Az emberiség a Mars felé - magazin Hogyan látja a tudomány terjesztésének főigazgatóságát
Daniel Martin Reina
Miután évszázadok óta megfigyelték a távcsővel és évtizedek óta küldtek űrszondákat, közeleg az a pillanat, amikor az emberek a Mars felszínére lépnek.
"A Föld az emberiség bölcsője, de az ember nem mindig a bölcsőben él." Ezeket a prófétai szavakat 1911-ben mondta a kozmonautika atyjának számító Konstatin Csiolkovsky orosz fizikus. Abban az időben a Mars puszta említése ihlette a kékes növényzet vízióit, amelyek a marsi civilizáció által épített kiterjedt csatornákkal határosak. Az űrkutatásnak köszönhetően ma már tudjuk, hogy a Mars felszíne a homok, a kövek és a láva sivatagja, élet nyomai nélkül, legalábbis manapság.
Mindennek ellenére, a bolygónkhoz való közelsége és hasonlósága miatt a Mars az első úticél, ha egyszer elhagyjuk a földi bölcsőt. Csiolkovszkij tanácsát követve a NASA prioritásai között szerepel, hogy az embereket a 2030-as években a vörös bolygóra vigye. Még néhány magáncégnek is vannak ambiciózus gyarmatosítási tervei. Miután évszázadok óta megfigyelték a távcsővel és évtizedek óta küldtek űrszondákat, közeleg az a pillanat, amikor az emberek a Mars felszínére lépnek.
Lenyűgözte a Mars
A Mars a Földhöz legközelebb eső bolygó a Vénusz után. Körülbelül 35 millió mérföldnyire van tőlünk a legközelebbi pontján. A távcső feltalálásával a tizenhetedik században kezdve a csillagászok felfedezték néhány jellemzőjét, például azt, hogy sarki kupakja van, és napjai alig több mint 24 órán át tartanak. A 20. század második felében a tudósok kizárták a fejlett civilizációk jelenlétét a Marson (lásd: Hogyan látod? 57. sz.), Bár egyesek még mindig abban bíztak, hogy az egyszerű életformákat képes befogadni. A kétségek tisztázására a modern távcsövek és spektroszkópok már nem voltak elegendők. A Marsra kellett menned.
A Hold meghódítására irányuló űrverseny közepén az 1960-as években a NASA több szondát (a tengerészeket) küldött, amelyek átrepültek a vörös bolygón, és első homályos képeket kínáltak nekünk. Egy évtizeddel később a NASA Viking programja végre képes volt fényképeket továbbítani a Mars felszínéről. Ekkor kellett elismernünk, hogy a Mars száraz és ellenséges világ. 1997-ben megérkezett a bolygóra az első terepjáró, a Sojourner, amelyhez 2004-ben még kettő csatlakozott, a Lélek és az Esély. 2012-ben pedig leszállt a Curiosity rover, a legfejlettebb gép, amely valaha a vörös bolygón járt.
A Mars egy lenyűgöző világ. Sajátos vöröses színét a felszínen lévő vas-oxid jelenléte okozza. Itt található a Naprendszer legmagasabb hegye, az Olümposz, 22 km magasan, valamint egy több mint 4500 km hosszú kanyonok gigantikus rendszere, Valles Marineris (Mariner-völgy). Az átlagos hőmérséklet körülbelül –55 ºC. A pólusoknál –150 ºC-ra csökkenhet, de az Egyenlítőnél délben 20 ºC-ra emelkedhet. Az év körülbelül 687 földi napig tart (kb. 669 marsi nap), ami közel kétszerese a földinek. A Mars légköre 95% szén-dioxidból áll, és olyan vékony, hogy a légköri nyomás nem éri el a Föld.
A vörös bolygóra való utazás nehézségei
1948-ban Wernher von Braun, az embereket a Holdra vivő rakéta irányítója emberes utat tervezett a Marsra. Egy évtizeddel később Szergej Koroljov, szovjet kollégája azt állította, hogy a szovjet űrprogram végső célja nem a Hold, hanem a Mars kell, hogy legyen.
Akkor miért nem küldtünk soha emberes hajót a vörös bolygóra? A fő akadály nem a távolság, hanem az energia, amely a különböző pálya-manőverek elvégzéséhez szükséges. A 380 000 km-re lévő Holdra tett utazás során az energia háromnegyede a Föld felszínéről való meneküléssel és egy alacsony pályára jutással, mintegy 300 km magasságban kerül felhasználásra. Ha neked is el kell jutnod a Marsra, fékezned, leszállnod a felszínén, majd vissza kell térned a Földre, a szükséges üzemanyagmennyiség óriási.
Ezzel eljutottunk az űrkutatás alapvető szabályához: a küldetés költségét a sebesség elérésének a cél eléréséhez szükséges változásai alapján számítják ki. Ez a sebességkülönbség Delta-V néven ismert, és ez a nagysága szabályozza a Naprendszeren keresztüli navigációt. A múlt tengerészek hajózási táblákkal rendelkeztek az útvonalakról, hogy kövessék a jó szelet és elkerüljék a zátonyokat; a mai űrügynökség mérnökei rendelkeznek a Delta-V térképével.
A két elliptikus pálya, például a Föld és a Mars közötti minimális Delta-V útvonal Hohmann transzferpályaként ismert. Walter Hohmann német mérnök és matematikus 1925-ben javasolta, ellipszis alakú pályáról áll, amely elfogja az eredetet és a célt. A pálya kiszámítása úgy történik, hogy a Naphoz legközelebbi pontja (perihelion) egybeesik a kiindulási ponttal - például a Földdel -, a legtávolabbi pont (afelület) pedig egybeesik a célponttal - például a Marssal. Ezt a fajta pályát nem csak a bolygók közötti utazáshoz használják. A pilóta nélküli Szojuz űrhajók például a Hohmann-pályán haladva eljutnak a Nemzetközi Űrállomásra (ISS), amely a Föld körül mintegy 400 km magasságban kering. A Hohmann transzferpálya nem a legrövidebb és nem is a leggyorsabb pálya, de a leggazdaságosabb.
A Mars terraformálása
Szakértők úgy vélik, hogy korábban a vörös bolygó éghajlata a Földéhez hasonló volt, sűrű légköre, folyói és tavai voltak. Ha a vörös bolygó egykor kék volt, megfordítható ez a folyamat? Carl Sagan volt az első tudós, aki felvetette ezt a lehetőséget. Sagan 1961-ben javasolta algák telepítését a Vénusz légkörébe a szén-dioxid (CO2) felszívása és a szörnyű üvegházhatás csökkentése érdekében (a Vénuszon a hőmérséklet nem csökken 400 ºC alá). 1982-ben Christopher McKay tudós cikkének eredményeként a „terraformálás” kifejezés népszerűvé vált az égitestet lakhatóvá tételéhez szükséges folyamatokra utalva.