WIZJA ASTRONOMII PLASTYCZNEJ
WYPRAWA ZAŁOGOWA I
Koncepcje lotu załogowego na Marsa istniały już w latach 50. XX wieku. Autorem projektu był jeden z późniejszych twórców amerykańskiego programu kosmicznego, Wernher von Braun (jego publikacja książkowa z 1953 roku). Projekt zakładał zorganizowanie rozbudowanej misji wielu wielkich statków kosmicznych z wykorzystaniem orbity okołoziemskiej i napędu jądrowego. Pewną modyfikacją tego pomysłu był późniejszy z 1990 r. tzw. raport 90-dniowy NASA - piszę o tym dalej.
Wyprawa załogowa zdawała się być na fali sukcesów programu Apollo w zasięgu ręki, jednak mimo opracowywania w latach 60. i 70. wielu technologii, nie doszła do skutku. Osiągnięto zamierzony cel - Księżyc i opinia publiczna straciła jakby zapał do badań kosmosu i rządy ograniczyły na ten cel fundusze. Jednak ostatnio Mars znów powrócił.
W 1989 r. prezydent USA G. Bush zaproponował realizację nowej strategii badań kosmosu. Problemem węzłowym jest tu logistyczna organizacja wyprawy oraz układ czynności i sekwencji ją tworzących. Idąc śladem tej inicjatywy, powstały liczne koncepcje eksploracji Marsa.
Jedną z inspirowanych powyższą odezwą idei jest powstały w 1990 r. projekt Roberta Zubrina Mars-Direct. Koncepcja ta, prosta w konstrukcji, w przeciwieństwie do większości innych idei pomija potrzebę budowy skomplikowanych, większych baz orbitalnych - z siecią montażu statków kosmicznych, przepompowania paliwa, wielkich hangarów pośredniczących i modułów mieszkalnych, przeznaczonych do budowy ogromnych statków międzyplanetarnych itp. Koncepcja Mars-Direct zakłada zorganizowanie wyprawy załogowej w najbliższej przyszłości.
A więc sekwencja działań jest tu następująca: Najpierw wyrusza z Ziemi rakieta typu Saturn V lub jako jego udoskonalona niewielka modyfikacja, z pojazdem ERV (Earth-Return Vehicle - pojazd powrotny na Ziemię). Moduł powrotny jest przeznaczony dla lecącej później i oddzielnie najbliższej 4-osobowej załogi. Układ ERV składa się z systemu automatycznej chemicznej produkcji paliwa, układu sprężarek i małego reaktora jądrowego (60kW) jako zasilanie energetyczne całości. Moduł załogowy posiadać będzie system podtrzymywania życia, zapasy na 8-miesięczny powrót astronautów na Ziemię itp.
Po dotarciu na Marsa reaktor jądrowy wytacza się na powierzchnię i po znalezieniu odpowiedniego zagłębienia terenu zaczyna natychmiast zasilać produkujący paliwo reaktor. Ten po wessaniu marsjańskiego powietrza rozkłada znajdujący się w nim dwutlenek węgla i po dostarczeniu przywiezionego z Ziemi wodoru, reaktor wytwarza metan i wodę (prosta i znana egzotermiczna tzw. reakcja Sabatiera). Po pół roku pracy reaktora wytworzone zostaje ok. 108 t. metanu i tlenu. Woda z powyższej reakcji zostaje w procesie elektrolizy rozłożona na tlen i wodór. Tlen jako paliwo jest magazynowany, wodór zaś wraca do obiegu. Całość przedstawia się następująco:
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
2H2O → 2H2 + O2
lub jako jedna reakcja:
3CO2 + 6H2 → CH4 + 2CO + 4H2O
Jest to prosty ciąg reakcji znany i stosowany w przemyśle od ponad stu lat. Nawiasem mówiąc, istnieje tu pewna inna reakcja, choć powstałe w niej paliwo nie jest tak wydajne jak metan, ale można by uzyskać tu dodatkową ilość tlenu dla odpowiedniej i optymalnej proporcji paliwowej. Chodzi o mieszaninę tlenek węgla / tlen:
2CO2 → 2CO + O2
Gdy układ wytworzy odpowiednią ilość paliwa, melduje o tym centrum na Ziemi. Tak więc teraz wyposażony w cały powrotny zapas paliwa statek powrotny czeka na przybycie pierwszej załogi.
Wkrótce wyrusza ona w rakiecie zawierającej moduł mieszkalny (walec 5 na 8 m, dwa poziomy po 100 m2 każdy), który odpowiednio kierowany i orientowany dzięki sygnałom z pierwszego stanowiska oraz wcześniejszym mapom terenu ląduje niedaleko koło niego. Gdyby oddalenie ich było, wbrew zamierzeniom, znaczne, do kontaktu z ERV posłużyłby znajdujący się na pokładzie nowego statku odpowiedni pojazd-rover; zabezpieczeniem mogłyby też być zapasy lub możliwość skorzystania z oczekiwanego następnego lądującego statku. Po wylądowaniu astronauci spędziliby 500 dni na badaniu Marsa (poszukiwanie wody, źródeł geotermalnych, śladów życia i skamieniałości, analiza skał i atmosfery, dłuższe wyprawy w teren hermetycznym pojazdem itp.).
Wkrótce w oddalonym o ok. 800 km miejscu ląduje kolejny wytwarzający paliwo pojazd (trzecie stanowisko). Po pobycie na Marsie pierwsza załoga wraca na Ziemię pojazdem powrotnym w module mieszkalnym. Wkrótce przybywa druga załoga.
W ten sposób w wybranym miejscu planety zaczyna powstawać centrum baz, do którego sukcesywnie będą dołączane coraz to nowe odgałęzienia. Dodatkową korzyścią tej koncepcji jest pełne wykorzystanie technologii marsjańskiej (moduły mieszkalne, pojazdy itp.) do badań Księżyca. Koncepcja Mars-Direct jest uznawana za bezpieczną, gdyż przewiduje liczne awaryjne manewry zastępcze. Chodzi np. o tor swobodnego powrotu wokół Marsa (w przypadku nieprzewidzianych przeszkód w trakcie drogi), lub jeśli nie uda się wejść na tor lotu na Marsa, łagodny powrót na orbitę wokółziemską, wykorzystanie zapasowych pojazdów ERV na orbicie marsjańskiej itp. Podstawowy modelowy prosty sprzęt do produkcji paliwa z atmosfery Marsa został już wykonany przez związany z projektem koncern Martin Marietta w USA. Ważąca kilkadziesiąt kilogramów aparatura jest wielkości małego agregatu. Testy wstępne wypadły pomyślnie.
Powyższy rysunek autora przedstawia przyszłą eksplorację Marsa.
Laboratorium i teren
Materiały źródłowe:
A. Kotarski, "Paliwo z Marsa", "Astronautyka", 2000, nr 1.
A. Kotarski, "Koncepcje wypraw załogowych na Marsa", "Astronautyka", 2000, nr 3.
P. Moskal, "Mars czy Księżyc?" , "Astronautyka", 2000, nr 2.
R. Zubrin, R. Wagner, "Czas Marsa. Dlaczego i w jaki sposób musimy skolonizować Czerwoną Planetę", Prószyński i S-ka, Warszawa 1997.
Tagi: mars wyprawa załogowa
