Toto je pokračovanie článku z minulého a predminulého týždňa. Venovať sa v ňom budem pestovaniu potravín vo vesmíre, landeru, ktorý raz pristane na Marse a ekonomickej stránke celého projektu. Týmto dielom zároveň aj trojčlánok končí a nabudúce sa vrátime z histórii kozmickej techniky.

pestovať! alebo?

  Veľmi zaujímavou témou je samozrejme aj to, čo budú  astronauti počas dlhých rokov v kozme jesť. No, priznám sa, že aj ja som na to veľmi zvedavý. NASA, Roskosmos ani nijaká iná kozmická agentúra momentálne na tejto otázke nepracuje. Existuje síce niekoľko projektov financovaných z vládnych peňazí, ale tie neriešia tú najpálčivejšiu otázku. Je možné pestovať nutrične bohaté rastliny v prostredí mikrogravitácie? Teoreticky to možné je. Avšak momentálne ide tento problém akoby stranou. Aj na to však raz dôjde. Momentálne nie je veľmi drahé vyviezť dostatok jedla pre posádky na ISS v nákladných lodiach. V budúcnosti sa to však zmení. V tomto článku vychádzam z predpokladu, že pred prvou cestou k planétam už budeme mať stanicu na obežnej dráhe okolo Mesiaca a niekoľko vysunutých pracovísk na jeho povrchu. Vozenie zásob na také vzdialené miesta už bude podstatne drahšie. Preto bude nutné vyvinúť polouzatvorené biologické systémy v ktorých bude cirkulovať veľká časť vody, vzduchu a tiež jedla. To by sa mohlo pestovať hydroponicky (to znamená v živnom roztoku) a ako hnojivo by slúžili upravené ľudské exkrementy. Polouzatvorený systém sa od toho uzatvoreného líši tým, že sa časť surovín nerecykluje. Je teda menej dokonalý. Avšak ani tak sa ho vedcom nepodarilo zrealizovať a to dokonca ani v dobre známych pozemských podmienkach. Niektoré experimenty však už k tomu mali blízko.

Ak nakoniec padne rozhodnutie, že na palube vesmírnej lode sa začnú pestovať potraviny, objaví sa nám mnoho otázok. V budúcnosti už s tým snáď budeme mať skúsenosti, no momentálne na ISS neprebieha žiadny väčší experiment, ktorý by nám v tejto oblasti pomohol. Napriek tomu tu napíšem približný postup pri kultivovaní rastlín v beztiažovom stave.

Tie budú pravdepodobne rásť v živnom roztoku, alebo v hmote, ktorá by ho obsahovala. Vzhľadom na to, že na palube bude prostredie mikrogravitácie, je na mieste otázka, čo nám tam vyrastie. Vedci z Battelovho ústavu v Columbuse odporučili Bataty v USA známe skôr ako sladké zemiaky. Tie budú prakticky jediným zdrojom polysacharidov ako škrob, čiže poskytnú posádke energetické zásoby. Bataty majú aj tu výhodu, že konzumovať sa dá celá hmota týchto rastlín. Pritom ich je možné variť, pražiť, piecť, vyprážať a aj konzervovať. Rastú pri teplote 24-30 stupňov Celzia, ale chvíľkové desaťstupňové teplotné výkyvy im neuškodia. Okrem Batatov sa na palube bude pestovať pravdepodobne aj  mrkva, kapusta, baklažány, zemiaky a rajčiny.

Predpokladá sa, že pri intenzívnej kultivácii by na výživu jedného človeka stačilo 15 metrov štvorcových. Tak obrovská časť obytnej sekcie sa však pre hydropóniu určite nevyčlení. Projekt by to neúmerne predražilo a celá myšlienka pestovania potravín by nemala zmysel. Rastliny dopestované na palube teda budú zaisťovať len časť výživy astronautov a navyše, po dvoj až štvorročnej misii na Mars posádka určite ocení čerstvú zeleninu.

Celkovo bude diéta cestovateľov veľmi prísne rozplánovaná a každý člen zje predpísané množstvo potravín s určitou nutričnou hodnotou. Pritom bude záležať aj na tom, čo bude cez deň robiť, prípadne či bude vo vesmírnej lodi kde panuje stav bez tiaže, alebo bude práve pracovať na povrchu Marsu. Odborníci predpokladajú, že priemerná spotreba energie na obežnej dráhe bude okolo 7 500 kJ. Približne polovica pripadne na prácu v laboratóriu a zvyšok človek minie pri ostatných denných aktivitách. Na povrchu červenej planéty však bude situácia o niečo nepriaznivejšia. Pri kozmických vychádzkach Apolla astronauti spotrebovali priemerne 1000 kJ (240 kalórií) na hodinu. Apollu 16 dokonca stačilo iba asi 903 kJ (215 kcal). Môžeme len hádať, ako na tom budú ľudia pri prechádzke po Marse. Odhadnúť sa to presne nedá.  Je tam síce asi o polovicu väčšia gravitácia ako na Mesiaci, avšak budú sa používať nové, ľahšie skafandre, ktoré budú oveľa poddajnejšie a pohyb v nich bude jednoduchší. Celková spotreba energie by sa počas náročných dní s dlhými vychádzkami mohla vyšplhať až na 15 000 kJ.

Denne každý člen posádky na vesmírnej lodi zje 750 g potravín a na povrchu ešte o 300 gramov viac. Pritom asi 85% energie sa získa zo sacharidov, 7,5-10% z bielkovín a zvyšok budú tvoriť tuky. Takejto skladbe sa hovorí ázijská diéta. Astronauti si na ňu budú zvykať len ťažko. Tradičné jedlá sa totiž nahradia množstvami ryže, strukovín a v neposlednom rade aj vypestovanými surovinami. Mäso bude na palube vzácne a zároveň veľmi dôležité . Sú v ňom totiž obsiahnuté všetky esenciálne aminokyseliny, ktoré v nijakej rastline pokope nenájdete Napríklad sója ich má sedem a preto je tiež veľmi vážnym kandidátom na pestovanie. Významnou súčasťou potravy tiež určite bude fazuľa či šošovica.

Jeden človek zje priemerne 3-4 tony potravín ročne. Ak by let trval tri roky, čiže rok na ceste a dva roky na Marse, potom by päťčlenná posádka spotrebovala okolo 50 ton potravín. Ak by sa polovicu z nich podarilo dopestovať, bola by to poriadna úspora váhy. Je však dôležité uvedomiť si, že aj suroviny potrebné na kultiváciu budú niečo vážiť. Preto bude polouzatvorený systém v ktorom sa väčšinu materiálu podarí recyklovať nevyhnutnosťou.

Čo sa týka vody, s ňou až také problémy nebudú. Už aj dnes záchody na ISS moč recyklujú a vracajú ju späť do staničných nádrží. Na budúcich kozmických lodiach však tieto systémy budú omnoho komplexnejšie. Voda sa bude získavať aj zo vzduchu, kde sa dostáva v podobe vodnej pary pri dýchaní. Tento zisk bude približne rovnaký, ako z telesných tekutín. Veď človek denne vydýcha aj liter vody, zatiaľ čo vymočí cca 1,6 l. Na pitie a prípravu jedál však spotrebuje až 3 litre.

Čo sa týka vzduchu, denná „spotreba“ kyslíka je okolo 998 g. Na druhej strane, pribudne až 1,17 kg oxidu uhličitého. Tento nepomer sa bude čiastočne naprávať rastlinami na palube a čiastočne aj systémom podpory života, ktorý rôznymi chemickými reakciami zabezpečí zvyšok. Pritom bude aktívne monitorovať stav ovzdušia a prispôsobí sa rastlinám.

MEM

Mars Excursion Module, teda výsadkový modul na Mars bude najdôležitejšou súčasťou lode. Bez neho by všetka tá snaha a desaťročia výskumu, testovania, vynaliezania a miliardy investovaných dolárov jednoducho vyleteli von oknom. Veď aké by to bolo sklamanie, ak by pri misii Apollo 11 nakoniec Neil Armstrong kvôli chybe v lunárnom pristávacom module Mesiac iba obletel a vrátil by sa späť? Aj keď v skutočnosti táto výprava na povrchu strávila iba niekoľko málo hodín a na nejakú veľkú vedu nebol čas, gesto, splnenie odvekého cieľa a obrovská výhra imperializmu nad východným komunistickým režimom to dokonale zatienili. Pristátie prvých ľudí na cudzej planéte bude rovnako pamätné. Niektoré projekty síce pri prvej misii s pristátím nerátajú, no ja si myslím, že slová ľudí, ktorí po prvý krát uvidia Mars na vlastné oči rýchlo upadnú do zabudnutia, no veta oznamujúca úspešné pristátie zástupcov druhu Homo-Sapiens-Sapiens na červenej planéte sa minimálne našej generácii vryje hlboko do pamäti. Veď nikto si nepamätá na výrok Franka F. Bormanna, veliteľa letu Apollo 8, no takmer každý si pri vyslovení slovného spojenia „orol pristál“ predstaví pristávajúci lunárny modul Eagle a prvé kroky človeka po povrchu Mesiaca.

Prvé výsadkové moduly určené pre Mars budú takmer určite dvojstupňové. Pritom však budú oveľa väčšie, ako pri misiách Apolla. Niet sa čomu čudovať. Veď kozmonauti tam budú musieť vydržať oveľa dlhšie, než len tri dni. Výskum potrvá minimálne dva týždne. My sa však v tomto článku budeme rozprávať o dlhšom profile letu, keď budú mať ľudia pri Marse na výskum dva roky času. Preto som tiež použil slovo výsadkový. Ľudia na Marse totiž nepristanú,  ale vykonajú výsadok. To znamená, že zamieria do zaujímavej oblasti kde potom strávia asi pol roka. Po uplynutí tejto časovej doby sa vrátia k materskému plavidlu a prípadne pristanú  niekde inde. O tejto možnosti som už raz písal. V ďalších riadkoch teda rozoberiem, čo to bude znamenať po technickej stránke.

V prvom rade budú pristávacie, či výsadkové moduly čiastočne znovupoužiteľné. Je totiž nemysliteľné, aby sa zo Zeme na Mars ťahali štyri identické stroje, z ktorých každý bude mať hmotnosť asi päťdesiat ton.

Dvoj stupňové moduly budú mať tú nevýhodu, že pristávacia časť sa bude musieť vymeniť. Našťastie sa bude jednať iba o rampu s nožičkami a malé nádrže. Rovnako bude nutné namontovať na lander nový štít. Aj padáky sa použijú nové. Väčšina systémov však zostane  neporušená a k dispozícii. Celý lander sa bude skladať z troch častí.

Prvý stupeň so štítom sa bude musieť vymieňať. S celkovou hmotnosťou maximálne päť ton však nebude problém, doviezť ich k Marsu viac. Je tu tiež možnosť že prevoz týchto aparatúr spolu s náhradnými dielmi bude zabezpečený menšími sondami, ktoré sa na miesto určenia dostanú skôr. Písal som o tom v dvanástom diely. Plne natankované nádrže poskytnú jedinému motoru, ktorý bude umiestnený v druhom stupni dostatok paliva na manévrovanie a bezpečné pristátie kdekoľvek v okruhu piatich kilometrov od predpokladaného miesta dopadu.

Druhý stupeň sa rozdelí na dve časti. Prístrojová sekcia bude obsahovať motor schopný meniť svoj ťah, ďalej nádrže potrebné na návrat späť na orbitu Marsu, systémy podpory života pre posádku, hangár s elektrickým vozidlom, ktoré bude mať dojazd tisíc kilometrov a ďalším, menším vozidlom s dojazdom sto kilometrov, s nafukovacím stanom a prechodovým potrubím a v neposlednom rade aj s niektorými vedeckými aparatúrami. Astronauti z neho vyberú seizmometre, vrtnú súpravu, náhradné diely pre rovery a samotný lander, spektrometre a iné prístroje. Treťou časťou celého výsadkového modulu bude riadiaca kabína. Z nej sa bude dať veľmi jednoducho a efektívne sledovať stav všetkých systémov, rozmiestnenie kolegov pri vychádzkach, budú tu uložené počítače, komunikátory a určite aj množstvo ďalších vedeckých automatov. Bude to zároveň jediná hermeticky uzavretá časť výsadkového modulu.

Počas pol ročnej práce na mieste budú kritické hlavne prvé dni, kedy členovia výpravy vykonajú obrovské množstvo práce. Okrem iného zložia dopravné prostriedky do prevádzkovej podoby, na vhodné miesto umiestnia a nafúknu nafukovacie laboratórium s prechodovou komorou  a potrubím vedúcim do veliteľskej kabíny. Toto všetko bude prebiehať v spolupráci s kolegami na materskej lodi krúžiacej okolo červenej planéty. Po zabývaní už bude nasledovať vedecká práca. Denne sa budú vykonávať prechádzky po povrchu. Ak všetko prebehne úspešne,  nájde si posádku príroda. Celkom určite bude pôsobiť mätúco najmä predĺžený deň,  odborne nazývaný sol. Ten totiž na Marse trvá o tri štvrte hodiny dlhšie, ako deň na Zemi. To so sebou prinesie množstvo problémov, a rovnako to bude dôvod, prečo budú v obytnej sekcii chýbať okienka. Rozhodili by nám totiž naše vnútorné hodiny. Miesto prirodzeného svetla sa radšej spoľahneme na to umelé a vytvoríme si vlastné striedanie dňa a noci.

Po dlhom čase strávenom v krutom marsovskom prostredí príde čas vrátiť sa „domov“. Kozmonauti zbalia nafukovacie laboratórium a celkovo sa pripravia na návrat na obežnú dráhu. Druhý stupeň sa oddelí od toho prvého a odletí k materskej lodi. Po zadokovaní a uvedení celého stroja do stavu, keď bude môcť znovu pristáť sa na svoje dobrodružstvo vydá aj druhá polovica posádky.

Ak sa na povrchu niečo pokazí, nič nebude stratené. Škoda sa napraví veľmi jednoducho. Na povrch sa pošlú náhradné diely. Tie pristanú v špeciálnom puzdre. Platforma ktorá zabezpečí úspešné doručenie dôležitej zásielky na povrch bude využívať air-bagy podobne ako aj vozítka Spirit a Opportunity, či sonda Pathfinder-Sojourner.

dámy a páni, predstavujeme vám prvú medziplanetárnu vesmírnu loď

V posledných článkoch som sa venoval výhradne letom na iné planéty. Ako teda bude vyzerať plavidlo, ktoré nás raz zanesie do hlbokého vesmíru?

Jeho prevažnú časť bude tvoriť pohonná jednotka s palivom, externými nádržami, ktoré sa po vyčerpaní odhodia, atómovým alebo chemickým motorom a množstvom manévrovacích trysiek na nesymetrický dimetylhydrazín a kyselinu dusičnú.

V prístrojovom úseku budú umiestnené počítače, nádrže s kyslíkom, voda, prístroje na recyklovanie moču a stolice, atómový generátor elektrického napätia, solárne panely a veľa iných vecí.

Obytná sekcia sa bude skladať z nafukovacích modulov. V ich strede bude kryt, do ktorého sa posádka uchýli v prípade, že by k nim mierila slnečná erupcia.

Cez obytnú časť bude možné prejsť do výsadkového modulu (MEM).

Priehradová konštrukcia zo supravodivého materiálu po dodaní el. prúdu vytvorí okolo lode elektromagnetické pole, ktoré poslúži ako prvá línia v boji proti radiácii.

Samostatný priestor bude vyčlenený pre hydropóniu, kde si posádka vypestuje čerstvé jedlo. Niektoré veci budú k dispozícii po prílete k Marsu, kde dva roky pred tým zakotvia aj malé automatické zásobovacie lode.

Tak, toto by bol ideál. Či sa nakoniec realita tejto koncepcii aspoň priblíži je nateraz otázne. Avšak ja dúfam, že raz sa odpoveď dozvieme.

3) Financovanie

realita…?

Na začiatku jedenásteho dielu som napísal, že sa nebudem vyjadrovať ku existujúcim návrhom cesty na Mars. Teraz to poruším. Veď, aký by to bol článok, ak by nereflektoval aj skutočné udalosti?

Projekt Inspiration Mars, ktorý rozbehol miliardár, veľký fanúšik pilotovanej kozmonautiky a zároveň aj prvý kozmický turista Denis Tito vyzerá celkom nádejne. Reprezentuje vlastne úplne najjednoduchšiu cestu ku červenej planéte a späť. Na raketu Falcon Heavy sa umiestni loď Dragon Rider s výrazne predĺženým servisným modulom a nafukovacím priestorom vpredu. Celá výprava by sa teda vošla do jediného štartu. Išlo by iba o prelet, žiadne pristávanie ani nič podobné a po päťsto dňoch a jednom oblete okolo červenej planéty by sa mala posádka dostať späť na Zem po trajektórii voľného návratu. Na prvý pohľad to vyzerá celkom nádejne, avšak spomeňte si na prvú časť tohto trojdielu. Myslíte si, že manželská dvojica, ktorá sa vydá na cestu bude schopná vydržať takú dlhú dobu v miniatúrnych priestoroch lode Dragon a o trochu väčšej „nafukovačke“? Podľa mňa to v zdraví to určite neprežijú. Navyše, ak by ich zasiahol výron hmoty z koróny Slnka, bolo by po nich. Tento deravý plán je však momentálne aj tak najreálnejší. Zvyšok je totiž úplné sci-fi. (viac o projekte Inspiration Mars sa dočítate v článku, ktorý pre vás pred niekoľkými týždňami pripravil náš šéfredaktor)

Mars One je projekt firmy Spacex ktorá momentálne lieta na Medzinárodnú Vesmírnu Stanicu ISS s loďou Dragon. Úprimne, neverím, že sa v dohľadnom čase dočká realizácie, ak vôbec. Tvorcovia a plánovači totiž chceli byť najlepší. Prirovnal by som to ku firme DSI.

Mars One počíta s vyslaním ľudí na Mars do roku 2023. Pritom by sa už nikdy nemali vrátiť späť. Pristanú  v lodi Red Dragon, ktorá bude mať nosnosť cca 1 000 kg na povrch Marsu. Ale aj keby mali stonásobne viac zásob, nezvládli by to. Misia totiž počíta s pestovaním potravín v marsovskej pôde a inými vychytávkami, ktoré skôr pripomínajú knihy od Stanislawa Lema, než realitu. Nielen že vôbec nemyslia na psychické aspekty celej misie, oni dokonca nemyslia ani na financovanie projektu, o technickom prevedení ani nehovorím. Pre info. časť nákladov by mala zaplatiť reality show. Tá by začala už počas výcviku, neskôr by pokračovala v kozme a nakoniec aj na Marse. Úprimne, fungovať by to mohlo, ale iba v ideálnom utopistickom svete, kde by všetci celý deň pozerali na televíznu obrazovku, kde neexistuje kozmické žiarenie či fyzika.

Plány NASA sú možno o trochu reálnejšie. Predsa len, táto agentúra má už s niečím podobným skúsenosti V sedemdesiatych rokov Američania leteli na Mesiac, majú ako jediní skúsenosti s pristávaním na Marse (úspešným) a teoreticky aj financie a ľudí, ktorí to celé zvládnu. O termíne 2035 sa môžeme iba hádať. Môj názor je, že je to príliš skoro. Ja by som to celé posunul do druhej polovice tohto storočia a zameral sa radšej na Mesiac a blízkozemné asteroidy. Loď MPCV (Orion) by totiž na tieto misie bola úplne ideálna. Tiež by sa v cislunárnom priestore overilo množstvo technológií (ako som písal v článku). Ak by sa však manažéri a vláda skutočne rozhodli, že poletia na Mars a dostanú tam nejakých ľudí, bolo by to realizovateľné, ak by sa na všetko vyčlenil dostatok financií. Tie totiž dokážu divy.

Ako príklad poslúži program Apollo. Prezident Kennedy vyhlásil, že do konca desaťročia Američan vztýči vlajku na Mesiaci. To bolo prosím pekne v dobe, keď ešte ani nevedeli dostať človeka na obežnú dráhu, loď Mercury bola polo-nefunkčná a počítače boli asi také výkonné, ako kalkulačka môjho štvorročného brata. Avšak dvadsaťsedem miliárd pomohlo.

Je však prinajmenšom diskutabilné, či dnes USA disponujú dostatkom financií. Uskutočnenie letu na Mars štátnou agentúrou totiž nebude lacný špás. Preto by možno nebola od veci spolupráca s Európou, Ruskom a Čínou. Podobne, ako to bolo pri ISS. Čína by dodala peniaze, ostatní zasa techniku a hurá na Mars (tak jednoduché to samozrejme nebude). Ja sa ale pýtam. Nebude to nakoniec iba gesto, zopár výrokov a nakoniec polovica sveta vyhlási že to všetko bolo nakrútené v štúdiu? Takýto omyl si už nesmieme dovoliť. Podobne ako v tej dobe Apollo aj teraz lety na Mars nemajú hlbší zmysel a podobný technologický pokrok by sa dal dosiahnuť aj iným spôsobom. Čo tak začať ťažiť Hélium 3 z povrchu Mesiaca? Alebo vybudovať vesmírny výťah? Alebo sa radšej konečne zamyslieť nad zmyslom a významom kozmonautiky a vybudovať na našej obežnej dráhe stanice, na ktoré si bude môcť zaletieť aj obyčajný človek? Technicky na to máme. Pozrite sa na Skylon. Náklady na jeden štart by nemali presiahnuť pol milióna dolárov. Fajn, určite by sa to nakoniec predražilo, podobne ako Space Shuttly. Ale niečo by sa vymyslieť dalo.

Na budúci týždeň si povieme o raketách 90. rokov.

Zdroje informácií:
Kniha Karla Pacnera „Mestá v kozme“
http//www.kosmonautix,cz/
http://en.wikipedia.org/

Zdroje obrázkov:
http://aranylaci.freeweb.hu/go-on-in-space/16.jpg
http://img.aktuality.sk/stories/NAJNOVSIE_FOTKY/ILUSTRACNE/VESMIR/mars_kolonia_sklenik_2012_nasa_1.jpg
http://img.cas.sk/img/11/article/690372_mars-astronaut-vesmir-planeta.jpg
http://www.digitaltrends.com/wp-content/uploads/2012/06/mars-one-colony-settlement.jpg