Ludzie od dawna fantazjują na temat eksploracji i kolonizacji Marsa. Pierwsza załogowa misja na Czerwoną Planetę ma ruszyć z Ziemi w latach 30. obecnego wieku. Zanim kolonizacja Marsa nastąpi, musimy jednak uporać się z kilkoma kluczowymi problemami związanymi z Marsem.
Przetransportowanie ludzi na dystans 55 mln km to najmniejszy z problemów. Ludzkość na Czerwonej Planecie będzie musiała się uporać ze znacznie poważniejszymi wyzwaniami. Oto trzy kluczowe, nad rozwiązaniem których trzeba pomyśleć jeszcze zanim ruszymy z Ziemi.
Kolonizacja Marsa. Woda zamknięta w skałach
Woda jest niezbędna do naszego przetrwania na Marsie, ale przez długi czas wydawało się, że tego cennego surowca nie ma na Czerwonej Planecie. Już w latach 70. ubiegłego wieku wraz z misjami sond kosmicznych Mariner 9 i Viking pojawiły się dowody świadczące o obecności wody na Marsie. Teraz już wiemy na pewno, że woda na Czerwonej Planecie faktycznie jest. Problemem jest jednak jej dostępność.
W 2018 r. naukowcy z Narodowego Instytutu Astrofizyki we Włoszech opublikowali w „Science” wyniki badań sugerujące, że niecałe 2 km pod powierzchnią południowego bieguna Marsa znajduje się jezioro o blisko 15-kilometrowej średnicy. W tym samym roku, naukowcy z US Geological Survey poinformowali, że znaleźli osiem regionów na Marsie, w których erozja odkryła duże złoża lodu. Rok później dane z NASA Mars Reconnaissance Orbiter potwierdziły te ustalenia. W tym roku w „Nature Astronomy” opublikowano wyniki badań, które jednoznacznie wskazują na obecność słonego jeziora o średnicy 20-30 km.
Co z tego, że na Marsie woda jest obecna, skoro dla astronautów byłaby ona całkowicie niedostępna. Przynajmniej bez angażu odpowiednich technologii. NASA jeszcze nie opracowała metody pozyskiwania marsjańskiej wody, choć rzekomo pracuje nad tym w pocie czoła. W 2019 r. naukowcy z West Virginia University zaproponowali koncept urządzenia nazwanego Mountaineer Ice Drilling Automated System III, który jest w stanie zidentyfikować, zmapować i przewiercić się przez różne warstwy skalne w poszukiwaniu lodu.
NASA nawiązała również współpracę z Australijską Agencją Kosmiczną w celu rozwoju technologii wydobywczych do wykorzystania w przestrzeni kosmicznej. W lipcu 2019 r. uczeni z University of Central Florida i Honeybee Robotics przedstawili prototyp statku kosmicznego wielkości kuchenki mikrofalowej – The World is Not Enough (WINE). Jego zadaniem jest pozyskiwanie wody i wykorzystywanie pary wodnej jako źródła zasilania. WINE został stworzony z myślą o misjach na asteroidach, ale może zostać zaadaptowany pod kątem pozyskiwania wody na Marsie.
Cienka atmosfera
Jedną z najważniejszych cech, jakie planeta potrzebuje do podtrzymania życia, jest atmosfera. Niestety, Mars ma bardzo cienką atmosferę, która na dodatek składa się z nieprzyjaznych nam gazów. Na Czerwonej Planecie ludzie nie mogą swobodnie oddychać.
Według NASA, marsjańska atmosfera składa się głównie z dwutlenku węgla (95,3% w porównaniu z mniej niż 1% na Ziemi). Prawie w ogóle nie ma w niej tlenu (0,13% w porównaniu z ziemskimi 21%), którym można by oddychać. Zawiera ponadto mało azotu (2,7& w porównaniu z 78% na Ziemi), który jest niezbędny do życia dla roślin.
Ciśnienie atmosferyczne na Czerwonej Planecie jest dość niskie – wynosi zaledwie 6,1 milibara w porównaniu z 1013,25 milibarami na Ziemi. Parametr ten jest krytyczny dla podtrzymania życia na naszej planecie. Bez niego, maleńkie pęcherzyki powietrza uwięzione w ciele człowieka rozszerzałyby się. Cała woda z naszych ciał by wyparowała. Astronauci muszą nosić kombinezony ciśnieniowe, aby przetrwać w przestrzeni kosmicznej, podobnie będzie na Marsie. Inną możliwością jest stworzenie zamkniętego mikrośrodowiska zawierającego odpowiednią mieszankę gazów i ciśnienia atmosferycznego, np. pod kopułą.
Cienka atmosfera Marsa wypuszcza w przestrzeń kosmiczną każde otrzymane ciepło ze Słońca. To oznacza, że powierzchnia Czerwonej Planety jest bardzo zimna, a temperatury spadają nawet do -140 stopni Celsjusza.
Nie uda nam się przetrwać na Marsie bez zbudowania odpowiedniego kompleksu budynków, a lepiej – przeprojektowania tamtejszej atmosfery. Plany terraformowania Marsa krążą wśród naukowców już od dekad, ale wreszcie możemy mieć środki do ich realizacji. Niestety, Mars nie ma wystarczającej ilości elementów, by samodzielnie zmodyfikować jego atmosferę. To oznacza, że niezbędne składniki, takie jak tlen czy azot, trzeba by przywieźć z Ziemi.
Intensywne promieniowanie
Przy rozważaniu kwestii kolonizacji Marsa nie można zapomnieć o najtrudniejszym do opanowania problemie – promieniowaniu kosmicznemu, które stale bombarduje planetę. Promieniowanie to pochodzi głównie z naszej gwiazdy, która podczas procesów termojądrowych wydziela ogromne ilości energii elektromagnetycznej pod postacią promieniowania rentgenowskiego i ultrafioletowego. Podobnie jest z innymi aktywnymi ciałami niebieskimi, np. odległymi pulsarami czy kwazarami.
Na promieniowanie kosmiczne składają się głównie wysokoenergetyczne protony, jądra atomowe i inne cząstki, które mogą powodować chorobę popromienną u astronautów, a także negatywnie wpływać na centralny układ nerwowy.
Na Ziemi jesteśmy chronieni przed promieniowaniem kosmicznym dzięki polu magnetycznemu naszej planety. Na Marsie takiego komfortu nie ma. Astronauci podczas załogowej misji będą narażeni na dawki promieniowania nawet 700 razy większe niż na Ziemi.
Czy można coś z tym zrobić? Marsa polem magnetycznym nie obdarzymy, ale możemy stworzyć na powierzchni planety zamknięte habitaty, w których nie trzeba będzie nosić skafandrów kosmicznych. W każdej innej sytuacji konieczne będzie odpowiednie odzienie.
O eksploracji Marsa wciąż jeszcze wiemy za mało. Kolejne, niespodziewane problemy zapewne pojawią się, gdy załogowa misja na Czerwoną Planetę już ruszy z Przylądka Canaveral.
