Ziemniaki, magnesy, terraformacja i białaczka - różne takie o locie na Marsa

Temat Marsa i załogowego lotu na tę planetę poruszamy dość regularnie i pewnie będziemy tak czynić, aż ktoś tam nie poleci. To nic dziwnego, wszak nawet jeśli misja marsjańska nie dojdzie do skutku, to przy okazji jej planowania wymyślimy kilka przydatnych tutaj na Ziemi rzeczy. W ostatnich tygodniach dyskusje na temat Czerwonej Planety krążyły wokół ziemniaków, magnesów i patologicznych zmian w ludzkim organizmie.

A to dlatego, że każda z tych rzeczy ma związek, pozytywny lub negatywny z planowaną misją załogową na odległy glob. I będzie musiał wziąć je pod uwagę każdy zespół sięgający tego celu, zarówno firmy prywatne jak i rządowe organizacje.

W ostatnich dniach dowiedzieliśmy się, że NASA została zobligowana przez Kongres Stanów Zjednoczonych, by już przed końcem tego roku nakreślić dokładny rozkład jazdy, którego zwieńczeniem ma być lot załogowy na Marsa zrealizowany najpóźniej w 2033 roku.

Temat załogowej misji rozwijany jest od lat i każdy mały krok przybliża NASA do celu, ale dopiero teraz agencja otrzymała tak konkretne żądania

NASA wie jaki ma cel i prawdopodobnie już wie jak go zrealizować - najprawdopodobniejszym elementem będzie system SLS, który można zmodyfikować do wynoszenia większych ładunków jak duże teleskopy kosmiczne czy pojazdy załogowe, które polecą na Marsa. Nie można zapominać, że agencja, przynajmniej oficjalnie, będzie również ściśle współpracować np. ze SpaceX.

Górny człon SLS w różnych konfiguracjach

Główny bohater filmu Marsjanin (celowo odwołuję się do filmu, a nie książki) radził sobie w swojej marsjańskiej samotni uprawiając ziemniaki. Choć to fantazja, nie ważne jak naukowa, faktem jest, że kwestia uprawy roślin w tak trudnych warunkach spędza sen z powiek naukowców od lat. Z tych lat badań wyłania się ciekawy wniosek - to właśnie ziemniaki mogą być kluczem do przetrwania człowieka na Marsie.

NASA we współpracy z Międzynarodowym Centrum Ziemniaka (niestety mimo naszej bogatej tradycji nie jest to instytucja z polskimi korzeniami), przeprowadziła eksperyment. W symulowanych warunkach na pokładzie niewielkiego nanosatelity uprawiano ziemniaczaną bulwę. Warunki panujące w komorze badawczej odzwierciedlały warunki panujące na Marsie, z uwzględnieniem cyklu dobowego i natężenia promieniowania.

Wnioski są niemal te same co w Marsjaninie. Konieczne jest przygotowanie gleby o dostatecznie luźnej strukturze, by możliwy był wzrost i akumulowanie odżywczych składników przez system korzeniowy ziemniaka. Uprawa jest prostsza i bardziej efektywna niż uprawa zbóż, co nie zmienia faktu, że podróże międzyplanetarne zmodyfikują naszą dietę w kierunku tej bezmięsnej.

Zanim zaczniemy te ziemniaki uprawiać na Marsie trzeba się tam dostać. Okazuje się, że problemem nie jest sam transport, ale warunki w jakich będziemy podróżować. Sprzyjają one obniżeniu odporności organizmu i zachorowaniu na białaczkę.

Białaczka jest zmorą nie tylko ludzi tutaj na Ziemi. Indukowane przez promieniowanie w Kosmosie mutacje w naszych organizmach, sprawiają, że prawdopodobieństwo zapadnięcia na ten nowotwór szybko rośnie w miarę coraz dłuższego pobytu z dala od Ziemi (niska orbita wokółziemska to jeszcze stosunkowo bezpieczne miejsce). Osłabienie systemu immunologicznego dodatkowo zwiększa prawdopodobieństwo choroby.

Stwierdzenie może nie jest odkrywcze, ale potwierdzające je liczby wskazują, że nasze nastawienie co do negatywnych efektów pobytu w głębokiej przestrzeni kosmicznej jest zbyt optymistyczne.

Czy w takim razie projektanci załogowych misji na Marsa powinni swoje projekty odłożyć do szuflady? Niekoniecznie. Poniższy pomysł, choć opisany w skali planetarnej, odpowiednio przeskalowany może przysłużyć się także podróżującym na Marsa jak i podczas pobytu na jego powierzchni.

Zrobić planetarne pole magnetyczne - brzmi to jak futurystyczny pomysł, ale zdaniem naukowców NASA jest to już teraz możliwe. I bardzo potrzebne, gdyż zapewnienie Marsowi podobnej ochrony jak w przypadku Ziemi pozwoli przystosować go bardziej do pobytu człowieka. Pole magnetyczne sprawi, że atmosfera tej planety nie będzie tak eksponowana na działanie strumienia cząstek ze Słońca i promieniowania kosmicznego. Przełoży się to nie tylko na umożliwienie konstruowania prostszych baz, ale też na podniesienie temperatury. Ta choć akceptowalna, nadal jest bardzo niska, wymaga noszenia mocno izolujących kombinezonów i nie sprzyja wegetacji roślin.

Ilustracja pokazuje jak brak magnetosfery wpływa na atmosferę Marsa (Słońce po prawej)

Wytworzenie pola magnetycznego o sile 1-2 Tesli (stworzenie takiego magnesu nie jest dziś problemem), w odpowiedniej odległości od Marsa (w tak zwanym punkcie L1, który znajduje się około miliona km od powierzchni planety na linii Mars-Słońce), stworzy sztuczną ochronną magnetosferę, w której ogonie znajdzie się Mars. Pomysł wziął się z badań prowadzonych przez sondę MAVEN, która od 2013 roku szukała odpowiedzi na pytanie co spowodowało, że dzisiejszy Mars ma tak rzadką atmosferę i jest tak suchą planetą.

Efekt jaki wywoła umieszczenie nadmuchiwanego obiektu wytwarzającego pole magnetyczne (Słońce po lewej)

Magnetosfera stopniowo doprowadzi do ocieplenia planety. Zaowocuje to topnieniem czap lodowych, efektem cieplarnianym, a potem zwiększeniem gęstości atmosfery, co ostatecznie wytworzy stan równowagi pozwalający utrzymać rezerwuary ciekłej wody na powierzchni. Nie trzeba tłumaczyć jak wpłynie to na chęć kolonizacji Marsa. Szczególnie, że jak twierdzi Dr. Jim Green z NASA, takie działanie doprowadzi do terraformacji planety, na której być może uda się odtworzyć nawet 1/7 dawnej pokrywy wodnej.

Można odtrąbić początek wyścigu na Marsa, ale też zmian, które niechybnie dotkną człowieka. Dotyczy to nie tylko jego sfery psychicznej (wiele osób uważa, że obecne programy symulacji pobytu na Marsie, czy lotów kosmicznych prowadzone na Ziemi, nie mają sensu, gdyż nie zapewniają pełnego odosobnienia i wpływu niebezpiecznych dla zdrowia czynników), ale też jego podejścia do wykorzystania surowców.

Marsjański habitat na Ziemi w stanie Utah - mimo szczerych chęci naukowców, nie zapewnia on takiej dozy emocji jak faktyczne odosobnienie na Czerwonej Planecie

Na Ziemi czujemy się bezkarni nadużywając jej hojność, nieefektywnie zużywając surowce. W przypadku misji Marsjańskiej, podobnie jak miało to miejsce w przypadku lotów na Księżyc czy orbitę wokółziemską, będziemy musieli dużo efektywniej nimi zarządzać. Przynajmniej do momentu zanim nie przystosujemy Marsa do naszych wymagań.

Przykładem takich zmian są pomysły jak wykorzystać dostępne materiały po ich użyciu. System ERASMUS wykorzystuje zużyty plastik jako materiał dla drukarki 3D. Inne urządzenie zaproponowane przez Materials Modification odzyskuje wilgoć z odpadów zmniejszając ich objętość i stanowiąc dodatkowe źródło wody. NASA wspiera ponad 100 niewielkich indywidualnych projektów celujących w usprawnienie istniejących technologii - wiele z nich zakłada miniaturyzację już istniejących systemów zasilania, nawigacji, transferu danych, wykorzystanie nowych materiałów takich jak grafen.

Źródło: NASA, Mars Society, Inf. własna