Kategorie
Kosmologia

Program Mars Direct

Program Mars Direct

Obecnie panuje powszechne przekonanie, że załogowa wyprawa na Marsa to przedsięwzięcie na odległą przyszłość, zadanie dla następnego pokolenia. Pogląd ten jest w rzeczywistości bezpodstawny. W mojej poprzedniej książce Czas Marsa dowodziłem już, że Stany Zjednoczone dysponują dziś wszystkimi technologiami potrzebnymi do rozpoczęcia intensywnego, ciągłego programu badań Marsa, a pierwsza załogowa misja mogłaby dojść do skutku w ciągu najbliższego dziesięciolecia. Aby polecieć na Marsa, nie potrzebujemy olbrzymich statków kosmicznych z futurystycznymi technologiami. Możemy dotrzeć na Czerwoną Planetę na pokładzie stosunkowo małego statku kosmicznego startującego z Ziemi bezpośrednio na rakietach nośnych używających silników opartych na tej samej technologii, która pozwoliła astronautom dotrzeć na Księżyc ponad ćwierć wieku temu. Kluczowe znaczenie dla powodzenia programu ma przyjęcie strategii „podróży bez obciążenia i korzystania z lokalnych zasobów”, którą na przestrzeni wieków stosowali ziemscy odkrywcy. Plan dotarcia na Czerwoną Planetę oparty na tej strategii nosi nazwę Mars Direct – Bezpośrednio na Marsa.

Oto jak przedstawia się realizacja projektu. Przy najbliższej sposobności, na przykład w roku 2005, ciężka rakieta nośna o wydajności porównywalnej do Saturna 5, stosowanego podczas realizacji programu Apollo, startuje z przylądka Canaveral i kieruje na trajektorię w stronę Marsa czterdziestotonowy bezzałogowy statek powrotny. Kiedy statek dotrze na Marsa 8 miesięcy później, skorzysta z tarcia między osłoną aerodynamiczną i marsjańską atmosferą, by spowolnić swój lot i wejść na orbitę wokół Czerwonej Planety. Następnie wyląduje przy użyciu spadochronów. Dwustopniowy statek powrotny napędzany metanowo-tlenową mieszaniną (Earth Return Vehicle, ERV) leci na Marsa z pustymi zbiornikami. Na pokładzie znajduje się jedynie 6 ton płynnego wodoru, jeden stukilowatowy reaktor jądrowy, zamontowany w tyle lekkiego pojazdu napędzanego paliwem metanowo-tlenowym, zestaw sprężarek, zautomatyzowana instalacja chemiczna oraz kilka małych łazików z wyposażeniem do prowadzenia badań naukowych.

Gdy tylko statek wyląduje na powierzchni planety, pojazd zostaje zdalnie skierowany na odległość kilkuset metrów od miejsca lądowania i uruchamia reaktor dostarczający energii do sprężarek i instalacji chemicznej. Przetransportowany z Ziemi wodór może szybko wejść w reakcję z dwutlenkiem węgla (CO2), który stanowi 95% atmosfery Marsa, dając w rezultacie metan i wodę. W ten sposób eliminuje się problem związany z długotrwałym przechowywania na powierzchni planety ciekłego wodoru w bardzo niskiej temperaturze. Wyprodukowany metan jest przechowywany w postaci ciekłej, podczas gdy woda zostaje poddana elektrolizie w celu wytworzenia tlenu, który się magazynuje, i wodoru, który jest odzyskiwany z obiegu. Ostatecznie, dzięki tym dwóm reakcjom (metanizacji i elektrolizie) wyprodukowanych zostaje 24 tony metanu i 48 ton tlenu. Ponieważ taka ilość tlenu nie jest wystarczająca do stworzenia idealnej mieszaniny paliwowej, należy wytworzyć dodatkowe 36 ton poprzez bezpośrednie wydzielenie go z marsjańskiego CO2. Cały proces trwa 10 miesięcy, wyprodukowanych zostaje 108 ton dwuskładnikowego materiału napędowego metan/tlen. Wytworzone na miejscu paliwo stanowi osiemnastokrotność 6 ton wodoru przetransportowanego z Ziemi. Dziewięćdziesiąt sześć ton dwuskładnikowego materiału napędowego zużyte zostanie przez statek ERV, podczas gdy 12 ton będzie można wykorzystać do napędzenia pojazdów terenowych z napędem chemicznym, służących do przemieszczania się po powierzchni planety. Ponadto nadwyżkę tlenu można magazynować do czasu, aż zostanie użyty do oddychania lub produkcji wody przez połączenie z przetransportowanym z Ziemi wodorem. Ponieważ woda składa się w 89% z tlenu (pod względem masy), a większość produktów żywnościowych składa się z wody, takie rozwiązanie znacznie zmniejsza zapotrzebowanie na transport tych ostatnich z Ziemi.

W roku 2007, kiedy produkcja materiału napędowego zostanie pomyślnie zakończona, dwie rakiety wzniosą się znów nad przylądkiem Canaveral i wystrzelą w stronę Marsa czterdziestotonowe ładunki. Pierwszym będzie bezzałogowa instalacja chemiczna do wytwarzania paliwa oraz ERY, taki sam statek, jak ten wysłany w 2005 roku. Drugi stanowi moduł mieszkalny, przenoszący czteroosobową załogę, zapasy żywności na 3 lata i rezerwy suchego prowiantu oraz ciśnieniowy pojazd terenowy, napędzany mieszaniną metanowo-tlenową. W drodze na Marsa można wytworzyć sztuczną grawitację, łącząc moduł mieszkalny z wypalonym górnym stopniem rakiety i wprawiając taką konstrukcję w obrót.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *