Lot na Marsa

Mars jest uważany za najbardziej podobną do naszej planetę w Układzie Słonecznym i to właśnie Czerwona Planeta może stać się dla nas nowym domem lub przynajmniej alternatywą dla mieszkańców Ziemi. Aby to lepiej zrozumieć, trzeba cofnąć się do początków życia na Ziemi. W tym samym okresie, kiedy zaczynało się rozwijać życie na naszej planecie, prawdopodobnie istniało też na Marsie. Sądzimy tak, ponieważ warunki panujące w tamtym czasie na obu planetach były zaskakująco podobne – powierzchnia Marsa posiadała duże zasoby wody, a jej klimat był wtedy znacząco cieplejszy i bardziej wilgotny. To jednak, choć częściowo potwierdzone, nadal przypuszczenia – potrzeba twardych dowodów, które mają dostarczyć najbliższe misje bezzałogowe. Jeśli uda się znaleźć ślady dawnego życia na Marsie, pozwoli to też ustalić, co je zakończyło. Pojawiają się też teorie, mówiące o tym, że być może na planecie przetrwały jakieś formy życia. Niektórzy badacze twierdzą nawet, że właśnie pogarszające się warunki zmusiły je do zejścia pod powierzchnię, czego przy obecnej technologii nie możemy jeszcze sprawdzić.

Planeta Mars

Marsa łatwo dostrzec z Ziemi, a jego charakterystyczna, rdzawoczerwona barwa kojarzyła się z pożogą wojenną. Stąd nazwa – pochodząca od imienia rzymskiego boga wojny. Powierzchnia Czerwonej Planety jest usiana kraterami uderzeniowymi – największy z nich to Vastitas Borealis (o wymiarach 8500 na 10 600 km). Przypuszcza się, że około 4 mld lat temu uderzył w nią obiekt o wielkości Plutonu. To wtedy Mars stracił też prawdopodobnie magnetosferę, chroniącą przed promieniowaniem kosmicznym. Inne formy ukształtowania terenu przypominają te znane z Ziemi – wulkany, doliny, pustynie i polarne czapy lodowe. Na Marsie znajduje się też największa góra w Układzie Słonecznym, ośmiokrotnie wyższa od Mount Everestu – Olympus Mons. Pory roku na Marsie również są najbardziej podobne do naszych. Wcześniej uważano, że Mars jest w odróżnieniu od Ziemi tektonicznie i geologicznie nieaktywny, ze względu na to, że tamtejsze wulkany wygasły, a także z uwagi na brak przepływu wody w glebie. Jednak dzięki wynikom ostatnich badań, uzyskanym przez sondę Mars Reconaissance Orbiter, wiemy już, że powierzchnia Czerwonej Planety ulega różnym rodzajom przekształceń. Naukowcy twierdzą, że podobnych niespodzianek czeka nas jeszcze wiele.

O ile podobieństw jest wiele, o tyle istnieje też kilka znaczących różnic, sprawiających, że Mars to nadal środowisko nieprzyjazne dla życia człowieka.

Pierwszą z nich jest cienka atmosfera, a także brak wspomnianej magnetosfery. Kolejną – niższa temperatura, wahająca się w granicach od 0 do minus 40 stopni Celsjusza. Problemem są także występujące często burze pyłowe, przed którymi ani skafander, ani moduł mieszkalny mogą nie stanowić wystarczającej ochrony.

Aby określić dokładniejszy model klimatyczny planety sprzed milionów lat, potrzebujemy więcej danych – to jeden z celów bezzałogowej misji w 2020 roku, z udziałem nowego łazika Mars 2020. Jednak nie najważniejszy. Tym będzie sprawdzenie, jak w przyszłości załogowe misje poradzą sobie z dostępem do tlenu i do wody czy z burzami pyłowymi na Marsie. Nowy model łazika ma prowadzić bardziej wyrafinowane i zaawansowane badania na ulepszonym sprzęcie nowej generacji niż te, w które został wyposażony Curiosity. Zostanie na nim zainstalowanych siedem wybranych instrumentów do prowadzenia bezprecedensowych badań naukowych i technologicznych. NASA ogłosiła swój wybór z 58 wniosków otrzymanych w styczniu od naukowców i inżynierów z całego świata. Wszystkie były dwukrotnie analizowane pod kątem niezawodności, wydajności, a także minimalizacji ryzyka nieprzewidzianych awarii. Dlatego poza łazikiem na Marsa trafi również MOXIE – urządzenie skonstruowane przez zespół inżynierów MIT, zdolne wytwarzać tlen z marsjańskiej atmosfery.

Kroki na Marsa

Zapewnienie finansowania projektu i konstrukcji niezbędnych do eksploracji dalekich obiektów kosmicznych maszyn było pierwszym krokiem, jaki NASA poczyniła w ramach realizacji swoich planów.

Pierwsze 800 mln dolarów z przyznanego wyższego budżetu rozdysponowano na rozwój programu komercyjnych lotów załogowych, nieformalnie zwanych kosmicznymi taksówkami.

NASA podpisała kontrakty z prywatnymi firmami – m.in. z Boeingiem i SpaceX – na konstrukcję maszyn oraz na transport astronautów na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Do tej pory Stany Zjednoczone musiały korzystać z rosyjskich Sojuzów, słono za nie płacąc. W przyznaniu tej kwoty bardzo pomogło lobbowanie szefa agencji, który ostrzegał polityków, że brak funduszy spowoduje opóźnienia i konieczność dalszego opłacania Rosjan.

Nowe systemy Orion (kapsuła) i Space Launch System (rakieta nośna), na które przeznaczono odpowiednio po 1,2 i 1,7 mld dolarów, zastąpią stare wahadłowce kosmiczne i umożliwią daleką eksplorację kosmosu. Jednak w kuluarach słyszy się również opinie, że o ile Kongres owszem, godzi się na finansowanie projektów z terminem bliskim realizacji, o tyle za mało inwestuje w te długoterminowe. Dotyczy to przede wszystkim programu o wymownej nazwie Następny Wielki Skok, do którego zalicza się m.in. projekt przekierowywania asteroid, poprzedzający wyprawę na Marsa.

Złapać asteroidę

Zanim pierwsi astronauci polecą w kierunku Czerwonej Planety, NASA przeprowadzi misję Asteroid Redirect Mission (ARM), której celem jest przechwycenie asteroidy i umieszczenie jej na wysokiej orbicie okołoksiężycowej. W praktyce oznacza to przekierowanie toru lotu asteroidy, co spowoduje również przekierowanie jej orbity w taki sposób, aby stała się ona satelitą naszego Księżyca. Pozwoli to sprawdzić skuteczność szeregu opracowywanych obecnie rozwiązań technologicznych, takich jak nowy napęd, Solar Electric Propulsion, czy autonomiczne roboty. Opanowanie techniki przekierowywania lotu obiektów kosmicznych pomoże też w przyszłości chronić Ziemię przed podobnym wypadkiem, jaki miał miejsce na Marsie miliardy lat temu. Z powierzchni wybranej specjalnie asteroidy, którą najłatwiej można będzie przekierować za pomocą siły napędu, astronauci zbiorą również próbki skał, jakich nie udało nam się do tej pory zdobyć.

Słońce nie pomaga

Choć NASA podkreśla, że według założeń człowiek postawi nogę na Marsie dopiero po 2030 roku, to na powodzenie tych planów wpływ mają też czynniki niezależne od nas.

Datę misji trzeba wybrać tak, aby lot międzyplanetarny odbył się w momencie jak największego zbliżenia Ziemi i Marsa.

Istotna będzie też aktywność Słońca w trakcie misji. Promieniowanie kosmiczne jest szkodliwe nie tylko dla ludzi – destrukcyjnie działa także na sprzęt. Na Ziemi chroni nas przed nim magnetosfera, a w przestrzeni kosmicznej pole magnetyczne Słońca. Przewidywana niska aktywność gwiazdy po 2020 roku wystawia astronautów na większe niebezpieczeństwo.

Te niepokojące wieści to wyniki badań profesora Nathana Schwadrona z University of New Hampshire w Durham. Wykorzystano w nich odczyty promieniowania kosmicznego rejestrowanego przez Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), by sprawdzić, jaka może być sytuacja w czasie, gdy Słońce w 2020 roku osiągnie minimum aktywności. – Zachowanie Słońca zmieniło się w ostatnim czasie. Od 2006 roku obserwujemy najdłuższe minimum i najkrótsze maksimum aktywności w erze kosmicznej. Nasza gwiazda jest w stanie, którego nie obserwowaliśmy od 100 lat – twierdził Schwadron. To sprawia, że natężenie promieniowania kosmicznego pochodzącego z naszej galaktyki osiągnęło poziom nienotowany w czasach programu kosmicznego.

Czekamy…

Ustalone przez NASA przepisy bezpieczeństwa przewidują, że astronauci nie mogą przyjąć podczas misji kosmicznych dawki promieniowania większej niż ta, która zwiększy ich ryzyko śmierci na raka o 3 proc. W przypadku misji kosmicznych po 2020 roku kobiety przyjmą taką dawkę w ciągu 250 dni, mężczyźni w ciągu 350. To uniemożliwiłoby misję na Marsa – a dodatkowo oznaczałoby, że w innych misjach nie mogliby brać udziału doświadczeni astronauci, którzy przyjęli już dopuszczalną dawkę w trakcie poprzednich wypraw. NASA przyznaje, że ma w tej sprawie ograniczone możliwości. Wyposażenie statku kosmicznego w lepszą izolację, choćby grubsze osłony aluminiowe, nie wchodzi w grę, bo podniosłoby i tak kłopotliwą masę pojazdu. Być może więc trzeba na nowo przemyśleć strategię walki ze skutkami promieniowania. To oznacza podjęcie działań medycznych (w tym również biogenetycznych) zmierzających do tego, by astronauci byli bardziej odporni na promieniowanie lub wybór takich uczestników misji, którzy ze względów genetycznych byliby mniej narażeni na choroby nowotworowe.

Kolejną przeszkodą okazał się być niedobór zapasów plutonu. NASA przyznało, że posiada go jeszcze tylko 35 kilogramów, tymczasem średnio zużywa się go około cztery i pół kilograma podczas jednej misji.

Agencja używa plutonu-238, otrzymywanego ze zużytego paliwa jądrowego, jako źródła energii dla sond kosmicznych, które są wysyłane w dalekie misje tam, gdzie energia z paneli słonecznych nie jest wystarczająca, by zapewnić normalną pracę urządzeń pokładowych. Dlatego Departament Energii Stanów Zjednoczonych pierwszy raz od ponad 25 lat rozważa produkcję plutonu w ilości około półtora kilograma rocznie. To jednak zbyt mało – NASA nie tylko planuje budowę potężniejszych sond, ale też kilkanaście misji tylko w ciągu najbliższej dekady. Radioizotopu powinno wystarczyć do 2020 roku – potem jego brak może poważnie opóźnić plany NASA. Jeśli produkcja większej ilości plutonu okaże się nieosiągalna, agencja będzie zmuszona rozpocząć prace nad nowym sposobem zasilania generatorów sond. Właśnie te przeszkody sprawiły, że początkowe, optymistyczne założenia wysłania misji załogowej na Marsa nie wejdą w życie. Przesunięcie terminu na 2030 rok ma dać NASA czas na rozwiązanie problemów i wejście w nową erę kosmiczną.

Tekst: Aleksandra Grzegrzółka

* Tekst pochodzi z archiwalnego printu „DRUGS” (nr 15 – lato 2015), więc zawarte w nim pewne informacje, mogą być już nieaktualne.