Kierunek: Mars, a może i dalej

Jest kilka strategicznych, praktycznych i naukowych powodów, dla których badamy Marsa. Jest to najbardziej dostępna dla ludzkości planeta Układu Słonecznego, z własną atmosferą i klimatem, o zróżnicowanej geologii (jak Ziemia). Wszystko wskazuje na to, że klimat Marsa zmieniał się w ciągu swojej historii, podobnie jak Ziemi. Eksploracja Czerwonej Planety daje możliwości odpowiedzi na pytanie o pochodzenie i ewolucję życia, a kiedyś może być punktem startowym wypraw w dalsze zakątki wszechświata.

Załogowa misja na Marsa to nie możliwość, a konieczność. Firma Lockheed Martin partnerowała NASA w każdej misji na Czerwoną Planetę i współpraca kwitnie nadal. Ale to dopiero początek - dalsze podróże kosmiczne także są możliwe. Do realizacji tych planów konieczne jest ukończenie trzech dużych projektów.

Po wystrzeleniu z Centrum Lotów Kosmicznych im. Kennedy'ego na Florydzie, Orion uda się na odległość ponad 1000 razy większą niż niska orbita okołoziemska, na której znajduje się Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS). To zdecydowanie dalej niż jakikolwiek statek kosmiczny z ludźmi na pokładzie.

Statek kosmiczny Orion jest zaprojektowany i zbudowany tak, aby wytrzymać trudne warunki w kosmosie. Mimo iż wciąż jeszcze nie jest gotowy, Orion ma zawierać wszystkie technologie niezbędne do przetrwania w ekstremalnej przestrzeni kosmicznej, takie jak systemy podtrzymywania życia, nawigacji, ekranowania promieniowania, komunikacji czy osłony termiczne.

Na pokładzie Oriona będzie o 30 proc. więcej miejsca dla astronautów niż na pokładzie Apollo, które pozwoliły Amerykanom dotrzeć na powierzchnię Księżyca. Statek pozwoli na wyniesienie w przestrzeń kosmiczną i bezpieczny powrót na Ziemię do czterech astronautów. Nie każdy z nich będzie mógł podróżować Orionem. Załoga musi być specjalnie przeszkolona, co trwa około trzech lat.

Astronauci na pokładzie Oriona będą mogli się czuć bezpieczni, ponieważ w razie nieprzewidzianych okoliczności Launch Abort System (LAS) automatycznie katapultuje ich z pokładu. Zaawansowany jest także system podtrzymywania życia Oriona, który nie tylko wytwarza powietrze, ale jest w stanie usuwać ciepło, wilgoć i zapachy generowane podczas aktywności fizycznej. To oznacza, że nawet podczas intensywnego treningu astronautów, na pokładzie Oriona nikt nie doświadczy uczucia "spoconej siłowni". System kontroli środowiska modułu ochroni także załogę przed ekstremalnymi zmianami temperatury, dźwiękiem czy wibracjami.

Jaki jest kluczowy element całej operacji - przeczytaj na następnej stronie

Kluczowa dla powodzenia dalekich misji kosmicznych jest budowa Gateway, czyli stacji kosmicznej umieszczonej w pobliżu Księżyca. Ma być ona następcą obecnie użytkowanej ISS realizowana w ramach współpracy międzynarodowej.

Projekt ma być tworzony przez NASA, ESA, Roskosmos oraz JAXA.  Gateway ma stanowić etap pośredni w budowie Deep Space Transport (DST), czyli stacji kosmicznej na orbicie Marsa, która ma być głównym portem do dalekich podróży kosmicznych.

Montaż Gateway rozpocznie się w 2022 r. dzięki materiałom dostarczanym przez statki Orion i ciężkie rakiety nośne Space Launch System (SLS). Obiekt powstanie na bardzo wydłużonej orbicie wokółksiężycowej określanej mianem NRHO - jest to orbita w pobliżu punktu libracyjnego L2. Taka lokalizacja pozwoli na łatwe przeprowadzanie misji na powierzchnię Księżyca, a jednocześnie stanowi doskonałą bazę przesiadkową przed misjami w dalsze rejony Układu Słonecznego, do których zalicza się misję na Marsa.

Załoga stacji ma liczyć zaledwie 4 osoby, które będą przebywać w kosmosie przez 30-90 dni. Gateway będzie dużo mniejsza od ISS, a całkowita objętość hermetyzowanych pomieszczeń wyniesie ok. 125 m3 (powierzchnia ISS to 930 m3). Na stację będzie składać się prawdopodobnie siedem modułów (według planów zaktualizowanych w 2018 r.):

• Power and Propulsion Element (PPE) - moduł zaprojektowany do zasilania stacji w energię elektryczną, który w 2022 r. ma zostać wystrzelony z Ziemi na pokładzie rakiety Atlas V, Ariane 6 lub Falcon Heavy.
• European System Providing Refuelling, Infrastructure and Telecommunication (ESPRIT) - moduł służący do komunikacji ze statkami zbliżającymi się do stacji oraz z Ziemią, który ma dołączyć do Gateway w 2024 r.
• U.S. Utilization Module (UM) - moduł służący do przeprowadzania eksperymentów naukowych, który ma dołączyć w 2024 r.
• Habitation Module (IPHM i USHM) - moduł mieszkalny przeznaczony dla przebywającej na stacji załogi zbudowany przez międzynarodowych partnerów projektu (IPHM). Drugi z modułów ma zostać zbudowany przez Amerykanów w ramach programu NextSTEP (USHM). Oba habitaty umożliwią przebywanie w nich i pracę 4-osobowych załóg przez cały okres trwania misji kosmicznych - do stacji dołączą w 2026 r.
• Airlock Module - śluza powietrzna umożliwiająca astronautom wyjście w kosmos, którą zbuduje Roskosmos, a do Gateway dołączy w 2026 r.
• Sample Return Vehicle (SRV) - niewielki, bezzałogowy lądownik, który będzie mógł wykonywać proste misje na powierzchni Księżyca.
• Logistic Module - NASA planuje dołączenie do stacji przynajmniej jednego modułu logistycznego, który poza dostarczeniem zaopatrzenia będzie mógł być wykorzystany do celów badawczych oraz komercyjnych.

Po zakończeniu budowy Gateway, w 2027 r. w misji EM-7 zostaną wysłane w jej kierunku moduły stacji Deep Space Transport. Po 2030 r. już z modułu DST ma odbyć się załogowa misja na Czerwoną Planetę. 

Czy ludzie przeżyją na Marsie - przeczytaj na następnej stronie

Jedną z wizji realizacji stacji Deep Space Transport jest pojazd Mars Base Camp (MBC). Złożony, wielomodułowy statek kosmiczny pozwalający przeprowadzić najważniejsze badania naukowe i utrzymać astronautów przy życiu przez co najmniej 1000 dni.

Oryginalny projekt został zaproponowany w 2016 r. przez firmę Lockheed Martin, ale z czasem wprowadzono odpowiednie modyfikacje.

MBC ma składać się z dwóch statków Orion, dwóch modułów napędowych, laboratorium marsjańskiego oraz habitatu.

Ten niezwykły statek-matka będzie zawierać wszystko, co niezbędne do przeprowadzania badań na planecie i dalszego rozwoju tamtejszej infrastruktury.

Lądownik wielokrotnego użytku pozwoliłby dostarczyć maksymalnie czterech astronautów do różnych miejsc na powierzchni Czerwonej Planety na 2-3 tygodnie. Pojazd zostałby wykonany z podobnych materiałów co samoloty takie jak SR-71, więc prawdopodobnie nie miałby powłoki ablacyjnej wymagającej serwisowania po każdorazowym wejściu w atmosferę Marsa. To pozwoliłoby na kilkukrotne użycie lądownika. Co ciekawe, paliwem dla lądowników byłby ciekły wodór, a rolę utleniacza spełniałby tlen. Źródłem tych materiałów byłaby woda - początkowo transportowana z Ziemi, ale docelowo pozyskiwana z powierzchni Marsa oraz planetoid.

Według wstępnych planów marsjańskich misji, Mars Base Camp orbitowałby wokół Czerwonej Planety już w 2028 r.

Misja na Marsa może być niezwykle trudna dla astronautów, a to dlatego, że nasze ciała nie są przystosowane do tak dalekich podróży kosmicznych. Badania uczonych z UC Irvine sugerują, że obecne w przestrzeni kosmicznej naładowane cząstki pochodzące z supernowych, mogą wpływać negatywnie na centralny układ nerwowy. Astronauci wystawieni na działanie takiego promieniowania mogą cierpieć na upośledzenia zdolności poznawczych zbliżone do demencji.

Takie rewelacje potwierdzają badania na myszach, przeprowadzone na myszach na polecenie NASA. Wykazały one, że promieniowanie kosmiczne wpływa na integralność nerwów i synaps. Co ciekawe, aby szkodliwe efekty były widoczne, ekspozycja na promieniowanie kosmiczne musi być kilkumiesięczna. Takiej będą poddani astronauci podczas załogowej misji na Czerwoną Planetę. Nie ma szans, by nie zostali oni napromieniowani w stopniu niezagrażającym działaniu ich mózgów.

Problemy neurologiczne mogą pojawiać się już po 6-miesięcznej ekspozycji na promieniowanie kosmiczne, więc astronauci doświadczyliby ich już podczas podróży na Marsa. Mogłoby to zagrozić powodzeniu misji. Problemy ze skupieniem, brak zainteresowania otoczeniem, szwankująca pamięć, demencja - to tylko "mniej groźne" z nich. Już od jakiegoś czasu wiadomo, że uszkodzenia neuronów i połączeń neuronalnych są wczesną oznaką rozwijającej się choroby Alzheimera.

To nie wszystko, bo u ponad połowy astronautów na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) znaleziono uśpione wirusy opryszczki. Te mogą zostać aktywowane w wyniku pobytu w przestrzeni kosmicznej. Mimo iż nie u każdego rozwijają się objawy choroby, to tempo wybudzania wirusów wzrasta z czasem. Zależność jest prosta - im dłużej przebywasz poza Ziemią, tym bardziej jesteś zagrożony.

Czy astronauci powinni bać się opryszczki? Po początkowej infekcji, wirus przechodzi w stan uśpienia i uaktywnia się tylko w momentach obniżonej odporności lub podczas stresu. W związku z tym, u większość osób zarażonych wirusem opryszczki nie występują żadne objawy choroby. Podróże kosmiczne są jednym z tych momentów stresowych, które "wybudzają" wirusa. Hormony stresu, takie jak kortyzol i adrenalina, wzmagają się podczas lotów kosmicznych, powodując pojawianie się uśpionych wirusów.

Misja na Marsa planowana przez NASA trwać będzie co najmniej 2,5 roku. Naukowcy liczą 6 miesięcy na dotarcie do Czerwonej Planety, 18 miesięcy na pobyt na Marsie i 6 miesięcy na powrót na Ziemię. Może okazać się, że z takiej wyprawy powrócą zupełnie inni ludzie niż ich znaliśmy.