Panie Musk, pieprzysz pan. Nie będzie miasta na Marsie

Wszystko da się zrobić, wystarczy determinacja i ciągły rozwój technologii. Takie komentarze zazwyczaj pojawiają się pod jakimikolwiek opiniami, które sceptycznie podchodzą do szumnych planów tworzenia kolonii na innych globach. Tutaj pewnie też takie będą. Trudno.

Mam wrażenie, że w takim rozumowaniu mylą się dwa pojęcia, które choć podobne, fundamentalnie się do siebie różnią. Pierwszym z nich są ograniczenia technologiczne. Pojęcie to odnosi się do braku zaawansowanych technologii, które pozwoliłyby nam osiągnąć jakiś ambitny cel. Rozwój technologii jest w ostatnich kilkuset latach niemalże bezustanny. Część z tego, co 10 lat temu było niemożliwe, już jest możliwe. Część z tego, co dzisiaj jest niemożliwe, możliwym będzie za 5 lat. Na tym wszak polega rozwój technologii. Jakby nie patrzeć dekadę temu nie istniała żadna rakieta zdolna wynieść ładunek na orbitę, a następnie wejść ponownie w atmosferę, bezpiecznie wylądować i rozpocząć przygotowania do kolejnego lotu w kosmos. Teraz mamy Falcona 9, który radzi sobie z tym doskonale. Analogicznie, jak na razie nie ma ani jednej „dużej” rakiety zdolnej powtórzyć wyczyn Falcona 9. Obstawiam jednak, że tylko kwestią miesięcy jest lot Starshipa na orbitę i najwyżej kwestią kilku najbliższych lat jest też bezpieczne lądowanie takiego Starshipa na Ziemi. To tylko kwestia rozwoju technologii.

Drugim pojęciem są jednak ograniczenia wynikające z praw fizyki. Jeżeli twórcy współczesnej fizyki nie pomylili się na jakimś fundamentalnym poziomie, człowiek nigdy nie będzie w stanie rozpędzić się do prędkości światła, ani tym bardziej jej przekroczyć. Ani tysiąc, ani milion lat badań nic nie zmieni. To akurat okrutny cios dla miłośników prozy czy kina science fiction. Załogowych lotów do innych układów planetarnych naprawdę nie musimy planować. Odległości nawet do najbliższych gwiazd są po prostu za duże, aby dało się do nich dotrzeć w rozsądnym czasie. Rozwój technologii nie ma tu nic do rzeczy, bo nie chodzi o pokonywanie granic technologicznych, a łamanie praw fizyki.

Jednym z najambitniejszych zadań w podboju kosmosu, nad którym pracują aktualnie naukowcy i inżynierowie jest załogowa wyprawa na Marsa. Z uwagi na to, że najintensywniej nad misją pracuje SpaceX, firma Elona Muska, jakikolwiek sceptycyzm w stosunku do tego pomysłu spotyka się z natychmiastową krytyką zapalonych fanów Elona. Spójrzmy zatem na ten problem z dystansu. Od razu spieszę uspokoić, w moim odczuciu, załogowa misja na Marsa jest jak najbardziej do zrobienia. Nie dzisiaj, nie za rok, nie za pięć lat, ale za jakiś czas. Wszystkie przeszkody na drodze do realizacji takiej misji, które przychodzą mi do głowy, są przeszkodami technologicznymi, a te jak już wcześniej wspomniałem są zazwyczaj do pokonania. Spójrzmy na obecny stan programów kosmicznych.

Marsjańska atmosfera jest niezwykle rzadka, przez co nie pomaga przylatującym z Ziemi statkom kosmicznym w wytraceniu prędkości w ostatniej fazie lotu. Wybierając miejsce lądowania łazika Curiosity czy łazika Perseverance (oba charakteryzują się masą ok. 900 kg), brano pod uwagę możliwie najniżej leżące miejsca, bowiem to nad nimi znajdowała się najgrubsza warstwa atmosfery. Im dłuższy lot przez atmosferę, tym lepiej da się wyhamować statek, zanim spotka się z gruntem.

Pamiętajmy jednak, że mówimy o lądownikach o masie jednej tony. Zupełnie inaczej sprawa wyglądałaby gdybyśmy chcieli na Marsie posadzić statek z pełną załogą i przynajmniej częścią zapasów i sprzętu. W jednej czy nawet dwóch tonach byśmy się raczej nie zmieścili. Warto jednak zauważyć, że to kwestia technologii - z czasem zaprojektujemy takie rakiety, które będą w stanie wyhamować nawet w marsjańskiej atmosferze: lepsze silniki, lepsze spadochrony i da się posadzić każdy statek kosmiczny. Więcej, takie statki będą lądowały całkowicie autonomicznie, bez udziału człowieka i będą sobie z tym doskonale radziły.

Ziemia okrąża Słońce w ciągu 365,25 dni, Mars okrąża Słońce w ciągu 687 dni. Z tego też powodu na Marsa można w miarę sprawnie polecieć raz na dwa lata, gdy obie planety znajdują się stosunkowo blisko siebie. W momencie największego zbliżenia odległość między planetami wynosi min. 55 mln km. Rok później, gdy Ziemia pojawia się ponownie w tym samym miejscu, Mars jest po drugiej stronie Słońca i odległość do niego rośnie nawet do 401 mln km. Misja na Marsa musi być zatem tak zaplanowana, aby podczas lotu w jedną i w drugą stronę planety znajdowały się względnie blisko siebie. To może się zatem wiązać z dłuższym pobytem na Marsie. Kwestia zapasów nie jest jednak przesadnie istotna. Zapasy bowiem powinny wylądować na Marsie, zanim ludzie w ogóle wsiądą do rakiety na Ziemi. Inaczej mówiąc załoga marsonautów powinna lecieć już „na gotowe”.

Kolejną kwestią technologiczną do rozwiązania jest ochrona załogi statku kosmicznego przed promieniowaniem kosmicznym w drodze do Marsa. To jedna z trudniejszych kwestii. Wylatując z otoczenia Ziemi astronauci będą bowiem narażeni na działanie wiatru słonecznego oraz promieniowania galaktycznego. To drugie stanowi szczególnie twardy orzech do zgryzienia.

Promieniowanie galaktyczne jest bowiem dużo bardziej energetyczne od cząstek wiatru słonecznego i jak na razie nie mamy skutecznego sposobu na to, aby osłonić załogę przed jego działaniem w drodze na Marsa. Jeżeli lot w jedną stronę potrwa 6-8 miesięcy, to przy obecnej technologii promieniowanie galaktyczne będzie miało bardzo negatywny wpływ na astronautów.

Badania wskazują, że bez skutecznej osłony, wystawienie załogi na działanie galaktycznych promieni kosmicznych powoduje wzrost ryzyka zachorowania na nowotwory, choroby ośrodkowego układu nerwowego, kataraktę, choroby układu krążenia oraz ostrą chorobę popromienną. Pierwsze objawy, problemy z koncentracją, pamięcią mogą się pojawić u członków załogi, zanim jeszcze dotrą na Marsa. Wszystkie obecne osłony przed promieniowaniem chronią przed promieniowaniem galaktycznym w stopniu bardzo nieznacznym.

Proste odpowiedzi, które w pierwszym odruchu przychodzą do głowy - gruba warstwa ołowiu, warstwa wody - nie są wystarczające. Nie wspominam już o ich masie, konieczności wyniesienia ich w kosmos, a potem wyhamowania w atmosferze marsjańskiej. Musimy wymyślić coś zupełnie innego. To jednak zapewne kwestia technologii. Ktoś już pewnie nad tym pracuje.

Udało się wylądować na Marsie! Najtrudniejsze za nami. Nic bardziej mylnego. Skoro udało się wylądować na Marsie, to teraz zaczyna się trudniejsza część - na Marsie trzeba przetrwać. Co nas czeka? Jesteśmy skazani na skafandry kosmiczne. Atmosfera o gęstości rzędu 7 hPa, ponad sto razy rzadsza od ziemskiej, składająca się w 95 proc. z dwutlenku węgla. Temperatury w nocy spadające do -100 stopni Celsjusza, w dzień sięgające zera stopni Celsjusza. Brak wody w stanie ciekłym i... znowu to okropne promieniowanie.

W przeciwieństwie do Ziemi Mars nie ma własnego pola magnetycznego, które mogłoby chronić go przed wiatrem słonecznym. Rzadka atmosfera także nie jest w stanie w tej kwestii pomóc. Szkodliwe promieniowanie kosmiczne dociera zatem bezpośrednio na powierzchnię Marsa. Załoga musi się zatem przed nim skryć. Jednym z najlepszych pomysłów jest wykorzystanie jaskiń lub tzw. tuneli lawowych, w których, choć ciemno i zimno, przynajmniej warstwa gruntu marsjańskiego zatrzymuje część szkodliwego promieniowania.

Marsonauci, zamiast wieczorem siedzieć na zboczu, podziwiając przepiękne zachody Słońca będą skazani na przebywanie pod ziemią niczym ludzie-krety. Kwestia produkcji pożywienia na Marsie też do najlepszych nie należy. W tej kwestii będziemy musieli poczekać na wyniki badań łazika Perseverance. Jeżeli i on nie będzie w stanie znaleźć absolutnie żadnych śladów życia na Marsie, będziemy musieli założyć, że tego życia nigdy tam nie było. W glebie nie będzie zatem też mikroorganizmów, które znacząco pomogłyby w uprawie czegokolwiek w jałowej glebie marsjańskiej. Być może zatem trzeba będzie na Marsa zabrać trochę więcej materii z Ziemi do stworzenia upraw pozwalających na wyżywienie załogi.

Jedno z największych utrapień na Marsie po załatwieniu wszystkich powyższych punktów to pył unoszący się w atmosferze. Przez miliardy lat skały na Marsie zostały dosłownie starte na pył, który bezustannie unosi się w tamtejszym powietrzu. Tak, astronauci nie powinni mieć z tym problemu, wszak i tak na zewnątrz będą poruszać się w kombinezonach. Problem jednak w tym, że w kombinezonie trzeba będzie wejść do „bazy” wraz z pyłem, który osiadł na skafandrze. Z czasem zatem powoli pył będzie się przedostawał do środka, a tam, wraz z powietrzem, będzie przedostawał się do płuc astronautów. Jeżeli dorzucimy do tego fakt, że pył pokrywający Marsa pełen jest trujących dla człowieka nadchloranów, to stanowi on naprawdę poważny problem.

Wszystkie powyższe kwestie to jednak tylko przeszkody technologiczne. Jeżeli będziemy zdeterminowani, to człowiek pokona je w ciągu dekady czy dwóch i załogowa misja marsjańska będzie możliwa. Mówimy jednak tutaj o misjach eksploracyjnych, takich jak misje Apollo na Księżyc. Będziemy w stanie ogromnym kosztem wysłać tam kilkuosobową załogę, która będzie w stanie zbadać to i owo i wrócić z wynikami badań na Ziemię.

W przekazie medialnym jednak bardzo często przypomina się słowa Elona Muska mówiącego o tym, że Homo sapiens powinien stać się gatunkiem międzyplanetarnym. Oznacza to, że według wizji szefa SpaceX na Marsie powinna powstać osobna cywilizacja, która będzie rodziła się, żyła i umierała na Marsie, żyjąc całkowicie samowystarczalnie i niezależnie od Ziemi.

To mrzonka. Człowiek nigdy nie będzie w zdrowiu długimi latami mieszkał na Marsie. Poniżej kilka najważniejszych przeszkód, kolejność przypadkowa, bo piszę w afekcie. Nie zmienimy atmosfery marsjańskiej w kopię atmosfery ziemskiej. Od czasu do czasu tu i ówdzie pojawiają się mniej lub bardziej nieracjonalne pomysły tzw. terraformacji Marsa, a więc stopniowego wpływania na atmosferę tak, aby zaczęła przypominać ziemską.

To zdumiewające pomysły zważając na to, że nie jesteśmy w stanie jako ludzkość zahamować wzrostu temperatury na Ziemi o 1,5 stopnia Celsjusza, ale chcemy podnieść temperaturę atmosfery Marsa o kilkadziesiąt stopni, zwiększyć jej gęstość stukrotnie i mieć nadzieję, że brak pola magnetycznego nie sprawi, że taka nowa atmosfera nie odleci ponownie w przestrzeń kosmiczną, jak to już miało miejsce na Marsie w przeszłości. Badacze, którzy próbowali sprawdzić, ile czasu potrzebowalibyśmy - przy założeniu posiadania każdej niezbędnej do technologii - do zmiany atmosfery Marsa w atmosferę Ziemi, szacowali ten czas na 100 000 do miliona lat. Ambitnie jak na gatunek istniejący od niewiele ponad dwóch milionów lat.

Bardzo często w rozważaniach tego typu pomija się problem przyciągania grawitacyjnego na powierzchni Marsa, które wynosi 0,38 g. Człowiek jako gatunek wyewoluował przez miliony lat przystosowując się do warunków panujących na Ziemi, stąd i idealnie pasuje do panujących tutaj warunków atmosferycznych, czy właśnie do przyciągania grawitacyjnego. Jeżeli nie wierzycie, stańcie przy ścianie na rękach i postójcie tak godzinę. Nie da się?

Krew płynie nie tam gdzie powinna? A niech to, to wszystko wina tego przyciągania grawitacyjnego. Owszem, na Marsie podskakiwalibyśmy wyżej i ważylibyśmy mniej (w końcu). Problem jednak w tym, że to nie wszystko. Wystarczy spojrzeć na astronautów wracających z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej po wielomiesięcznych misjach. Otóż astronauci tacy mierzą się po swoich misjach na znaczącą utratę tkanki mięśniowej, na spadek gęstości tkanki kostnej, na wyższe ciśnienie. Mówimy tutaj jednak o misjach kilkumiesięcznych, a nie o mieszkaniu na Marsie latami czy całymi dekadami.

Organizm reaguje na warunki, w jakich się znajduje. W niższej grawitacji Marsa układ mięśniowy, kostny i krwionośny miałyby poważne problemy w utrzymaniu zdrowia człowieka przystosowanego do życia w 1g. Strach pomyśleć, jak niższa grawitacja działaby na rozwój płodowy w przypadku pierwszych ludzi, którzy mieliby urodzić się na Marsie. Nie bez powodu takich badań nie prowadzi się na pokładzie stacji kosmicznej.

Od czasu do czasu można przeczytać, że człowiek już tak skutecznie zniszczył Ziemię, że powinien wynieść się na Marsa i tam zacząć od nowa. To absurdalna teza. Nie ma bowiem takiej katastrofy kosmicznej, do której mogłoby dojść na Ziemi, która sprawiłaby, że Mars stałby się bardziej atrakcyjną opcją dla człowieka niż Ziemia. Gdyby bowiem w Ziemię uderzyła planetoida i doprowadziła do śmierci połowy ludzkości, to wciąż na Ziemi mielibyśmy wodę w stanie ciekłym, gęstą atmosferę, odpowiednią temperaturę, mikroorganizmy w glebie, roślinność i… grawitację idealnie dopasowaną do człowieka.

Osobiście powyższe argumenty przekonują mnie do tego, że jeżeli chcemy zadbać o przetrwanie naszego gatunku, to powinniśmy zacząć w końcu dbać o Ziemię, a nie myśleć o podróżach kosmicznych. Mars nigdy nie będzie dla nas wyjściem awaryjnym. Ani za dziesięć, ani za sto lat. Earth first!