4. Spokojne, słoneczne miejsce lęgowe

Autor: Greg K1ler

Miejsce lęgowe #1Niektórych może dziwić to, iż amerykańscy prominenci blokują plany misji załogowej na Marsa. Właściwie starają się zrobić wszystko, aby tylko nie dopuścić do rozwoju dalekosiężnych lotów kosmicznych. Mówią: trudne, niebezpieczne, nie potrafimy tego zrobić na naszym poziomie technicznym. Tu ukazuje się nam w pełnej okazałości pewna odwieczna bolączka - politycy po prostu nie znają się na tym, o czym się wypowiadają. Tak naprawdę to pierwszy raz stopę na Czerwonej Planecie mogliśmy postawić już około 30 lat temu. Od tamtego czasu z powodu tragicznych w skutkach ustaw, traktatów i stagnacji w dziedzinie rakiet nośnych prawie nic się nie zmieniło. Dość powiedzieć, że dopiero niedawno, gdy NASA była naprawdę zmuszona do innowacji, wprowadzono na pokłady statków pod jej banderą komputery pokładowe z serii 386 (!), które już w tamtej chwili były przestarzałe. Powołuje się także na marnotrawienie pieniędzy w tego typu przedsięwzięciach, a jednocześnie finansuje wielomilionowe projekty-klapy. Klapy, można by rzec, na skalę kosmiczną - program promów i stacji orbitalnej. Ten pierwszy przyniósł straty rzędu 600 milionów dolarów, a jak śmieją się inżynierowie, jedynym jego efektem jest uśmiercenie dwunastu szczurów. Dość kosztowny, moim zdaniem, sposób deratyzacji. Tymczasem, jak dowodzi Robert Zubrin z potężną grupą naukowców, możemy polecieć z trzema misjami za możliwe do przeżycia dla budżetu USA 20-30 miliardów dolarów. To niewiele w porównaniu do bezcennej wiedzy jaką może nam dostarczyć eksploracja czwartej planety licząc od Słońca.

Miejsce lęgowe #2Dość jednak tych przykrych spostrzeżeń. Zanurzmy się znów w przyjemniejszych aspektach planu Mars Direct. Dziś trochę o przyjemnym mieszkaniu, które należy zapewnić przyszłym marsjańskim pionierom. Nie bez powodu odwołałem się w tytule do opowiadania Marka S. Huberata. Uważam, że w takie właśnie spokojne, słoneczne miejsce lęgowe Czerwona Planeta jest w stanie się przeistoczyć. Być może nawet jeszcze za mojego życia - szacuje się około 50 lat.

Potrzeby energetyczne

Miejsce lęgowe #3Największym problemem każdego przedsięwzięcia związanego z eksploracją kosmosu zawsze była, jest i będzie energia. Poczynając od zasilania naziemnych stacji kontroli lotu, przez opuszczenie studni grawitacyjnej Ziemi, aż do zaopatrzenia w nią najdalej wysuniętego ludzkiego posterunku.

Jakie zatem mamy możliwości?

Podstawowe jej źródło na powierzchni Marsa stanowić mają moduły jądrowe. Z każdego można otrzymać 160kW. Trzeba się liczyć z tym, że będą musiały pracować bez przerwy przez ponad 15 lat - trzy kadencje. Do prawidłowego funkcjonowania habitatu potrzeba tylko jednego, reszta to dodatkowy stopień bezpieczeństwa. Rozmieszczone zostaną w odległości ok. 1km od pomieszczeń mieszkalnych.

Drugorzędnym systemem okazać się może ten oparty na użyciu baterii słonecznych. Ponieważ planeta ta otrzymuje ok. 44% promieniowania słonecznego docierającego do Ziemi, jego wykorzystanie jest możliwe. Podczas czystego dnia w czasie marsjańskiej zimy są one w stanie dostarczyć 120kW (na równiku). Nie do końca wiadomo, czy będą to systemy adaptacyjne (podążające za Słońcem) wymagające obsługi, czy statyczne - mniej efektywne Te ostatnie ze względu na większą powierzchnię paneli mają także odpowiednio zwiększoną masę (ok. 50%). Przewiduje się też dodatkową 40kW elektrownię do zapewnienia pełnej mocy w chwili wystąpienia burzy pyłowej.

Warto się zastanowić nad zasilaniem łazika dalekiego zasięgu. Dwa najlepsze wybory to: metanowe ogniwo paliwowe oraz Dynamiczny Izotopowy System Energetyczny (DIPS) używający plutonu 238. Ze względu na pokaźną powierzchnię ogniw słonecznych nie można ich w tym przypadku zastosować. Jeżeli pojazd będzie bezciśnieniowy, uzyska wygląd podobny do tych z misji księżycowych.

Produkcja paliwa

In-Situ Resource Utilization (ISRU) to jeden z najmocniejszych filarów programu Mars Direct. Drastycznie zmniejsza koszt całej misji i pozwala już dziś z powodzeniem myśleć o jej wykonaniu. Co więcej, w ogóle czyni proces eksploracji i kolonizacji możliwym. Skład atmosfery Czerwonej Planety to 95% CO2, 2.7% azotu, 1.6% argonu, 0.13% tlenu, 0.08% CO, a do tego śladowe ilości wody, kryptonu, ksenonu, tlenku azotu i neonu. Dlaczego mamy nie wykorzystać takiego potencjału? Biorąc pod uwagę znane od dawien dawna reakcje można otrzymać wszystkie potrzebne surowce: wodę, metan i tlen, trzeba jednak importować wodór. Brak tego ważnego dla przebiegu procesów chemicznych pierwiastka w żądanym stężeniu to poważny problem. Choć istnieje idea jego produkcji w procesie zwanym elektrolizą, nie należy się na to zbytnio nastawiać. Źródła wody pod powierzchnią planety poza biegunami są niepewne. Na nich zaś misja byłaby zbyt niebezpieczna, tak dla ludzi, jak isprzętu. Na całe szczęście masa cząsteczkowa jest w tym przypadku najmniejsza ze wszystkich nam dostępnych.

Podstawowe reakcje, które można ze sobą łączyć:

  • proces Sabatiera:

CO2 + 4H2 --> CH4+ 2H2O

  • elektroliza:

H2O --> H2 + 1/2O2

  • analiza dwutlenku węgla: 

2CO2 --> 2CO + O2

Ostatnia z powyższych, wciąż w fazie testów, wykorzystuje płytki cyrkonowe. Jest ona niezbędna, gdyż ilość tlenu wytworzona w pierwszej jest niewystarczająca do prawidłowego funkcjonowania silników rakietowych. Obydwa produkty końcowe będą kriogenicznie składowane w pojeździe MAV i/lub modułach podtrzymania życia.

Jeżeli chodzi o pozostałe składniki: azot i argon, mogą one być wyławiane wprost z atmosfery za pomocą nasycania odpowiednich filtrów.

Podtrzymanie życia

Ze względu na swoje kluczowe znaczenie systemy te muszą mieć trzykrotny nadmiar.

Oto jak się przedstawia sytuacja:

  • bazowo: pomieszczenia transportowe załogi i habitat,
  • druga instancja: pomieszczenia użytkowe i laboratorium,
  • trzecia: moduł ISRU zapewni produkcję odpowiednich zasobów.

Użyte zostaną zaawansowane procesy fizyczne i chemiczne do usuwania nieczystości z powietrza (zamiany CO2 w tlen, regulacji wilgotności), a także recyklingu zużytej wody. Muszą jeszcze zostać opracowane techniki uzupełniania zużytych środków za pomocą transferu z kriochłodni.

Prowadzone są eksperymenty związane z wykorzystaniem systemów bioregeneracyjnych - zamkniętej ich pętli. Dynamika środowiska naturalnego na Marsie kłóci się jednak ze względami bezpieczeństwa. Dlatego też ich zastosowanie będzie raczej sprowadzone do pewnej hybrydy. Tak, aby cały czas margines błędu był jak największy.

Człowiek na pograniczu

Czerwona Planeta jest dla ludzkości jednym wielkim polem badawczym, granicą poznania. Od niego wszystko się zacznie - terraforming, eksploracja planetoid, zewnętrznych terenów Układu Słonecznego, galaktyki itd.. Przebywającym na niej naukowcom na pewno będzie dane posmakować wolności, uczucia, że jest się tam jednym z nielicznych. Ostatnio przyszło mi do głowy ciekawe pytanie: co by się stało, gdyby jeden z członków załogi postanowił tam zostać? Wysłać prosto, zawrócić trudniej. O tym jednak w następnym odcinku.



blog comments powered by Disqus