To może być przełom w lotach kosmicznych. Na Marsa w półtora miesiąca zamiast pół roku

Kiedy ludzie po raz pierwszy lecieli na Księżyc, podróż na Srebrny Glob zajmowała im cztery dni. W tym czasie statek z astronautami pokonywał odległość ok. 360 000 km. Planowane na przyszłość misje marsjańskie będą wymagały od astronautów znacznie więcej cierpliwości. Nawet w momencie gdy obie planety maksymalnie się do siebie zbliżają, dzieli je odległość 55 mln km. Przy wykorzystaniu dostępnych obecnie rakiet podróż na Marsa zajmie co najmniej sześć miesięcy. W tym czasie astronauci lecący statkiem wystawieni byliby na niezwykle szkodliwe promieniowanie kosmiczne oraz, tak samo jak astronauci na pokładzie stacji kosmicznej, traciliby masę mięśniową i gęstość kości, przez co dolatywaliby na miejsce w dużo gorszym stanie niż na początku podróży.

Co więcej, kiedy ludzie w końcu wylądują na Marsie, do przetrwania - przynajmniej na początku - będą potrzebowali regularnych dostaw z Ziemi. Dla zapewnienia odpowiedniego bezpieczeństwa misji konieczne jest zminimalizowanie czasu dostawy krytycznych zapasów. Z tego też powodu NASA postawiła przed inżynierami konkretne wyzwanie: zaprojektować sposób dostawy na Marsa ładunku o masie co najmniej 1000 kg w czasie krótszym niż 45 dni. Zadanie zatem było niezwykle ambitne.

Na taki pomysł wpadł zespół naukowców z Uniwersytetu McGill. Według koncepcyjnego projektu ładunek wyniesiony na orbitę okołoziemską byłby napędzany podczerwoną wiązką laserową emitowaną z powierzchni Ziemi przez sieć laserów o średnicy 10 metrów, generującą moc 100 MW. Wiązka laserowa skupiałaby się na specjalnym reflektorze, który odbijałby ją w kierunku komory z plazmą wodorową ogrzewając jej rdzeń do temperatury rzędu 40 000 stopni Celsjusza a plazmę do 10000 stopni Celsjusza. Następnie uwalniany z komory gaz wodorowy w teorii byłby w stanie rozpędzić ładunek na tyle, aby dotarł on z Ziemi na Marsa w zaledwie 45 dni. Cały proces rozpędzania miałby trwać 58 minut. Po tym czasie statek uzyskałby prędkość 17 km/s, dzięki czemu orbitę Księżyca minąłby już po ośmiu godzinach.

Choć koncepcja zaproponowana przez inżynierów wydaje się obiecująca, to ma jedno słabe ogniwo. Skoro na pokładzie statku nie będzie zbiornika z paliwem, a jedynie ładunek transportowany na Marsa, to po dotarciu do celu podróży nie będzie też paliwa, aby wyhamować statek i bezpiecznie wylądować na Marsie. Inżynierowie przekonują, że sonda będzie musiała precyzyjnie wchodzić w atmosferę Marsa, tak aby w niej wyhamować, wykorzystując opór atmosfery. Jeżeli przy wlocie taki pojazd znalazłby się za wysoko, trafiłby zatem na zbyt rzadkie warstwy atmosfery, nie wytraciłby odpowiednio prędkości i poleciałby dalej. Gdyby z kolei wszedł zbyt głęboko w atmosferę, mógłby spłonąć. Precyzja jest tu zatem kluczowa, statek musiałby wejść na orbitę na wysokości 150 km nad powierzchnią Marsa. Co więcej, podczas hamowania statek doświadczałby przeciążeń rzędu 8 g, czyli na granicy ludzkiej wytrzymałości, a samo tarcie statku o atmosferę generowałoby tyle ciepła, że niezbędne byłoby stworzenie specjalnych osłon termicznych z materiałów, które jak na razie nie istnieją, aczkolwiek są już rozwijane.

Choć projekt jak na razie znajduje się w fazie koncepcyjnej, to różne niezależne zespoły pracują już nad stworzeniem komponentów, które umożliwiłyby realizację takiej misji. Z tego też względu badacze optymistycznie zakładają, że pierwsze misje na Marsa napędzane za pomocą laserów, wystartują z Ziemi około dziesięciu lat po pierwszych załogowych misjach marsjańskich realizowanych za pomocą klasycznych rakiet. Czy to będzie jeszcze w pierwszej połowie XXI wieku pozostaje kwestią otwartą.