Daniel Martin Reina

Miután évszázadok óta megfigyelték a távcsővel és évtizedek óta küldtek űrszondákat, közeleg az a pillanat, amikor az emberek a Mars felszínére lépnek.

"A Föld az emberiség bölcsője, de az ember nem mindig a bölcsőben él." Ezeket a prófétai szavakat 1911-ben mondta a kozmonautika atyjának számító Konstatin Csiolkovsky orosz fizikus. Abban az időben a Mars puszta említése ihlette a kékes növényzet vízióit, amelyek a marsi civilizáció által épített kiterjedt csatornákkal határosak. Az űrkutatásnak köszönhetően ma már tudjuk, hogy a Mars felszíne a homok, a kövek és a láva sivatagja, élet nyomai nélkül, legalábbis manapság.

Mindennek ellenére, a bolygónkhoz való közelsége és hasonlósága miatt a Mars az első úticél, ha egyszer elhagyjuk a földi bölcsőt. Csiolkovszkij tanácsát követve a NASA prioritásai között szerepel, hogy az embereket a 2030-as években a vörös bolygóra vigye. Még néhány magáncégnek is vannak ambiciózus gyarmatosítási tervei. Miután évszázadok óta megfigyelték a távcsővel és évtizedek óta küldtek űrszondákat, közeleg az a pillanat, amikor az emberek a Mars felszínére lépnek.

Lenyűgözte a Mars

A Mars a Földhöz legközelebb eső bolygó a Vénusz után. Körülbelül 35 millió mérföldnyire van tőlünk a legközelebbi pontján. A távcső feltalálásával a tizenhetedik században kezdve a csillagászok felfedezték néhány jellemzőjét, például azt, hogy sarki kupakja van, és napjai alig több mint 24 órán át tartanak. A 20. század második felében a tudósok kizárták a fejlett civilizációk jelenlétét a Marson (lásd: Hogyan látod? 57. sz.), Bár egyesek még mindig abban bíztak, hogy az egyszerű életformákat képes befogadni. A kétségek tisztázására a modern távcsövek és spektroszkópok már nem voltak elegendők. A Marsra kellett menned.

A Hold meghódítására irányuló űrverseny közepén az 1960-as években a NASA több szondát (a tengerészeket) küldött, amelyek átrepültek a vörös bolygón, és első homályos képeket kínáltak nekünk. Egy évtizeddel később a NASA Viking programja végre képes volt fényképeket továbbítani a Mars felszínéről. Ekkor kellett elismernünk, hogy a Mars száraz és ellenséges világ. 1997-ben megérkezett a bolygóra az első terepjáró, a Sojourner, amelyhez 2004-ben még kettő csatlakozott, a Lélek és az Esély. 2012-ben pedig leszállt a Curiosity rover, a legfejlettebb gép, amely valaha a vörös bolygón járt.

A Mars egy lenyűgöző világ. Sajátos vöröses színét a felszínen lévő vas-oxid jelenléte okozza. Itt található a Naprendszer legmagasabb hegye, az Olümposz, 22 km magasan, valamint egy több mint 4500 km hosszú kanyonok gigantikus rendszere, Valles Marineris (Mariner-völgy). Az átlagos hőmérséklet körülbelül –55 ºC. A pólusoknál –150 ºC-ra csökkenhet, de az Egyenlítőnél délben 20 ºC-ra emelkedhet. Az év körülbelül 687 földi napig tart (kb. 669 marsi nap), ami közel kétszerese a földinek. A Mars légköre 95% szén-dioxidból áll, és olyan vékony, hogy a légköri nyomás nem éri el a Föld.

A vörös bolygóra való utazás nehézségei

1948-ban Wernher von Braun, az embereket a Holdra vivő rakéta irányítója emberes utat tervezett a Marsra. Egy évtizeddel később Szergej Koroljov, szovjet kollégája azt állította, hogy a szovjet űrprogram végső célja nem a Hold, hanem a Mars kell, hogy legyen.

Akkor miért nem küldtünk soha emberes hajót a vörös bolygóra? A fő akadály nem a távolság, hanem az energia, amely a különböző pálya-manőverek elvégzéséhez szükséges. A 380 000 km-re lévő Holdra tett utazás során az energia háromnegyede a Föld felszínéről való meneküléssel és egy alacsony pályára jutással, mintegy 300 km magasságban kerül felhasználásra. Ha neked is el kell jutnod a Marsra, fékezned, leszállnod a felszínén, majd vissza kell térned a Földre, a szükséges üzemanyagmennyiség óriási.

Ezzel eljutottunk az űrkutatás alapvető szabályához: a küldetés költségét a sebesség elérésének a cél eléréséhez szükséges változásai alapján számítják ki. Ez a sebességkülönbség Delta-V néven ismert, és ez a nagysága szabályozza a Naprendszeren keresztüli navigációt. A múlt tengerészek hajózási táblákkal rendelkeztek az útvonalakról, hogy kövessék a jó szelet és elkerüljék a zátonyokat; a mai űrügynökség mérnökei rendelkeznek a Delta-V térképével.

A két elliptikus pálya, például a Föld és a Mars közötti minimális Delta-V útvonal Hohmann transzferpályaként ismert. Walter Hohmann német mérnök és matematikus 1925-ben javasolta, ellipszis alakú pályáról áll, amely elfogja az eredetet és a célt. A pálya kiszámítása úgy történik, hogy a Naphoz legközelebbi pontja (perihelion) egybeesik a kiindulási ponttal - például a Földdel -, a legtávolabbi pont (afelület) pedig egybeesik a célponttal - például a Marssal. Ezt a fajta pályát nem csak a bolygók közötti utazáshoz használják. A pilóta nélküli Szojuz űrhajók például a Hohmann-pályán haladva eljutnak a Nemzetközi Űrállomásra (ISS), amely a Föld körül mintegy 400 km magasságban kering. A Hohmann transzferpálya nem a legrövidebb és nem is a leggyorsabb pálya, de a leggazdaságosabb.

A Mars terraformálása

Szakértők úgy vélik, hogy korábban a vörös bolygó éghajlata a Földéhez hasonló volt, sűrű légköre, folyói és tavai voltak. Ha a vörös bolygó egykor kék volt, megfordítható ez a folyamat? Carl Sagan volt az első tudós, aki felvetette ezt a lehetőséget. Sagan 1961-ben javasolta algák telepítését a Vénusz légkörébe a szén-dioxid (CO2) felszívása és a szörnyű üvegházhatás csökkentése érdekében (a Vénuszon a hőmérséklet nem csökken 400 ºC alá). 1982-ben Christopher McKay tudós cikkének eredményeként a „terraformálás” kifejezés népszerűvé vált az égitestet lakhatóvá tételéhez szükséges folyamatokra utalva.

Általánosságban elmondható, hogy a Mars terraformálásához meg kell vastagítani a vékony atmoszféráját és fel kell melegíteni. Az első javaslatok a bolygó nukleáris fegyverekkel történő bombázásától kezdve az aszteroida elhajításáig terjedtek a felszín felé. Az intenzív hő nagy mennyiségű fagyott vizet és CO2-t olvad meg a pólusoknál. A keletkező gázok megvastagítják a légkört és hozzájárulnak az üvegházhatáshoz, emelve a bolygó hőmérsékletét.

A NASA legújabb javaslata egy mágneses pajzs létrehozása a Mars körül, hogy megvédje a napszéltől. Ezzel a mesterséges magnetoszférával az átlagos hőmérséklet körülbelül 4 ° C-kal emelkedhet, ami elegendő ahhoz, hogy a jeges CO2 felszabaduljon a pólusokból. Ez olyan üvegházhatást eredményezne, amely tovább növelné a bolygó hőmérsékletét, lehetővé téve a folyékony víz jelenlétét. A NASA úgy véli, hogy a Mars így helyreállíthatja az egykor borító óceánok egy részét, bár ez hosszú folyamat lenne.

Első állomás: a Hold

Ennek ellenére a Marsra emberes küldetés elküldéséhez nagyon erős rakéta szükséges. Éppen ezért a NASA 2011-ben megkezdte az úgynevezett Űrindító Rendszer (SLS) tervezését, azt a rakétát, amellyel az ügynökség reményei szerint megvalósulhat a vörös bolygó meghódításának álma.

Az impozáns 98 méter magas SLS valamivel alacsonyabb, de erősebb, mint az Apollo program mitikus rakétája, a Saturn V, és képes lesz az űrsikló terhének háromszorosát elviselni. Az első változat egy alacsonyabb fokozatú lesz, amelyet négy motor hajt, amelyek folyékony oxigént és hidrogént használnak üzemanyagként. Az első fölött elhelyezkedő második szakasz körülbelül 50 kilométeres magasságban aktiválódik, és a jármű pályára állítását szolgálja. Az emberes Orion kapszula a tetején helyezkedik el, és legfeljebb négy legénységi tagot képes befogadni. A hővédő pajzs, amely képes kibírni a légkörbe való ismételt belépést másodpercenként 11 kilométeres sebességgel és 2760 ° C-on, a valaha volt legnagyobb a pilóta nélküli űrhajók számára

Spacex a Mars meghódítására

A SpaceX egy repülőgép-szállító vállalat, amelyet Elon Musk dél-afrikai vállalkozó alapított 2002-ben. Azóta két újrafelhasználható rakétát fejlesztett ki, a Falcon 1-et és a Falcon 9-et, valamint egy újrafelhasználható űrhajót, a SpaceX Dragon-t, amely képes rakományt a Föld körüli alacsony pályákra szállítani. 2012-ben a Dragon lett az első magánhajó, amely ellátta az ISS-t.

A SpaceX végső célja ambiciózusabb: juttassa el az embereket a Marsra. Évek óta tartó pletykák után 2016 szeptemberében Musk elárulta terveit. A hordozórakéta 122 méter magas és 12 méter átmérőjű rakéta lesz, a valaha gyártott legnagyobb. Óriási 42 metán- és folyékony oxigénmotorja lesz, amely lehetővé teszi a mitikus Saturn V rakterének megháromszorozását az Apollo-missziókból. Ami a marsi hajót illeti, hossza 49,5 méter, átmérője 17 méter, és akár 100 embert is képes szállítani. Ugyanazt a motortípust fogja használni, mint a rakéta, bár csak kilencre elégszik meg. A hajón napelemek lesznek az áramtermeléshez. A SpaceX 115 napra becsüli az utazás időtartamát. A rover a Mars légkörében saját motorjaival fékezik, és egyenesen landol. Odaérkezve az űrhajósok a helyszínen előállíthatják a visszatéréshez szükséges üzemanyagot. A metánt úgy kapnánk, ha a légkörből származó szén-dioxidot hidrogéngázzal kevernénk, amely nagyon könnyű és behozható a Földről. A reakció során víz is keletkezik, amelytől az oxigén elektromos áram alkalmazásával elválasztható.

Még mindig sok a laza vég. Akárcsak Musk eddig, teherszállító hajónak az ISS-be küldése nem ugyanaz, mint az embereket a Marsra vinni. Emlékezzünk arra is, hogy a SpaceX egy magánvállalkozás, és nehéznek tűnik, ha egyedül képes szembenézni ezzel a fáraó tervvel. Bár ha Elon Musk, a PayPal és a Tesla Motors társalapítója mutatott nekünk valamit, az az, hogy általában azt éri el, amit elhatározott. Egy évtized múlva kételyeket hagyunk.

Marsi diéta

Sok más részletre van szükség egy ilyen összetett küldetés során. Például étel. Az űrhajósok egy ideig képesek lesznek kitartani a fedélzetükön lévő készleteikkel, de a küldetés meghosszabbítása esetén nehéznek tűnik mindent elszállítani, amire szükségük van. Bármilyen előre nem látható esemény ellenére az élelmiszer marsi talajon történő termesztése lehet az egyetlen módja a túlélésnek.

2016 elején a perui és az egyesült államokbeli kutatók elkezdtek egy projektet annak tanulmányozására, hogy nőhet-e a burgonya a Marson, mint a Mission Rescue című filmben. Miért a krumpli? Ez az egyik legelterjedtebb növény, csak a búza, a rizs és a kukorica után. Könnyen alkalmazkodik a legkeményebb környezetekhez és jó szénhidrátforrás, emellett fehérjét, C-vitamint, vasat és káliumot tartalmaz. Mindehhez hozzá kell adnunk az elkészítés egyszerűségét: egy burgonyát enni csak melegíteni kell.

A tudósok a perui La Joya sivatagból gyűjtöttek talajt, és légmentesen lezárt edénybe tették. Ott a vörös bolygó szélsőséges körülményei jöttek létre: hőmérséklet, légköri nyomás, valamint oxigén- és szén-dioxid-szint. Fényrendszer volt felelős a napsugárzás szimulálásáért, amely a Marson kevesebb, mint a fele annak, ami eléri a Földet. A 65 vizsgált burgonyafajta közül csak ötnek sikerült gyökeret eresztenie.

Ezek az eredmények ígéretesek, de senki sem tudja, hogyan fog reagálni a burgonya a Marson jelenlévő magas ultraibolya sugárzásra. A bolygó talaja perklorátokban gazdag, sókban, amelyek mérgezőek a növényekre, és amelyeket meg kell szüntetni. A tudósokat aggasztó másik tényező a marsi gravitáció (a Föld harmada), bár az ISS űrhajósainak már sikerült mikrogravitációban termeszteni a salátát.

magazin

Viszlát a kiságytól

Egy másik érdekes téma az élőhely, ahol az űrhajósok élnek. Az első tervek felfújható szerkezetre mutatnak, azzal az előnnyel, hogy leeresztve alig foglal helyet. Ha hónapok helyett évekig marad, gondolkodjon el azon, hogy miként védekezhet a nap veszélyes ionizáló sugárzása ellen, egyszerű módszer az lenne, ha házakat építene a föld alá. A belső teret úgy készítik el, hogy lakói kényelmetlen űrruháik, öltönyeik nélkül maradjanak, amelyeket át kell alakítani; A jelenlegiakat úgy tervezték, hogy a világűrben, gravitáció nélkül működjenek, és túl sokat nyomnak a Mars számára.

További veszély a por. Az Apollo-misszió űrhajósainak problémái voltak az űrruhájukhoz tapadó finom moondusttal. A Marson ezt súlyosbítja a szél, bár ez alig több, mint enyhe földi szellő, mert a légkör annyira vékony.

A finanszírozáshoz a NASA-nak is meg kell küzdenie a politikusokkal. Egyelőre hiányzik a szükséges költségvetés, és ezt Trump támogatja. Ebben az értelemben a más országok űrügynökségei és a magáncégek közötti együttműködés kulcsfontosságú lesz annak érdekében, hogy a misszió teljes súlya ne essen a NASA-ra. De a Mars már nem lehet prioritás egy jövőbeli elnök számára, veszélybe sodorva az egész projektet.

Reméljük, hogy nem, és hogy ez a küldetés az első a sok közül. A bolygóközi utazás új lépést jelent az emberi evolúcióban. A Földön rekedt emberiség fennáll annak a veszélye, hogy elpusztul vagy kipusztul valamilyen katasztrófa következtében, például egy aszteroida hatására. Előbb vagy utóbb át kell költöznünk más világokba, hogy biztosítsuk fajunk fennmaradását. Hosszú távon tudjuk, hogy a Naprendszer lejárati dátuma körülbelül 5 milliárd év, amikor a Nap életciklusa véget ér. A Mars csak a valódi utazás első állomása: az, amely a csillagokhoz vezet.

Több információ

    Raeburn, Paul, A vörös bolygó titkainak felfedezése, National Geographic Society, Spanyolország, 1999.