Mimo ekonomiczno-politycznej kuli u nogi i pogrzebania żywcem programu Constellation, chyba nikt nie ma wątpliwości, że ludzka stopa prędzej czy później stanie na powierzchni sąsiedniej planety. Na razie możemy jedynie poteoretyzować na temat tego, jak będą wyglądać kolejne etapy na naszej drodze do Marsa. 

Ludzkość pragnie pozna­wa­nia nieba z tego samego powodu,
które kiedyś ciągnęły ją przez otwarte morze na nieznane lądy
.

George Bush

Krok I: Zebranie funduszy

Zaczniemy od problemu na wskroś przy­ziem­nego, ale niestety abso­lut­nie klu­czo­wego. Szacunki kosztów koniecz­nych do reali­za­cji mar­sjań­skiej eks­pe­dy­cji zmie­niały się na prze­ło­mie lat i nadal pozo­stają eks­tre­mal­nie roz­bieżne. Wiele zależy od tego jakie tech­no­lo­gie zasto­su­jemy i jakich efektów będziemy ocze­ki­wać. Takie koncepty jak baza księ­ży­cowa (patrz następny krok) czy podróż tylko w jedną stronę, mogą dra­stycz­nie zwie­lo­krot­nić lub zmniej­szyć wydatki.

Gdy marzenia o podboju Układu Sło­necz­nego prze­wi­jały się w prze­mó­wie­niach George’a Busha seniora, chwalono się wyło­że­niem na szczytny cel nawet 450 miliar­dów dolarów. Póź­niej­sze, bardziej współ­cze­sne prognozy mówią o kwocie ponad 2/3 niższej. Rzecz jasna musimy pamiętać, iż powyższe bajoń­skie sumy nie zostaną roz­dy­spo­no­wane jed­no­ra­zowo, lecz roz­ło­żone na cały czas trwania wie­lo­let­niego programu. Gdyby NASA była gotowa do sku­pie­nia się na Marsie, jako na jedynym, nad­rzęd­nym i dłu­go­fa­lo­wym celu – być może mogłaby sfi­nan­so­wać wyprawę miesz­cząc się w swoim natu­ral­nym budżecie wyno­szą­cym 15 miliar­dów dolarów rocznie. Ozna­cza­łoby to bolesne prze­rwa­nie innych przed­się­wzięć, ale misja załogowa miałaby szansę wystar­to­wać w ciągu dwóch dekad. Sprawa stałaby się znacznie łatwiej­sza, gdyby Waszyng­ton zre­zy­gno­wał z budowy kolej­nych lot­ni­skow­ców bądź podzie­lił się splen­do­rem zapra­sza­jąc do współ­pracy inne państwa.

Krok II (?): Powrót na Księżyc

To krok naj­bar­dziej niepewny, kon­tro­wer­syjny i coraz rzadziej figu­ru­jący w zamy­słach mar­sjań­skich entu­zja­stów. Rola ziem­skiego satelity była szcze­gól­nie pod­kre­ślana w zapo­wie­dzia­nym przez Busha (tym razem juniora) pro­gra­mie Con­stel­la­tion. Astro­nauci mieli do końca obecnej dekady znów stanąć na Księżycu, który byłby tram­po­liną, pozwa­la­jącą wybić się ludz­ko­ści w głąb Układu Sło­necz­nego. Mam tu na myśli zarówno wybicie meta­fo­ryczne jak i dosłowne. Powtórka programu Apollo pozwo­li­łaby na prze­te­sto­wa­nie w warun­kach poza­ziem­skich nowego sprzętu, w tym przede wszyst­kim rakiet z serii Ares oraz statku Orion. Naj­więksi opty­mi­ści roz­wa­żali budowę bazy księ­ży­co­wej, a w dalszej przy­szło­ści stwo­rze­nie księ­ży­co­wego kosmo­dromu. Pię­cio­krot­nie słabsza gra­wi­ta­cja Srebr­nego Globu w zamie­rze­niu miałaby pozwalać na znacznie mniej ener­go­chłonne podróże na Marsa czy gdzie­kol­wiek indziej.

Wariant księ­ży­cowy zgro­ma­dził szybko wielu prze­ciw­ni­ków i bardzo praw­do­po­dobne, że przepadł na dobre wraz z prze­rwa­niem programu Con­stel­la­tion w 2010 roku. Powta­rza­jąc za Harleyem Thron­so­nem z Goddard Space Flight Center: Księżyc mógłby wręcz okazać się prze­szkodą na drodze ludzi do Czer­wo­nej Planety. Krytycy uważają, że powrót na Księżyc nie­po­trzeb­nie pomno­żyłby koszty (czemu trudno zaprze­czyć) oraz znacznie wydłu­żyłby całe przed­się­wzię­cie. Zdając się na praktykę trzeba przyznać, że naj­kosz­tow­niej­sze i naj­dłuż­sze misje rzadko kiedy docią­gają do finału, więc może rze­czy­wi­ście nie należy się roz­drab­niać.

Krok III: Rakieta, niekoniecznie największa

W porów­na­niu do eks­plo­ra­cji Marsa, program Apollo był week­en­dową prze­jażdżką. Pół wieku rozwoju kosmicz­nych tech­no­lo­gii nie zmieni faktu, że cała wyprawa potrwa kil­ka­na­ście miesięcy, zatem ilość potrzeb­nego sprzętu i zapasów będzie wie­lo­krot­nie większa. Arm­strong i spółka dys­po­no­wali rakietą Saturn V: smokiem o masie 3 tysięcy ton, wysokim na 110 metrów, mogącym wynieść na niską orbitę 120 ton. Zwykła logika pod­po­wiada, że próbując dolecieć do Czer­wo­nego Globu kopiując metody z lat 70., musie­li­by­śmy zbudować rakietę o jeszcze więk­szych, wręcz nie­re­al­nych gaba­ry­tach. Nic dziwnego, że kon­struk­to­rzy bardzo wcześnie ruszyli głowami, nakre­śla­jąc bardziej wyra­fi­no­wane plany. Do bazy księ­ży­co­wej dołą­czyły szkice przed­sta­wia­jące monu­men­talny statek kosmiczny. Idea stacji orbi­tal­nej pojawiła się w słynnym Raporcie 90-dniowym z lat 80., zakła­da­ją­cym moż­li­wość skon­stru­owa­nia statku zdolnego do wojaży po Układzie Sło­necz­nym w prze­strzeni kosmicz­nej. Oczy­wi­ście konieczne byłoby uprzed­nie zbu­do­wa­nie zaawan­so­wa­nego klonu ISS, pełnego hangarów, doków, osiedli… Istne science-fiction!
sls rakiety2Na szczę­ście ten poro­niony i kosz­towny pomysł ustąpił bardziej racjo­nal­nej idei, zapro­po­no­wa­nej w 1989 roku przez Roberta Zubrina i Davida Bakera. Twórcy Mars Direct poszli własną drogą, dowodząc, że na Marsa można dolecieć przy wyko­rzy­sta­niu XX-wiecznej techniki rakie­to­wej i maszyn znaj­du­ją­cych się w zasięgu budżetu USA. Ale o tym za chwilę. Na razie musimy wiedzieć, że prace nad trans­por­tem mają się całkiem nieźle. W czasach programu Con­stel­la­tion pokła­dano nadzieje w rakiecie Ares V, o roz­mia­rach zbli­żo­nych do sławnego Saturna V. Choć Kon­ste­la­cję zarżnięto, sam projekt rakiety nie poszedł na zmar­no­wa­nie, służąc jako podstawa dla rakiety Space Launch System. Dokładna spe­cy­fi­ka­cja SLS może jeszcze ulec zmianom, ale inży­nie­ro­wie mówią o moż­li­wo­ści wynie­sie­nia na orbitę do 130 ton, a więc masie niewiele większej niż Saturn, choć pię­cio­krot­nie większej od prze­cięt­nego waha­dłowca. Jako smaczek można dodać, że być może z SLS zin­te­gro­wany zostanie zmo­dy­fi­ko­wany statek Orion – pier­wot­nie przy­go­to­wany dla rakiet Ares.

Test statku Orion.

Testy Oriona trwają od dłuż­szego czasu, nato­miast sam SLS ma odbyć dzie­wi­czy lot w roku 2017.

Krok IV: Wysłanie sprzętu

Wracając do Zubrina i jego prze­ło­mo­wej kon­cep­cji. W 1989 roku zapro­po­no­wał on aby cała wyprawa odbyła się w sposób bez­po­średni, z pomi­nię­ciem księ­ży­co­wych baz czy orbi­tal­nych statków, ale w dwóch rundach. W czasie pierw­szej na Czerwoną Planetę posłana zostanie misja bez­za­ło­gowa, mająca na celu wcze­śniej­sze dostar­cze­nie więk­szo­ści potrzeb­nego sprzętu. Kon­kret­niej, w pierw­szym roku na Marsie zna­la­złyby się m.in.:
  • statek powrotny Earth Retum Vehicle
  • mały pojazd kołowy
  • system komu­ni­ka­cji radiowej
  • reaktor
  • system In-Situ Pro­pel­lant Pro­duc­tion
Szcze­gólną uwagę zwracam na moduł ISPP mający pro­du­ko­wać paliwo rakie­towe czerpiąc skład­niki wprost z mar­sjań­skiej atmos­fery! Założono, iż silniki mogłyby korzy­stać z wydajnej mie­szanki tlenu O2 i metanu CH4. Do wytwo­rze­nia obu związków potrzeba jedynie atomów węgla, tlenu i wodoru, a na planecie okrytej przez atmos­ferę złożoną w 95% z CO2, dwóch pierw­szych na pewno nie zabrak­nie. Jeśli tylko dostar­czymy na Marsa około 6 ton ciekłego wodoru, ISPP zajmie się resztą. Inny moduł mógłby na podobnej zasadzie wytwo­rzyć z tam­tej­szego powie­trza tlen, jak również pozy­ski­wać wodę. Żaden z tych procesów nie stanowi dla współ­cze­snej nauki więk­szego wyzwania i nie powinien przy­spo­rzyć nam więk­szych kłopotów.
ervPomysł jest genialny w swej pro­sto­cie i odchudzi misję o 60–90 ton. Wysłany wcze­śniej ERV wraz z całym osprzę­tem, od razu zacznie pro­duk­cję koniecz­nego do powrotu paliwa oraz życio­daj­nego tlenu. Gdy astro­nauci dotrą do celu będą mieli do dys­po­zy­cji dwa naj­waż­niej­sze surowce oraz, w razie potrzeby, małą “fabrykę”.

Krok V: Skompletowanie załogi

Punktem kul­mi­na­cyj­nym będzie bez wąt­pie­nia drugi etap planu Mars Direct, czyli wystrze­le­nie w kierunku Czer­wo­nej Planety pierw­szych ziem­skich posłań­ców. W tym celu po dwóch latach, podczas otwarcia nowego “okna”, wystar­tuje kolejna rakieta (pier­wot­nie Ares, obecnie raczej SLS) niosąca moduł miesz­kalny, no i rzecz jasna, astro­nau­tów. Wybór mar­sjań­skiej załogi na pewno nie będzie prosty, a dyskusje na ten temat są stare jak sama idea eks­plo­ra­cji Marsa. Jedni uczeni brali pod uwagę opcję eko­no­miczną – troje astro­nau­tów – podobnie jak w czasie programu Apollo. Inni twier­dzili, że z uwagi na długą podróż naj­le­piej posłać w prze­strzeń jak naj­szer­szą ekipę, pięcio lub nawet sze­ścio­oso­bową. Wydaje się, że na tym polu wybrane zostanie wyjście pośred­nie, czyli załoga licząca cztery osoby.

Mimo, iż spora więk­szość prac jest obecnie zauto­ma­ty­zo­wana lub obsłu­gi­wana z Ziemi, dobór per­so­nelu powinien odbyć się wedle ostrych kry­te­riów. Pamię­tajmy, że cała misja będzie trwała nie dni, nie tygodnie, lecz kil­ka­na­ście długich miesięcy. W takich warun­kach trzeba być gotowym zarówno na awarie sprzętu jak i kryzysy psy­cho­lo­giczne i zdro­wotne. Nie wspo­mi­nam już o tym, że do zadań astro­nau­tów będzie należeć nie tylko wetknię­cie w rdzawy piach ame­ry­kań­skiej flagi, ale również prze­pro­wa­dze­nie badań i obser­wa­cji. Naj­czę­ściej wskazuje się na potrzebę zaan­ga­żo­wa­nia dwóch inży­nie­rów-złotych rączek i dwóch naukow­ców. Pozo­staje pytanie kto będzie bardziej przy­datny: geolog poszu­ku­jący kopalin, chemik badający atmos­ferę, czy biolog mogący odnaleźć ślady życia i ocenić szansę na ter­ra­for­mo­wa­nie obcego świata? 

Krok VI: Przeżycie

Prze­trans­por­to­wa­nie ludzi z kosmo­dromu na Flo­ry­dzie na którąś z mar­sjań­skich równin to jedno, ale utrzy­ma­nie czwórki astro­nau­tów przy życiu i w dobrym zdrowiu, to całkiem nowe wyzwanie. Załoga przyleci wraz z modułem miesz­kal­nym (habitat module), który ze względu na swój kształt prze­zwano “puszką tuńczyka”. I rze­czy­wi­ście, niemal na pewno pierw­szym Mar­sja­nom przyj­dzie mieszkać w okrągłej bazie spo­czy­wa­ją­cej na sześciu odnóżach. Łączny pobyt ludzi na Marsie może potrwać nawet 550 dni – tyle bowiem będzie trwało ocze­ki­wa­nie na korzystne ułożenie planet i lot powrotny na pokła­dzie ERV (przy­po­mi­nam, że statek powrotny już czekał). Nasi wybrańcy przez półtora roku będą oddaleni od domu o setki milionów kilo­me­trów, zdani wyłącz­nie na siebie, znosząc kaprysy mar­sjań­skiej pogody i wysokie dawki pro­mie­nio­wa­nia kosmicz­nego.
hab marsWłaśnie nie brak tlenu, nie niska tem­pe­ra­tura, ale ten ostatni problem naj­bar­dziej trapi wszyst­kich orę­dow­ni­ków eks­plo­ra­cji Marsa. Nasza sąsiadka nie posiada magne­tos­fery, zaś rzadka atmos­fera prze­pusz­cza zabójcze – na dłuższą metę – ilości pro­mie­nio­wa­nia. Sceptycy uważają, że nawet jeśli potra­fimy już dolecieć i wrócić z Marsa, to wyprawa i tak zakrawa na samo­bój­stwo. Robert Zubrin twierdzi, że szacunki są znacznie prze­sa­dzone a kilkaset dni spę­dzo­nych na Marsie zwiększy szansę zacho­ro­wa­nia na nowotwór o zaledwie 1%. Nawet jeśli pro­jek­tant ma rację, pozo­staje jeszcze kwestia aktyw­no­ści słońca i śmier­cio­no­śnych roz­bły­sków. Receptą może być kon­struk­cja HAB-u, którego cen­tralne pomiesz­cze­nie ma stanowić rodzaj schronu (co widać na rycinie), w którym skryją się zaalar­mo­wani wcze­śniej astro­nauci.
Poza prze­sia­dy­wa­niem i nudze­niem się w module miesz­kal­nym, człon­ko­wie załogi będą mieli do dys­po­zy­cji również kabinę ERV, co najmniej jeden odkryty pojazd kołowy i jeden duży pojazd ciśnie­niowy (Manned Mars Rover) o zasięgu prawie 100 km. Energię dla wszyst­kich pod­ze­spo­łów może dostar­czać aż pięć źródeł: dwa drobne reak­torki oraz trzy kolek­tory sło­neczne – jeśli tylko będzie się je komuś chciało regu­lar­nie odkurzać z wszech­obec­nego pyłu. Zasad­ni­czo, gdybyśmy opa­no­wali sztukę poza­ziem­skiej uprawy roślin, astro­nauci staliby się samo­wy­star­czalni.
rover mars

Manned Mars Rover. Jeź­dził­bym.

Krok VII: Powrót

W 2012 roku biz­nes­men Bas Lansdorp zszo­ko­wał świat własną kon­cep­cją lotu na Marsa, pozba­wio­nego naj­bar­dziej kosz­tow­nego i ryzy­kow­nego elementu – tj. powrotu załogi na ojczystą planetę. Jak pokazała liczba zgłoszeń (200 tys.), zna­le­zie­nie chętnych na bilet w jedną stronę nie brakuje. Zapo­wiedź programu Mars One bły­ska­wicz­nie zawład­nęła mediami, ale równie szybko została bez­li­to­śnie zganiona zarówno przez śro­do­wi­ska naukowe jak i reli­gijne. Zło­śliwcy nato­miast, od początku doszu­ki­wali się w pro­po­zy­cji olbrzy­miego szwindlu, mającego na celu wyłu­dze­nie ogrom­nych sum lub ewen­tu­al­nie promocję przy­szłych przed­się­wzięć Lans­dorpa. Widząc jak poszcze­gólne etapy Mars One są ciągle prze­su­wane, niestety mogli mieć oni rację.

Wróćmy więc do roz­sąd­niej­szego Mars Direct. Według planu, gdy obie planety znajdą się w dogodnej pozycji (roz­pa­try­wano zarówno wariant opo­zy­cyjny jak i koniunk­cyjny, ale o tym kiedy indziej) załoga prze­sią­dzie się do statku ERV – zatan­ko­wa­nego przez ISPP 107 tonami metanu i tlenu – a następ­nie wskoczy na orbitę oko­ło­mar­sjań­ską, a z niej na tra­jek­to­rię pro­wa­dzącą do domu. Pojazd powrotny nie potrze­buje szcze­gól­nie impo­nu­ją­cej siły nośnej, gdyż gra­wi­ta­cja nie­wiel­kiego Marsa to tylko 38% ciążenia panu­ją­cego na Ziemi. Co istotne, nikt nie będzie taszczył ze sobą z powrotem HAB-u, który zostanie na Czer­wo­nej Planecie, czekając na następne misje. Pomy­sło­dawcy Mars Direct chcie­liby aby kolejne, ana­lo­giczne wyprawy, odbywały się w regu­lar­nych odstę­pach czasu. Nowe moduły miesz­kalne będą łączone ze starymi, co pozwoli stworzyć zalążek małego mar­sjań­skiego osiedla. 
Literatura uzupełniająca: 
R. Zubrin, R. Wagner, Czas Marsa. Dlaczego i w jaki sposób musimy skolonizować Czerwoną Planetę?, Warszawa 1997; 
A. Kotarski, Koncepcje załogowych wypraw na Marsa, [online: http://old.marssociety.pl/koncepcje.html];
FAQ Mars Society
, [online: http://www.marssociety.org/home/about/faq/];
President Bush Announces New Vision for Space Exploration Program, [online: http://history.nasa.gov/Bush%20SEP.htm];
Space Launch Report, [online: http://www.spacelaunchreport.com/sls0.html].
podpis-czarny
  • zapy­ta­niec

    Ale jak te haby zostaną połą­czone, asto­nauci je przesuną?

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Praw­do­po­dob­nie “puszka z tuń­czy­kiem” będzie wypo­sa­żona w wysuwane koła, ale nie wyklucza się też czegoś w rodzaju mecha­ni­zmu kro­czą­cego.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • yaxoo

    Nie zapo­mi­najmy o absur­dal­nie niskim ciśnie­niu. Brak tlenu to pikuś.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Wcina

    Nie­sa­mo­wite. W zasadzie pro­ble­mem pozo­staje tylko kwestia kasy..

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Szopenak

    Wtrącę się jedynie w kwestii nazew­nic­twa — w roz­dziale mówiącym o źródłach energii na marsie, wspo­mnia­łeś o kolek­to­rach sło­necz­nych. Z tego co wiem, to nie to samo co ogniwa foto­wol­ta­iczne — chyba o to chodziło. Chyba, że będą sobie grzali wodę do jaccuzzi 😛

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Krzysiek

    Zasu­ge­ruję Ci jeden temat. Po polsku jest bardzo mało arty­ku­łów, a kom­pe­tent­nego nie ma żadnego.
    “Zwier­cia­dła Kozy­riewa”

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • http://polowanie-na-zdrowie.blogspot.com/ Lukasz

    Ciekawe.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Ultima Thule

    Dzięki postę­powi w robotyce nie ma prak­tycz­nie żadnej czyn­no­ści, której nie dałoby się wykonać zdalnie, więc nie ma żadnej potrzeby wysy­ła­nia ludzi na Marsa. A w każdym razie nie za publiczne pie­nią­dze.

    Wystar­czy wysyła kolejne gene­ra­cje robotów, stworzyć dla nich cały system pozy­ski­wa­nia energii i surowców i stop­niowo stworzyć dużą samo­wy­star­czalną auto­ma­tyczną bazę. Jedynie nie wiem, jaki cel miałaby mieć ta baza. Cokol­wiek tam będzie, będzie zawsze tysiące razy bardziej narażone na pro­mie­nio­wa­nie kosmiczne, które jest nisz­czące nie tylko dla naszych komórek, ale także dla elek­tro­niki. W efekcie nie ma sensu np. umiesz­czać na Marsie tele­skopu, skoro znacznie taniej i znacznie większy umieścić można na orbicie Ziemi.

    Słynne “poszu­ki­wa­nie surowców” na innych ciałach nie­bie­skich (pla­ne­to­idy, planety i ich księżyce) jest absurdem, skoro na samej Ziemi mamy prak­tycz­nie nie­ogra­ni­czone ilości wszyst­kich pier­wiast­ków. Koszt ich wydo­by­cia jest tysiące i miliony razy niższy, niż koszt ich spro­wa­dze­nia z Księżyca lub z naj­bliż­szych pla­ne­toid.

    Sens miałoby to mniej więcej taki, jaki ma zbie­ra­nie nakrętek od pla­sti­ko­wych butelek w celu “ochrony śro­do­wi­ska”.

    Pra­wi­dłowa akcja wysłania tam ludzi powinna mieć nastę­pu­jący przebieg:
    — wysłanie wszyst­kich nie­zbęd­nych modułów, w tym modułu powrot­nego, wszyst­kie moduły zdu­blo­wane (a nawet w trzech egzem­pla­rzach)
    — sondy komu­ni­ka­cyjne (aby utrzymać tele­ko­mu­ni­ka­cję w czasie, gdy Mars będzie zasło­nięty przez Słońce)
    — moduł orbi­talny (na wypadek pro­ble­mów powinna być na orbicie marsa stacja prze­trwa­niowa do czasu misji ratun­ko­wej)

    I dopiero po stwier­dze­niu dzia­ła­nia wszyst­kich ele­men­tów start rakiety z ludźmi (pytanie: kto miałby tam lecieć? Z uwagi na ogromne ryzyko uważam, że nale­ża­łoby dla dobra nauki poświę­cić jakichś zde­ge­ne­ro­wa­nych wie­lo­krot­nych mor­der­ców-psy­cho­pa­tów, niech chociaż w ten sposób przy­da­dzą się na coś ludz­ko­ści).

    Ale powta­rzam: nie widzę naj­mniej­szego sensu w orga­ni­za­cji takiego lotu.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Radek

      W zasadzie po co było wypływać z Europy w XV wieku, skoro tu niczego nie bra­ko­wało…

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0