Adam Liberacki: Kolonizacja Marsa

Czy jesteśmy na to gotowi?

I nie jest to pytanie retoryczne – w 2023 roku, a więc za niespełna pięć lat, planowane są pierwsze załogowe loty na tę planetę, organizowane przez amerykańską firmę SpaceX.

Dlaczego na Marsa?

Choć problemów, aby dostać się na Marsa i tam zamieszkać, jest wiele, już teraz jesteśmy na dobrej drodze, by w nieodległej przyszłości czerpać korzyści z dobroci naturalnych Czerwonej Planety. Historia eksploracji wizualnej i fizycznej Marsa sięga lat 60. XX wieku, kiedy to zostały wysłane w jego stronę sondy ZSRR Marsnik I. W roku 1971 pierwszy lądownik dotknął czerwonej gleby, aby 25 lat później ze statku kosmicznego wyjechał na nią pierwszy łazik – Sojourner. Obecnie najintensywniej prowadzi się prace zmierzające do w miarę ekonomicznej kolonizacji Marsa. Taki właśnie cel stawia sobie SpaceX. Elon Musk, prezes tej firmy, wieszczy, że ludzkości grozi widmo masowej zagłady w wyniku globalnej katastrofy. Inny, proponowany przez niego scenariusz, zakłada eksplorację kosmosu, by skolonizować obecne w nim planety i ich księżyce.

Mars ma zamarzniętą wodę, co w połączeniu z CO2 w atmosferze umożliwia produkcję metanu – paliwa rakietowego, a w wyniku hydrolizy wody – niezbędnego do życia tlenu.

Z pewnością każdy słyszał o misjach na Marsa, ale nie każdy jest świadomy wyboru tejże planety jako pierwszej do zamieszkania. Pierwszym kluczowym czynnikiem jest obecność atmosfery oraz podstawowego dla ludzkiego życia surowca – wody. Mars ma zamarzniętą wodę, co w połączeniu z CO2 w atmosferze (96%) umożliwia produkcję metanu – paliwa rakietowego, a w wyniku hydrolizy wody – niezbędnego do życia tlenu. Drugi czynnik to opłacalność ekspedycji. Każdy lot na orbitę ziemską oraz poza nią konsumuje ogromne ilości paliwa, co – biorąc pod uwagę jego kaloryczność i intensywność spalania – sprawia, że takie wyprawy są wyjątkowo drogie. Co więcej, jak pokazały dotychczasowe misje kosmiczne, rakieta nośna każdego statku kosmicznego – kapsuły przeznaczonej dla ludzi i typu cargo – ulega spaleniu w atmosferze ziemskiej bądź znika w czeluściach kosmosu, stając się kosztownym wydatkiem poniesionym na jednorazową ekspedycję.

Należy zaznaczyć, iż konstrukcja rakiety nośnej zawierającej zbiornik ciekłego tlenu, paliwa oraz silniki odrzutowe jest zbudowana z wysokiej jakości materiałów, m.in. włókna węglowego, powłok TBC, superstopów niklu etc., które odznaczają się ogromną wytrzymałością właściwą oraz właściwościami żaroodpornymi. Uformowanie z nich wszystkich podzespołów jest niezmiernie trudne, co tym bardziej podnosi koszty ich wytworzenia. Najlepszym rozwiązaniem byłoby więc ponowne wykorzystanie rakiety, która po wykonaniu zadania powracałaby na miejsce startu lub inne, uzależnione od jej możliwości nośnych.

Celem firmy SpaceX jest obniżenie kosztu biletu do poziomu 100 tysięcy dolarów i skolonizowanie Marsa w przeciągu 20-50 lat.

Loty low-cost

Musk zauważa, iż koszt biletu dla jednej osoby – uwzględniając konwencjonalne metody wynoszenia ludzi poza orbitę ziemską – wynosi około 10 miliardów dolarów. Biorąc pod uwagę milion ludzi wymaganych do stworzenia cywilizacji na Marsie, przeniesienie życia na Czerwoną Planetę jest niemożliwe. Celem firmy SpaceX jest obniżenie kosztu biletu do poziomu 100 tysięcy dolarów i skolonizowanie Marsa w przeciągu 20-50 lat. Według Muska, aby to zrobić, konieczne jest opracowanie trzech rozwiązań logistyczno-technologicznych.

Przede wszystkim rakieta nośna musi być wykorzystana nie w jednym, lecz w wielu startach. Pierwszy raz udane lądowanie rakiety nośnej Falcon 9 (stworzonej w firmie Muska) nastąpiło w 2015 roku i powtórzono je w kolejnych latach. Można więc powiedzieć, iż ten warunek jest już spełniony.

Drugi to możliwość wyniesienia wielu statków kosmicznych na orbitę okołoziemską, a następnie tankowanie ich za pomocą rakiet nośnych. Jest to istotne ze względu na fakt, iż okno czasowe do wyniesienia statku kosmicznego z Ziemi na powierzchnię Marsa pojawia się co 26 miesięcy. Dlatego też umieszczenie na orbicie okołoziemskiej w przeciągu tych 26 miesięcy kapsuł mających zdolność do lądowania oraz startu z powierzchni Czerwonej Planety pozwoliłoby wykorzystać w pełni czas na kolonizację Marsa.

Trzecim warunkiem niezbędnym do realizacji niskobudżetowych lotów międzyplanetarnych jest budowa fabryki paliwa rakietowego na tej planecie. Dzięki temu możliwe byłoby tankowanie statków kosmicznych, by mogły powrócić na orbitę okołoziemską. Należy dodać, iż przekraczanie pierwszej prędkości kosmicznej jest ułatwione w przypadku planet ze słabą grawitacją (grawitacja na Marsie osiąga 37,5% grawitacji na Ziemi), co umożliwia start statku kosmicznego bez rakiety nośnej. Dwa ostatnie warunki nie zostały jeszcze zrealizowane przez SpaceX.

Druk 3D w kosmosie

Wszystkie przedstawione rozwiązania logistyczno-technologiczne mają istotne znaczenie z punktu widzenia załadunku, który można zrealizować przy użyciu rakiet nośnych wielokrotnego użytku podczas wynoszenia statków kosmicznych na orbitę okołoziemską – rysunek poniżej.

kolonizacja Marsa
Schemat wypraw międzyplanetarnych w wizji firmy SpaceX

Niewątpliwie w przeciągu najbliższego stulecia dojdzie do niezliczonych wypraw międzyplanetarnych. Skłoni nas do tego nie tylko chęć poszukiwania drogocennych surowców, ale co najważniejsze – konieczność poszukiwania innego miejsca do życia. Wszystkie badania nad technologiami kosmicznymi staną się akceleratorem dla innych gałęzi przemysłu. Zauważymy obecność zaawansowanych technologii (na przykład druk 3D w przestrzeni kosmicznej) jako niezbędnych do rozwoju życia na innych planetach.

Jak planuje Elon Musk, w roku 2023 wystartuje pierwsza załogowa wyprawa na Marsa w statku kosmicznym Red. Ekspedycje te będą powtarzane (rysunek poniżej). W dobie wypraw międzyplanetarnych ludzkość stanie przed wyborem: pozostać na Ziemi – planecie, która od zarania dziejów jest naszym żywicielem – czy też opuścić ją w celu poszukiwania miejsca pozwalającego na rozpoczęcie nowego życia. W przeciwieństwie do naszych przodków mieszkańcy sukcesywnie kolonizowanych planet będą bogatsi o wiedzę i technologię, która być może pozwoli opuścić Układ Słoneczny, a kto wie, czy nie nawet Drogę Mleczną.

kolonizacja Marsa

 


Na podstawie tekstu Making Humans a Multi-Planetary Species, Elon Musk