Zapletena logistika pošiljanja človeških raziskovalcev na Mars

Odkar smo ljudje gledali v zvezde, smo sanjali o tem, da bi se podali in obiskali te oddaljene kraje. In noben kraj ni bil tarča več špekulacij kot Mars. Zdaj smo končno na mestu, kjer bi sanje o človeških bitjih, ki stopijo na drug planet, lahko postale resničnost v času našega življenja.

Razumemo tehnologijo, ki jo potrebujemo za pošiljanje ljudi na Mars, in imamo tudi izkušnje s pošiljanjem robotskih misij tja. Kdaj bomo torej naredili ta naslednji velikanski skok in prvič poslali misijo s posadko na drug planet? In kaj bo potrebno, da se to zgodi?

Pogovarjali smo se z vesoljskim strokovnjakom Michaelom Hechtom z Massachusetts Institute of Technology, veteranom Laboratorija za reaktivni pogon in glavnim raziskovalcem Instrument MOXIE za proizvodnjo kisika na roverju Perseverance, da bi razumeli, kako pridemo z Zemlje na Mars - in kako bomo prvič spravili škornje na tla čas.

Vedno 15 let stran

Z nedavnim valom zanimanja za raziskovanje Marsa se zdi, da smo bližje kot kdaj koli prej, da bi ljudi dejansko spravili na površje planeta. Pa vendar je to tudi cilj, za katerega se nenehno zdi, da je nedosegljiv.

Po misijah Apollo v šestdesetih in sedemdesetih letih 20. stoletja so številni vesoljski navdušenci domnevali, da bomo še naprej dosegali in raziskovali ter se premaknili k naslednjemu cilju raziskovanja: Marsu. Toda zanimanje javnosti je upadlo, podpora Apollu je usahnila in ljudje od takrat niso zapustili Zemljine orbite.

V vmesnih desetletjih so mnogi ugibali, da bodo ljudje stopili na Mars šele čez 15 let; da bomo neizogibno kmalu končali na rdečem planetu. Toda konkreten, resen načrt misije za pošiljanje ljudi na Mars se še ni uresničil.

Zdaj imamo tehnologijo za izvedbo misije na Mars s posadko, zanimanje za to temo pa narašča. Toda Hecht trdi, da se moramo vesoljska skupnost in mi kot vrsta kot celota še resno finančno in praktično zavezati, da bi misijo res izvedli. Če bi se odločili za to, bi lahko. Toda to zavezo moramo prevzeti.

"Lahko bi šli za Apollom," je rekel Hecht. "Bilo bi težko in nevarno. Toda zdaj lahko to počnemo bolj varno. Lahko bi šli takrat in lahko gremo zdaj.”

Ena čarobna točka v ciklu

Ko si poskušate predstavljati, kako bi lahko izgledala misija na Mars s posadko, obstaja samo en praktičen način, da pridete od tu do tam. Zaradi Marsove orbite okoli sonca traja leto tam manj kot dve zemeljski leti. Če upoštevamo čas potovanja, to pomeni, da če želite potovati z Zemlje na Mars, obstaja eno obdobje v 26-mesečnem ciklu, ko to potovanje je najlažje: ko sta si planeta blizu in se lahko raketa pošlje v tako imenovani Hohmannov prenos orbita.

"V tem 26-mesečnem ciklu je ena čarobna točka," je pojasnil Hecht. Ko se raketa izstreli z Zemlje ob pravem času, lahko preseka Marsovo orbito istočasno kot Mars. "To je kot menjavanje pasov na avtocesti."

Čeprav je mogoče plovilo poslati na Mars z uporabo drugih orbit, je težje in nevarneje ter veliko dražje. Torej ta 26-mesečni cikel praktično omejuje, kdaj lahko pošljemo misije na Mars. Zato se misije na Mars pogosto začnejo približno ob istem času, kot tri vesoljska plovila, ki so bila izstreljena poleti 2020 – Nasin rover Perseverance, kitajska misija Tianwen-1 in misija Upanje iz ZAE.

In obstaja enakovredna priložnost, da se vrnete v drugo smer. To postavlja pragmatičen okvir okoli tega, kako bo izgledala misija na Mars s posadko: šest- ali sedemmesečno potovanje od Zemlje do Marsa, nekaj več kot leto in pol na površju in še šest ali sedem mesecev nazaj. To je skupaj približno triletna misija.

Daljša misija, kot smo je vajeni

Ta triletna dolžina misije predstavlja izziv, saj je misija daljša, kot smo vajeni pošiljati ljudi. Misije na Luno so trajale le nekaj dni, rotacije posadk na Mednarodni vesoljski postaji pa običajno trajajo od šest mesecev do enega leta.

Imeti ljudi na površju Marsa približno 18 mesecev jim daje priložnost za resno znanost in raziskovanje, vendar prinaša tudi veliko več tveganja. Če pride do težave na misiji na Mars, bo izjemno težko - če ne nemogoče - poslati pomoč ali zaloge z Zemlje. Če gre kaj narobe, bodo astronavti sami.

"Nihče, ki je temu blizu, si ne dela iluzij, da je varno," je dejal Hecht. Iz nevarnost za zdravje zaradi izpostavljenosti sevanju tveganjem med vzletom in pristankom do težav, ki se vam pojavijo preživeti leto in pol v utesnjenih razmerah kjer brez skafandra ne gre ven: "To je tvegan podvig."

Zato je načrtovanje misije s posadko osredotočeno na to, da se zagotovi čim več bistvene opreme, preden kdorkoli zapusti Zemljo. Da bi zmanjšali tveganja za astronavte, bi poslali stroje in opremo na planet v prejšnjem oknu v 26-mesečnem ciklu, da bi bil pripravljen na prihod astronavtov. Zagotoviti morate, da so najosnovnejše potrebe astronavtov, kot sta kisik in voda, že izpolnjene.

Hechtov projekt MOXIE je en primer tehnologije, ki bi omogočila misijo na Mars s posadko in zmanjšala tveganja. To je način za proizvodnjo kisika iz ogljikovega dioksida v Marsovi atmosferi, ki je v izobilju in majhen različica tehnologije je trenutno znotraj roverja Perseverance in je imela več uspešnih izvedb že. Večjo različico te tehnologije bi lahko poslali na Mars skupaj z velikim rezervoarjem za kisik, ki bi ga lahko napolnili s kisikom, pripravljenega za prihod posadke na Mars.

Luna na Mars?

NASA se namerava vrniti k človeškemu raziskovanju vesolja s prihajajočimi misijami Artemis na Luno in agencija dosledno trdi, da je eden od razlogov za potovanje na luno priprava na misijo s posadko Mars.

Kot je v nedavnem poročilu zapisal nekdanji NASA-in administrator Jim Bridenstine, je »NASA vedno usmerjena v človeško raziskovanje Marsa. Zdaj, ko se bodo ljudje čez štiri leta vrnili na Luno, da bi vzpostavili trajnostno raziskovanje Lune Ob koncu desetletja lahko jasno vidimo, da je Luna ključna odskočna deska do rdečega planeta. Če se naučimo živeti in delati na Luni, nas bo vse bližje našemu naslednjemu velikanskemu skoku, ko bomo iskali življenje dlje v osončju.«

Kako natančno so misije na Luno podobne misijam na Mars, pa je predmet razprave v vesoljski skupnosti. Nekateri trdijo, da bo kakršno koli človeško raziskovanje vesolja pomagalo zgraditi znanje, tehnologije in postopke, ki bodo koristni v prihodnjih prizadevanjih - to je tisto, Astronavt Artemisa Kjell Lindgren je povedal za Digital Trends ko smo ga intervjuvali o ciljih misij Artemis.

Toda drugi, kot je Hecht, so skeptični glede tega, koliko se lahko naučite o misiji na Mars, če greste na Luno. "Če sem iskren, se trudim najti skupne točke med obema," je dejal Hecht. Poudaril je razlike med Marsom in Luno v smislu trajanja potovanj, gravitacije in prašnega okolja, ki na katere bodo naleteli astronavti, prisotnost ali odsotnost atmosfere in kako to vpliva na pristanke ter vire, ki so na voljo. "Samo tega ne vidim kot odskočno desko."

Ko gre za Mars, je Hecht dejal: »Mislim, da ne vadite tako, da greste kam drugam. Vendar razumem stališče ljudi, ki pravijo, da nam iti kamor koli - ne glede na to, ali gre za asteroid ali luno - daje izkušnje pri delovanju zunaj Zemlje."

Ne gre za to, da so ljudje, ki podpirajo misijo na Mars, proti obisku lune – zagovorniki raziskovanja vesolja na splošno podpirati več misij vseh vrst – če želimo potovati na Mars, bi se morali osredotočiti na Mars in njegovo edinstveno izzivi.

Postaja McMurdo za rdeči planet

Veliko se govori o futurističnih mestih na Marsu in o dolgoročnem pošiljanju na stotine ali celo tisoče ljudi tja. Vendar je malo verjetno, da se bodo te namišljene zamisli kmalu uresničile. Namesto tega bi bila bolj realistična vizija znanstvenoraziskovalna postojanka, kot je baza McMurdo na Antarktiki, s peščico astronavtov, ki tam preživljajo čas v 18-mesečnih izmenah.

Prvo misijo s posadko na Mars bi bilo izvedljivo postaviti v 20 do 25 letih in tam v naslednjih desetletjih postaviti raziskovalno postojanko.

Čeprav bi bilo mogoče, da bi tako misijo načrtovala in izvedla ena sama država, bi lahko obstajala močnejša misija, če bi bile vključene različne države. Trenutno NASA tesno sodeluje z drugimi vesoljskimi agencijami, kot sta Evropska vesoljska agencija (ESA) in japonska vesoljske agencije (JAXA), vendar obstaja razkol med ZDA in enim največjih igralcev v vesoljskih misijah: Kitajsko. Še vedno ni jasno, ali bi bile te različne agencije pripravljene sodelovati pri prihodnji misiji na Mars.

"Upajmo, da ta prva misija [na Mars] ne bo vključevala samo Nase in ne samo Združenih držav," je dejal Hecht, "upajmo, da bo vključevala tudi Kitajsko, tako da ne bo le ena točka napake." Nadaljevalo se bo, če se bo eden od partnerjev odločil oditi drugam.«

V projekt pa ne bodo vključene le vladne agencije. Podjetja, kot so SpaceX, Blue Origin in Boeing, so vsa močno vključena v vesoljske misije, vi pa lahko pričakujemo, da bodo sodelovali kot podizvajalci ali celo vodje projektov v prihodnjih misijah na Mars dobro.

Zakaj iti na Mars?

Kadarkoli se pojavi tema misije s posadko na Mars, se vedno najdejo ljudje, ki nasprotujejo času in denarja, ki bi ga takšno podjetje potrebovalo, in trdijo, da bi bilo ta denar bolje porabiti za reševanje problemov tukaj Zemlja. In nedvomno smo bili zlasti v zadnjem letu priča razpokam v sistemih, ki naj bi podpirali osnovne potrebe mnogih, kot so stanovanja, izobraževanje in zdravstvo.

Toda Hecht poudarja, da denarja ne porabljamo le za izpolnjevanje osnovnih življenjskih zahtev. Opisal je, da je mrzlično poskušal zbrati milijon dolarjev sredstev za postavitev novega kosa znanstvene opreme na Mars, in prižgal televizijo, da bi videl oglase, ki so se predvajali med Super Bowlom. Stroški vsakega 30-sekundnega spota bi lahko večkrat poplačali njegov kos opreme.

"Denar porabimo za najrazličnejše neumne stvari, kot so oglasi za Super Bowl," je dejal. »In zelo veliko jih je povezanih z našim osebnim uživanjem v življenju in izpolnitvijo – pa naj gre za šport, pa naj gre za knjižnice, pa naj bo to umetnost, pa naj bo to glasba, pa naj bodo to parki. Bili bi precej slab izgovor za družbo, če bi bila edina stvar, za katero bi porabili denar, hrana in zatočišče.«

Ko gre za raziskovanje vesolja, imamo priložnost poučevati in navdihovati ter, kar je morda najpomembneje, razumeti več o vesolju in našem mestu v njem. Če želimo odgovoriti na nekaj največjih vprašanj v življenju: od kod prihajamo in ali smo sami v vesolju, potem se moramo podati zunaj našega planeta in raziskovati.

Kaj se naučimo z raziskovanjem

Številni zagovorniki raziskovanja Marsa bodo trdili, da bi morali potovati na Mars, ker se tam lahko naučimo posebnih stvari o Zemlji. Od študija nekaj najstarejših kamnin v sončnem sistemu spoznati nastanek Zemlje za preučevanje podnebje da bi dobili vpogled v pereče vprašanje podnebnih sprememb, obstaja veliko načinov, kako bi lahko odkritja na Marsu izboljšala življenje tukaj na Zemlji.

Toda za Hechta je poskus utemeljitve vesoljskih misij na ta način »v nasprotju z zgodovino. V smislu, da da, vedno so bile te oprijemljive koristi [raziskovanja]. Vendar jih nismo dobro napovedovali. To je tisto, kar je pri tem čudovito. Greš in raziskuješ nekam novo in se naučiš nekaj, česar nisi pričakoval.”

Preprosto ne vemo, kaj bomo odkrili z Marsa, dokler ne gremo tja. To je vedno veljalo za znanstvena odkritja – od naključnih odkritij penicilina ali rentgenskih žarkov do načina, kako tehnologija, razvita za misije Apollo na Luno vodi do boljših aparatov za dializo ledvic in izboljšane zaščitne opreme za gasilce.

In poleg pragmatičnih prednosti razvoja tehnologij in znanstvenih spoznanj obstaja globlji zagon za raziskovanje. "Prizadevanje za znanjem je tisto, kar nas dela ljudi," je dejal Hecht.

»To počnemo odkar smo prvič udarili po dva kamna. Prizadevamo si za znanjem. In raziskovanje novih krajev - zato ni kotička na svetu, kjer človeška noga ne bi stopila, vključno z dnom oceana. To počnemo.”

Priporočila urednikov

• Vesoljske komunikacije: Kako bodo prvi ljudje na Marsu komunicirali z Zemljo
• Astropsihologija: Kako ostati pri zdravi pameti na Marsu
• Elektrarne na drugih planetih: Kako bomo proizvajali elektriko na Marsu
• Pridobivanje hidracije: Kako bodo prihodnji naseljenci ustvarjali in zbirali vodo na Marsu
• Astrokmetijstvo: Kako bomo gojili pridelke na Marsu