Pôjdeme všetci na Mars?

Zemi najviac podobná planéta slnečnej sústavy priťahovala pozornosť dávno pred érou kozmonautiky. O to atraktívnejšia je vo svetle nových poznatkov a pri súčasných technológiách.

SpaceX-Mars-Red Dragon
ZDROJ | Space

Nepočítajúc Mesiac, ktorý je prakticky „za rohom“ a Venušu, ktorej atmosférické peklo neumožňuje pristáť na jej povrchu nielen ľuďom, ale nedovolí prežiť ani sondám, je Mars najbližšou kozmickou destináciou. A zároveň najatraktívnejšou.

Je preto prirodzené, že o základniach na Marse neuvažujú len autori sci-fi, ale aj kozmické agentúry a dnes aj súkromné spoločnosti. Keďže má priemer len 0,533 zemského, a zároveň nižšiu hustotu, gravitácia na Marse je oproti Zemi asi tretinová (0,376 G).

Pozrite siNASA život na Marse zatiaľ nepotvrdila, ale našla zaujímavé náznaky

Zároveň je ale dvakrát vyššia, ako na Mesiaci, takže ľudia by tam dokázali fungovať vcelku príjemne, bez nutnosti smiešneho poskakovania. Výhodou je aj existencia riedkej atmosféry, hoci obsahuje len mizivé množstvo kyslíka (menej ako 3%) a naopak viac ako 95% oxidu uhličitého.

Aj takáto atmosféra však poskytuje skromnú ochranu pred slnečným žiarením a dá sa do istej miery použiť pri brzdení kozmických prostriedkov pomocou padákov.

nasa-curiosity
ZDROJ | NASA

Na Marse zatiaľ bádajú len robotické rovery.

 

Najlepšou správou pre budúcich misionárov je však existencia vody. Zväčša sa síce nachádza v podobe pary v atmosfére, alebo zamrznutá na povrchu či pod povrchom (aj pri kladných teplotách sa kvôli nízkemu tlaku tekutá voda na Marse neudrží, pretože okamžite zovrie a vyparí sa), ale kde je voda, tam je nielen život.

Pozrite siNASA začína hľadať astronautov pre Mars

Voda znamená aj kyslík a vodík, ktorý vieme získať elektrolýzou. A elektrinu na Marse vieme vyrobiť pomocou solárnych panelov, alebo z nukleárnych generátorov. Výroba paliva z miestnych zdrojov aj pre vesmírne rakety je pre dopravu na trase Zem-Mars a späť jedným z kľúčových momentov.

Aj preto SpaceX vo svojej vízii dobývania Marsu počíta s motormi spaľujúcimi vodík a kyslík. Mars by sa dokonca mohol stať medzistanicou a odrazovým mostíkom pri pilotovaných letoch do vzdialenejších koncov slnečnej sústavy.

Zaujímavé sú hlavne niektoré mesiace Jupitera a Saturna, napríklad Európa, Enceladus, alebo Titan.

Schiaparelli – neúspech je poučením

Výprava na Mars však nie je pretek na krátkej trati. Je to maratón, ktorý si v cieli neraz žiada obete. V skutočnosti je neúspešných misií toľko (viac ako polovica), že sa často hovorí aj o „kliatbe Marsu“.

Zvlášť smutnú štatistiku má Rusko a predtým ZSSR, ktorému sa nepodarila ani jedna skutočne úspešná misia s pristátím na jeho povrchu. Ale Rusi nie sú jediní, kto pri pokuse kontaktovať „boha vojny“ zlyhal.

esa-schiaparelli
ZDROJ | ESA

Predstava pristátia modulu Schiaparelli. Skutočné pristátie bolo omnoho tvrdšie.

 

Viacero smutných chvíľ zažili aj Američania a najnovšie aj Európska vesmírna agentúra ESA, ktorej prvá časť misie ExoMars skončila nedávno so skóre 50:50.

Skoro by sa hodilo použiť staré medicínske klišé: „Operácia sa podarila, pacient zomrel.“ Fixný povrchový modul Schiaparelli počas pristávacieho manévru 19. októbra 2016 zlyhal.

Analýzy ukázali, že predčasne odpojil tepelný štít aj padák a príliš skoro vypol brzdiace rakety. Výsledkom bol voľný pád z výšky 2 – 4 km a malý kráter na povrchu Marsu po roztrieštenom module. Haváriu údajne spôsobila chyba softvéru.

Pozrite siMars sa podobal Zemi viac, než sme si mysleli

Všetko zlé je však na niečo dobré, takže ESA a Roskosmos môžu zamedziť podobnému zlyhaniu pri 2. etape misie s názvom ExoMars 2020. Tá má dopraviť na jeho povrch rover. Zároveň orbiter TGO z prvej misie úspešne zakotvil na obežnej dráhe a vykonáva merania.

Podobné softvérové zlyhania pri výpravách na Mars neboli výnimkou ani v minulosti. Kuriózne dôvody viedli aj k havárii americkej sondy Mars Climate Orbiter v roku 1999.

Výrobca sondy Lockheed Martin inštaloval softvér, ktorý pracoval s librami namiesto newtonov, v dôsledku čoho nebola sonda správne navedená na obežnú dráhu a zhorela v atmosfére.

nasa-mars-krater
ZDROJ | NASA

Bez pomoci zo Zeme

Pri misiách do hlbokého vesmíru nie je možné interaktívne riadenie strojov na diaľku zo Zeme v reálnom čase kvôli oneskoreniu signálu. Pri Marse môže byť odozva rádovo 20 minút i viac, takže sondy a vozidlá sa musia spoľahnúť na vlastné prístroje a riadiace mechanizmy.

Také komplikované operácie, ako je pristátie na Marse, nie je ani možné dopredu detailne naprogramovať, pretože vďaka atmosfére a veternej erózii sa podmienky dynamicky menia.

Ale ťažkosti prichádzajú aj v statickom teréne, ako ukázalo nešťastné pristátie modulu Philae zo sondy Rosetta na kométe 67P/Churyumov-Gerasimenko. Modul sa párkrát odrazil a nakoniec skončil na boku so zle natočenými solárnymi panelmi, takže nemal dosť energie.

nasa-mars
ZDROJ | NASA

Etapy dobývania Marsu podľa NASA.

 

Dokonalé senzory a výkonné počítače vybavené prvkami umelej inteligencie preto určite nebudú na Marse a na ďalších planétach na škodu.

Sú však len malým dielom skladačky, ktorú budeme musieť zvládnuť pri našej vesmírnej expanzii. Pri štartoch a pristátiach si budú musieť ľudia aj počítače poradiť sami.

Ľudia prichádzajú a s nimi aj problémy

Myšlienka medziplanetárnych letov začína konečne ožívať. Záujem poslať ľudí na Mars vlani deklarovala NASA. Ide o zámer vychádzajúci z programu Constellation, ktorý pred časom stopol prezident Obama.

Dnes je to práve americký prezident, ktorý hovorí o lete na Mars ako o jednej z priorít. O pilotovaných letoch na Mars uvažujú aj Rusi a Číňania, reálne kroky smerujúce k tomuto cieľu však zatiaľ chýbajú. Oveľa horúcejšími favoritmi sú v tomto smere súkromné spoločnosti SpaceX a Boeing.

Aj keď paradoxne ani jedna z nich zatiaľ nevyslala človeka do vesmíru, obidve majú vyvinuté kozmické lode schopné dopraviť sedemčlennú posádku na ISS a pravdepodobne aj na Mesiac.

A obe firmy už majú vo vrecku kontrakt s NASA na dopravu kozmonautov na Medzinárodnú vesmírnu stanicu. Testovacie lety by sa mali uskutočniť na prelome rokov 2017/2018.

nasa-orion
ZDROJ | NASA

Umelecká predstava kozmickej lode Orion (NASA).

 

Horúcim favoritom je práve SpaceX Elona Muska. Ten dokonca tvrdí, že spoločnosť zakladal s víziou osídľovania Marsu. Smelé myšlienky však v tomto prípade treba brať vážne, pretože SpaceX nezostáva len v rovine úvah.

Už existujúci nosič Falcon Heavy (prvý štart je plánovaný na marec 2017) je schopný dopravovať náklad až na Mars. SpaceX plánuje v roku 2018 pomocou neho vyslať na Mars nepilotovanú kozmickú loď Red Dragon.

Po pristátí na červenej planéte sa má vrátiť na Zem, čím by sa zapísala do histórie ako prvý človekom vyrobený stroj, ktorému sa to podarilo.

Hrozí ponorková nemoc, aj kozmické žiarenie

Red Dragon je modifikovanou verziou lodí, ktoré majú lietať do blízkeho vesmíru. Kozmonauti v nich budú ležať pripútaní v kreslách a veľa priestoru na rôzne aktivity im nezostane.

Na let k Marsu sa preto nehodia. Čo vyhovuje pre lety na Mesiac, je nepoužiteľné pri letoch k Marsu, alebo vzdialenejším cieľom.

elon-musk-mars
ZDROJ | SpaceX

Šéf SpaceX  Elon Musk odhalil plán kolonizácie Marsu.

 

Dôvodom je dĺžka letu, na Mars poletíme pri súčasnom stave technológií 6 – 8 mesiacov, a s ňou súvisí aj množstvo potrebných zásob nehovoriac o nutnom pobyte na planéte. Musk súčasné lode Dragon veľkosťou prirovnal k väčšiemu automobilu SUV, no marsovská loď má byť veľká ako autobus.

Ďalší faktor, ktorý je potrebné brať do úvahy pri lete na Mars, je expozícia kozmickým žiarením. Kým na obežnej dráhe sú kozmonauti čiastočne chránení dáždnikom magnetického poľa Zeme, v hlbokom vesmíre sú vysoko energetickým časticiam vystavení naplno.

Tieto častice majú energiu, o akej môžu fyzici v CERN-e len snívať. Menšie dokážu prebehnúť kozmickou loďou i ľudským telom, akoby to bol vzduch. Tie väčšie vrátane jadier atómov ťažších prvkov sa zas chovajú ako šrapnel – po zrážke s plášťom lode vyrazia spŕšku sekundárnych častíc, ktoré pokračujú ďalej.

Expozícia takýmto žiarením môže kozmonautom spôsobiť mnoho zdravotných problémov vrátane genetických poškodení a rakoviny.

Pozrite siLet na Mars má problém – hrozí „vesmírna demencia“

Vedci z Department of Radiation Oncology na University of California v Irvine a z Eastern Virginia Medical School v Norfolku nedávno zverejnili štúdiu, ktorá dokazuje, že diaľkové kozmické lety nesú so sebou riziko „vesmírnej demencie“.

Okrem zdokonaleného tienenia lodí vedci hľadajú riešenie problému aj v inej rovine. Keďže mozog nepoškodzuje priamo kozmické žiarenie, ale ním vytvorené voľné radikály, skúmajú možnosť chrániť posádky pomocou liekov na ich neutralizáciu. Veľa antioxidantov v ovocí a zelenine zrejme prospeje aj kozmonautom.

Kozmické žiarenie bude výzvou aj na samotnom Marse. Planéta má totiž riedku atmosféru a iba slabé magnetické pole. Marsovské základne sa však môžu chrániť vrstvou tamojšej zeminy – regolitu.

spacex-its
ZDROJ | SpaceX

Prierez loďou SpaceX ITS.

Kozmické lode a rakety inej úrovne

V septembri na 67. Medzinárodnej astronautickej konferencii (IAC) v mexickom Guadalajare Elon Musk predstavil svoje plány letov na Mars vrátane predstavy kozmickej lode ITS (Interplanetary Transport System, medziplanetárny dopravný systém).

Nepôjde o kozmické lode v tvare kapsuly, ako Apollo, alebo pripravovaný Orion a Dragon, ale o skutočné vesmírne koráby. Majú odviezť na palube až 100 ľudí.

Booster rakety by mal mať 42 motorov typu Raptor (ten už SpaceX testuje) a okrem Marsu vraj umožnia aj pilotované lety k vonkajším planétam slnečnej sústavy, presnejšie povedané k ich mesiacom a k asteroidom.

raketove-nosice
ZDROJ | SpaceX

Raketové nosiče podľa nosnosti na nízku obežnú dráhu (v tonách). Raketa „BFR“ SpaceX vpravo.

 

Raketa s priemerom 12 m bude vysoká 122 m a má štartovať z kozmodrómu na Myse Canaveral na Floride. Elon Musk budúcu raketu označil expresívne ako BFR (Big Fucking Rocket). Motory Raptor poháňané zmesou tekutého kyslíka a metánu budú ekologické a vyvinú doteraz nevídaný ťah 3500 kN vo vákuu.

Pre porovnanie, inovovaná verzia motora Merlin 1D používaného v raketách Falcon 9 má ťah vo vákuu 914 kN. Nosná raketa BFR bude mať impozantný ťah 128 meganewtonov, čo je 3,6x viac, ako doteraz najväčšia raketa Saturn V z projektu Apollo.

Pozrite siSoľné reaktory sú nádejou na Zemi aj na Marse

Na nízku obežnú dráhu dokáže vyniesť neuveriteľných 550 ton (4,1x viac ako Saturn V). Štart by sa však mal realizovať v dvoch etapách. Prvý stupeň sa po vynesení lode na nízku obežnú dráhu vráti na odpaľovaciu rampu a následne vynesie tanker s palivom pre samotný medziplanetárny let.

Po jeho pripojení sa kozmická loď vydá k Marsu. Aj v tomto prípade chce SpaceX dosiahnuť mnohonásobnú využiteľnosť. Samotná kozmická loď by mala byť schopná absolvovať 12 letov, no tanker má byť využiteľný až 100x a booster dokonca 1000x. Tým by sa podstatne redukovali enormné náklady na lety na Mars.

Osídliť Mars

Pýtate sa, prečo SpaceX počíta až so 100-člennou posádkou? Chce na Marse budovať základne a trvalé osídlenie. Z dlhodobého hľadiska bude ľudstvo expandovať na iné planéty a bude dokonca schopné terraformovať tamojšie prostredie.

Hoci Mars je v tomto smere pomerne jednoduchou výzvou, aj pri vyspelých technológiách to bude projekt na storočia až tisícročia. Podľa Elona Muska bude potrebné na Marse vytvoriť 10-miliónovú populáciu, čo bude tvrdým orieškom aj pre lode ITS. V budúcnosti sa však ich kapacita má zvýšiť až na 200 pasažierov a na Mars nebudú lietať jednotlivo, ale ako celá flotila lodí.

Pozrite siBoeing chce ľudí na Marse skôr ako SpaceX

V jednom štartovacom okne tak môže na Mars zavítať až niekoľko tisíc prišelcov. Dĺžka letu sa zároveň skráti z dnešného pol roka na jeden mesiac. Kým však dokážeme na Marse vytvoriť dýchateľnú atmosféru a pomocou skleníkového efektu zvýšiť priemernú teplotu, budeme tam musieť prežívať ako polárnici v chránených základniach.

Tie marsovské však budú uzavretým ekosystémom schopným pestovať plodiny, vyrábať kyslík a zužitkovávať odpady.

red-dragon-spacex-landing-mars-flickr
ZDROJ | SpaceX

Elon Musk tvrdí, že prví kozmonauti by mohli vstúpiť do prachu červenej planéty už v roku 2023. Boeing a NASA majú konzervatívnejší odhad, uvádzajú horizont okolo roku 2030. Zároveň Boeing vyhlásil (rivalita nepustí), že to bude pravdepodobne jeho kozmická loď, ktoré pristane na Marse ako prvá. Musk na to reagoval zmierlivo, keď uviedol, že iniciatívu Boeingu víta, pretože bude na prospech celého ľudstva. Expanzia na iné planéty určite nie je úloha pre sólových hráčov.

Komentáre k článku