Życie na Marsie, czyli jak współczesna technologia może umożliwić kolonizację Marsa

Kosmos od zawsze fascynował ludzi, będąc ogromną i trudną do ogarnięcia rozumem niewiadomą. Jednocześnie przerażał i pociągał, a tylko kwestią czasu i możliwości była jego eksploracja. Mamy szczęście żyć teraz w czasach, gdy nowoczesna technologia towarzyszy nam w codziennym życiu i już tak się do niej przyzwyczailiśmy, że nie zwracamy na nią szczególnej uwagi, taktując ją jako coś „domyślnego”. Jednocześnie, obcując na co dzień z technologią nie zdajemy sobie nawet sprawy, jak bardzo jest ona zaawansowana w poszczególnych dziedzinach. Weźmy choćby wspomnianą wcześniej eksplorację kosmosu. Jedną z najbliższych nam pod wieloma względami planet jest Mars i wbrew pozorom jesteśmy bliżej umieszczenia na nim ludzkich przedstawicieli, niż mogłoby się nam wydawać. Choć wciąż na drodze ludzkości do zasiedlenia czerwonej planety znajduje się wiele przeszkód i trudności, to znaczna ich część doczekała się już kompletnych, bądź częściowych, rozwiązań. Jeśli więc wydaje wam się, że egzystencja ludzi na Marsie jest jeszcze całkowicie niemożliwa, to jesteście w błędzie. Już teraz bowiem, dzięki naukowcom oraz specjalistom różnych dziedzin, dysponujemy licznymi narzędziami oraz technologiami, przybliżającymi nas do wysłania ludzi na sąsiednią planetę Układu Słonecznego. Misje załogowe na Marsa są już więc coraz bardziej realne – wysłanie ich pozostaje jedynie kwestią czasu i to nie tak odległego, jak większości ludzi się wydaje.

Dlaczego Mars?

Zanim przejdziemy do przykładów dzisiejszych technologii, sprawiających, że misje załogowe czy zasiedlenie Marsa staje się możliwe, warto zadać pytanie: dlaczego akurat ta planeta. Odpowiedź na to pytanie jest dość prosta – głównym powodem jest odległość. Jak wiadomo, Ziemia jest trzecią planetą licząc od centralnej gwiazdy naszego układu, czyli Słońca. Logicznym jest więc, że próbując badać, a także zasiedlać inne planety – zaczniemy od możliwie najbliższych obiektów. W naszym wypadku są to więc Wenus i Mars. Wenus jednak, kolokwialnie rzecz ujmując, odpada. Dlaczego? Cóż, z wielu powodów, głównie związanych z niesprzyjającymi cechami tej planety, takimi jak otaczające ją chmury kwasu siarkowego, ciśnienie atmosferyczne 92 razy większe niż na Ziemi czy też temperatura wahająca się od – 220 do nawet 460 stopni Celsjusza. Przy czym jest to tylko kilka pierwszych z brzegu przykładów, dla których Wenus nie jest dla ludzkości najlepszym kierunkiem podróży. [1]

Mars z pozoru także nie wydaje się zbyt gościnny, jednak prezentuje się znacznie przyjaźniej niż Wenus. Co więcej, spośród wszystkich planet Układu Słonecznego, Mars jest najbardziej podobny do naszej planety. Weźmy choćby ciśnienie atmosferyczne – średnie na Marsie wynosi około 600 Pa, co odpowiada temu, panującemu na Ziemi na wysokości 35 km nad poziomem morza. Nie brzmi to więc strasznie, prawda? W atmosferze czerwonej planety znajdują się śladowe ilości tlenu, a dzięki m.in. pokrywie lodowej na biegunach Marsa oraz jego ukształtowaniu itp. naukowcy stwierdzili, że niegdyś na planecie była woda. Część odchyleń natomiast, takich jak np. temperatura spadająca do maksymalnie – 133 stopni (w zimie na biegunach) i dochodząca do + 27 stopni w ciepłe dni na równiku [2], jesteśmy w stanie zniwelować, dzięki istniejącym obecnie rozwiązaniom termicznym. Generalnie więc, przy zastosowaniu odpowiednich zabiegów i technologii, czerwona planeta jest dla ludzi całkiem sprzyjająca.

Dzisiejsze technologie, pozwalające na obecność człowieka na Marsie w przyszłości

W kwestii kolonizacji, czy choćby samych odwiedzin ludzi na Marsie, główną kwestią jest, czy dysponujemy odpowiednimi narzędziami. Jak wcześniej wspomniano, posiadamy już sporą ilość rozwiązań, które w ten czy inny sposób już teraz sprzyjają załogowym misjom na Marsa. Najlepszym tego dowodem jest choćby to, że Amerykańska Agencja Kosmiczna (NASA) planuje wysłanie pierwszej misji z ludzką załogą na czerwoną planetę już za 10 lat. Gdyby natomiast nie dysponowano odpowiednimi możliwościami, nie rozpoczęto by nawet planowania takiego przedsięwzięcia. Odwiedziny na Marsie to jednak jedno, a długofalowe przebywanie na tej planecie to coś zgoła bardziej wymagającego. Jedną ze znaczących w tym kontekście nauk jest tekstronika, która jest obecnie bardzo rozwiniętą dziedziną.

W największym uproszczeniu, to technologia umożliwiająca modyfikację materiałów tak, aby nabrały określonych cech i właściwości. Nie dotyczy to jednak jedynie materiałów ubieralnych, które również odegrają swoją rolę w zasiedleniu Marsa, choćby zabezpieczając ludzi przed niesprzyjającymi warunkami atmosferycznymi na planecie. Równie istotne są tworzywa, które zostaną użyte do wykonania budynków funkcjonalnych. Będą one bowiem musiały sprostać szeregom wyzwań nie występujących na Ziemi. Dlatego też tak istotne jest, aby wszelkie materiały stosowane na czerwonej planecie były udoskonalone i dostosowane do tych wyjątkowych potrzeb. Na szczęście, jak już wspomniano, tekstronika jest na bardzo wysokim poziomie, czego przykładem może być tworzenie już teraz wzmacnianych i znacznie bardziej odpornych konstrukcji budowlanych. Ubrania z kolei bazujące na tej technologii są coraz inteligentniejsze i potrafią niwelować szkodliwe czynniki, jak choćby ekstremalnie niskie temperatury, nie mówiąc już o odporności na uszkodzenia mechaniczne. [3]

Następną, wysokorozwiniętą dziedziną nauki, mającą ogromne znaczenia dla planów „zasiedlenia” Marsa, jest nanotechnologia. Zasiedlenie oraz stworzenie infrastruktury umożliwiającej przebywanie ludzi na czerwonej planecie przez dłuższy czas, wymaga licznych materiałów i zasobów. Możliwości transportowe na tak dużych odległościach i z użyciem rakiet kosmicznych są ograniczone. Istotne jest więc perfekcyjne rozplanowanie wszelkich dóbr, które będą dostarczane na sąsiednią planetę. Skoro miejsca jest mało, to ważne jest jego racjonalne wykorzystanie, w czym może pomóc właśnie nanotechnologia. Nauka ta bowiem bazuje na tworzeniu urządzeń w technologii nano, czyli w bardzo niewielkich rozmiarach. Generalnie, im mniejsze będą poszczególne elementy, tym więcej miejsca pozostanie na inne zasoby. Przykładem takich niewielkich, ale wielozadaniowych urządzeń mogą być m.in. robotyczne pszczoły. Już teraz NASA we współpracy z naukowcami z całego świata pracuje nad „rojem” robotycznych pszczół, sterowanych przez sztuczną inteligencję, w celu jeszcze efektywniejszego badania powierzchni Marsa. [4] Maszyny tego typu są jednak używane też w innych celach przez ludzi i to także w kosmosie. Robotyczne pszczoły znajdują się obecnie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), gdzie ze względu na swoją poręczność wykorzystywane są m.in. do inwentaryzacji zasobów czy rejestracji pracy astronautów podnosząc jej efektywność. [5] Mogą również pomóc w przyszłych uprawach żywności, jako drony zapylające, co ma już teraz miejsce na Ziemi. [6]

Skoro jesteśmy już przy żywności to oczywiste jest, że to jeden z najistotniejszych aspektów długoterminowych działań na czerwonej planecie. Podobnie, jak przebywający na stacjach kosmicznych astronauci, tak i misja na Marsa będzie zaopatrzona w żywność modyfikowaną do celów spożywania w kosmosie. Do Marsa jest jednak znacznie dalej niż na stacje krążące po orbicie okołoziemskiej, należy wiec uwzględnić trudności z dostarczaniem kolejnych zapasów oraz koszty takiego przedsięwzięcia. Dlatego też, w opracowywaniu są sposoby hodowli żywności bezpośrednio na Marsie. Co więcej, osiągnięto już wymierne skutki w tego typu badaniach. Nie każdy zdaje sobie bowiem sprawę, że w kosmosie wszystko może stanowić problem, np. podlewanie roślin, ponieważ woda w warunkach mikrograwitacji nie zachowuje się tak, jak na Ziemi. Nad tym także prowadzone są obecnie badania, a dzięki nim opracowano już zaawansowany system nawadniania, ułatwiający cały proces w warunkach pozaziemskich. [7] PONDS, ponieważ taką nazwie nosi projekt, pozwolił nie tylko na zaprojektowanie nowej metody irygacji roślin, ale także umożliwił rozszerzenie upraw o kolejne gatunki. Dotychczas bowiem koncentrowano się głównie na zielonych roślinach liściastych, jak sałata, gdyż są mniej wymagające pod względem nawodnienia. Z kolei nowe rozwiązanie pozwoli na sukcesywną hodowlę roślin wymagających znacznie większej ilości wody.

Inny ciekawy projekt jest prowadzony przez Elisabeth M. Hausrath na Uniwersytecie w Nevadzie. Okazało się bowiem, że pewien rodzaj glonów śnieżnych przystosowany jest do warunków zbliżonych do marsjańskich, czyli ubogich w wartości odżywcze. Choć prace nad tym są jeszcze na wczesnym etapie, to prognozy przewidują, że stworzenie odpowiednich warunków do upraw tych roślin na Marsie nie będzie stanowiło większych problemów. Głównie ze względu na ich specyfikę, co dodatkowo podnosi walory tego rozwiązania. Co więcej, glony śnieżne będą mogły posłużyć nie tylko do produkcji żywności, ale i tlenu, czyli kolejnego elementu koniecznego do przeżycia ludzi. [8]

Produkcja tlenu nie musi być, jednak i właściwie nie powinna być, uzależniona jedynie od hodowli roślin, ponieważ nastręcza to wiele ryzyka. Jednakże, już teraz na Marsie można wyprodukować tlen. Jak to możliwe? Cóż, pierwszego takiego zabiegu dokonał łazik marsjański Perseverance i to w tym roku. Urządzenie rozdzieliło bowiem dwutlenek węgla, który jest dominujący na Marsie, na części składowe. W ten sposób, nawet tak niezaawansowane pod tym względem urządzenie (zaprogramowane do wielu różnych badań, więc nie skoncentrowane jedynie na tym temacie), wytworzyło w tym procesie wystarczającą ilość tlenu, aby jeden człowiek mógł oddychać przez 10 minut. Oznacza, to, iż użycie bardziej złożonej konstrukcji do wytwarzania tlenu może przynieść wymierne i niezmiernie zadowalające rezultaty. [9]

Gdy będziemy w stanie zapewnić misji załogowej na Marsa bezpieczne schronienie, żywność i tlen, to pozostają nam jeszcze dwie, nie mniej istotne kwestie. Pierwszą z nich jest łączność. Nie jest ona już tak wielkim wyzwaniem jak niegdyś, co udowadnia choćby komunikacja pomiędzy urządzeniami znajdującymi się na Marsie, a ziemską obsługą misji. Na samej planecie, jednakże konieczna będzie budowa infrastruktury bezprzewodowej transmisji danych. Nie jest to sprawą prostą, ze względu na warunki na Marsie, ale też nie jest niemożliwą. Umowa na stworzenie takiego przedsięwzięcia na Księżycu została już zawarta przez NASA i firmę Nokia, a podobną sieć będzie można zaimplementować także na innych planetach, jak choćby Mars. [10]

Ostatnią natomiast, jednak nie mniej ważną sprawą jest to, że Mars jest po prostu trujący dla ludzi. Brzmi to dziwnie, ale w marsjańskiej glebie znajduje się duża ilość nadchloranów, czyli związków występujących sporadycznie także na Ziemi i wykorzystywanych m.in. do produkcji paliw. Substancje te są jednak toksyczne dla ludzi i mogą przenikać do gleby, wody i roślin uprawnych, a biorąc pod uwagę ich powszechność na czerwonej planecie, może to skutecznie utrudnić jej kolonizację. Na to jednak także znalazł się sposób, ponieważ niedawno udało się opracować katalizator, oczyszczający glebę i wodę z nadchloranów. Jest to zdecydowany sukces naukowców, który nie tylko wspomoże walkę z zanieczyszczeniami tu, na Ziemi, ale też pozwoli na funkcjonowanie ludzi na Marsie w przyszłości.

Dużo problemów, ale także rozwiązań

Powyższe przykłady to jedynie dość reprezentatywna część technologii, już teraz istniejącej i umożliwiającej choć w pewnym zakresie przebywanie ludzi na czerwonej planecie. Jak więc widać, sama obecność, a nawet funkcjonowanie naszego gatunku tam, nie jest tak ogromnym problemem, jak pozornie by się wydawało. Co więc jest w tej kwestii najbardziej kłopotliwe pod względem techniczno-technologicznym? Otóż, transport i same podróże. Na co dzień słyszymy o wysyłaniu kolejnych urządzeń w przestrzeń kosmiczną, a także misji załogowych i dostaw towarowych na znajdujące się wokół Ziemi Stacje Kosmiczne. Wydawać by się więc mogło, że posiadamy już dostateczne możliwości w zakresie kosmicznych podróży i transportu. Jeśli bowiem chodzi o dysponowane obecnie rakiety i ich napędy, a także kapsuły załogowe, to postęp na tym polu w ostatnich latach było ogromny. Najlepszym tego przykładem są m.in. wymienione już firmy prywatne, jak Origin czy SpaceX, oferujące swoje wysokiej klasy pojazdy i technologie komercyjnie i to nie tylko tak ogromnym organizacjom jak NASA.

W przypadku Marsa jednak, sprawa nie jest tak prosta, a wszystko nie przez brak odpowiednich technologii. Problemem jest odległość oraz czas trwania lotu z Ziemi na Marsa i z powrotem. Przelot taki zaledwie w jedną stronę przy obecnej technologii będzie trwać ponad pół roku (tyle przykładowo leciał łazik Perseverance, który wylądował na Marsie na początku 2021 roku) [11]. To natomiast w przypadku przebywania ludzkiej misji na planecie (lub samego przygotowania do takiego przedsięwzięcia) nastręcza ogromnych problemów pod względem logistycznym. Wymaga to bowiem nie tylko planowania, ale i sporej ilości sprzętu – prawdopodobnie należałoby wysłać co najmniej kilka pojazdów kosmicznych w różnej odległości czasowej, jeszcze zanim pierwszy z nich dotarłby na miejsce. Nie da się przecież wybudować bazy i zapewnić stałego dopływu niezbędnych produktów, wysyłając wahadłowiec raz na pół roku, choćby ze względu na ograniczone miejsce transportowe. Z oczywistych względów zapewnienie dostatecznej liczby najnowocześniejszych pojazdów kosmicznych wymagałoby ogromnych nakładów finansowych. Sprawy nie poprawiają także koszty samego napędu. Paliwa napędowe do rakiet i kapsuł, spełniające wszelkie wymogi podróży między planetarnych, są bowiem obecnie bardzo, bardzo drogie w produkcji.

Problemy i rozwiązania

Jeszcze długa droga przed ludzkością do zasiedlenia Marsa, jednak coraz krótsza do wysłania na tę planetę misji załogowych. Oczywiście wciąż należy zbadać wiele niewiadomych, przygotowując się na potencjalne problemy oraz opracować jeszcze sporo mniejszych lub większych narzędzi, ale część z nich już istnieje, więc jesteśmy coraz bliżej celu. Jednak to, jak szybko to nastąpi, zależy nie tylko od możliwości, ale i opłacalności kolonizacji Marsa. Perspektywy są bardzo dobre, ale wciąż istotną kwestią jest, aby korzyści przewyższały koszty. Natomiast, obecnie wymagane do wysłania misji załogowej na czerwoną planetę nakłady pieniędzy są ogromne i jak już wspomniano, ich duża część związana jest z lotami międzyplanetarnymi, a konkretnie paliwem i stworzeniem dostatecznej ilości, wysokiej jakości sprzętu.

Jednak i ta kwestia nie pozostaje na marginesie, bowiem od lat trwają już badania nad opracowaniem tańszych, ale nie mniej wydajnych alternatyw dla dzisiejszych paliw rakietowych. Jeśli chodzi natomiast o rakiety kosmiczne, to choćby SpaceX przoduje w powtórnym wykorzystywaniu poszczególnych modułów rakiet (z naciskiem na elementy napędowe) w większej ilości misji, dzięki ich odzyskiwaniu po wodowaniu w oceanach. Recykling natomiast jest jedną z najlepszych form racjonalizacji wydatków w przypadku technologii i elementów, na których produkcji zdecydowanie nie powinno się oszczędzać.

Jak więc widać, brzmiąca rodem z filmów – kolonizacja Marsa, nie jest już fikcją i stanowi rzeczywistą perspektywę. Wiele z przeszkód na drodze tego przedsięwzięcia zostało już pokonanych, a nad pozostałymi trwają prężne prace i badania. Aktualnie trwają starania, aby „przeskoczyć” logistyczne trudności z podróżami zarówno załogowymi, jak i transportu towarowego, a także obniżyć wymagania finansowe, dotyczące misji na Marsa. Gdy się to powiedzie – droga do zasiedlenia czerwonej planety będzie niemal stała otworem. Potencjał i perspektywy tego przedsięwzięcia ograniczać więc będzie jedynie nasza wyobraźnia, a jak wiemy, takowa niemal nie ma granic.