Robert Zubrin, Richard Wagner Czas Marsa Dlaczego i w jaki spos�b musimy skolonizowa� Czerwon� Planet� Prze�o�y�: Leszek Ka� las Warszawa 1997 Tytu� orygina�u: THE CASE FOR MARS The Plan to Settie the Red Planet and Why We Must Copyright �1996 by Robert Zubrin Ali rights reserved Konsultacja naukowa: dr Robert Ko�os dr hab Pawe� Moskalik Projekt ok�adki: Katarzyna A Jarnuszkiewicz Zdj�cie na ok�adce: David Ducros/Science Photo Library/EAST NEWS Rysunki na podstawie wydania angielskiego Krzysztof Bia�kowski ISBN 83-7180-037-1 Wydawca Pr�szy�ski i S-ka 02-651 Warszawa, ul Gara�owa 7 Druk i oprawa ��dzka Drukarnia Dzie�owa Sp�ka Akcyjna ul Rewolucji 1905 r nr 45, ��d� SPIS RZECZY Przedmowa (Arthur C. Clarke) - 7 S�owo wst�pne - 11 1 Projekt Mars Direct - 21 2 Od czas�w Keplera do ery kosmicznej - 43 3 Opracowanie planu - 76 4 Lot na Marsa - 114 5 Jak pokona� smoki i omin�� syreny - 163 6 Odkrywanie Marsa 195 7 Budowa bazy na Marsie - 233 8 Kolonizacja Marsa - 288 9 Terraformowanie Marsa - 325 10 Widok z Ziemi - 358 Epilog: Znaczenie marsjanskiego pogranicza - 387 S�owniczek termin�w - 401 Literatura uzupe�niaj�ca - 411 Indeks - 415 PRZEDMOWA Historia XXI wieku b�dzie si� rozgrywa� na Marsie. Mars jest bodaj jedyn� w Uk�adzie S�onecznym planet� - poza Ziemi� - na kt�rej �ycie mog�o istnie� w przesz�o�ci, a nawet obecnie. Zarazem dost�pne ju� dzi� - lub w bardzo bliskiej przysz�o�ci - technologie umo�liwiaj� dotarcie na Czerwon� Planet� i prze�ycie w tamtejszych warunkach. Ksi��ka Roberta Zubrina - bardzo zabawna w wielu miejscach i opowiadaj�ca historie, za kt�re autor z pewno�ci� nie b�dzie lubiany przez NASA - stanowi bodaj najbardziej wszechstronne om�wienie historii lot�w na Marsa i perspektyw na przysz�o��. Wyja�nia, dlaczego powinni�my polecie� na Marsa, spr�bowa� tam �y� oraz - co jest chyba najwa�niejsze - w jaki spos�b b�dziemy czerpa� bogactwa z mar-sja�skiej ziemi, gdy ju� si� tam znajdziemy. Osobi�cie zachwyca mnie my�l, �e je�li argumenty dr. Zubrina zostan� zaakceptowane, pierwsza wyprawa na Marsa mo�e wyruszy� przed moimi dziewi��dziesi�tymi urodzinami. P�ki co, je�eli wszystko p�jdzie dobrze, rosyjski �adownik Mars1 wystartuje tu� przed moimi siedemdziesi�tymi �smymi urodzinami i zawiezie wiadomo��, nagran� przeze mnie na ta�mie wideo, przeznaczon� dla kolonizator�w w nadchodz�cym XXI wieku. 1 Rosyjska sonda wyruszy�a ku Marsowi w listopadzie 1996 roku, lecz zaraz po starcie uleg�a zniszczeniu (przyp. red.)- Przes�anie dla Marsa Nazywam si� Arthur Clarke i m�wi� do was z wyspy Sri Lanka, niegdy� znanej jako Cejlon, na Oceanie Indyjskim, na planecie Ziemia. Mamy wiosn� 1993 roku, jednak ta wiadomo�� przeznaczona jest dla przysz�o�ci. Zwracam si� do m�czyzn i kobiet - by� mo�e niekt�rzy z nich �yj� ju�, gdy dokonuj� tego nagrania - s�uchaj�cych tych s��w na Marsie. Zbli�a si� nowe tysi�clecie, a r�wnocze�nie ro�nie nasze zainteresowanie planet�, maj�c� szans� sta� si� pierwszym prawdziwym domem ludzko�ci poza macierzystym �wiatem. Za mojego �ycia mia�em to szcz�cie, �e widzia�em, jak wiedza o Marsie wzrasta od niemal ca�kowitej ignorancji - gorzej nawet, od fa�szywych wyobra�e� - do prawdziwego zrozumienia jego geografii i klimatu. Na pewno w wielu dziedzinach wci�� pozostajemy ignorantami, brakuje nam wiadomo�ci, kt�re dla Was s� oczywiste. Ale mamy ju� dok�adne mapy Waszego wspania�ego �wiata i potrafimy sobie wyobrazi�, jak mo�na go zmodyfikowa� - terraformowa� - by sta� si� bli�szy naszym marzeniom. By� mo�e ju� rozpocz�li�cie ten planowany na setki lat proces. Istnieje pewien zwi�zek mi�dzy Marsem a moj� obecn� ojczyzn�. Pisa�em o tym w mojej powie�ci - prawdopodobnie ostatniej - Miot Boga. Na pocz�tku naszego wieku mieszka� tu, na Cejlonie, mi�o�nik astronomii nazwiskiem Percy Moles-worth. Wiele czasu po�wi�ca� on na obserwacje Marsa, a jego imieniem nazwano wielki - 175 km �rednicy - krater na Waszej p�kuli po�udniowej. W swojej ksi��ce opisa�em, jak pewnego dnia astronom z Nowego Marsa spojrzy na �wiat swoich przodk�w i poszuka ma�ej wysepki, z kt�rej Molesworth - i ja -cz�sto podziwiali�my Wasz� planet�. By� taki czas, nied�ugo po pierwszym l�dowaniu na Ksi�ycu w 1969 roku, kiedy mieli�my do�� optymizmu, by wierzy�, �e zdo�amy dotrze� na Marsa oko�o roku 1990. W innym swoim opowiadaniu opisa�em rozbitka pierwszej, tragicznej ekspedycji, obserwuj�cego przej�cie Ziemi przed tarcz� S�o�ca 11 maja... 1984 roku! No c�, tego dnia na Marsie nie by�o nikogo, kto m�g�by obserwowa� to zdarzenie. Ale powt�rzy si� ono znowu 10 listopada 2084 roku. W tym czasie, mam nadziej�, wiele oczu b�dzie ju� spogl�da� ku Ziemi, kt�ra - jako male�ka, idealnie okr�g�a plama - z wolna przetnie s�oneczny dysk. Proponowa�em, aby�my pot�nymi laserami wys�ali Wam wtedy sygna�; zobaczycie gwiazd�, kt�ra pozdrawia Was ze s�onecznej tarczy. Ja r�wnie� pozdrawiam Was przez kosmiczny bezmiar -i posy�am swoje �yczenia z ostatniej dekady XX wieku, kiedy to ludzko�� sta�a si� gatunkiem podr�uj�cym w kosmosie, kiedy wyruszy�a w podr�, kt�ra nie ustanie, p�ki b�dzie istnia� Wszech�wiat.2 Bez w�tpienia ksi��ka dr. Zubrina - podobnie jak moja niewielka wprawka na temat terraformowania Marsa, czyli �niegi Olimpu - zostanie poprawiona w wielu szczeg�ach na skutek post�pu technicznego. Mimo to Czas Marsa bezdyskusyjnie dowodzi, �e w zasi�gu mo�liwo�ci naszych dzieci le�y za�o�enie pierwszej samowystarczalnej ludzkiej kolonii poza macierzyst� planet� - Ziemi�. Czy mo�liwo�� ta zostanie wykorzystana? Min�o ju� prawie pi��dziesi�t lat, odk�d zako�czy�em poni�szymi s�owami sw� pierwsz� ksi��k� Interplanetary Flight (Lot mi�dzyplanetarny): Wells s�usznie zauwa�y�, �e mamy wyb�r mi�dzy Wszech�wiatem - a niczym... Wyzwanie ogromnej przestrzeni, dziel�cej r�ne �wiaty, jest fascynuj�ce; je�li jednak nie uda nam si� pokona� trudno�ci, oznacza�oby to, �e historia ludzkiej rasy zaczyna zbli�a� si� do ko�ca. Odwracaj�c si� ty�em do wci�� nie tkni�tych stop� cz�owieka obszar�w, ludzko�� rozpocz�aby trwaj�c� miliardy lat w�dr�wk� w d�, z powrotem nad brzeg pierwotnego morza. Arthur C. Clarke I marca 1996 2 Tekst przes�ania wg: Arthur C Clarke: �niegi Olimpu. Prze�o�y� Piotr Cholewa. Pr�szy�ski i S-ka, Warszawa 1996, s. 7-8 (przyp. red.). S�OWO WST�PNE Zdecydowali�my si� polecie� na Ksi�yc. Zdecydowali�my si� w ci�gu nadchodz�cych dziesi�ciu lat polecie� na Ksi�yc i dokona� innych rzeczy nie dlatego, �e s� �atwe, ale w�a�nie dlatego, �e s� trudne, a przez to zmusz� nas do lepszej organizacji i wykorzystania wszystkich naszych umiej�tno�ci. Jeste�my gotowi sprosta� temu wyzwaniu, nie chcemy odk�ada� tego na p�niej i zamierzamy odnie�� zwyci�stwo [..]. Do pewnego stopnia jest to akt wiary, pewna wizja, gdy� na razie nie wiemy, jakie korzy�ci osi�gniemy, realizuj�c �w cel. Przestrze� kosmiczna stoi przed nami otworem i postaramy si� w niej znale��. JOHN F. KENNEDY (1962) Nadszed� czas, by Ameryka wyznaczy�a sobie nowy cel w badaniach przestrzeni kosmicznej. Przy okazji niedawnych uroczysto�ci z okazji dwudziestej pi�tej rocznicy l�dowania statku Apollo na Ksi�ycu wielu z nas my�la�o o tym, co uda�o si� osi�gn�� Amerykanom, oraz zadawa�o sobie pytanie: czy wci�� jeste�my narodem pionier�w? Czy gotowi jeste�my podj�� wysi�ek kontynuowania bada�, stawiaj�cych nas w awangardzie post�pu na Ziemi, czy jeste�my lud�mi przysz�o�ci, czy te� staniemy si� narodem przesz�o�ci, o kt�rego wielko�ci �wiadcz� wy��cznie muzea? Czy - gdy nadejdzie pi��dziesi�ta rocznica zdobycia Ksi�yca - nasi potomkowie uczcz� j� jako kamie� milowy na drodze ku coraz odleglejszym �wiatom? Czy te� na l�dowanie na Ksi�ycu b�d� spogl�da� tak, jak w VII wieku n.e. Rzymianie musieli patrze� na akwedukty i inne wspania�e dzie�a klasycznej architektury, widoczne w�r�d ruin, zastanawiaj�c si� ze zdumieniem: My�my to zbudowali? Nie ma post�pu bez d��enia do wyznaczonego celu. Ameryka�ski program kosmiczny, rozpocz�ty b�yskotliwie misjami Apollo i zwi�zanymi z nimi projektami, przez nast�pne dwadzie�cia lat miota� si�, zmierzaj�c w nieokre�lonym kierunku. Aby rozwija� badania kosmosu, potrzebujemy celu nadrz�dne 12 go, wyznaczaj�cego szlak. Na obecnym etapie rozwoju jedynym takim celem mo�e by� zbadanie Marsa i jego kolonizacja. Mars jest czwart� planet� od S�o�ca, znajduje si� oko�o 50% dalej od niego ni� Ziemia, przez co jest tam znacznie zimniej ni� na naszej planecie. Wprawdzie w dzie� temperatura osi�ga czasem 17�C, noc� s�upek rt�ci wskazywa�by jednak a� -90�C. Obecnie na powierzchni Marsa nie wyst�puje ciek�a woda, poniewa� przeci�tne temperatury s� ni�sze od temperatury jej zamarzania. Nie zawsze tak by�o. Na zdj�ciach wykonanych z orbity oko�omarsja�skiej wida� wysch�e koryta rzeczne -znak, �e w zamierzch�ej przesz�o�ci Mars by� znacznie cieplejszym i wilgotniejszym miejscem ni� obecnie. Z uwagi na to w�a�nie powierzchnia Marsa to najlepszy w Uk�adzie S�onecznym obszar do poszukiwa� pozaziemskich form �ycia -wymar�ych b�d� wci�� �ywych. D�ugo�� marsja�skiej doby - 24 godziny i 37 minut - bardzo nieznacznie odbiega od warto�ci ziemskiej. Czerwona Planeta obraca si� wok� osi nachylonej do orbity pod k�tem 24�, podobnie jak w przypadku Ziemi; w rezultacie zmienno�� marsja�skich p�r roku bardzo przypomina cykl ziemski. Poniewa� jednak marsja�ski rok liczy sobie 669 marsja�skich dni (686 dni ziemskich), wszystkie pory roku s� prawie dwukrotnie d�u�sze ni� na Ziemi. Mars ma du�� powierzchni�, gdy� - mimo �e �rednica planety wynosi tylko po�ow� ziemskiej - powierzchnia nie jest w og�le przykryta morzami; przez to jest ona r�wna powierzchni wszystkich ziemskich kontynent�w. W momencie najwi�kszego zbli�enia Ziemi i Marsa planety dzieli odleg�o�� 60 min km, najbardziej za� oddalone bywaj� o mniej wi�cej 400 min km. Przy wykorzystaniu wsp�czesnych technologii nap�du rakietowego, wyprawa w jedn� stron� z Ziemi na Marsa trwa�aby sze�� miesi�cy - znacznie d�u�ej ni� trzy dni, jakie za�oga statku Apollo musia�a sp�dzi� w przestrzeni kosmicznej, lec�c na Ksi�yc, lecz bez w�tpienia kr�cej ni� wiele podr�y, odbywanych przez ludzi w przesz�o�ci. W XIX wieku emigranci z Europy cz�stokro� sp�dzali podobny czas na statku wioz�cym ich do Australii. Przekonamy si� wkr�tce, �e technologie potrzebne do odbycia lotu na Marsa s� w zasi�gu naszych mo�liwo�ci. 13 Gdy niniejsza ksi��ka mia�a pow�drowa� do drukarni, naukowcy z NASA og�osili niebywa�e odkrycie - przedstawili przekonuj�ce poszlaki �wiadcz�ce o wyst�powaniu mikroorganizm�w wewn�trz odnalezionej pod lodem Antarktydy ska�y, kt�ra przylecia�a z Marsa wskutek zderzenia planety z meteorytem. Do poszlak zalicza si�: z�o�one cz�steczki organiczne, magnetyty, inne typowe pozosta�o�ci mineralogiczne po bakteriach oraz ob�e struktury, przypominaj�ce bakterie. Zdaniem NASA uzyskane dowody s� wa�ne, lecz nie rozstrzygaj�ce. Je�li istotnie znaleziono pozosta�o�ci form �ywych, mo�e si� okaza�, �e s� to dowody wyst�powania w przesz�o�ci najprostszych przedstawicieli biosfery, kt�rej bardziej z�o�one i interesuj�ce wytwory wci�� mog� spoczywa� w marsja�skiej glebie. Do odnalezienia takich skamienia�o�ci nie wystarcz� sztuczne oczy zdalnie sterowanych robot�w: na Czerwonej Planecie musz� si� znale�� ludzie, by m�c szuka� i obserwowa�. Dlaczego Mars? Wyb�r Marsa jako celu podr�y mi�dzyplanetarnej nie wi��e si� jedynie z rozwojem technologii kosmicznych. Dotarcie do Marsa potwierdzi�oby pionierski charakter naszego spo�ecze�stwa. Mars jest jedyn� planet� w Uk�adzie S�onecznym - poza Ziemi� - kt�ra ma wszystkie bogactwa naturalne, niezb�dne nie tylko do podtrzymywania funkcji �yciowych, lecz tak�e rozwoju cywilizacji technicznej. Kontrast z pustynnym Ksi�ycem jest spory: w marsja�skiej glebie wyst�puj� istne oceany wody w postaci wiecznej zmarzliny. Czerwona Planeta ma bogate zasoby w�gla, azotu, wodoru i tlenu, wszystkie w postaciach nadaj�cych si� bez trudu do wykorzystania, je�li tylko znale�liby si� ludzie do�� pomys�owi i ch�tni. Wymienione cztery pierwiastki stanowi� podstaw� produkcji �ywno�ci, a tak�e tworzyw sztucznych, drewna, papieru, ubra� oraz - co najwa�niejsze - paliwa rakietowego. Co wi�cej, w przesz�o�ci Mars do�wiadczy� okres�w aktywno�ci wulkanicznej i hydrologicznej, kt�re na Ziemi doprowadzi�y do powstania wielu rozmaitych rud minera��w. Na 14 Marsie wyst�puj� prawie wszystkie pierwiastki o znaczeniu przemys�owym. Wprawdzie na powierzchni planety nie ma ciek�ej wody, pod powierzchni� sytuacja wygl�da jednak inaczej -s� wszelkie powody, by s�dzi�, �e, dzi�ki �r�d�om energii geotermicznej, pod powierzchni� Marsa wci�� istniej� zbiorniki ciek�ej i gor�cej wody. Zbiorniki hydrotermiczne mog�y pos�u�y� za kryj�wk� dla staro�ytnych marsja�skich mikrobowych form �ycia. By�yby to oazy, dostarczaj�ce kolonizatorom du�ych ilo�ci ciek�ej wody i energii geotermicznej. Z wyj�tkiem Ziemi Mars jest jedyn� planet� maj�c� 24-godzinny cykl dobowy oraz atmosfer� do�� grub�, by chroni� powierzchni� przed promieniowaniem, pochodz�cym z rozb�ysk�w s�onecznych, a zatem -jedyn� pozaziemsk� planet�, na kt�rej mog� istnie� du�e szklarnie, o�wietlane naturalnym �wiat�em S�o�ca. Ju� dzi�, na tak wczesnym etapie poznawania Czerwonej Planety, wiadomo, �e wyst�puje tam (w pi�� razy wi�kszych ilo�ciach ni� na Ziemi) materia� o potencjalnie du�ym znaczeniu handlowym: deuter. Dzi� na Ziemi kilogram deuteru - ci�kiego izotopu wodoru - kosztuje 10 tysi�cy dolar�w. Na Marsie mog� osiedli� si� ludzie. Dla naszego pokolenia oraz wielu nast�pnych planeta ta to Nowy �wiat. Tubylcze metody: spos�b na szybkie zdobycie Marsa Historia pokazuje, �e sukcesy najcz�ciej odnosili odkrywcy, kt�rzy zadali sobie trud poznania, nauczenia si� i przej�cia od tubylc�w sposobu �ycia w dzikich ost�pach. Obcokrajowiec widzi jedynie nieznane tereny, tubylec za� - dom. Nie dziwi nas, �e ludy �yj�ce na danym obszarze lepiej potrafi� wykorzystywa� jego zasoby. Mieszka�com miasta krajobraz arktyczny jawi si� jako wyludniona, zupe�nie pozbawiona zasob�w i nieprzebyta przestrze�. Eskimos wie jednak o wielu wyst�puj�cych tam bogactwach. W XIX wieku brytyjska marynarka wojenna wys�a�a, ponosz�c wielkie koszty, flotyll� parowych statk�w wojennych z zadaniem 15 odnalezienia na obszarach kanadyjskiej Arktyki przej�cia p�-nocno-zachodniego. Wy�adowane w�glem i innymi �adunkami statki z trudem brn�y przez par� lat przez morza i g�ry lodowe, dop�ki ca�a za�oga nie zgin�a z powodu wyczerpania zapas�w. W tym samym czasie niewielkie grupy odkrywc�w, trudni�cych si� handlem futrami, swobodnie podr�owa�y po dalekiej P�nocy na psich zaprz�gach. Od lud�w zamieszkuj�cych Arktyk� przej�li zwyczaj �ywienia siebie i ps�w zwierzyn� upolowan� na miejscu oraz podr�owania z niewielkim obci��eniem. Nasza wiedza o terenach arktycznych znacznie wi�cej zawdzi�cza ich podr�om ni� ekspedycji flotylli statk�w wojennych. P�yn� z tego nauki, kt�re mo�na zastosowa� do bada� kosmosu. Cho� - na razie - nie ma Marsjan, mo�emy postawi� par� pyta�. W jaki spos�b hipotetyczni mieszka�cy Marsa podr�owaliby po powierzchni swojej planety? Czy sprowadzaliby z Ziemi potrzebne paliwo rakietowe? A sk�d mieliby tlen? Jak zaopatrywaliby si� w wod� oraz po�ywienie? W jaki spos�b zdo�aliby prze�y�? Odpowied� jest oczywista: Gdy jeste�my na Marsie, musimy post�powa� tak, jak post�powaliby Marsjanie. Psim zaprz�giem na Marsa Wiele koncepcji za�ogowych wypraw na Marsa przypomina oci�a�e metody brytyjskiej marynarki wojennej, u�yte do badania Arktyki. Wed�ug tych plan�w ogromne transportowce b�d� zawozi� na Marsa wszelkie potrzebne za�odze zasoby oraz paliwo rakietowe. Tak olbrzymie statki nie mog�yby wystartowa� z Ziemi, wi�c wymaga�yby sk�adania na orbicie oko�oziemskiej, jak r�wnie� d�ugotrwa�ego przechowywania w przestrzeni kosmicznej zbiornik�w ultrazimnego (�kriogenicznego") materia�u nap�dowego. W tym celu konieczne by�oby zbudowanie na orbicie wielu urz�dze� i instalacji. Na realizacj� podobnych przedsi�wzi�� trzeba by wyda� niebotyczne sumy. Jeden z takich projekt�w, znany pod nazw� Raportu. 90-dniowego, opracowany w 1989 roku w odpowiedzi na wezwanie prezydenta George'a Busha do podj�cia nowych inicjatyw w badaniach kosmicznych 16 (SEI, od ang. Space E,xploration Initiatiue), kosztowa�by oko�o 450 miliard�w dolar�w. Kongres, zaszokowany tak� cen�, odrzuci� plan prezydenta Busha; przestano powa�nie traktowa� projekt wys�ania kiedykolwiek za�ogowej misji na Marsa. Podobnie jak w przypadku zdobywania Arktyki, mo�na odmiennie podej�� do wyprawy na Marsa - pomy�le� na przyk�ad o �psich zaprz�gach". Rozumne wykorzystanie bogactw badanego miejsca powoduje obni�enie wymog�w logistycznych, zwi�zanych z wys�aniem misji, do poziomu, kt�ry �mia�o mo�na uzna� za realny. , Mam na my�li projekt Mars Direct (Bezpo�rednio na Marsa), stworzony przeze mnie podczas pracy w firmie Martin Marietta Astronautics w zespole, prowadz�cym pionierskie badania nad opracowaniem zaawansowanych technik wypraw mi�dzyplanetarnych. Projekt nie przewiduje korzystania z gigantycznych mi�dzyplanetarnych statk�w kosmicznych, a wi�c eliminuje konieczno�� budowy orbitalnych baz, instalacji i magazyn�w. Proponuje wys�anie na Marsa za�ogi wraz z modu�em mieszkalnym w g�rnym stopniu tej samej rakiety no�nej, kt�ra wyniesie astronaut�w na orbit� oko�oziemsk� - identycznie jak w przypadku misji Apollo i wszystkich dotychczasowych sond bez-za�ogowych. W ten spos�b przedsi�wzi�cie znacznie si� upraszcza, wymagania co do sprz�tu malej�, nie trzeba prowadzi� bada�, trwaj�cych kilkadziesi�t lat, i wydawa� setek miliard�w dolar�w na budow� infrastruktury orbitalnej. Kluczowym elementem projektu jest pomys� wykorzystania przez wypraw� lokalnych, marsja�skich zasob�w do produkcji na powierzchni Czerwonej Planety materia�u nap�dowego na drog� powrotn� oraz wi�kszo�ci materia��w zu�ywanych podczas pobytu. Dzi�ki wyst�puj�cym na Marsie bogactwom naturalnym Czerwona Planeta jest nie tylko celem po��danym, lecz r�wnie� - mo�liwym do osi�gni�cia. Za�ogowa misja na Marsa nie wymaga budowy wielkich kosmicznych kr��ownik�w, lecz przewiezienia z powierzchni Ziemi na powierzchni� Marsa �adunku, pozwalaj�cego niezbyt licznej za�odze przetrwa� podr� mi�dzyplanetarn� oraz pobyt na planecie, a nast�pnie powr�ci� na nasz� planet� z identycz- 17 nym b�d� zbli�onym �adunkiem. Zadanie to nie przekracza naszych dzisiejszych mo�liwo�ci technicznych ani finansowych, pod warunkiem nale�ytego wykorzystania mo�liwo�ci eksploatacji zasob�w marsja�skich, co ograniczy�oby rozmach wyprawy i wi���ce si� z ni� trudno�ci natury logistycznej. Podr�owa� z niewielkim obci��eniem i �y�, wykorzystuj�c miejscowe bogactwa - oto bilet na Marsa. Rozw�j nowej koncepcji Ksi��ka niniejsza przedstawia projekt Mars Direct, opowiada jak dosz�o do jego powstania, jaka jest filozofia wyprawy na Marsa, wylicza potrzebny sprz�t oraz przedstawia najwa�niejsze etapy dzia�ania i wymogi natury logistycznej, procedury awaryjne i mo�liwe scenariusze w przypadku niepowodzenia misji, a tak�e potencja�, jaki �w projekt zawiera. W 1990 roku, gdy wraz z Davidem Bakerem po raz pierwszy sformu�owali�my plan, wielu osobom w NASA wydawa� si� on zbyt radykalny, dlatego nie by� traktowany powa�nie. Up�yw czasu, cierpliwe t�umaczenie i niepowodzenie alternatywnych projekt�w sprawi�y, �e niekt�rzy zmienili zdanie i zdo�a�em uzyska� spore poparcie. Zacz�y si� do mnie przy��cza� kolejne osoby, z kt�rych pomoc� koncepcja konsekwentnie w�drowa�a w g�r� po szczeblach drabiny decyzyjnej. W 1992 roku poproszono mnie o prezentacj� planu dr. Mike'owi Griffinowi, jednemu z dyrektor�w NASA, kt�ry z kolei opowiedzia� o projekcie nowo mianowanemu dyrektorowi, Danowi Goldinowi. R�wnie� i on podchwyci� pomys� i posun�� si� na tyle daleko, by dyskutowa� o nim podczas serii publicznych �zgromadze�", organizowanych przez NASA w latach 1992-1993. Wspierany przez Griffina i Goldina, powt�rnie przedstawi�em plan Mars Direct w Centrum Kosmicznym im. Johnsona (JSC) w Houston. Uda�o mi si� przekona� grup� os�b, kieruj�cych programem przygotowa� do za�ogowej wyprawy na Marsa, by dok�adnie przeanalizowa�y moj� propozycj�. W ten spos�b na podstawie planu Mars Direct powsta�o szczeg�owe 18 studium, rozbudowane mniej wi�cej dwukrotnie w stosunku do oryginalnej koncepcji. Nast�pnie poddano ocenie rozbudowan� wersj� programu: koszt opracowania i zbudowania sprz�tu oraz odbycia trzech pe�nych za�ogowych misji na Marsa oszacowano na 50 miliard�w dolar�w. Obliczy� to ten sam zesp�, kt�ry wcze�niej orzek�, �e skomplikowany program marsja�ski, przestawiony w Raporcie 90-dniowym, kosztowa�by NASA 450 miliard�w dolar�w. Moim zdaniem, gdyby zdyscyplinowa� nieco plan powsta�y w JSC poprzez eliminacj� zb�dnego sprz�tu i dodatkowych cz�onk�w za�ogi, koszt realizacji spad�by o po�ow�, do 20-30 miliard�w dolar�w. Ponadto zesp� Centrum Kosmicznego im. Johnsona zleci� firmie Martin Marietta wykonanie za niewielk� kwot� 47 tysi�cy dolar�w urz�dze�, kt�re demonstrowa�yby akcentowany przeze mnie nieskomplikowany charakter technologii, potrzebnych do przekszta�cania marsja�skiej atmosfery w rakietowy materia� nap�dowy. Wywi�zali�my si� z zadania, konstruuj�c i buduj�c w ci�gu trzech miesi�cy pe�nowymiarow� instalacj�, pracuj�c� z wydajno�ci� 94%. Nasza prezentacja by�a tym bardziej przekonuj�ca, �e ani ja, ani in�ynier kieruj�cy projektem, ani nikt zaanga�owany w prace zespo�u nie by� in�ynierem chemikiem. Skoro nam uda�o si� wyprodukowa� urz�dzenie, to na pewno jest to proste. Mo�emy zrealizowa� ten plan Wydatek w granicach 20-30 miliard�w dolar�w nie jest, oczywi�cie, ma�y, lecz tyle mniej wi�cej kosztuje opracowanie i wyprodukowanie nowego typu broni, tyle te� wynosi�a pomoc udzielona Meksykowi przez rz�d USA pewnego letniego popo�udnia 1995 roku. Roz�o�ona na dwadzie�cia lat, suma ta odpowiada mniej wi�cej 8-12% obecnego bud�etu NASA, przy czym przez pierwsze dziesi�� lat trwa�oby wytwarzanie wyposa�enia, a trzy wyprawy odby�yby si� w ci�gu nast�pnych dziesi�ciu lat. My�l�, �e Ameryk� bez trudu sta� na podobny wydatek, kt�ry zaowocuje otwarciem nowego �wiata dla ludzkiej cywilizacji. 19 Zbadanie Marsa nie b�dzie wymaga� �adnych nowych, cudownych technologii, orbituj�cych port�w kosmicznych, nap�du rakietowego wykorzystuj�cego antymateri� ani gigantycznych kr��ownik�w mi�dzyplanetarnych. Jeste�my w stanie za�o�y� baz� na Marsie, stosuj�c dobrze znane techniki i czerpi�c ze zdroworozs�dkowych tradycji naszych przodk�w, kt�rzy byli pionierami, odkrywcami i kolonizatorami. Ksi��ka koncentruje si� na dw�ch zagadnieniach: w jaki spos�b mo�emy zrealizowa� ten plan oraz dlaczego powinni�my to zrobi�. O ksi��ce Ksi��ka jest przeznaczonym dla laik�w �streszczeniem" wynik�w wieloletniej pracy wielu specjalist�w. Wprawdzie szczeg�y plan�w wys�ania ludzi na Marsa maj� bardzo specjalistyczny charakter, najistotniejsze kwestie, przes�dzaj�ce o wykonalno�ci projektu, s� jednak zrozumia�e. S� to bowiem pytania, kt�re dotycz� strategii dzia�ania - w pe�ni zrozumia�e dla ka�dej osoby, dysponuj�cej podstawow� wiedz� i gotowej przemy�le� omawiane problemy. Niestety, do tej pory spo�ecze�stwo nie mia�o dost�pu do aktualnych informacji. Istniej�ca literatura popularnonaukowa, dotycz�ca za�ogowych misji na Marsa, jest w wi�kszo�ci albo naiwna, albo bardzo og�lnikowa, natomiast prace specjalistyczne s� skomplikowane, nierzadko nieobiektywne, dostosowane do potrzeb rozmaitych grup nacisku i organizacji technicznych, kt�re wykorzystuj� te publikacje do zabiegania o w�asne, partykularne interesy. Nie by�o dotychczas odpowiedniej ksi��ki popularnonaukowej o lotach za�ogowych na Marsa. Mam nadziej�, �e Czas Marsa cz�ciowo wype�ni t� luk�. Stara�em si� balansowa� na cienkiej linii, oddzielaj�cej prezentacj� szczeg��w technicznych od zrozumia�ej narracji. �atwo poprzesta� na oznajmieniu, �e jeden plan jest lepszy od innego; autor nie by�by jednak w takim przypadku do ko�ca 20 w porz�dku, gdy� w�a�nie w rozwa�aniach szczeg��w technicznych Czytelnik znajdzie najsilniejsze argumenty, przemawiaj�ce za lub przeciw konkretnym projektom wypraw b�d� technologiom. Niekt�re rozdzia�y maj� bardziej specjalistyczny charakter ni� inne, lecz mimo to powinny by� zrozumia�e i dla nowicjusz�w, i dla ekspert�w. (Dotyczy to rozdzia�u 4, zawieraj�cego nieco bardziej szczeg�owy opis planu Mars Direct, oraz rozdzia�u 5, w kt�rym przytaczam r�ne argumenty, zg�aszane przeciw programowi za�ogowych lot�w na Marsa, i pokazuj�, �e na drodze stoj� nie smoki, lecz chochliki). Je�li Czytelnik blednie na widok wzor�w i liczb, mo�e po prostu nie zwraca� na nie uwagi podczas lektury - sam tekst wystarczaj�co na�wietli omawiane tematy. Pracuj� jako in�ynier astronautyk, ale kiedy� wyk�ada�em nauki �cis�e i dlatego zawsze usi�uj� przedstawia� materia� w przejrzysty i zwi�z�y spos�b. W przeciwie�stwie do wielu moich b�yskotliwych koleg�w naukowc�w, zawsze uwa�a�em, �e jasno�� wyk�adu nie jest wrogiem prawdy, lecz jej najwa�niejszym sprzymierze�cem. Ponadto �ywi� silne przekonanie, �e wiedza, zwi�zana ze sprawami r�wnie ekscytuj�cymi i maj�cymi �ywotne znaczenie dla ludzko�ci, jak perspektywa udost�pnienia nowej planety, nie powinna pozostawa� wy��czn� w�asno�ci� elity, pracuj�cej nad najnowocze�niejszymi technologiami; przeciwnie, ka�dy musi mie� mo�liwo�� samodzielnego rozwa�enia problemu. Z tych wzgl�d�w postanowi�em zaanga�owa� jako wsp�autora Richarda Wagnera, w przesz�o�ci redaktora �Ad Astra", popularnonaukowego czasopisma, po�wi�conego badaniom kosmosu, wydawanego przez ameryka�skie Narodowe Towarzystwo Kosmiczne. Wagner ma wieloletnie do�wiadczenie w popularyzacji badanych przez nauk� zagadnie�. Mam nadziej�, �e dzi�ki jego pomocy oraz wsparciu Mitcha Horowitza, zdolnego redaktora w wydawnictwie The Free Press, Czas Marsa mo�e okaza� si� udan� pr�b� przedstawienia naprawd� istotnych zagadnie� zwi�zanych z planami zbadania Marsa przez ludzi. Przecie� w ostatecznym rozrachunku to w�a�nie wy, drodzy Czytelnicy, mo�ecie sprawi�, �e polecimy na Marsa. ROZDZIA� 1 PROJEKT MARS DIRECT Mars obfituje w widoki zapieraj�ce dech w piersiach. Na Czerwonej Planecie znajduj� si� wspania�e g�ry, trzykrotnie wy�sze ni� Mount Everest, kaniony, kt�re s� trzy razy g��bsze i pi�� razy d�u�sze od Wielkiego Kanionu, rozleg�e pola lodowe oraz tajemnicze, wyschni�te koryta rzeczne, ci�gn�ce si� przez tysi�ce kilometr�w. Mo�liwe, �e nie zbadana wci�� powierzchnia Marsa kryje ogromne bogactwa oraz zasoby o niewyobra�alnym znaczeniu dla przysz�ych pokole� Ziemian. By� mo�e Czerwona Planeta rzuci nowe �wiat�o na niekt�re powa�ne filozoficzne kwestie, b�d�ce od tysi�cleci obiektem rozwa�a� i docieka�. Niewykluczone, �e Mars stanie si� w przysz�o�ci domem nowej, dynamicznie rozwijaj�cej si� ga��zi ludzkiej cywilizacji, a tak�e nowym obszarem pogranicza, kt�rego zasiedlenie i rozw�j b�d� motorem post�pu ca�ej ludzko�ci. Wszelkie marsja�skie zasoby pozostan� jednak poza naszym zasi�giem, dop�ki na dzik� powierzchni� Czerwonej Planety nie przyb�d� ludzie. Zgodnie z powszechnym prze�wiadczeniem za�ogowa wyprawa na Marsa to przedsi�wzi�cie na �odleg�� przysz�o��", zadanie dla �przysz�ych pokole�". My mamy na ten temat zdanie odmienne: oto dysponujemy obecnie wszystkimi potrzebnymi technologiami, by w ci�gu najbli�szych dziesi�ciu lat rozpocz�� 22 � CZAS MARSA realizacj� planu intensywnych i d�ugotrwa�ych bada� Czerwonej Planety przez misje za�ogowe. Mo�liwe jest dotarcie na Marsa w stosunkowo niedu�ych statkach kosmicznych, startuj�cych z Ziemi bezpo�rednio na rakietach no�nych, wykorzystuj�cych t� sam� technologi�, kt�ra ponad �wier� wieku temu pozwoli�a astronautom dotrze� na Ksi�yc. W jaki spos�b? Realizacja prawie wszystkich plan�w za�ogowych wypraw na Marsa - rozwijanych od lat pi��dziesi�tych do dziewi��dziesi�tych - zak�ada�a dowiezienie na planet� przez ogromne kosmiczne transportowce ca�o�ci zapas�w, potrzebnych do �ycia ludzkiej za�odze, oraz paliwa rakietowego na pe�ny czas trwania wyprawy. Potrzebny statek by�by tak wielki, �e nie m�g�by wystartowa� z powierzchni Ziemi, wi�c by�by sk�adany z cz�on�w na orbicie oko�oziemskiej. Monta� statku kosmicznego oraz przechowywanie sporych ilo�ci materia�u nap�dowego poci�gaj� za sob� konieczno�� zbudowania na orbicie swoistego �r�wnoleg�ego �wiata", sk�adaj�cego si� z kr���cych wok� Ziemi gigantycznych �suchych dok�w", hangar�w, magazyn�w paliwa kriogenicznego, stacji energetycznych, punkt�w kontrolnych i stacji mieszkalnych dla ekipy monta�owej. Wielokrotnie podkre�lano, �e realizacja misji za�ogowej na Marsa wed�ug takich koncepcji poch�onie setki miliard�w dolar�w i nie b�dzie mo�liwa bez technologii, kt�re powstan� nie wcze�niej ni� za trzydzie�ci lat. Okazuje si� jednak, �e - aby ludzie mogli wyl�dowa� na Marsie - nie potrzeba �adnych cudownych, nie znanych technologii ani ogromnych pieni�dzy. Za�ogowa podr� na Czerwon� Planet� nie wymaga budowy futurystycznych statk�w kosmicznych w rodzaju Battlestar Galactica. Odwo�anie si� do zdrowego rozs�dku i wykorzystanie dost�pnych ju� teraz technologii pozwoli odby� podr� bez wielkich obci��e� i ��y�, wykorzystuj�c lokalne zasoby". Na identycznych koncepcjach opiera�y si� prawie wszystkie udane wyprawy odkrywcze i badawcze, podejmowane w przesz�o�ci na Ziemi. Wykorzystywanie lokalnych zasob�w w inteligentny spos�b jest strategi�, kt�ra w przesz�o�ci pozwoli�a nie tylko zdoby� ameryka�ski Dziki Zach�d, lecz pozna� ca�� Ziemi�. �Wykorzystanie lokal- PROJEKT MARS DIRECT � 23 nych zasob�w" pozwoli r�wnie� zdoby� Marsa. Projekty konwencjonalnych misji na Marsa s� tak ogromnie rozbudowane i kosztowne w�a�nie dlatego, �e zak�ada si� w nich, i� do wyprawy na Marsa - trwaj�cej ��cznie z drog� powrotn� 2-3 lata - konieczne jest zabranie z Ziemi wszystkich niezb�dnych materia��w. Je�liby jednak uda�o si� wytwarza� potrzebne materia�y na Marsie, sytuacja wygl�da�aby zupe�nie inaczej. Wiosn� 1990 roku zacz��em kierowa� w firmie Martin Ma-rietta Astronautics w Denver w stanie Kolorado zespo�em in�ynier�w i naukowc�w, kt�rzy pracowali nad projektem pionierskiej wyprawy na Marsa, wykorzystuj�cej te koncepcje. Projekt nosi nazw� Mars Direct (Bezpo�rednio na Marsa) i jest najszybszym, najbezpieczniejszym, najbardziej praktycznym i najta�szym programem zbadania Czerwonej Planety i osiedlenia si� na niej. Projekt Mars Direct unika zb�dnych, kosztownych i czasoch�onnych rozwi�za�: nie ma potrzeby monta�u rakiety w ca�o�� na niskiej orbicie oko�oziemskiej, wymiany paliwa podczas lotu, budowy hangar�w dla statk�w kosmicznych i ogromnej stacji kosmicznej ani budowania baz ksi�ycowych przed przyst�pieniem do bada� Marsa. Rezygnacja z tych plan�w prawdopodobnie pozwoli ludziom dosta� si� na Czerwon� Planet� dwadzie�cia lat wcze�niej, ni� gdyby przyj�to inn� koncepcj� wyprawy, a tak�e unikn�� rosn�cych koszt�w administracyjnych, problemu, z kt�rym borykaj� si� wszystkie rozbudowane programy rz�dowe. Realizacja projektu Mars Direct wymaga�aby przeznaczenia oko�o 20 miliard�w dolar�w na wytworzenie ca�ego potrzebnego wyposa�enia oraz oko�o 2 miliard�w na ka�d� nast�pn� wypraw� na Marsa. Bez w�tpienia s� to ogromne kwoty, je�liby jednak wydatek ten roz�o�y� na dziesi�� lat, potrzebne sumy by�yby r�wne 7% obecnych bud�et�w cywilnych oraz wojskowych program�w bada� kosmicznych. Ponadto, podobnie jak 70 miliard�w dolar�w (dzisiejsza warto��), wydanych w latach sze��dziesi�tych na badania naukowe i opracowanie technologii dla misji Apollo, pieni�dze przeznaczone na projekt Mars Direct da�yby ameryka�skiej gospodarce r�wnie pot�ny impuls. 24 � CZAS MARSA Program Mars Direct mo�e wydawa� si� atrakcyjny z powodu swej prostoty, lecz jednocze�nie niewykonalny, gdy� masa materia��w nap�dowych i innych zapas�w, koniecznych do za�ogowej wyprawy na Marsa, uniemo�liwia start statku z Ziemi i bezpo�redni lot na Marsa. Sytuacja tak w�a�nie by si� przedstawia�a, gdyby nie jedna istotna r�nica: paliwo i zapasy, potrzebne do realizacji marsja�skiej misji, nie musz� pochodzi� z Ziemi - mo�na zaopatrzy� si� w nie na Marsie. Oto jak przedstawia si� realizacja projektu Mars Direct widziana z dogodnego punktu obserwacyjnego - ko�ca lat dziewi��dziesi�tych XX wieku. Sierpie� 2OO5 Na wyrzutni rakietowej Centrum Kosmicznego im. J. F. Ken-nedy'ego na Przyl�dku Canaveral na Florydzie stoi wielostopniowa rakieta nowego typu, zbudowana z obecnie istniej�cych cz�ci. Cienka metalowa pow�oka paruje w porannym s�o�cu. Rakieta no�na przypomina starego Saturna 5 - rakiet�, kt�ra zanios�a cz�owieka na brzegi ksi�ycowego Morza Spokoju. Cho� nowa rakieta no�na Ares nie odbiega zbytnio pod wzgl�dem no�no�ci od Saturna 5, jest nap�dzana czterema silnikami g��wnymi SSME promu kosmicznego oraz dwoma silnikami wspomagaj�cymi promu; skonstruowano je dzi�ki pracom prowadzonym w ci�gu ostatnich dwudziestu lat. Silniki si� zapalaj�, a p�omienie i dym, spowijaj�ce startuj�cego Aresa, wyznaczaj� pocz�tek nowej ery kosmicznej. Gdy statek zostawia daleko w dole ziemsk� atmosfer�, jego g�rny stopie� oddziela si� od rakiety no�nej. Zaczyna pracowa� pojedynczy silnik, wykorzystuj�cy spalanie wodoru i tlenu: w stron� Marsa w bezza�ogowy rejs rusza gwa�townie 45-tonowy statek, kt�ry pos�u�y do powrotu na Ziemi� (ERY, od ang. Earth Re-turn Yehicle). Charakter statku powrotnego oddaje jego nazwa. B�dzie mia� za zadanie przetransportowa� astronaut�w z powierzchni Marsa na Ziemi�; lot zako�czy si� wodowaniem w jednym PROJEKT MARS DIRECT � 25 z m�rz. Lec�c na Marsa, statek powrotny przewozi niedu�y reaktor j�drowy, zamontowany na g�rze lekkiego pojazdu transportowego, automatyczne instalacje do przeprowadzania proces�w chemicznych, wraz z zestawem spr�arek, oraz par� rover�w (ruchomych stacji badawczych) z wyposa�eniem do prowadzenia bada� naukowych. Cz�� za�ogowa statku powrotnego obejmuje system podtrzymywania funkcji �yciowych, zapasy �ywno�ci oraz inne przedmioty, niezb�dne czteroosobowej za�odze podczas o�miomiesi�cznej podr�y powrotnej na Ziemi�. Statek powrotny przybywa na Czerwon� Planet� z prawie pustymi zbiornikami paliwowymi (jest tam zaledwie 6 ton ciek�ego wodoru, kt�ry pos�u�y do produkcji paliwa rakietowego), cho� podczas rejsu powrotnego dwa cz�ony nap�dowe statku zu�yj� oko�o 96 ton dwusk�adnikowego paliwa (metan/tlen). Luty 2006 Statek powrotny dociera na Marsa po sze�ciu miesi�cach lotu ze �redni� pr�dko�ci� oko�o 27 km/s. Przybywaj�c, statek delikatnie zawadza o g�rne warstwy cienkiej atmosfery Czerwonej Planety, wykorzystuj�c os�on� aerodynamiczn� - zaokr�glon� os�on� w kszta�cie grzyba. Pr�dko�� statku maleje na tyle, �e mo�e on wej�� na orbit� wok� Marsa. Statek powrotny czeka na orbicie przez par� dni, podczas kt�rych s�u�ba kontroli lot�w przeprowadza ostateczny sprawdzian dzia�ania system�w. Gdy w wybranym miejscu l�dowania nadchodzi jasny �wit ze s�abym wiatrem i cienie na powierzchni wyra�nie si� rysuj�, statek kosmiczny zostaje ponownie skierowany w atmosfer� przed podej�ciem do l�dowania. Os�ona aerodynamiczna statku powoduje, �e zwalnia on poni�ej pr�dko�ci d�wi�ku, co umo�liwia otworzenie spadochron�w, pozwalaj�cych �agodnie zej�� ku powierzchni Marsa. Nast�pnie, kilkaset metr�w nad powierzchni� planety, spadochrony zostaj� odrzucone, statek za� uruchamia ma�e rakietki, kt�re maj� za zadanie delikatnie posadzi� go na powierzchni. 26 � CZAS MARSA Statek powrotny, osiad�szy na rdzawym gruncie planety, z miejsca przyst�puje do produkcji - niemal z niczego, bo z rzadkiego marsjanskiego powietrza - paliwa, potrzebnego do lotu powrotnego na Ziemi�. Otwieraj� si� boczne drzwi, przez kt�re na zewn�trz wytacza si� lekki pojazd z niedu�ym reaktorem j�drowym. Kontrolerzy lotu z centrum w Houston, wykorzystuj�c jako �oczy" ma�e kamery telewizyjne, zamontowane na pok�adzie, powoli skierowuj� pojazd ku miejscu odleg�emu o kilkaset metr�w od l�dowiska. Gdy pojazd si� porusza, z ko�owrotu stopniowo odwija si� kabel zasilania, ��cz�cy uk�ad instalacji chemicznych na statku z niedu�ym reaktorem j�drowym. Gdy kontrolerom uda si� doprowadzi� pojazd w odpowiednie miejsce, wyci�garka podnosi niedu�y reaktor umieszczony w �adowni pojazdu, po czym opuszcza go i uk�ada wewn�trz ma�ego krateru lub innego naturalnego zag��bienia powierzchni. Wkr�tce po uruchomieniu reaktor dostarcza do jednostki chemicznej statku energi� elektryczn� o mocy 100 kilowat�w (kW); wystarcza ona do rozpocz�cia produkcji paliwa rakietowego. Proces ten polega na wsysaniu marsjanskiego powietrza za pomoc� zestawu pomp oraz prowadzeniu reakcji z udzia�em wodoru, przetransportowanego z Ziemi na pok�adzie statku powrotnego. Powietrze na Marsie sk�ada si� prawie wy��cznie (w 95%) z dwutlenku w�gla (CO2) w postaci gazowej. W instalacji chemicznej dwutlenek w�gla wi�zany jest z wodorem (H2), daj�c w rezultacie metan (CH4) - paliwo rakietowe magazynowane na statku po wyprodukowaniu -oraz wod� (H2O). Ta prosta reakcja metanizacji by�a wykorzystywana w celach przemys�owych ju� w ostatniej dekadzie XIX wieku. Metanizacja eliminuje ewentualny problem, zwi�zany z przechowywaniem na powierzchni Marsa ciek�ego wodoru w bardzo niskiej temperaturze. W innym reaktorze dochodzi do rozdzielenia wody, powsta�ej w wyniku metanizacji, na pierwiastki sk�adowe - wod�r i tlen; tlen jako paliwo rakietowe trafia do magazynu, wod�r natomiast jest przydatny do produkcji kolejnych porcji metanu i wody - jest on wprowadzany do ponownego obiegu w jednostce chemicznej. Dodatkowe ilo�ci tlenu pochodz� z trzeciej instalacji, kt�ra pobiera PROJEKT MARS DIRECT � 27 z marsja�skiej atmosfery dwutlenek w�gla, by oddzieli� tlen, potrzebny jako paliwo rakietowe, od bezu�ytecznego odpadu, tlenku w�gla (zwanego czadem), uwalnianego do atmosfery. Bazuj�c na przywiezionym z Ziemi pocz�tkowym zapasie 6 ton ciek�ego wodoru, po up�ywie p� roku funkcjonowania instalacji chemicznych wyprodukowanych zostanie 108 ton metanu i tlenu. Ilo�� ta wystarczy na lot powrotny; co wi�cej, 12 ton mo�na b�dzie wykorzysta� jako paliwo dla je�d��cych po powierzchni planety pojazd�w terenowych z nap�dem spalinowym. Wykorzystanie marsja�skiego powietrza - naj�atwiej dost�pnych zasob�w Marsa - umo�liwia osiemnastokrotne pomno�enie zapas�w paliwa rakietowego (w stosunku do paliwa przywiezionego z Ziemi). Mo�na odnie�� wra�enie, �e przedstawiony ci�g reakcji syntezy wymaga zaawansowanej wiedzy chemicznej. W rzeczywisto�ci proces ten nie wykracza w og�le poza powszechnie stosowane technologie ery o�wietlenia gazowego, a nawet jest trywialny w por�wnaniu z niemal wszystkimi innymi procesami oraz dzia�aniami, kt�re trzeba wykona�, realizuj�c jak�kolwiek misj� mi�dzyplanetarn�. Realno�� planu Mars Direct zawdzi�czamy w�a�nie koncepcji �wykorzystywania lokalnych zasob�w". Pr�ba dowiezienia na Marsa ca�ej ilo�ci potrzebnego paliwa rakietowego nie mog�aby si� powie�� bez budowy ogromnych, kosztownych statk�w kosmicznych, sk�adaj�cych si� z cz�on�w startuj�cych osobno i sk�adanych w ca�o�� na orbicie oko�oziemskiej. Koszty zorganizowania takiej misji pr�dko uros�yby do niewyobra�alnej wysoko�ci. Nie powinno nas zatem dziwi�, �e mo�liwo�� wykorzystania lokalnych zasob�w ma decyduj�cy wp�yw na organizacj� lotu na Marsa; odnosi si� to zreszt� do ka�dej innej wyprawy kosmicznej. Zastan�wmy si�, co by si� sta�o, gdyby Lewis i Clark1 zabrali w sw� transkontynentaln� podr� ca�� potrzebn� �ywno��, wod� i pasz�. Przew�z tak wielkich zapas�w nie by�by mo�liwy bez setek woz�w, kt�re z kolei wyma- 1 M. Lewis i W. Clark odbyli w latach 1804-5 pierwsz� ameryka�sk� transkontynentaln� wypraw� badawcz� (przyp. red.)- 28 � CZAS MARSA ga�yby setek koni i wo�nic�w. Taka organizacja podr�y sko�czy�aby si� logistycznym koszmarem, a koszty przewy�szy�yby og� �rodk�w, znajduj�cych si� w Ameryce za czas�w prezydenta Jeffersona. Nic dziwnego, �e koszty wys�ania misji na Marsa zgodnie z projektami, nie zak�adaj�cymi wykorzystania lokalnych zasob�w, uros�yby do zawrotnej kwoty 450 miliard�w dolar�w! Wrzesie� 2006 Trzyna�cie miesi�cy po starcie z Ziemi na powierzchni Marsa spoczywa statek powrotny, wyposa�ony ju� w zapas paliwa, i czeka na przybycie astronaut�w. In�ynierowie z Centrum Kosmicznego im. Johnsona NASA, nadzoruj�cy ka�dy etap chemicznego procesu produkcji materia�u nap�dowego, zezwolili na rozpocz�cie nast�pnej fazy planu Mars Direct. Statek powrotny rozmieszcza ma�e roboty, kt�rych zadanie polega na zbadaniu i sfotografowaniu bezpo�redniego otoczenia. W wyborze miejsca swego przysz�ego l�dowania w okolicy statku powrotnego aktywnie uczestniczy, opr�cz robot�w badawczych, odpowiednio przeszkolona za�oga pierwszej misji na Marsa. Po paru miesi�cach dok�adnych obserwacji sejsmicznych wyznaczony zostaje idealny punkt l�dowania. Jeden z ma�ych robot�w, sun�c powoli przez wyboist� marsja�-sk� powierzchni�, umieszcza w tym miejscu transponder radiolokacyjny, maj�cy pom�c w bezpiecznym l�dowaniu statku nios�cego za�og�. Pa�dziernik 2O07 Oczekuj�c na rozpocz�cie nowej ery w historii ludzko�ci, nad r�wninami otaczaj�cymi Przyl�dek Canaveral majestatycznie g�ruje rakieta no�na Ares 3, przenosz�ca statek Beagle, nazwany tak dla upami�tnienia statku, wioz�cego Charlesa Dar-wina podczas jego odkrywczej podr�y. Par� tygodni wcze�niej PROJEKT MARS DIRECT � 29 w niebo nad Floryd� wzbi�a si� rakieta no�na Ares 2, identyczna jak Ares 1; przewozi ona r�wnie� podobny �adunek. Gdy t�umy, zainteresowane startem rakiety, maj�cej zabra� pierwszych ludzi na Marsa, zbieraj� si� wok� niej, Ares 2 p�dzi ju� w stron� Czerwonej Planety. Zasadniczym elementem statku Beagle jest modu� mieszkalny, z wygl�du przypominaj�cy troch� wielki b�ben. Modu� ma 5 m wysoko�ci i 8 m �rednicy i potocznie nazywa si� go habem. W jego sk�ad wchodz� dwa pok�ady, ka�dy wysoko�ci 2,5 m i o powierzchni 100 m2, jest wi�c wystarczaj�co du�y, by stanowi� wygodne pomieszczenie dla czteroosobowej za�ogi. Modu� mieszkalny wyposa�ony jest w system podtrzymywania funkcji �yciowych za�ogi, wykorzystuj�cy w zamkni�tym obiegu zu�yty tlen i wod�; ma te� zapas po�ywienia na trzy lata, a poza tym spore rezerwy suchego prowiantu oraz ci�nieniowy pojazd naziemny, nap�dzany wewn�trznym silnikiem spalaj�cym mieszanin� metanowo-tlenow� (rys. 1.1). Rys. 1.1. Modu� mieszkalny wg projektu Mars Direct oraz statek powrotny (ERY), umieszczone wewn�trz uk�adu hamowania atmosferycznego. Cz�onkowie za�ogi musz� mie� prawdziwie renesansow� natur�. Bior�c pod uwag� badawczy charakter pierwszej wyprawy na.Marsa i oddalenie od Ziemi, wszyscy musz� by� przeszkoleni w wielu dyscyplinach. Zasadniczo w sk�ad za�ogi 30 � CZAS MARSA wchodz� dwaj naukowcy przygotowani do bada� terenowych (biogeochemik i geolog) oraz dwaj in�ynierowie mechanicy: pilot, maj�cy jednocze�nie wykszta�cenie in�yniera pok�adowego, i cz�onek za�ogi, b�d�cy wszechstronnym ekspertem i �z�ot� r�czk�", r�wnie� in�ynier pok�adowy, potrafi�cy ponadto udzieli� pomocy medycznej i rozumiej�cy szeroko zakre�lone cele bada� naukowych. Osoba ta dubluje umiej�tno�ci wszystkich pozosta�ych cz�onk�w za�ogi, pe�ni�c jednocze�nie funkcj� dow�dcy wyprawy. Na pok�adzie Beagle czworo astronaut�w przygotowuje si� do rozpocz�cia prowadz�cej do innego �wiata podr�y, z kt�rej powr�c� po oko�o dw�ch i p� roku - w przybli�eniu tyle czasu przed paroma wiekami zaj�o podr�nikom op�yni�cie kuli ziemskiej. W odleg�o�ci kilku kilometr�w od statku ponad milion ludzi wpatruje si� w niebo, oczekuj�c a� odliczanie dojdzie do zera. Ziej�c ogniem, odpalaj� silniki pierwszego stopnia rakiety no�nej. Gdy Ares 3 odrywa si� od wyrzutni, ludzie wiwatuj�. Rakieta przyspiesza, unosz�c przez atmosfer� g�rny stopie� z �adunkiem. Nast�pnie w��czaj� si� silniki g�rnego stopnia rakiety no�nej i od��cza si� stopie� dolny. Statek osi�ga kursow� pr�dko�� podr�y mi�dzyplanetarnej. Ku Marsowi zmierza czworo ludzi. Pilot modu�u mieszkalnego poleca odrzuci� wypalony g�rny stopie� rakiety no�nej; utrzymuje si� go jednak na uwi�zi lin� d�ugo�ci 330 m. Uruchomiony zostaje ma�y silnik rakietowy modu�u mieszkalnego, dzi�ki czemu statek zaczyna si� obraca�, wykonuj�c dwa obroty na minut�. Powsta�a w ten spos�b si�a od�rodkowa wystarczy, by podczas lotu na Czerwon� Planet� zapewni� astronautom sztuczn� grawitacj�, zbli�on� do si�y ci��enia, wyst�puj�cej na Marsie. Kwiecie� 2008 Po 180 dniach lotu modu� mieszkalny dociera na Czerwon� Planet�. Statek pozbywa si� liny i g�rnego cz�onu, po czym hamuje i wchodzi na orbit� wok� Marsa. Za�oga zamierza posa- PROJEKT MARS DIRECT � 31 dzi� Beagle na miejscu l�dowania, sprawdzonym uprzednio przez statek powrotny, kt�ry ruszy� na Marsa w 2005 roku. Radiolatarnia znajduj�ca si� na Aresie l, szczeg�owe mapy i fotografie miejsca l�dowania, transponder radarowy oraz umiej�tno�ci za�ogi stanowi� gwarancj� pomy�lnego l�dowania. Gdyby, cho� to ma�o prawdopodobne, Beagle nie odnalaz� miejsca l�dowania, za�oga mog�aby wybra� trzy mo�liwo�ci post�powania. Po pierwsze, na pok�adzie modu�u mieszkalnego znajduje si� ci�nieniowy rover z nap�dem o zasi�gu do 1000 km, zatem w promieniu 1000 km od wyznaczonego miejsca l�dowania za�oga mo�e samodzielnie dotrze� do statku powrotnego, podr�uj�c po powierzchni Marsa. Drugie rozwi�zanie mo�e zosta� wykorzystane w sytuacji, gdyby, z powodu jakiej� katastrofy, Beacie wyl�dowa� dalej ni� 1000 km od celu. Drugi statek powrotny, wys�any w drog� na rakiecie no�nej Ares 2, porusza si� po powolniejszej trajektorii i zbli�a si� do Marsa nieco p�niej ni� Beagle. A zatem nawet je�li za�oga znajdzie si� po niew�a�ciwej stronie Czerwonej Planety, b�dzie mog�a pokierowa� drugim statkiem powrotnym tak, by wyl�dowa� tu� ko�o modu�u mieszkalnego. Ostatnia mo�liwo�� polega na zaopatrzeniu czteroosobowej za�ogi w zapasy, wystarczaj�ce na trzy ci�kie lata, kt�re musia�aby ona przetrwa� na Marsie, gdyby dosz�o do najgorszego; w 2009 roku wys�ane zosta�yby kolejne zapasy oraz statek powrotny. L�dowanie przebieg�o jednak pomy�lnie. Wprawdzie cz�onkowie za�ogi dok�adnie poznali miejsce l�dowania dzi�ki obrazom zebranym przez rovery i przekazanym na Ziemi�, widok rozci�gaj�cego si� przed oczami marsja�skiego krajobrazu jest zaskakuj�cy. Powierzchnia planety ma rdzawy kolor i jest upstrzona wi�kszymi i mniejszymi kawa�kami ska� o ostrych kraw�dziach, a w oddali rysuj� si� niewielkie wzg�rza i wydmy. Przypomina pustynie po�udniowo-zachodniej cz�ci Stan�w Zjednoczonych - z wyj�tkiem nieba, kt�re ma rumiany, �ososiowy odcie�. Sporo pracy czeka zaraz po l�dowaniu, jednak za�oga d�ug� chwil� przygl�da si� Czerwonej Planecie. Przecie� w ci�gu trwaj�cej ponad cztery miliardy lat historii Marsa i Ziemi widoku tego nie podziwia�y oczy �adnej istoty. 32 � CZAS MARSA Gdy Beagle osi�dzie bezpiecznie na powierzchni planety, statek powrotny Ares 2 wyl�duje oko�o 800 km dalej i rozpocznie proces gromadzenia materia�u nap�dowego. Przyda si� on statkowi powrotnemu drugiej za�ogowej wyprawy, kt�ra dotrze na Marsa w 2009 roku, a w �lad za ni� - kolejny statek powrotny, zajmuj�c trzecie l�dowisko. Gdy misja nabierze rozmachu, powstanie sie� o�rodk�w badawczych, kt�re zmieni� rozleg�e tereny Czerwonej Planety w obszary pod ludzkim w�adaniem. Za�oga Beagle sp�dzi na powierzchni Marsa pi��set dni. Konwencjonalne projekty zak�ada�y, �e na orbicie wok� Marsa pozostanie du�y statek baza, z kt�rego na powierzchni� wyprawia� si� b�d� tylko niewielkie ekipy badawcze. Natomiast projekt Mars Direct proponuje umie�ci� wszystkich cz�onk�w za�ogi na powierzchni planety, gdzie b�d� mogli prowadzi� badania i uczy� si� �y� w marsja�skim �rodowisku. Nikt nie musi pozostawa� na orbicie - wystawiony na dzia�anie niewa�ko�ci i niebezpiecznego promieniowania kosmicznego. Wszyscy cz�onkowie za�ogi mog� korzysta� z naturalnej si�y ci��enia, os�ony przed promieniowaniem kosmicznym oraz ze �wiat�a s�onecznego; nie ma zatem potrzeby szybkiego powrotu. Za�oga pozostawiona, zgodnie z konwencjonalnymi projektami, na orbicie oko�omarsja�skiej (areocentrycznej) wprost nasi�ka�aby promieniowaniem kosmicznym, co znacznie ograniczy�oby czas przebywania astronaut�w na powierzchni Czerwonej Planety -mniej wi�cej do 30 dni. Odnosz� wra�enie, �e w przypadku wyprawy na Marsa, gdy sama podr� w obie strony trwa p�tora roku, miesi�czny okres pobytu na powierzchni nie by�by zadowalaj�cy; �wiadczy�by wr�cz o klapie ca�ego przedsi�wzi�cia. Ponadto szybszy powr�t na Ziemi� wymaga znacznie wi�kszych ilo�ci materia�u nap�dowego. Nie wystarczy jednak mie� wi�cej paliwa: poniewa� Ziemia i Mars stale zmieniaj� wzajemne po�o�enie, plan szybkiego powrotu ka�e wybra� trajektorie, na kt�rych statek uzyska dodatkowe grawitacyjne przyspieszenie dzi�ki prze�lizgni�ciu si� w pobli�u Wenus - a tam promieniowanie s�oneczne jest dwukrotnie intensywniejsze ni� na naszej planecie. PROJEKT MARS DIRECT � 33 Realizacja projektu Mars Direct pozwala wykorzysta� d�ugi okres pobytu na powierzchni planety na badania, wzbogacaj�ce nasz� wiedz� i pozwalaj�ce w przysz�o�ci pozna� i zasiedli� Marsa. Zg��bienie geologii Czerwonej Planety umo�liwi odtworzenie historii klimatu Marsa oraz pomo�e odpowiedzie� na pytanie, w jaki spos�b i kiedy planeta przesta�a by� wilgotna i ciep�a. Informacje te prawdopodobnie pozwol� znale�� spos�b na o�ywienie klimatu Marsa i, by� mo�e, ocalenie Ziemi. Badania geologiczne obejm� tak�e poszukiwania przydatnych minera��w i innych zasob�w. Przede wszystkim astronauci odszukaj� �atwe do wydobycia pok�ady lodu z wody lub - jeszcze lepiej - znajduj�ce si� pod powierzchni� zbiorniki wody, ogrzewane geotermicznie. Odnalezienie wody, w postaci ciek�ej lub lodu, ma fundamentalne znaczenie, gdy� otworzy przysz�o�� badaniom Marsa, zwalniaj�c z konieczno�ci przywo�enia z Ziemi wodoru, potrzebnego do produkcji paliwa rakietowego, oraz pozwalaj�c - po za�o�eniu na Marsie sta�ej bazy - rozpocz�� szklarnian� upraw� ro�lin na wi�ksz� skal�. Eksperymenty zwi�zane z rolnictwem zajmuj� na li�cie priorytet�w wysok� pozycj�, dlatego potrzebna b�dzie nad