NASELJAVANJE SVEMIRA
Pripremio: Dragan Lazarević
Let na susednu planetu
Doći na Mars i ostati možda zauvek
Putovanje na planete Sunčevog sistema, san vizionara star gotovo čitav vek, i pored velikih uspeha kosmičkih sondi, kao da još uvek pripada daljoj budućnosti. Pošto se posle programa “Apolo” odustalo od letova ka Mesecu, Mars je izdvajan od ostalih planeta Sunčevog sistema kao prvi i najpovoljniji svet za posetu kosmičkog broda sa ljudskom posadom i eventualno naseljavanje .
 Postoje brojni projekti, nekoliko desetina raznih na naučnim osnovama i tehnološkim mogućnostima zasnovanim pristupima putovanju do Crvene planete sa povratkom na Zemlju. Putovanja do drugih planeta i satelita Sunčevog sistema gotovo da nisu ni razmatrana jer, osim što su nepogodniji za boravak čoveka, Merkur ili Jupiterovi sateliti su i udaljeniji, a Venera osim vrele površine ima i veću gravitaciju što bi znatno otežalo povratak.
Mars je za sada jedina planeta koju bi ljudi, na osnovu sadašnjih tehničkih mogućnosti mogli da posete i tamo borave unutar odgovarajućeg stambenog prostora, tzv. habitata. Smena dana i noći u trajanju od 24 časa i 37 min. kao i gravitacija od 0,38 ge čine Mars najmanje nepovoljnim od svih svetova Sunčevog sistema a njegova retka atmosfera omogućava atmosfersko kočenje pri spuštanju tako da se na Mars može spustiti veći teret nego na Mesec gde se spuštanje obavlja retroraketnim sistemom.
Raniji projekti leta na Mars
Brojni projekti leta na susednu planetu - od Fon Braunovog “Marsprojekta” iz 1952, projekta NASA-e sa kraja 60-tih, zasnovanog na nuklearno-termičkom pogonu NERVA, pa preko niza projekata do sovjetskog iz 1989. na solarno-jonski pogon, imali su zajedničku koncepciju koja bi imala sledeći redosled radnji: iz više segmenata montiran na niskoj orbiti oko Zemlje međuorbitalni kosmički brod pokretanjem motora povećava brzinu sa 7,7 na 11,4 km/sec i prelazi na međuplanetarnu putanju ka Marsu, tzv. Hohmanovu elipsu. Po stizanju u Marsovu blizinu, ubrzan njegovom gravitacijom, opet pokrece motore, smanjuje sa 5,7 na 3,5 km/sec i ulazi u orbitu oko Marsa. Potom bi se odvojio Marsov ekspedicioni modul-MEM sa posadom I, opremljen termičkim štitom, usmerio ka Marsovoj atmosferi gde bi aerokočenjem smanjio brzinu sa 3,5 km/sec na 0,2 km/sec da bi sistemom padobrana i retroraketa obavio meko spuštanje na površinu.
 Posle obavljene misije, uzletni deo MEM bi poleteo sa Marsove površine, postigao Marsovu prvu kosmičku brzinu od 3,5 km/sec, ušao u njegovu orbitu, susreo se a zatim i spojio se sa međurbitalnim kosmičkim brodom. Posle prelaska posade u njegovu kabinu i odbacivanjem MEM-a pokrenuli bi se motori, povećala brzina za 2,2 km/sec i on bi prešao na međuplanetarnu putanju ka Zemlji. Po stizanju u blizinu Zemlje, ponovnim uključivanjem motora ušlo bi se u orbitu oko Zemlje, ili bi u drugoj varijanti međorbitalni brod bio napušten a posada bi se u kapsuli nalik na komandni modul “Apola” direktno uputila u Zemljinu atmosferu brzinom nešto većom od druge Zemljine kosmičke brzine.
Zakoni nebeske mehanike diktiraju vremensko trajanje pojedinih faza leta. Ako izuzmemo jonski pogon koji zbog malog ubrzanja zahteva duže trajanje manevara promene brzine a sa time i vreme leta u celini, pojedine faze leta sa hemijskim ili nuklearno-termičkim pogonom bi imale sledeće trajanje: put do Marsa bi trajao oko 250 dana, boravak na površini oko 450, i put na Zemlju opet 250 dana. Sa nešto većim utroškom energije, misija bi se mogla skratiti na 180 dana leta ka Marsu, 30 dana boravka na njegovoj površini i opet 250 dana povratka na Zemlju.
Od nekoliko desetina različitih projekata najozbiljnije je razmatran projekt NASA-e zasnovan na nuklearno-termičkom pogonu NERVA, koji je trebalo da bude sledeći korak u osvajanju kosmosa posle programa “Apolo”. Ali brojni problemi doveli su do obustavljanja tog projekta. U to vreme, krajem 60-tih godina prošlog veka, nije bilo jasno koliki je minimalan prostor potreban posadi, da li da se koristi centrfugalna zamena za gravitaciju i kako da se to postigne, koliko su sigurni rezervoari sa tečnim vodonikom u toku višegodišnjeg putovanja… Ipak, glavni problem je bio u tome što je nuklearni motor u vreme testova, iznenada gubio potisak. Razlog je u tome što su produkti fisije u njemu apsorbovali neutrone i gotovo zaustavljali nuklearnu lančanu reakciju.
Prvi i najveći problem je polazna masa međuorbitalnog broad koja, u slučaju nuklearnog pogona, treba da iznosi oko 1000 t na niskoj Zemljinoj orbiti. A ako bi se primenio hemijski pogon tj. postojeći raketni motori, bila bi potrebna masa od oko 2500 do 3000 t. Raketa nosač “Saturn 5” korišćena u progamu “Apolo” mogla je da podigne na nisku obitu oko 200 km visine od Zemlje oko 118 t, što znači da bi bilo potrebno bar 10 lansiranja radi kompletiranja međuorbitalnog broda na nuklearni pogon sa MEM-om. Ako bi se u povratku brod napuštao i posada u kapsuli direktnim ulaskom u atmosferu vratila na Zemlju, početna masa bi se smanjila na 700 t. Neke varijante projekta su razmatrale delimično atmosfersko kočenje u atmosferi Marsa i Zemlje čitavog međuobitalnog broda koje bi uštedelo gorivo ali bi bio neophodan termički stit i predstavljalo bi dodatan rizik. Takođe, razmatrana je varijanta sa proletanjem pored Venere u povratku, što bi skratilo vreme leta ali bi povećalo potrošnju goriva i unelo dodatne probleme zbog veće blizine Sunca. Očigledno je da je problem otići na Mars ali da je još veći problem povratak na Zemlju. Konačnu odluku ipak donose finansijeri projekta, a procena je da bi on koštao oko 100 milijardi dolara, što je bilo sasvim neprihatljivo. Osnova celog projekta, raketa nosač “Saturn 5” je prestala da se izrađuje i ta ideja je prepuštena istoriji neostvarenih projekata
Direktno na Marsovu površinu
Devedesetih godina proslog veka objavljen je rad stručnjaka NASA-e Zubrina, Bejkera i Gvejla sa potpuno drugačijim pristupom letu na Mars (Mars direct). Razrađeno je nekoliko savim drugačijih osnovnih postavki:
 - Direktno spuštanje na površinu Marsa. Umesto da ulazi u Marsovu orbitu I da se potom posada u posebnom modulu spušta na njegovu površinu, jedinstven kosmički brod opremljen termičkim štitom ulazi direkno u Marsovu atmosferu brzinom od oko 5,9 km/sec, vrši atmosfersko kočenje i meko se spušta na površinu.
- Gorivo za povratak se proizvodi na Marsu. Umesto da se nose sa Zemlje, tečni metan i kiseonik se dobijaju od ugljen-dioksida iz Marsove atmosfere i vodonika donešenog sa Zemlje. Od 6 t tečnog vodonika i 101 t ugljen-dioksida dobilo bi se 107 t metana i kiseonika uz korišćenje energije iz nuklearnog reaktora snage 100kW. To gorivo bi se koristilo za pogon Marsovog terenskog vozila i za povratak na Zemlju opet direktnim letom.
- Kombinacija automatskih letelica i letelica sa ljudskom posadom u odvojenim lansiranjima. Prvo bi bila lansirana i spuštena na Mars automatska letelica namenjena povratku na Zemlju - ERV (Earth Return Vehicle) mase 40 t. Na njoj bi se nalazio nuklearni reaktor, odgovarajući tehnološki kompleks za proizvodnju navedenog goriva i za to potrebni vodonik .
Tek kada bi ona proizvela potrebnu količinu goriva, krenuo bi kosmički brod sa ljudskom posadom, kao i u prethodnom slučaju lansiran trećim stepenom rakete “Ares 5”, zajedničke mase na orbiti oko Zemlje od oko 130 t. Po postizanju brzine potrebne za prelazak sa Zemljine orbite na međuplanetarnu putanju ka Marsu, brod bi ostao spojen odgovarajućim vezama-sajlama sa praznim trećim stepenom, a zatim zavrteo oko zajedničkog centra mase čime bi se postigla centrifugalna zamena za gravitaciju i posada poštedela negativnog uticaja bestežinskog stanja tokom leta do Marsa.
Pri dolasku u njegovu blizinu, prazan stepen bi se odbacio a kosmički brod direktnim ulaskom u atmosferu, aerokočenjem i konačno raketnim kočenjem spustio bi se na površinu, u blizini prethodno spustenog ERV-a. Brod sa posadom bi ujedno bio i odgovarajuci stambeni prostor-habitat sa svim uređajima i materijalnim potrebama, a nosio bi i vozilo-rover sa kabinom pod pritiskom i svim potrebnim uslovima za boravak posade tokom putovanja dugih do 1000 km po Marsovom bespuću. Po završetku misije, posada bi prešla u ERV, pokrenula motore i postigla brzinu od 5,9km/sec i međuplanetarnom putanjom krenula ka Zemlji. Prazan stepen ne bi bio odbačen već bi ostao povezan sajlama sa kabinom. Sistem bi se zavrteo i posada bi imala centrifugalnu zamenu za gravitaciju sve do ulaska u Zemljinu atmosferu. Rarazrađene su varijante putovanja sa trećim stepenom na hemijski pogon gde bi gorivo bilo tečni kiseonik i vodonik, i na nuklearni pogon koji bi zbog veće efikasnosti mogao da lansira teret za 50% veće mase ili da znatno skrati vreme puta do Marsa pod uslovom da se prethodno takav pogon napravi i ispita u kosmičkim uslovima.
Ostati na susednoj planeti
Od 2005. godine počela je da se razmatra jedna još radikalnija koncepcija leta ka Marsu (Mars to stay). Njen zastupnik je Edvin Baz Oldrin, pilot lunarnog modula “Apola 11” kojim su on i Nil Armstrong obavili prvo spuštanje na Mesec 1969. Ta koncepcija je zasnovana na tehnici sličnoj kao u projektu “Mars direct”, ali cilj je da se na Marsu izgradi trajna ljudska naseobina a ne da se obavi ekskurziono putovanje koje bi bilo samo sebi cilj.
Oldrin smatra da nema svrhe da se ode na Mars bez namere da se tamo i ostane. Viziju naseljavanja Marsa on poredi sa kolonizacijom Amerike - prvi doseljenici sa broda “Mayflower” nisu došli da bi se posle nekog vremena vratili u Englesku već da u Novom svetu započnu i novi život. Budući naseljenici na Marsu takođe treba da budu posvećeni svojoj misiji, da budu hodočasnici vizije čovečanstva naseljenog na dva sveta Sunčevog sistema, Zemlji i Marsu. Zašto trošiti energiju da se na Marsu sintetiše gorivo za povratak na Zemlju kada bi ona mogla da se iskoristi za izgradnju podzemnog habitata za buduće naseljenike, za preradu Marsovog regolita u ciju stvaranja plodnog tla za uzgajanje biljaka potrebnih za ishranu ili donošenje vode tj. leda iz područija bližim Marsovim polovima?
Oldrin smatra da prvi naseljenici ne mogu računati na povratak bar 30 godina jer je lakše slati sa Zemlje svu potrebnu opremu, energetske izvore, a u početku i hranu, nego vraćati ljude ma Zemlju. Prvu misiju činili bi bračni parovi u dobu oko 35 godine života, a svake dve godine stizao bi kosmički brod sa novim naseljenicima. Tokom jedne decenije, npr. 2030-2040, stvorilo bi se malo naselje od tridesetak ljudi sa bar desetak novorođene dece koji bi bili prvi Marsovci! Tek kada prvi naseljenici odrade svoj životni vek, oko 65 godine života a naseobina naraste do nivoa izvesne samoodrživosti, njima bi bio ponuđen povratak na Zemlju.
Baz Oldrin smatra da ne treba gubiti energiju i vreme novim letom na Mesec i uspostavljanjem lunarne naseobine jer bi se samo ponovio scenario iz misije “Apolo” kada je ustanovljeno da na Mesecu nema ničeg vrednog uloženih sredstava, a i boravak bi bio teži nego na Marsu.
Javili su se i novi zagovornici misije bespovratnog naseljavanja Marsa, medju kojima i umetnici inspirisani naseljavanjem Marsa, pa astronauti Mičel i Šmit, učesnici misija “Apolo 14” i “Apolo 17”, dr Lorens Kraus i mnogi drugi. Njihova poruka je još direktnija: nema povratka na Zemlju za učesnike prvih misija na Mars - treba im otvoreno reći da je to putovanje u jednom pravcu! Ko bi se u 65. godini odlučio na međuplanetarno putovanje I, posle 30 godina boravka u uslovima Marsove gravitacije, prilagodio na 2,6 puta veću Zemljinu silu teže? Jasno je da povratka nema. Koliko god bilo čudno, oko 1000 ljudi se izjasnilo da bi pristalo na takvu misiju, uglavnom članovi Društva za Mars (Mars society).
Ostvarljivost misije “Ostati na Marsu”
Prvi uslov za ostvarivanje putovanja na Mars je posedovanje džinovske rakete nosača koja bi mogla da podigne u nisku Zemljinu orbitu teret mase preko 100 t, koliko bi imao kosmički brod za direktan let sa trećim stepenom za izbacivanje na međuplanetarnu putanju. NASA nastavlja razvoj takvog nosača na osnovu prethodnog projekta “Ares 5” i planira da sa njom uputi kosmičku kapsulu CEV u obletanje Meseca 2017.
U Rusiji se planira razvoj serije raketa nosača “Angara” što bi dovelo do najmoćnije “ Angara 100” sličnih mogućnosti. I u Kini ima mišljenja da je potrebna takva raketa. Ruski predsednik Medvedev je najavio da će Rusija razviti raketne motore na nuklearni pogon, verovatno imajući u vidu uspešno konstruisan nuklearni motor RD 0410 iz vremena Sovjetskog Saveza koji je, iako nekoliko puta manjeg potiska od NERVA projekta NASA-e, prevazišao sve probleme koji su obustavili taj projekt. Obavljen je i rusko-evropsko-kineski eksperiment MARS 500 dugotrajnog boravka ljudi u simuliranim uslovima u zatvorenom prostoru kosmičkog broda i aktivnosti na poligonu sličnom Marsovoj površini. U SAD, privatna kompanija “Space X” uspešno je razvila sopstvenu raketu nosač “Falkon 9” i planira znatno veće nosače. Takođe uspešno razvija i testira kapsulu “dragon” za prevoz tereta i posada do orbitalne stanice, mase oko 8 t, a u projektu “Red Dragon” planira da direktnim letom takvu kapsulu bez posade spusti na površinu Marsa.
Razvoj kosmičkog broda za direktni let mase 40 t je izgleda samo pitanje uvećavanja dimenzija postojećih dostignuća. Svet očigledno ide ka dostizanju svih tehničkih rešenja potrebnih za ostvarenje direktnog leta na Mars i naseljavanja susedne planete. Ali da bi se to i ostvarilo, potrebno je da budu zadovoljeni i uslovi političke, ekonomske i propagandne prirode. Da li bi i jedan političar koji treba da pobedi na izborima doneo, za većinu birača nehumanu odluku da pošalje ljude na Mars bez mogućnosti povratka i da za to potroši nekoliko desetina milijardi dolara poreskih obveznika? Koliko ima privatnih finansijera koji bi bili spremni da u cilju reklame daju novac za tako nesto? Šta ako dođe do nekih nepredviđenih problema koji se sada ne mogu sagledati a ceo projekat završi katastrofom, kao što ih je bilo u programu “Spejs Šatl”? Logično je da takva misija teško prihvatljiva i da će se možda pre sačekati koja decenija nego da se ljudi upute na put bez povratka a da ni ne znaju kako će im na cilju zaista i biti. Americki predsednik Obama je za sada obustavio planirani projekat naseobine na Mesecu, što bi logično predstavljalo testiranje i uigravanje ljudi i tehnike za dalje letove. On je kao sledeći cilj NASA-e naveo let sa ljudskom posadom do nekog bližeg planetoida, oko 2030, sa povratkom na Zemlju.
Sledeći logičan korak bila bi misija na Marsove satelite Deimos i Fobos. Sletanje na njihovu površinu je daleko jednostavnije zbog njihove male gravitacije nego na sam Mars, i možda bi baze na njima, sa posadom ili automatizovane, mogle da proizvedu gorivo preradom silikata tla potrebnog za povratak na Zemlju učesnika misije leta na Mars. Postoji realna nada da će razvoj kosmičke tehnike do 2030. dovesti do novih rešenja i omogućiti da se prvi ljudi koji će posetiti Mars vrate na Zemlju. Ako se neko potom i odluči da postane Marsovac, imaće predstavu šta ga čeka. To podrazumeva i mogućnost da se, ako na licu mesta shvati da je ipak doneo pogrešnu odluku, u razumnom roku vrati majci Zemlji. A do tada na Marsu ima puno posla za kosmičke sonde, rovere, robotizovane letelice pa i androidne robote koji bi bili prva prava prethodnica misiji sa ljudskom posadom.
Dragan Lazarević
|
