemeen, of Mars, maan, aards of anderszins.