Jak szybko i tanio dotrzeć na Marsa
Szykuje się inwazja na Marsa. Jeszcze w tym roku na orbicie Czerwonej Planety znajdzie się sonda kosmiczna 2001 Mars Odyssey, w 2003 r. na Marsie mają wylądować dwa łaziki, a pięć lat później NASA chce zainstalować na jego powierzchni ruchome laboratorium oraz wysłać tam pojazdy nowej generacji, m.in. małe samoloty. Pierwszy człowiek wyląduje na Marsie najpóźniej za dwadzieścia lat - oświadczył niedawno Daniel Goldin, szef NASA. Czy to realne?
Problem numer jeden: pieniądze
Powołane w 1998 r. towarzystwo Mars Society, stawiające sobie za cel lobbowanie na rzecz marsjańskiej wyprawy, uważa, że warunkiem zebrania odpowiednich funduszy jest powołanie prywatnego konsorcjum, które w racjonalny sposób wydawałoby pieniądze oraz pozyskiwało je na przykład od reklamodawców albo ze sprzedaży praw do przyszłych transmisji telewizyjnych z powierzchni Czerwonej Planety. Nie ulega jednak wątpliwości, że nawet międzynarodowe przedsiębiorstwo Lot na Marsa SA nie poradziłoby sobie bez pieniędzy NASA i innych państw zaangażowanych w tak ambitne przedsięwzięcie. Tymczasem przygotowanie wyprawy musiałoby się rozpocząć niemal dziś. Koszty takiej eskapady szacuje się na 50 mld USD.
Możliwe jednak, że nawet tak duża suma nie wystarczy. NASA nie przez przypadek rzuciła hasło "szybciej, lepiej, taniej" z myślą o bezzałogowych marsjańskich wyprawach. Słowo "taniej" jest szczególnie ważne. Agencja poważnie zaangażowała się już w projekt budowy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, która będzie kosztować 50 mld USD. Z powodu ograniczeń finansowych zwolniono prace nad programem budowy flotylli promów kosmicznych, które byłyby lepsze i tańsze w eksploatacji od służących już dwadzieścia lat wahadłowców.
Rodzi się więc pytanie, czy NASA w ogóle stać na przygotowanie misji na Marsa.
Problem numer dwa: strategia
Planiści opracowujący różne warianty wyprawy muszą dokonać kilku wyborów, które wpłyną na jej koszty i czas trwania. Należy na przykład rozstrzygnąć, czy astronauci, przygotowując się do powrotu z Marsa na Ziemię, powinni spróbować wykorzystać zasoby dostępne na Czerwonej Planecie do wyprodukowania z nich paliwa, czy też napęd należy tam zawieźć.
Kolejna kwestia to sposób wyniesienia na orbitę okołoziemską co najmniej 130 ton ładunku. Używane dziś najpotężniejsze rakiety mogą zabrać 25 ton sprzętu i zapasów. Czy powinno się więc skorzystać z nich (lub z promów kosmicznych) kilka razy i marsjański pojazd zmontować na orbicie, czy też należałoby raczej zbudować rakiety Saturn V lub rosyjskie Energia, które (na przykład podczas lotów na Księżyc) zabierały ogromne ładunki?
Trzeba ponadto rozstrzygnąć, czy lecieć bezpośrednio na Marsa, czy raczej zaplanować przesiadki. Drugi wariant zakłada budowę kosmicznego autobusu, który kursowałby między Marsem a Ziemią, napędzany oddziaływaniami grawitacyjnymi między obiema planetami. Co pewien czas cumowałyby do niego taksówki dowożące sprzęt i ludzi. Rozważa się również stworzenie ruchomej bazy kosmicznej na księżycu Marsa, Deimosie, z której można by sterować bezzałogowymi pojazdami na Czerwonej Planecie. Z Ziemi jest to niemożliwe, bo sygnał radiowy na Marsa i z powrotem wędruje aż 40 minut.
Problem numer trzy: zdrowie
Wybranie wariantu technicznego przedsięwzięcia przesądzi o tym, ile dni w kosmosie spędzą astronauci. Przy obecnie stosowanych napędach misja będzie musiała potrwać co najmniej półtora roku. Możliwe jednak, że czas ten zostanie dwukrotnie wydłużony, na przykład ze względu na konieczność wyprodukowania paliwa rakietowego na Marsie albo dlatego że Mars i Ziemia zbliżają się na najmniejszą odległość co 26 miesięcy. I to jest jeden z największych problemów organizatorów misji - astronauci zostaną narażeni na długie przebywanie w stanie nieważkości oraz oddziaływanie promieniowania kosmicznego, co odbije się niewątpliwie na ich zdrowiu. Założony właśnie przez Goldina Narodowy Instytut Badań Biomedycznych w Kosmosie dopiero w 2010 r. ma odpowiedzieć na pytanie, czy człowiek przetrwa podróż na Marsa bez poważnego uszczerbku na zdrowiu.
Zgromadzone do tej pory doświadczenia dotyczące wpływu nieważkości na ludzki organizm nie napawają optymizmem. Kosmonautom grozi przede wszystkim zanik mięśni i poważny ubytek masy kostnej, spowodowany brakiem grawitacji. Odwapnienie skutkuje ponadto powstawaniem kamieni nerkowych. Do tego dochodzi przemieszczanie się płynów ustrojowych, co wywołuje przekrwienie głowy i obrzęk twarzy, a to z kolei - ciągły katar. Serce zwiększa objętość, a nerki znacznie szybciej filtrują płyny, co prowadzi do zaburzeń gospodarki wodnej w organizmie. Niektórym problemom mogą zapobiec codzienne ćwiczenia, o czym świadczy rekordowy, trwający 438 dni, pobyt Walerego Poliakowa na stacji orbitalnej Mir. Nadal nie wiadomo jednak, jak długo organizm człowieka wytrzyma w warunkach nieważkości oraz zmniejszonej grawitacji - na powierzchni Marsa jest ona trzykrotnie mniejsza niż na Ziemi. Do tych problemów dochodzą jeszcze zdarzające się co pewien czas potężne erupcje na Słońcu, podczas których w przestrzeń kosmiczną wyrzucane są strumienie protonów. Mogą one spowodować poważne szkody w ludzkim DNA i przyczynić się do rozwoju nowotworów. Trzeba więc zaprojektować pomieszczenia, w których załoga schroni się w czasie słonecznych erupcji.
Na temat tego, czy człowiek wytrzyma długą podróż na Marsa, muszą się również wypowiedzieć psychologowie. Czy sześć osób, bo tylu członków będzie najprawdopodobniej liczyć marsjańska wyprawa, zamkniętych w małej przestrzeni i narażonych na poważne stresy, wytrzyma trudy wspólnej podróży? Dotychczasowe doświadczenia wskazują, że mogą być z tym problemy. W listopadzie 1976 r. załoga stacji orbitalnej Skylab, zmęczona liczbą zadań wyznaczanych przez ziemską centralę, zbuntowała się i wzięła dzień urlopu. Problemy miała również pierwsza międzynarodowa załoga stacji Mir. Amerykanie zarzucali Rosjanom despotyzm i samolubstwo (oskarżali ich m.in. o zabieranie najsmakowitszych kąsków podczas wspólnych posiłków). Rosjanom nie podobała się z kolei megalomania astronautów z USA.
Problem numer jeden: pieniądze
Powołane w 1998 r. towarzystwo Mars Society, stawiające sobie za cel lobbowanie na rzecz marsjańskiej wyprawy, uważa, że warunkiem zebrania odpowiednich funduszy jest powołanie prywatnego konsorcjum, które w racjonalny sposób wydawałoby pieniądze oraz pozyskiwało je na przykład od reklamodawców albo ze sprzedaży praw do przyszłych transmisji telewizyjnych z powierzchni Czerwonej Planety. Nie ulega jednak wątpliwości, że nawet międzynarodowe przedsiębiorstwo Lot na Marsa SA nie poradziłoby sobie bez pieniędzy NASA i innych państw zaangażowanych w tak ambitne przedsięwzięcie. Tymczasem przygotowanie wyprawy musiałoby się rozpocząć niemal dziś. Koszty takiej eskapady szacuje się na 50 mld USD.
Możliwe jednak, że nawet tak duża suma nie wystarczy. NASA nie przez przypadek rzuciła hasło "szybciej, lepiej, taniej" z myślą o bezzałogowych marsjańskich wyprawach. Słowo "taniej" jest szczególnie ważne. Agencja poważnie zaangażowała się już w projekt budowy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, która będzie kosztować 50 mld USD. Z powodu ograniczeń finansowych zwolniono prace nad programem budowy flotylli promów kosmicznych, które byłyby lepsze i tańsze w eksploatacji od służących już dwadzieścia lat wahadłowców.
Rodzi się więc pytanie, czy NASA w ogóle stać na przygotowanie misji na Marsa.
Problem numer dwa: strategia
Planiści opracowujący różne warianty wyprawy muszą dokonać kilku wyborów, które wpłyną na jej koszty i czas trwania. Należy na przykład rozstrzygnąć, czy astronauci, przygotowując się do powrotu z Marsa na Ziemię, powinni spróbować wykorzystać zasoby dostępne na Czerwonej Planecie do wyprodukowania z nich paliwa, czy też napęd należy tam zawieźć.
Kolejna kwestia to sposób wyniesienia na orbitę okołoziemską co najmniej 130 ton ładunku. Używane dziś najpotężniejsze rakiety mogą zabrać 25 ton sprzętu i zapasów. Czy powinno się więc skorzystać z nich (lub z promów kosmicznych) kilka razy i marsjański pojazd zmontować na orbicie, czy też należałoby raczej zbudować rakiety Saturn V lub rosyjskie Energia, które (na przykład podczas lotów na Księżyc) zabierały ogromne ładunki?
Trzeba ponadto rozstrzygnąć, czy lecieć bezpośrednio na Marsa, czy raczej zaplanować przesiadki. Drugi wariant zakłada budowę kosmicznego autobusu, który kursowałby między Marsem a Ziemią, napędzany oddziaływaniami grawitacyjnymi między obiema planetami. Co pewien czas cumowałyby do niego taksówki dowożące sprzęt i ludzi. Rozważa się również stworzenie ruchomej bazy kosmicznej na księżycu Marsa, Deimosie, z której można by sterować bezzałogowymi pojazdami na Czerwonej Planecie. Z Ziemi jest to niemożliwe, bo sygnał radiowy na Marsa i z powrotem wędruje aż 40 minut.
Problem numer trzy: zdrowie
Wybranie wariantu technicznego przedsięwzięcia przesądzi o tym, ile dni w kosmosie spędzą astronauci. Przy obecnie stosowanych napędach misja będzie musiała potrwać co najmniej półtora roku. Możliwe jednak, że czas ten zostanie dwukrotnie wydłużony, na przykład ze względu na konieczność wyprodukowania paliwa rakietowego na Marsie albo dlatego że Mars i Ziemia zbliżają się na najmniejszą odległość co 26 miesięcy. I to jest jeden z największych problemów organizatorów misji - astronauci zostaną narażeni na długie przebywanie w stanie nieważkości oraz oddziaływanie promieniowania kosmicznego, co odbije się niewątpliwie na ich zdrowiu. Założony właśnie przez Goldina Narodowy Instytut Badań Biomedycznych w Kosmosie dopiero w 2010 r. ma odpowiedzieć na pytanie, czy człowiek przetrwa podróż na Marsa bez poważnego uszczerbku na zdrowiu.
Zgromadzone do tej pory doświadczenia dotyczące wpływu nieważkości na ludzki organizm nie napawają optymizmem. Kosmonautom grozi przede wszystkim zanik mięśni i poważny ubytek masy kostnej, spowodowany brakiem grawitacji. Odwapnienie skutkuje ponadto powstawaniem kamieni nerkowych. Do tego dochodzi przemieszczanie się płynów ustrojowych, co wywołuje przekrwienie głowy i obrzęk twarzy, a to z kolei - ciągły katar. Serce zwiększa objętość, a nerki znacznie szybciej filtrują płyny, co prowadzi do zaburzeń gospodarki wodnej w organizmie. Niektórym problemom mogą zapobiec codzienne ćwiczenia, o czym świadczy rekordowy, trwający 438 dni, pobyt Walerego Poliakowa na stacji orbitalnej Mir. Nadal nie wiadomo jednak, jak długo organizm człowieka wytrzyma w warunkach nieważkości oraz zmniejszonej grawitacji - na powierzchni Marsa jest ona trzykrotnie mniejsza niż na Ziemi. Do tych problemów dochodzą jeszcze zdarzające się co pewien czas potężne erupcje na Słońcu, podczas których w przestrzeń kosmiczną wyrzucane są strumienie protonów. Mogą one spowodować poważne szkody w ludzkim DNA i przyczynić się do rozwoju nowotworów. Trzeba więc zaprojektować pomieszczenia, w których załoga schroni się w czasie słonecznych erupcji.
Na temat tego, czy człowiek wytrzyma długą podróż na Marsa, muszą się również wypowiedzieć psychologowie. Czy sześć osób, bo tylu członków będzie najprawdopodobniej liczyć marsjańska wyprawa, zamkniętych w małej przestrzeni i narażonych na poważne stresy, wytrzyma trudy wspólnej podróży? Dotychczasowe doświadczenia wskazują, że mogą być z tym problemy. W listopadzie 1976 r. załoga stacji orbitalnej Skylab, zmęczona liczbą zadań wyznaczanych przez ziemską centralę, zbuntowała się i wzięła dzień urlopu. Problemy miała również pierwsza międzynarodowa załoga stacji Mir. Amerykanie zarzucali Rosjanom despotyzm i samolubstwo (oskarżali ich m.in. o zabieranie najsmakowitszych kąsków podczas wspólnych posiłków). Rosjanom nie podobała się z kolei megalomania astronautów z USA.
Więcej możesz przeczytać w 22/2001 wydaniu tygodnika Wprost .
Archiwalne wydania tygodnika Wprost dostępne są w specjalnej ofercie WPROST PREMIUM oraz we wszystkich e-kioskach i w aplikacjach mobilnych App Store i Google Play.