czwartek, 10 stycznia 2019

McGoris #99 - Mars "Czerwona Planeta" - część 4/4 - Przyszłe misje załogowe i terraformacja Marsa.

Jak będą wyglądać przyszłe misje na Marsa oraz jak zmienić Marsa w planetę nadającą się do życia? Czy jest to możliwe? Czy możemy rozpocząć terraformację już od teraz? Ile może potrwać taka terraformacja?


Niesamowitym dla ludzkości osiągnięciem byłaby kolonizacja innych planet. W przyszłości, pewnie dość odległej może dojdzie to tego, że część ludzkości zamieszka na innej planecie i będą ogólnodostępne loty i komunikacja między planetami, tak jak np. dzisiaj autobusy czy pociągi.


1. Terraformacja Marsa

Przy kolonizacji planet pojawia się ogrom problemów. Po pierwsze - odległość. Odległość z Ziemi do Marsa waha się od 58 mln km do ponad 300 mln km.
Po drugie - ilość planet nadających się do życia/kolonizacji. Planety w naszym Układzie Słonecznym oprócz Ziemi nie są zbytnio przyjazne życiu. Na Merkurym i Wenus panują piekielne temperatury, na Marsie jest za zimno i jest tam bardzo małe ciśnienie, a Jowisz, Saturn, Uran i Neptun to planety gazowe. Największe księżyce tych planet również się nie nadają ze względu na brak atmosfery (z kilkoma wyjątkami np. Tytan) oraz temperaturę poniżej -100°C.

Najlepszym wyborem z planet w naszym Układzie Słonecznym jest Mars, który po niewielkim i pewnie długotrwałym "remoncie" nadawała by się do zamieszkania. Planeta Mars musi być poddana tzw. procesowi terraformacji.

Droga Marsa do terraformacji - wizja artysty, autor: Daein Ballard


1.1 Dlaczego Mars obecnie nie nadaje się do zamieszkania?

Wspominałem już w poprzednich postach, szczególnie w poście pierwszym, gdzie porównywałem różnice między naszą Ziemią a Marsem. Podsumujmy więc:

Ciśnienie - na Marsie jest niesamowicie rzadka atmosfera - ciśnienie na Marsie to zaledwie ok. 1/100 tego co jest na Ziemi. Mało tego - składa się głównie z dwutlenku węgla (CO2)

Temperatura - na Marsie jest baaaardzo zimno, średnie temperatury na Marsie to nawet kilkadziesiąt stopni na minusie, rzadko kiedy przekraczają 0°C.

Brak wilgotności - powierzchnia planety jest totalnie sucha. Niskie ciśnienie oraz rzadka atmosfera powodują, że wilgoć nie jest w stanie się utrzymać.

Promieniowanie kosmiczne - Mars, ze względu na brak pola magnetycznego narażony jest na promieniowanie z kosmosu.


Po tylu latach dokładnego badania Czerwonej Planety stwierdzono, że kilka miliardów lat temu Mars był inny niż obecnie, a dokładniej - był podobny do Ziemi. Była gruba atmosfera, która była bogatsza w tlen oraz na powierzchni Marsa były morza i oceany z ciekłą wodą.
Jednak z Marsem stało się coś, co zmieniło tą planetę w martwą pustynię. Wg badań za taki stan rzeczy najprawdopodobniej odpowiedzialne było (z niewyjaśnionej do końca przyczyny) utracenie pola magnetycznego przez Marsa.

Pole magnetyczne chroni ziemską atmosferę przed wywianiem przez wiatr gwiazdowy. źródło zdjęcia: ciekawe.org

Nasze Słońce wyrzuca ogromne ilości materii, zwaną wiatrem gwiazdowym. Są to rozpędzone do ogromnych prędkości cząsteczki, które uderzając w planetę (która nie jest chroniona przez magnetosferę, która zmienia tor większości takich cząstek) potrafi zdmuchiwać jej atmosferę w przestrzeń kosmiczną.

Gdy planeta traci takie pole magnetyczne, to atmosfera zostaje wywiana przez wiatr słoneczny - ciśnienie na planecie spada, wszystkie oceany wyparowują (im mniejsze ciśnienie, tym ciecze parują szybciej i w niższej temperaturze). Wraz z utratą atmosfery spada także temperatura i wilgotność. Mars jest ok. dwa razy mniejszy od Ziemi, więc to wszystko trwa dużo szybciej.

Jedna z hipotez mówi, że Mars utracił swoją magnetosferę z powodu ostygnięcia zewnętrznego jądra planety, które by takie pole generowało (jak np. w przypadku Ziemi).



1.2. Jak doprowadzić Marsa do "stanu zamieszkalnego"?


Jedną z głównych rzeczy, nad którą powinniśmy się zastanowić to utworzenie sztucznego pola magnetycznego. Planeta musi mieć pole magnetyczne, by atmosfera się utrzymała i nie została porwana przez wiatr słoneczny. Dodatkowym problemem jest też grawitacja Marsa. Mars ma jedną trzecią wartości przyśpieszenia grawitacyjnego, co ma nasza Ziemia, przez co atmosferę trudniej utrzymać.

Niestety, póki co to trochę science-fiction, nie mamy takiej technologii, by stworzyć ogromne pole magnetyczne, czy uaktywniać ruchy sejsmiczne na tak ogromną skalę. Ale!!!!

Jest coś, co możemy na to zaradzić. NASA wpadła na ciekawy pomysł. Można by stworzyć specjalny generator pola magnetycznego i umieścić go w pewnej odległości od Marsa. Jest to jak najbardziej możliwe. Pole magnetyczne takiego generatora byłoby wystarczające, by większość wiatru słonecznego odepchnąć.

Taki generator musiałby być umieszczony cały czas w tym samym miejscu względem Marsa. Musi on być między Marsem a Słońcem. A jak to zrobić? Trzeba umieścić taki generator w tzw. punkcie libracyjnym, zwanym punktem Lagrange'a.  Dokładnie jest to punkt L1.

Punkty Lagrange'a w układzie dwóch ciał powiązanych grawitacyjnie.

Punkt libracyjny jest to takie miejsce, gdzie względem dwóch ciał powiązanych grawitacyjnie, ciało może pozostać w spoczynku. Takich punktów jest cztery w układzie podwójnym (np. Słońce i Mars)

Punkt libracyjny dla Marsa i Słońca znajduje w odległości ok. 1,088 miliona kilometrów od Marsa.

Dzięki temu zabiegowi, atmosfera Marsa będzie w stanie się odbudować. Jednak mimo wszystko to za wolny proces. Jak temu zaradzić? Otóż odpowiedzi musimy szukać przy biegunach planety, a dokładniej w czapach polarnych!

Na czapach polarnych zalega ogromna ilość tzw. suchego lodu (stałego CO2). Gdybyśmy jakimś sposobem podgrzali te czapy, to ogromna ilość CO2 wyemitowałaby do atmosfery, przez co stała by się ona grubsza. Pogrubienie atmosfery zaś spowoduje, że temperatura na Marsie się podniesie za pomocą efektu cieplarnianego, a także będzie wyższe ciśnienie atmosferyczne.

Dodatkowo w czapach polarnych zalega lód wodny, który po roztopieniu dałby radę utworzyć morza, oceany i rzeki.

Ale jak tego dokonać? Nawet jak utworzymy pole magnetyczne, atmosfera się trochę odbuduję dzięki czemu temperatura się podniesie, to ta temperatura wyższa będzie głównie w okolicach równika (bieguny są bardziej narażone na wiatr słoneczny, gdyż generator pola magnetycznego musi być wycelowany w okolice równika (w punkcie Lagrange'a). Przy czapach polarnych temperatura prawdopodobnie pozostanie nadal bardzo niska bądź nawet się jeszcze bardziej zmniejszyć.

Dlatego roztopienie czap polarnych musi nastąpić jeszcze przed utworzeniem sztucznego pola magnetycznego.

Znalazłem jedną z wizji, która mówi, że można ustawić gigantyczne lustra na orbicie Marsa i skierować za ich pomocą promienie słoneczne w stronę czap polarnych. Jednak to trochę fikcja.
 
Przy punkcie libracyjnym jest jeszcze jeden problem - mianowicie stabilność. Punkt ten nie jest aż tak perfekcyjnie stabilny i trzeba będzie mimo wszystko dokonywać korekt orbitalnych za pomocą np. silników manewrowych, a żeby one zadziałały, potrzebne jest paliwo.

Taka odbudowa atmosfery Marsa za pomocą sztucznie ustawionego generatora pola magnetycznego potrwała by co najmniej paręset lat. A to jeszcze nie koniec.
 
 
Pierwsze rośliny.

 
Atmosfera Marsa nie nadaje się nadal do oddychania. W większości składa się z dwutlenku węgla. Potrzebne są rośliny, które zamieniły by go w tlen. Żeby posadzić rośliny na Marsie potrzebne są pewne pierwiastki, które muszą znajdować się w regolicie. Najbardziej pożądanym pierwiastkiem jest azot (N), którego do tej pory nie odnaleziono w marsjańskim regolicie. Bez niego rośliny nie mogłyby się rozwijać.

Jeżeli nie odnajdziemy azotu na Marsie, trzeba będzie wysłać kolonie specjalnych bakterii, które go wytworzą i rozpoczną proces fotosyntezy u roślin.








Pierwszymi roślinami, jakie sprowadzimy na Marsa to mchy i porosty. Są to najtrwalsze rośliny pod względem warunków i one będą budować podstawkę - czyli glebę dla innych roślin np. drzew.

Pierwszymi drzewami jakie posadzimy na Marsie to najprawdopodobniej sosny. Drzewa te są odporne na niski poziom wody czy tlenu, a także jest w stanie wytrzymać niskie temperatury.

Gdy dołoży się jeszcze do tego inżynierię genetyczną, to będzie można modyfikować rośliny, które mogą stać się takimi, które dostosują się do marsjańskich warunków.

W późniejszym etapie będzie można sadzić drzewa liściaste, które produkują znacznie więcej tlenu niż iglaste.

Po długim czasie, atmosfera Marsa może znacznie wzbogacić się w tlen, kolor nieba z bladego brązowego zmieni się błękitne w końcu będzie można myśleć o kolonizacji Marsa. Taki zabieg potrwa kolejne setki lat.

Mars po terraformacji - wizja artysty. Źródło: universetoday.com


3. Loty na Marsa i kolonizacja Marsa.

Postawienie pierwszej, ludzkiej stopy na Marsie, może się odbyć już w bardzo bliskiej przyszłości. Prywatna firma SpaceX, wraz z Elonem Muskiem na czele pracuje nad projektem nowoczesnej rakiety zdolnej do wysłania ludzi na Marsa i przewiezienia nawet 100 osób na pokładzie - trwają prace nad statkiem kosmicznym, zwanym Big Falcon Rocket (BFR)

Wizja artystyczna rakiety BFR - źródło: SpaceX Flickr
Według planów rakieta nie tylko będzie służyła do lotów międzyplanetarnych. Możliwe jest, że takie rakiety będą używane do bardzo szybkiego przemieszczania się między największymi miastami na Ziemi. Może być tak, że taka rakieta np. z Nowego Jorku (USA) do np. Sydney (Australia) przeleci w niecałą godzinę.

Elon Musk planuje rozpocząć pierwszy lot (póki co bezzałogowy - do testów) w 2022 roku na Marsa. W 2023 ma polecieć pierwszy turysta na podróż wokół Księżyca, zgłosił się do tego japończyk Yusaku Maezawa wraz z kilkoma osobami.
W 2024 roku mają stanąć pierwsi ludzie na Czerwonej Planecie.

Firma SpaceX ma nawet bardziej szerokie wizje. Wizje lotów turystycznych po Układzie Słonecznym. Za pomocą tego statku można wysyłać osoby np. do przelotu wokół np. Jowisza, czy Saturna.

Lądowanie rakiety Big F***ng Rocket :D na księżycu Jowisza - Europie - wizja artysty. Źródło: SpaceX

Mam nadzieję, że wszystko pójdzie zgodnie z planem i nawet gdy takie loty się opóźnią, to stanie się to za naszego życia.


Można by było przenosić na Marsa większe grupy ludzi, po czym na Marsie mogło powstać takie małe miasteczko. Jednak co to za życie, gdzie potrzebne jest - jedzenie, trzeba non stop chodzić w specjalnym skafandrze i być zabunkrowany w jakiejś bazie.

Niestety by ludzie mogli zamieszkać na Marsie potrzebna jest terraformacja planety. Jednak takie w pełni terraformowanie planety (pole magnetyczne, roztopienie czap polarnych, posadzenie roślin, które przemienią CO2 na tlen itp.) może zająć setki, a nawet tysiące lat. Także niestety, nie za naszego życia :(

Może za parę milionów lat (oczywiście jeśli nasz gatunek przetrwa do tej pory), gdy Słońce zmieni się w czerwonego olbrzyma, temperatura na Marsie sama się podniesie i w końcu trzeba będzie pomyśleć o terraformacji Marsa, po czym emigrować na inną planetę. Gdy na Ziemi będzie już za gorąco, to może na Marsie będzie optymalna temperatura i warunki do życia.







Jeśli wam się podobało, to udostępniajcie i piszcie w komentarzach :) Pozdrawiam McGoris

ZOBACZ TEŻ:

Mars "Czerwona Planeta" - część I 
Mars "Czerwona Planeta" - część II 
Mars "Czerwona Planeta" - część III 

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz