Kolonizácia Marsu

Kolonizácia Marsu je koncept osídlenia Marsu ľuďmi a neskoršieho terraformovania (premeny na planétu podobnú Zemi). V súčasnosti (2023) ale ešte existuje mnoho problémov týkajúcich sa dopravy, bezpečného pristátia, konštrukcie biotopu a návratu na Zem.
História.
Myšlienka osídlenia Marsu bola spomínaná už v sci-fi literatúre koncom 18. storočia v románe "Vojna svetov" a v sérii John Carter z roku 1911, ktoré opisovali Mars ako miesto, kde môže existovať život a kde by ľudia mohli cestovať alebo ho dokonca osídliť.
Konstantin Ciolkovskij vo svojich prácach z 19. a 20. storočia zverejnil koncepty vesmírnych kolónií, zatiaľ čo Robert Goddard so svojimi prácami prispel k rozvoju vesmírnych letov a osídleniu planét.
Mars Excursion Module (1967).
Mars Excursion Module (MEM) bol plánovaný americký pilotovaný pristávací modul (lander) na Marse. MEM navrhol North American pre Marshall Spaceflight Center. Rok prvého pristátia na Marse odhadovala spoločnosť North American na 1982.
Lander by mal tvar veliteľského modulu Apollo a vážil by 50 ton. Obsahoval by návratový modul vnútri kapsule. Mal kapacitu 4 ľudí, ktorí by skúmali Mars a odobrali vzorky z jeho povrchu.
Pri vstupe do atmosféry by na posádku pôsobilo preťaženie 7 G. Po spomalení na takmer nadzvukovú rýchlosť by sa kapsula stabilizovala, vo výške 3 km nad povrchom by sa zapálil hlavný motor. Nakoniec by sa rozložili pristávacie nohy a kapsula by mäkko pristála na povrchu.
Po preskúmaní marťanského povrchu a odobratí vzoriek by sa návratový modul pripojil späť k materskej lodi na obežnej dráhe okolo Marsu. Ten istý motor by počas aktívneho letu zásobovalo až osem palivových nádrží a boli by odhodené, keď by sa palivo minulo.
Mars Ice Home (2016).
Mars Ice Home je projekt s cieľom vyvinúť biotop vyrobený z ľadu na Marse.
Problém kozmického žiarenia, ktorý je najväčším problémom pre ľudské zdravie pri dlhých misiách na Mars, rieši tento koncept tak, že používa vodný ľad ako štít pred kozmickým žiarením.
Väčšina biotopu pozostáva z nafukovacej konštrukcie. Vodný ľad sa naplní a zamrzne v bunkách presne vyrobenej nafukovacej membrány. Vnútro biotopu bude izolované od ľadu vrstvou oxidu uhličitého, ktorý sa dá ľahko extrahovať z marťanskej atmosféry.
Dlhodobý pobyt na povrchu Marsu si vyžaduje biotopy so zníženou štartovacou hmotnosťou a zároveň poskytujú členom posádky efektívne pracovné prostredie. Ľad je kľúčovým prvkom: umožňuje prirodzenému svetlu prenikať do interiéru biotopu.
Interplanetary Transport System (2016).
Interplanetary Transport System je koncept medziplanetárnej kozmickej lode firmy SpaceX, primárne vyvinutá pre let na Mars, ktorá by naň mala dopraviť až 100 ľudí. Neskôr by mala byť schopná letieť aj na vzdialenejšie objekty, ako napríklad k Jupiterovým mesiacom.
Problémy.
Radiácia.
Keďže Mars má veľmi slabú magnetosféru a súčasne riedku atmosféru s minimálnym obsahom kyslíka, tzn. bez ozónovej vrstvy, preniká na jeho povrch v porovnaní so Zemou výrazne viac ionizujúceho aj neionizujúceho žiarenia korpuskulárnej aj vlnovej povahy, čo predstavuje značné riziko pre ľudské zdravie. Krátkodobé vystavenie kozmickému žiareniu môže spôsobiť rakovinu a iné zdravotné problémy a dlhodobé môže byť smrteľné. Vývoj ochrany ľudí pred žiarením je jednou z najväčších výziev pri osídľovaní Marsu.
Jedno z riešení tohto problému je budovanie biotopov pod povrchom, alebo zahrabané povrchovými materiálmi, ktoré by poskytovali dodatočnú ochranu pred žiarením. Ďalším riešením je vyvinúť nové materiály, ktoré dokážu ochrániť ľudí pred žiarením, pričom budú dostatočne ľahké na dopravu na Mars.
Tenká atmosféra.
Na Marse je veľmi tenká atmosféra, ktorá spôsobuje problémy s pristávaním, obývateľnosťou planéty a úpravou atmosférických plynov.
Väčšinu marťanskej atmosféry tvorí oxid uhličitý (95%), dusík (3%), argón (1,5%) a stopy kyslíka, oxidu uhoľnatého, vody, metánu a iných plynov. Pre kolonizáciu Marsu však bude potrebný kyslík, ktorý budú astronauti využívať na dýchanie (3 tony počas 18-mesačného pobytu) a štart návratovej rakety (25 - 30 ton) a ktorý sa bude musieť extrahovať z atmosféry a nie dovážať zo Zeme. V súčasnosti je na Marse rover Perseverance nesúci prístroj MOXIE, ktorý otestuje spôsob, akým budú budúci astronauti na Marse vyrábať kyslík z marťanskej atmosféry. Dokáže vyrobiť od 6 - 10 gramov kyslíka za hodinu. Astronauti na Marse budú potrebovať viacej kyslíka, takže aj väčšie MOXIE, ktoré by malo vážiť až 1 tonu a vyrobiť 2 - 3 kg kyslíka za hodinu a to by musel pracovať nepretržite.
Okrem toho je atmosférický tlak na Marse priemerne iba 0,014 barov v porovnaní s 1 barom na Zemi. Pri takomto tlaku by praskli ušné bubienky a voda v tele by vrela. Astronauti nosia pretlakové obleky, aby prežili vo vesmíre, a museli by ich nosiť aj na Marse alebo žiť v pretlakovom prostredí.
Aj napriek tomu, že CO₂ spôsobuje skleníkový efekt, kvôli tenkej atmosfére teplo zo Slnka veľmi ľahko unikne do vesmíru. Výsledkom je, že Mars je veľmi chladný, teplota tam klesá až na -175 stupňov Celzia.
Toxický povrch.
Povrch Marsu je nielen jemný a prašný, ale navyše tam oba pristávacie moduly Viking detegovali chloristany, ktoré tvoria od 0,5 do 1 % marťanskej pôdy. Chloristany sú reaktívne chemikálie, ktoré sú pre ľudí toxické. Okrem toho merania z kozmickej lode Mars Odyssey ukazujú, že chloristany pokrývajú celú planétu.
V súčasnosti existuje viacero spôsobov dekontaminácie pôdy od chloristanov, no nie všetky sú vhodné pre budúce misie. Jedným z týchto spôsobov je prefiltrovať pôdu pomocou vody, pretože chloristany sa rozpúšťajú vo vode. Ďalším spôsobom je použitie baktérií požierajúcich chloristan, ktoré by produkovali kyslík ako vedľajší produkt metabolizmu.
Vplyv na ľudské zdravie.
Rednutie kostí.
Počas 6-mesačnej cesty k Marsu budú musieť astronauti pravidelne a intenzívne cvičiť, aby predišli úbytku v priemere 1 až 2 % svojho kostrového tkaniva mesačne. Aj po pristátí na Marse by stále dochádzalo k úbytku tohto tkaniva, pretože Mars má len 38 % zemskej gravitácie.
Štúdia uskutočnená v roku 2013 porovnávala úbytok kostrového tkaniva astronautov, ktorí cvičili iba vo vesmíre, a astronautov, ktorí cvičili v kombinácii s užívaním bisfosfonátov, triedy liekov, ktoré sa už používajú na liečbu osteoporózy u starších dospelých. Štúdia dospela k záveru, že užívanie bisfosfonátov spolu s cvičením môže byť užitočné pri ochrane astronautov pred vážnym úbytkom aj pri dlhodobých vesmírnych letoch.
Psychika.
Prví ľudia na Marse budú izolovaní v takom rozsahu, aký je na Zemi nemožný. Neboli by schopní fyzicky komunikovať s nikým okrem svojich kolegov (s diaľkovým prenosom na Zem trvá najmenej desať minút, takže rozhovory sú viac ako trochu ťažké), čo by pravdepodobne viedlo k duševným chorobám u niektorých z tých, ktorí sú trvalo umiestnení na červenej planéte.
Ukázalo sa, že dlhodobá izolácia vedie k depresii, nespavosti, úzkosti, únave, nude a emocionálnej nestabilite. Dokonca aj tí najlepšie vyškolení astronauti stále trpia vedľajšími účinkami z dlhodobej izolácie.
Život na Marse znamená, že kolonisti budú musieť žiť vo vnútri. Už nikdy nebudú cítiť, aké to je vidieť západ slnka bez vrstvy skla a obleku ako ochrany pred marťanskými nebezpečenstvami. Dlhodobé uväznenie prichádza aj s vlastným zoznamom problémov, ako sú kognitívne poruchy a veľa psychologických problémov z predchádzajúceho zoznamu.