Шта нас може спречити да колонизујемо Марс?

Човечанство је дуго сањало о изласку са Земље, одлетењу на друге планете и чак да се настани и тамо живи. Једна од нама најближих планета је Марс, али хоћемо ли моћи тако лако да колонизујемо „Црвену планету“?

Прошле јесени, чувени експериментатор и модерни геније Елон Муск најавио је да његова компанија намерава да пошаље прву мисију са људском посадом на Марс 2024. године, а до 2050. године на Црвеној планети требало би да буде створено прво људско станиште у виду самодовољног града. . Једноставним речима, човечанство ће покушати да створи колонију досељеника који ће бити пионири у освајању Марса. Флота од око хиљаду бродова Starship треба користити за превоз људи и материјала за изградњу потребне инфраструктуре.

На речима, све изгледа веома једноставно и реално. Укрцавамо се на брод, слећемо за неколико месеци на „Црвену планету“ и почињемо њен развој, припремамо нове базе за будуће генерације, истражујемо планету итд. Међутим, амбициозне планове за колонизацију Марса неће бити тако лако спровести.

Такав покушај може бити веома тежак и опасан. И овде је реч не само о техничким аспектима лета, боравка у анабиози, слетању на планету, о времену потребном за изградњу чак и самих бродова, или огромним трошковима целе мисије. Поента је да се схвати да Земља и Марс имају много тога заједничког, али у исто време имају много више разлика. То су потпуно различите планете, свака са својим карактеристикама. Хајде да покушамо да све разумемо детаљније.

Прочитајте такође: Простор на вашем рачунару. 5 најбољих астрономских апликација

Земља и Марс су заиста далеко један од другог

Прво, фундаментално, питање које треба узети у обзир када је у питању лет на другу планету, у овом случају на Марс, јесте само путовање. У нашем случају са Црвеном планетом, то није ни једноставно ни брзо. Тренутно, најудаљенији објекат на који је човек крочио је наш сателит, Месец. Експедиција на њега коштала је човечанство много времена, рада, захтевала многа нова решења и технологије, огромне финансијске трошкове, па чак и људске животе. Разумем да се човечанство променило, технолошки скок који смо направили у последње две деценије је заиста невероватан. Али да ли је ово довољно?

Осим тога, пут на Марс ће бити много дужи што се тиче времена и удаљености, а биће тешко и без особе у анабиози. Током лета на Месец, астронаути нису стављени у стање сна. Ово путовање је било много краће и мање трошило енергију. Такође треба узети у обзир да је Црвена планета удаљена од Земље отприлике 56 до 401 милион км. А лет је могућ, наравно, не праволинијски директно у свемир, већ дуж сложене путање. Брод који иде за Марс ће га, у пракси, пратити у орбити којом планета иде око Сунца. Односно, прво треба да уђете у орбиту Марса, а затим да га пресретнете или сустигнете, до сада нико није направио тачне прорачуне. То значи да ће само путовање бити веома дуго.

Наравно, нико не размишља о путовању када је Марс најудаљенији од Земље, али чак и када је удаљеност најмања, то је ипак огромна удаљеност. Наравно, с обзиром на то да је Марс једна од нама најближих планета, потребно је мање енергије по јединици масе да се стигне тамо него било која друга планета у Сунчевом систему осим Венере. Ипак, путовање ће, под условом да почне у најповољнијем периоду (у стартном прозору), ипак трајати око девет месеци. А то је подложно употреби Хомановог транзиционог маневра, односно промене кружне орбите помоћу два мотора. Ово је маневар који се тренутно већ користи у беспилотним мисијама на Марс.

Теоретски, овај лет би се могао скратити на шест или седам месеци, али само ако применимо постепено повећање потрошње енергије и горива. Даља смањења времена лета до Марса ограничена су тренутно доступним технологијама. Чињеница је да то захтева много више енергије по јединици масе него што је то могуће са хемијским ракетним моторима који су данас доступни. Као што видите, проблеми у процесу кретања на Марс почињу већ у тренутку уласка у орбиту планете. А ово је само врх леденог брега, јер је слетање на Марс такође веома тешко.

Као иу случају беспилотних мисија, због веома разређене атмосфере, а самим тим и лоше аеродинамичке стабилности и других карактеристика атмосфере „Црвене планете“, решења користе падобране, јастуке који се састоје од надуваних резервоара балона, или ослонца у облику маневарских мотора, у случају мисија са људском посадом на броду, они не само да отказују, већ могу бити и катастрофални. Треба запамтити да је људско тело много деликатније и осетљивије на преоптерећења од електронских и механичких уређаја који су до сада слати на Марс. Због тога је потребно изградити систем који ће успорити слетање на Марс на много нежнији, али ништа мање ефикасан начин, јер ће на броду бити људи. Комплексне, дуготрајне и скупе мисије на Марс дефинитивно нису лака шетња, може бити веома атрактивна, али изузетно опасна.

Слична ситуација ће се појавити ако се из неког разлога људи морају вратити са Марса. Јасно је да ће током првих мисија са људском посадом на ову планету то морати да се уради, нико неће одмах летети на другу планету са идејом да тамо стално живи. Иако постоје такви предлози. Али пошто се иницијатори Марсијада још увек нису сложили како би требало да изгледа и како ће се одвијати процес колонизације Марса, ова опција је вероватна.

Повратак са Црвене планете трајаће најмање онолико колико је потребно да се тамо долети. Међутим, ако је могуће вратити се са Месеца у било ком тренутку, боравак на Марсу би требало да траје, можда и годинама. Разлог за то је његова орбита око Сунца. Да бисмо се вратили релативно брзо, односно поново провели најмање шест месеци на путовању, а савременим методама око девет месеци, било би потребно сачекати да се поново отвори прелазни рок, односно растојање до Земље биће најмањи. Нажалост, мораћете мало да сачекате, јер Марсов дан, односно сол, траје скоро колико и дан на Земљи, односно 24 сата, 39 минута и 35,24 секунде, али Марсова година, тј. време када Марс кружи око Сунца, већ је трајало 668 сола, или 687 земаљских дана, што је отприлике 1,88 земаљских година.

Прочитајте такође: Пет начина на које нам вештачка интелигенција може помоћи у истраживању свемира

Марс је сличан Земљи, али и другачији од Земље

На први поглед, Марс је веома сличан Земљи. Поготово када се крећемо у области општих питања, слободно се може рећи да је у Сунчевом систему најбоље место за живот после Месеца (а можда и Венере, али овде су мишљења подељена). Нажалост, најбоље не значи савршено, јер је Марс, иако сличан Земљи у космичким размерама, веома другачија планета. Сличност између две планете постоји само у општим цртама. Као што је већ поменуто, марсовски дан је веома сличан земаљском, што значи да особа која живи на Марсу не би морала значајно да мења свој циркадијални ритам (разлика је само 40 минута). Марс такође има нагиб од 25,19 степени, док је нагиб Земље 23,44 степена, што резултира скоро истим годишњим добима као и наша планета. Међутим, они су скоро дупло дужи (у просеку 1,88 пута, пошто је марсова година дужа).

Сличности између Земље и Марса такође се протежу на присуство атмосфере и воде, што потврђују запажања НАСА-иног Марс Екплоратион Ровера и ЕСА-иног Марс Експреса. Међутим, ту се завршава, јер се атмосфера Црвене планете састоји углавном од угљен-диоксида (95,32%), док се атмосфера Земље састоји углавном од азота (78,084%) и кисеоника (20,946%). Дакле, очигледно је да је у таквој атмосфери немогуће дисати без добијања кисеоника који нам је потребан за живот. Биће нам потребна посебна опрема, било у виду личних апарата за дисање као што су свемирска одела или други уређаји који производе кисеоник.

Овде можемо ићи директно на структуре неопходне за живот на Марсу, јер је реч о животу на Марсу, односно на његовој површини или испод њега, а не о животу у орбити, јер је то сасвим друга прича.

Атмосфера Марса захтева употребу усељивих структура. Само на Земљи је могуће преживети (иако је по савременим стандардима прилично незгодно) без заклона, али у условима Марса свакако су вам потребне неке врсте зграда. И овде се поново јавља проблем снабдевања кисеоником ових зграда. Куће би морале да раде са опремом која их прави, јер нико ко живи на Марсу не би желео да проведе остатак живота у свемирском оделу или другом специјалном оделу. Нису увек удобни и погодни за кретање чак и на равној површини.

Марсова конструкција би такође морала да буде много напреднија од онога што тренутно користимо на Земљи. Поред тога, мораћемо да бринемо о утицају атмосфере, која се састоји углавном од угљен-диоксида. Још увек није добро проучен утицај ЦО2 на материјале који ће се користити за изградњу. Како ће се такве зграде понашати у различитим временским условима на Марсу?

Конструкције марсовских зграда не само да морају да буду херметичке, као што смо већ поменули, због различитог састава атмосфере изнутра и споља, већ морају да издрже и разлику у притиску због веома разређене атмосфере ове планете. Веома добра топлотна изолација је такође неопходна. Марс је, по нашим стандардима, изузетно хладна планета. Рекорд Земље за ниске температуре, односно -89,2 степена Целзијуса, који се примећује на Антарктику, исти је као и свакодневни живот на „Црвеној планети“. Дакле, у најповољнијим условима ваздух се лети загрева на дневној страни до 20 °Ц, али зими ноћу температура може достићи -125 °Ц, а на половима -170 °Ц. То јест, рекордно ниска температура на Земљи за Марс је скоро топлота. Ту су и олује честа појава.

Односно, атмосфера Марса има изненађења, али то није све. Гравитација на Црвеној планети је само око трећине Земљине гравитације. Стога би, на пример, особа од 70 килограма на Марсу била тешка приближно 26 кг (до 40 кг ближе половима). То би јој вероватно била велика предност, на пример, током свакодневних активности. Али такав ток догађаја има две стране. Да, можемо рећи да би човек тамо био, на пример, много јачи него на Земљи. Лако је могла да подигне предмете које на нашој планети није могла ни да помери. Нажалост, дугорочни утицај тако ниске гравитације на људско тело није у потпуности проучаван. Већ је познато да смањена гравитација узрокује, између осталог, губитак минералне густине костију, мишићну дистрофију, смањење мишићне масе, оштећење вида, кардиоваскуларну атрофију. Шта нам још прети, вероватно ћемо временом сазнати. Да ли ће то бити позитивне промене? Може ли људско тело да издржи такав ток догађаја? Више је питања него одговора, бар за сада.

На пример, пре него што колонија може да се репродукује, морамо бити сигурни да се људски ембрион може развити у здраву одраслу особу под марсовском гравитацијом и уз адекватну заштиту од зрачења. Можда ће људска раса на Марсу морати некако да мутира, прилагоди се окружењу. Још није познато да ли таква врста уопште може тамо да преживи. Пошто је реч о колонизацији, то се мора узети у обзир. Ово је много сложеније и контроверзније питање. Ако се вратимо на марсовске зграде, ниска гравитација ће приморати, барем делимично, коришћење зона које стварају нивое гравитације сличне Земљиним. Иако је тренутно тешко рећи да ли ће то бити, на пример, центрифуга неког типа, или потпуно другачије решење.

Прочитајте такође: Црев Драгон није једини: Који ће бродови ићи у свемир у наредним годинама

Марс нас неће заштитити ни од чега

Атмосфера Марса има и други, још опаснији аспект. Због своје мале густине, практично не штити од космичких зрака или сунчевог ветра. На Земљи нас магнетосфера такође штити од сунчевог ветра, а Марс има много слабији слој магнетосфере од наше планете, па се проблем умножава. И то није све.

Пошто Марс нема довољно јако магнетно поље, у комбинацији са већ поменутим танким слојем атмосфере, настаје глобални проблем – много више јонизујућег зрачења доспева на површину Марса него на Земљи. Само у орбити Марса, према прорачунима које је направила сонда Марс Одиссеи помоћу инструмената МАРИЕ, ниво штетног зрачења је око 2,5 пута већи него на свемирској станици ИСС која кружи око Земље. То значи да ће под утицајем овог зрачења (само у орбити) особа за само три године доживети опасно приближавање безбедносним границама које је одобрила НАСА. И ово је такође важно запамтити. За сада нема информација о томе како се носити са тим и која средства користити.

Експлозије протона изазване соларним олујама, такозване соларне бакље и избацивања короналне масе, могу бити посебно опасне не само у орбити Марса, већ и за саме колонисте који ће живети директно на површини. Током посебно јаких налета космичког ветра, изложеност може бити фатална већ након неколико сати.

Према томе, све структуре које бисмо користили на Марсу не би само морале да буду херметички затворене, да издрже пад притиска, да буду опремљене уређајима за генерисање кисеоника и пумпама за одржавање адекватног притиска унутра, већ би морале и да ефикасно штите људе који тамо живе. у њима, од сунчевог ветра и јонизујућег зрачења. То јест, требало би да буду заиста јединствена затворена микроокружења у којима се одржавају услови неопходни за живот човека. Поред тога, треба их правилно поставити. Зато ће бити потребно унапред пажљиво мапирати површину Марса, природна склоништа, температуру, временске прилике и сунчеву светлост.

Дизајнери и инжењери се већ суочавају са бројним изазовима и проблемима. Поготово што би, по свему судећи, требало да се саграде бар прве марсовске структуре на Земљи и тек онда транспортоване на Црвену планету. Тачније, готове делове таквих конструкција, склоништа, лабораторија итд. треба транспортовати на Марс. Такав транспорт генерише додатне трошкове који се не односе толико на саме зграде, већ углавном на њихову отпрему на другу планету, односно морамо да решимо и финансијску страну овог огромног проблема.

Друго питање везано за атмосферу, магнетосферу и магнетно поље Марса, односно њихово практично одсуство, јесте заштита електронике неопходне за мисију на Марс, а још мање за колонизацију, или бар покушаје насељавања планете. Раније мисије су користиле много мање софистицирану електронику од оне коју сви имамо данас.

Системи који су радили у сондама били су на технолошком нивоу 1990-их. Али не зато што рад на једној мисији траје много година и дизајн опреме за то време толико стари, већ зато што ова врста електронике може да издржи марсовске услове (посебно ниво радијације) много боље од модерних, напреднијих , али и много осетљивије технологије. Такође су много боље тестирани и подешени и стога могу гарантовати ниво поузданости потребан за извођење мисије. Али за људску посаду, опрема од пре 20 или 30 година можда неће бити довољно удобна чак ни за основне задатке. Осим тога, таква опрема би сигурно имала премало рачунарске снаге потребне за истраживање планете. Не треба заборавити да се живот на Марсу неће ограничити само на живот тамо, потребно је и спровођење истраживачког рада, научних и технолошких експеримената.

Додатну, иако неу потпуности проучену, претњу представља и сама површина Марса. Говоримо о марсовској прашини, чије су честице изузетно мале, оштре и грубе. Заједно са статичким електрицитетом, који га чини да се држи готово свега, постоји још један проблем. Марсова прашина може бити прави проблем, на пример, за везе у оделима. Месечева прашина, која, иначе, није тако оштра као марсова, већ је довела до озбиљних потешкоћа за мисије Аполо на Месецу. На пример, ово је изазвало, између осталог, лажна очитавања инструмената, зачепљење инструмената, проблеме са контролом температуре неких инструмената и оштећене заптивке. Понекад су уређаји потпуно отказали. На површини Месеца има тона старог метала од тако оштећених уређаја. Једноставно су остављени на површини сателита, јер све ово више није могуће поправити.

Вратимо се на површину Црвене планете. Пешчане олује присутне на овој планети такође могу постати проблем за одржавање живота самих колониста на Марсу. Иако су ретки, могу чак и да покрију целу површину Марса. Ово не може само да блокира сунчеву светлост, на пример, до фотонапонских инсталација, што може да изазове проблеме са напајањем, већ ће такође изазвати компликације у комуникацији.

Сигнал послат са Марса на Земљу треба око 3,5 минута да стигне до њега, па ће одговор на постављено питање под најповољнијим условима бити добијен за 7 минута и то тек када се планете приближе једна другој. Када су на максималној удаљености један од другог, процес ће трајати осам пута дуже. Биће још горе када се планете налазе на супротним странама Сунца. Тада ће комуникација уопште бити немогућа. Олује прашине такође могу представљати директну претњу машинама, на пример, јер је пескарење на Марсу далеко опасније од чак и најјачих ветрова или урагана овде на Земљи.

Прочитајте такође: Украјина се припрема за лансирање и орбитални рад свемирске летелице Сич-2-1

Живот на Марсу нису само зграде

Ако смо већ почели да причамо о опреми неопходној за функционисање на Марсу, поставља се питање: „Шта ако се таква опрема поквари?“. Овде поново улазимо у област опште разумљиве логистике и снабдевања. Да бисте ефикасно функционисали на Марсу, мораћете да носите резервне делове за све што ће бити отпремљено на Марс, а биће и доста опреме.

И такође морате узети довољне залихе хране. Чак и за најкраће трајање мисије, односно око 2 године, практично је немогуће узимати храну и воду са Земље за тако дуг период. То значи значајно повећање трошкова таквог путовања. Довољно је израчунати колико хране свако од нас поједе у једном дану, помножити са 2 године и... додати томе време путовања, односно још годину и по, јер учесници морају нешто да једу и пију током лет.

Коначно, овај број се мора поново помножити са бројем чланова посаде. У пракси, мисија на Марс се не може извести сама из простог разлога што постоје задаци који захтевају посебна знања или вештине. Једна особа не може бити стручњак за све. Немогуће је истовремено бити и висококвалификован пилот, астрофизичар, астробиолог, специјалиста за грађевинарство итд. Једна особа не може да испуни такву мисију ни из психолошких разлога. 3,5 године саме у свемиру и на страној планети озбиљно би утицале на психу и најиздржљивијег човека. Стога, залихе које би биле довољне да осигурају успех марсовске мисије, чак и оне најкраће, не могу се једноставно понети са Земље.

Ако се храна и вода не могу спаковати у брод на којем ћемо летети на Марс (а само ово нам тренутно прави проблеме, иако је пројекат "Starship“, који спроводи СпацеКс, побуђује извесне наде у његово решење), онда ће све то морати некако локално да произведу колонизатори. Изненађујуће, састав атмосфере Марса може помоћи у томе. Иако је ово само нагађање, могло би да функционише. Ствар је у томе што, као што сам горе написао, атмосфера Марса се састоји углавном од угљен-диоксида, а парцијални притисак на самој површини планете, односно на месту где расту биљке, је 52 пута већи него на Земљи, што даје прави наду у њихову успешну култивацију.

Иста је ситуација и са водом. Опште је прихваћено да постоји на Марсу, али до сада је откривено само његово присуство. У пракси, вода можда неће бити доступна учесницима мисије на Марс јер је заробљена у стенама. Да, савремена сазнања и решења омогућавају обнављање воде, али то вероватно неће бити довољно за живот на Марсу. Да, мора се имати на уму да вода мора бити ту у сталном, затвореном циклусу, покривајући све аспекте живота на Марсу. Само тако, нико неће имати право да га безумно троши, јер би то угрозило сам процес опстанка колонизатора. Стога је једино дугорочно решење ефикасан начин добијања воде која се већ налази на Марсу и њено одговарајуће прилагођавање потребама колониста и одржавање опреме.

Слично питање поставља се и када је у питању гориво. Ако желимо да стално путујемо између Земље и Марса, онда морамо научити да набавимо неопходно гориво на лицу места. Ово би уштедело новац на самој мисији и повећало шансе за повратак на Земљу ако је потребно. Да, такође морате некако да се крећете по Марсу током развоја планете и живљења на њој. Превоз горива са Земље је прилично скупо задовољство. Ово, опет, повећава цену целе мисије, јер би требало да се узме отприлике дупло више горива. Међутим, компанија СпацеКс већ има идеје за решавање овог проблема и истовремено за заштиту од космичког зрачења. Научници компаније верују да течни водоник може пружити одличну заштиту. Осим тога, у комбинацији са угљен-диоксидом добијеним из атмосфере Марса, може послужити и као гориво за повратак са Црвене планете.

Исте могућности треба користити и за производњу и складиштење електричне енергије, која је неопходна за функционисање чак и најједноставније марсовске колоније, јер ће свакако бити немогуће фокусирати се на један извор, на пример, соларну енергију, јер је, пре свега, све, на Марсу има много мање енергије од Сунца. Дакле, фотонапонске ћелије на Земљи имају однос снаге и тежине од око 40 В/кг, док је тамо око пола тога, само око 17 В/кг. Друго, повратак може потрајати дуго, на пример, због већ поменутих пешчаних олуја. На Марсу би било неопходно паралелно користити радиоизотопне термоелектричне генераторе, марсовски еквивалент Земљине геотермалне енергије, и енергију ветра. Чињеница је да се током пешчаних олуја брзина ветра тамо повећава на приближно 30 м/с.

У ствари, списак питања, недоумица и препрека везаних за живот на Марсу могао би се дуго разматрати. Са сваким новим открићем о Марсу, све их је више него одговора. У овом материјалу смо вероватно дотакли само врх леденог брега. Добра вест је да научници широм света раде не само да одговоре на њих, већ и да реше конкретна питања. То је случај, на пример, у случају добијања воде или узгоја биљака на Марсу. Поред тога, први досељеници са Марса биће осуђени на веганску исхрану, пошто са собом не водимо ниједну животињу. Иако је могуће да ће се питање хране одлучити на основу искуства астронаута на ИСС. Храњење путем сонде може решити овај проблем на неко време.

Тераформирање Марса може бити одговор на нека питања, али тренутно је још само теоретски. Научници се сада готово једногласно слажу да овај процес мора почети повећањем температуре планете да би се добио виши атмосферски притисак и течна вода. Гасови стаклене баште заробљени у леденим капама на половима Марса могу помоћи, али пракса тераформирања није пажљиво планирана, а од теорије до праксе још је дуг пут.

Чак и СпацеКс, познат по радикалним идејама око којих постоје озбиљне сумње у неким научним круговима, назива тераформирање технологијом научне фантастике. Али можете покушати. Можда, да би се тераформисао Марс, неће бити потребно прво да извршимо мисије са људском посадом, већ да их заменимо, на пример, аутономним уређајима који ће то урадити уместо нас. Људи ће моћи да оду на планету припремљену за њихов долазак. Међутим, ово је, барем за сада, само нејасна спекулација, иако је без сумње таква идеја већ клијала у главама барем неког броја људи.

Такође занимљиво:

• Астрономи су идентификовали најудаљенији познати објекат у Сунчевом систему
• Научници уверавају да пета димензија универзума постоји
• Научници су открили боље место за слетање људи на Марс

На овај или онај начин, идеја о лету и каснијој колонизацији Марса већ је освојила срца и умове многих научника, инжењера и истраживача. Радови су у пуном јеку, експерименти су у току, планови се развијају, а истраживање површине Црвене планете се наставља. Свакодневно се стижу нова открића. Ко зна, можда ће оно што сада изгледа као научна фантастика постати стварност за неколико година. И сам лет на Марс биће уобичајена појава. Само треба веровати и не престати сањати, експериментисати и корак по корак ићи до циља.