Na Marsa przez Księżyc – nie ma innej drogi

Na Marsa przez Księżyc – nie ma innej drogi

Planowane misje księżycowe Artemis mogą pomóc nam dotrzeć na Marsa. To swoisty poligon doświadczalny dla technologii, których potrzebujemy, by przetrwać na Czerwonej Planecie.

„Gdyby Bóg chciał, aby człowiek był gatunkiem kosmicznym, dałby człowiekowi Księżyc” – miał powiedzieć słynny naukowiec rakietowy Krafft Ehricke w 1984 roku. Chciał tym samym podkreślić, w jaki sposób moglibyśmy wykorzystać naszego naturalnego satelitę jako trampolinę do dalszych podróży. Było to ponad 10 lat po ostatniej misji Apollo, w czasach, gdy Amerykanie wycofywali się z podboju Księżyca na rzecz eksploracji bardziej odległych światów.

Teraz jest inaczej. Wiadomo już, że Amerykanie wrócą na Księżyc z misjami Artemis. Celem NASA jest wysłanie załogowej misji na Srebrny Glob do 2024 roku. Dla Białego Domu to jednak coś więcej niż tylko ponowne odwiedzenie świata, na którym Amerykanie już byli. Księżyc jest również idealnym miejscem, które można wykorzystać do zbudowania bazy wypadowej do dalszych rejonów Układów Słonecznego. Mars wydaje się być oczywistym kierunkiem, ale to tylko jedna z możliwości.

Powrót na Księżyc

Wracamy na Księżyc, aby dokonać odkryć naukowych, osiągnąć korzyści ekonomiczne i zainspirować nowe pokolenie odkrywców. Budując trwałą obecność, budujemy również impet w kierunku tych pierwszych ludzkich kroków na Czerwonej Planecie.

Jim Bridenstine, ówczesny administrator NASA, 21 września 2020 r., kiedy agencja opublikowała swoje najnowsze plany programu Artemis

NASA wciąż jednak nie sprecyzowała, jak dokładnie ma dojść do powrotu na Srebrny Glob. Już wiadomo, że to firma SpaceX zbuduje dla NASA księżycowy lądownik wykorzystywany w misjach Artemis. Trudno jednak wierzyć zapewnieniom zarówno Elona Muska, jak i przedstawicieli NASA, że człowiek ponownie postawi stopę na Księżycu już w 2024 roku.

„Największym problemem, jaki mamy w tej chwili, jest to, że nie wiemy, jak żyć i pracować produktywnie poza Ziemią. Nie mamy o tym pojęcia” – mówi Clive Neal, geolog z Uniwersytetu Notre Dame i ekspert w dziedzinie eksploracji Księżyca. Nigdy właściwie nie przetestowaliśmy technologii, których potrzebowalibyśmy do życia i pracy w przestrzeni kosmicznej przez miesiące lub lata, w trudnych warunkach, w których panują znacznie niższe temperatury, znacznie wyższe promieniowanie, niższy poziom grawitacji oraz brak tlenu i wody.

Na Marsie są już łaziki, wkrótce będą ludzie

Na „naszym” podwórku mamy jednak odpowiednie laboratorium, w którym możemy to wszystko sprawdzić. Mowa o Księżycu. I właśnie choćby dlatego warto tam wrócić.

Neal i wielu innych naukowców opracowali pod koniec ubiegłego roku raport dla Explore Mars, grupy promującej zrównoważoną eksplorację kosmosu. Raport identyfikuje dziesiątki działań i technologii krytycznych dla eksploracji Marsa, które mogą być rozwijane i testowane przez Artemis na Księżycu.

Niektóre rzeczy istotne dla Marsa zostaną sprawdzone na Księżycu niemal natychmiast po wystrzeleniu Artemis III. Podtrzymywanie życia znajduje się na szczycie listy. Ludzie nigdy wcześniej nie zbudowali długoterminowych siedlisk na innym świecie – na Marsie trzeba będzie to zrobić. Dlatego warto by sprawdzić odpowiednie rozwiązania na naszym naturalnym satelicie. Mimo iż będziemy stosować wiele z tego, czego nauczyliśmy się podczas misji na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), nadal będziemy musieli mieć pewność, że baza na Księżycu i Marsie będą w stanie zapewnić podstawowe potrzeby, takie jak jedzenie, woda i schronienie.

Daleko od domu

Okna startowe dla misji na Marsa (gdy planeta jest najbliżej Ziemi) pojawiają się tylko co 26 miesięcy, więc każda misja na Czerwoną Planetę w obie strony musiałaby wiązać się z oczekiwaniem na ponowne otwarcie okienka. Jeśli podróż potrwa dziewięć miesięcy, astronauci będą musieli spędzić na Marsie minimum 3-4 miesiące, zanim będzie możliwy ich powrót do domu. Mogą albo zabrać ze sobą wystarczającą ilość prowiantu, by przetrwać te wszystkie miesiące, albo poszukać odpowiednich zasobów poza Ziemią. Pierwsza opcja jest raczej mało realna.

„Trzeba korzystać z lokalnych zasobów. Próba zabrania ze sobą wszystkiego, aby zapewnić marsjańskim astronautom bezpieczeństwo i dobre samopoczucie, po prostu nie zadziała” – mówi Neal.

NASA wybrała SpaceX do organizacji programu Artemis

Obecność lodu wodnego wzmacnia również argumenty przemawiające za tym, by napęd statku kosmicznego opierał się na wodorze, a nie metanie (do czego dąży SpaceX ze swoimi silnikami Raptor). Raport zastrzega, że podczas gdy wodór może być produkowany lokalnie na obu światach, metan może być produkowany z lokalnych zasobów tylko na Marsie, gdzie atmosfera bogata w dwutlenek węgla zapewnia gotowe źródło węgla. Jakakolwiek produkcja metanu na Księżycu wymagałaby importu źródła węgla.

Eksperci przekonują stosowanie systemów zasilania, które nie są całkowicie zależne od Słońca. Na Marsie ogniwa fotowoltaiczne miałyby ogromne problemy z wykorzystaniem światła. Najlepszą opcją wydaje się być energia jądrowa. Wcale nie trzeba dużo mocy, aby zapewnić astronautom schronienie na Księżycu, ale aby uruchomić operacje wydobywcze wymagane do zbierania i przetwarzania lodu wodnego już tak. Energię słoneczną należałoby traktować jako dodatkowe, a nie podstawowe źródło zasilania. Niewiele jest bezpieczniejszych środowisk do testowania nowych systemów jądrowych niż Księżyc – niezaludniony, opustoszały świat.

Osada na Marsie nie będzie dobrze funkcjonować, jeśli nie opracujemy autonomicznych systemów, które nie będą potrzebować ścisłego nadzoru. Załogi naziemne na Ziemi wciąż mogą kontrolować rzeczy na Księżycu w czasie niemal rzeczywistym, ale opóźnienie w komunikacji z Ziemi na Marsa może wynosić nawet 22,4 minuty. Jeżeli doszłoby do katastrofy na Marsie, jak to miało miejsce w przypadku Apollo 13, nie byłoby zespołu inżynierów, którzy mogliby rozwiązać problem w czasie rzeczywistym. Księżyc to jedyne dobre środowisko, jakie mamy, by naprawdę przetestować i udoskonalić zautomatyzowane systemy, które mogą niezawodnie działać bez ludzkiej kontroli.