Na Marsa czy na Księżyc - oto jest pytanie!

Zwykliśmy myśleć, że skoro Księżyc jest na tyle blisko, iż bez problemu jesteśmy w stanie zaobserwować szczegóły na jego powierzchni, to również bezproblemowo możemy na niego dotrzeć, po czym stamtąd wrócić. Za to Mars jawi się nam jako obiekt daleki i niedostępny. W końcu widujemy go tylko jako jasnoczerwoną kropkę na nocnym niebie. Tymczasem już sam Wernher von Braun przekonywał, że powinno się najpierw udać na Marsa, a dopiero potem na Księżyc. Dlaczego akurat tak?

Księżyc nie posiada atmosfery, a Mars – tak. Atmosfera wszystko zmienia; z jednej strony utrudnia (trzeba się przez nią przebić podczas startu), ale z drugiej ułatwia, gdyż umożliwia hamowanie „za darmo”.

Startujemy na Księżyc

Wygląda to w sposób następujący: jeśli startujemy z Ziemi na Księżyc, to musimy rozpędzić naszą misję do drugiej prędkości kosmicznej (V2), aby wyrwać się z ziemskiego pola grawitacyjnego. Następnie musimy dolecieć w pole grawitacyjne Księżyca i - tu pojawia się „koszt” -  zacząć hamować. Jako że kosmos to próżnia, paliwo do hamowania musimy mieć ze sobą. Co więcej, musimy bardzo wyhamować, bo Księżyc to około jednej szóstej masy (czytaj: grawitacji) Ziemi. Ponieważ trudne i niebezpieczne jest lądowanie z dużą ilością paliwa (wodór + tlen = bomba), większość jego krąży po orbicie, podczas gdy my lądujemy naszym małym pojazdem i tylko z paliwem potrzebnym do powrotu na orbitę.

Wylądowaliśmy, wykonaliśmy naszą misję, wracamy. Dokujemy do naszej cysterny i lecimy do domu. Tu akurat napotykamy plus, bo żeby wyrwać się z grawitacji księżycowej, potrzeba jednej szóstej tego paliwa, które zużyliśmy na orbicie ziemskiej. Dolatujemy w okolice atmosfery ziemskiej, wykorzystujemy ją do hamowania, po wyhamowaniu odpalamy spadochrony i lądujemy/wodujemy. Film „Apollo 13” doskonale pokazuje cały ten proces i wszystkie procedury, a także to, co może pójść nie tak.

A teraz lot na Marsa.

Startujemy, osiągamy V2, dolatujemy do orbity Marsa. Paliwa potrzebujemy wyłącznie na ponowny start z planety i powrót do domu. Hamowanie odbywa się z pomocą atmosfery. Mało tego, Mars to połowa masy Ziemi, więc prędkość ucieczki z jego studni grawitacyjnej jest niższa. Hamowanie nie musi być tak ostre, a przy powrocie rozpędzanie jest łatwiejsze. Minusem jest za to potrzeba użycia większej ilości paliwa do startu z powierzchni planety. Tutaj warto spojrzeć na wszystkie misje na Marsa. Wszystkie były „małe”, to znaczy lądownik był otoczony tarczą chroniącą przed wysoką temperaturą, a dodatkowe paliwo było wykorzystywane jedynie do drobnych korekt kursu i ewentualnego dohamowania.

Warto również wspomnieć o warunkach na powierzchni. Księżyc otacza próżnia, więc budynki, urządzenia i skafandry muszą być dostosowane do ekstremalnych wahań temperatur, odporne na rozerwanie (drobna szczelina może spowodować tragedię) oraz, dosłownie, kuloodporne z uwagi na mikrometeoryty. Jeśli zaś chodzi o temperatury, to strona zwrócona do Słońca ma temperaturę + 150 st. C, a strona zacieniona – 150 st. C. Będąc zatem w skafandrze, możemy mieć 300 st. C różnicy pomiędzy twarzą a plecami. Na Marsie te wahania są znacznie mniejsze (średnia temperatura około – 60 st. C), można powiedzieć, że bardziej „ziemskie”. Jednocześnie istnienie atmosfery powoduje, że potencjalne problemy ze skafandrem są mniej niebezpieczne.

Jeśli chodzi o samą atmosferę, to jest ona cienka, ale jest. Dzięki temu nie ma problemu potencjalnego bombardowania czy to przez promieniowanie kosmiczne, czy też przez meteoryty (od mikro do makro). Mikrometeoryty spalą się w trakcie przechodzenia przez atmosferę, a większe zdążą wyhamować. Konstrukcja obiektów mieszkalnych nie musi być aż tak odporna na ich uderzenia.

Obecność atmosfery mimo wszystko sprzyja „delikatności” konstrukcji, gdyż oprócz wyżej wspomnianych zagrożeń nie musi chronić przed próżnią. W wypadku rozszczelnienia habitatu będzie dochodzić raczej do stopniowego wypływu atmosfery i ewentualnego powolnego powiększania się szczeliny. Będzie to stwarzać zagrożenie, ale zdecydowanie mniejsze niż na Księżycu. Jeśli zaś chodzi o habitat księżycowy (przypomnijmy, umieszczony w próżni), musi on być wręcz pancerny, aby chronić przed tym wszystkim, przed czym musi być chroniony każdy statek kosmiczny.

Wróćmy do grawitacji.

Jak już wspomniano wcześniej, na Księżycu wynosi ona około szóstej części wartości ziemskiej, a na Marsie około jej połowy. Ma to swoje implikacje zarówno praktyczne, jak i zdrowotne. Warto sobie przypomnieć filmy z astronautami na powierzchni naszego naturalnego satelity. Oni nie chodzą, ale podskakują, dlatego że tak jest wygodniej, a poza tym nie da się  chodzić normalnie. Jeśli zbudujemy na powierzchni Księżyca budynek, to jego mieszkańcy również w środku będą skakać. Poruszanie się na Marsie będzie ułatwione z uwagi na mniejszą różnicę pomiędzy grawitacją ziemską a marsjańską.

Warto wspomnieć o aspekcie zdrowotnym niskiej grawitacji. Osoby znajdujące się w warunkach innej grawitacji niż ziemska są narażone na utratę wapnia w kościach (czyli po prostu rośnie u nich ryzyko osteoporozy) oraz na utratę masy mięśniowej. O ile utratę wapnia można nieco spowolnić lekami, o tyle już masę mięśniową trzeba cały czas wyrabiać poprzez ćwiczenia. Na pewno długie przebywanie na powierzchni Księżyca nie wpłynie dobrze na zdrowie, podczas gdy na Marsie wpływ ten nie będzie aż tak negatywny. Jednak do Marsa trzeba dotrzeć, przebywając po drodze w warunkach praktycznie zerowego ciążenia.

W tym miejscu zapewne wiele osób zapyta: „Skoro Mars jest taki »fajny«, to dlaczego jeszcze nikt nie przywiózł z niego żadnych próbek?” Odpowiedź o „braku woli politycznej” jest tyleż trywialna, co niepełna. Jednym z największych problemów pozostaje komunikacja z misją. W zależności od usytuowania Ziemi i Marsa na orbitach (czyli po prostu w zależności od pory roku) transmisja sygnału pomiędzy planetami trwa od  czterech do 24 minut i to w jedną stronę. Jest natomiast niemożliwa, gdy planety znajdują się idealnie po przeciwnych stronach Słońca. Powoduje to konieczność zautomatyzowania wielu (wszystkich?) czynności związanych z przygotowaniem lądowania, startu czy też zebrania i spakowania potencjalnych próbek. Przy dzisiejszym poziomie technologii dopiero zaczyna to być możliwe.

Wspomnijmy jeszcze o ważnym problemie związanym z nami, ludźmi. O ile Księżyc jest na tyle blisko, że w ciągu kilku dni jesteśmy w stanie albo dosłać pomoc, albo awaryjnie wrócić na Ziemię, o tyle jeśli wyruszymy na Marsa, wszystko będzie trwało o wiele dłużej. Podróż na Marsa jest liczona w miesiącach, a nawet w latach. Trudno też przewidzieć, jak będą reagowali eksploratorzy Marsa na świadomość, że nie mogą spojrzeć na Ziemię, która będzie na tyle daleko, że będzie stanowiła zaledwie punkt na niebie. Przecież jeszcze nigdy w historii ludzkości czegoś takiego nie próbowaliśmy.

Podsumowując, z punktu widzenia astrostrategii Księżyc jest zdecydowanie lepszym miejscem do prowadzenia wszelkiego rodzaju czynności strategicznych. Jeśli jednak zdecydujemy się na kolonizację związaną z długim przebywaniem ludzi w danym miejscu, to bez wątpienia wygrywa Mars. Jednocześnie warto przypomnieć, że o ile na Księżycu występują złoża na przykład helu 3, o tyle o Marsie powiedzieć tego nie można. Poza tym zarówno misje na Marsa, jak i na Księżyc są nie tylko wyzwaniem technicznym i technologicznym, ale także (a może przede wszystkim) próbą sił z punktu widzenia psychologii. Mogliśmy wszyscy doświadczyć problemów, z jakimi trzeba się mierzyć w trakcie długich misji kosmicznych, podczas lockdownów 2020/21.

 

8586121053?profile=RESIZE_400x

 

 

Jacek Bartosiak, prawnik, geostrateg, twórca think tanku Strategy&Future, członek Rady Autorytetów w "Made in Poland/Wyprodukowane w Polsce", programie Business Dialog,   artykuł pierwotnie ukazał się tutaj https://strategyandfuture.org/quo-primum-mars-czy-ksiezyc/