JAK DOTRZE
Dziennikarze Scientific
NA MARSA
American George Musser
i Mark Alpert przedstawiają projekty wyprawy za"ogowej
yprawa na Marsa to nie brzmi zbyt zachcają- Wed"ug najoszczdniejszego dzisiaj planu Mars Direct (Bez-
co. Planeta rzadko zbliŻa si do nas na mniej niŻ poĘrednio na Marsa) początkowy koszt wyniós"by 20 mld do-
80 mln km (to Ęrednia odleg"oĘ pomidzy Zie- larów roz"oŻone na 10 lat plus 2 mld na kaŻdy lot [patrz:
W
mią a Marsem podczas opozycji; w tzw. wielkich opozycjach Najtałszy: lot bezpoĘredni , strona 36]. Opracowany przez
jest ona znacznie mniejsza, np. w roku 1924 i 1971 wynosi"a NASA tzw. projekt wzorcowej misji odniesienia (design refe-
zaledwie 56 mln km, podobnie bdzie w roku 2003 przyp. rence mission) w duŻej mierze wzorowany jest na planie Mars
t"um.). PodróŻ tam i z powrotem musi zają lata. Naukowcy Direct, jednak koszty jego realizacji są w przybliŻeniu dwu-
i inŻynierowie twierdzą, Że potrafią rozwiąza g"ówne proble- krotnie wyŻsze z powodu zwikszonych Ęrodków bezpieczeł-
my techniczne, przed którymi stoi ekspedycja za"ogowa. Naj- stwa i za"ogi liczącej szeĘciu zamiast czterech astronautów.
wikszą przeszkod stanowią ogromne koszty. W najnowszej wersji planu NASA przewiduje si uŻycie
Szacowania kosztów marsjałskiej misji sprowadzają si do trzech pojazdów: bezza"ogowego lądownika towarowego, któ-
jednej kluczowej wielkoĘci: masy pojazdu. LŻejszy pojazd po- ry dostarczy na powierzchni Marsa statek powrotny i urzą-
trzebuje mniejszej iloĘci paliwa, a to decyduje o kosztach lotu dzenia do produkcji paliwa, lądownika mieszkalnego bez za"o-
kosmicznego. Historia planowania wyprawy marsjałskiej to
w duŻej mierze próby zminimalizowania masy bez nadmier- Masa na niskiej orbicie wokó" Ziemi (tony)
0 1000 2000 3000
nego uszczerbku dla bezpieczełstwa i zadał naukowych mi-
3
von Braun (1952)
sji. W 1952 roku pionier techniki rakietowej Wernher von
2788
Stuhlinger i in. (1966)
Braun przedstawi" projekt armady statków kosmicznych na-
pdzanych konwencjonalnymi silnikami na paliwo chemicz- Boeing (1968) 1670
ne startując z orbity wokó"ziemskiej, mia"yby "ączną mas 37
von Braun (1969) 1455
200 t. JuŻ samo wyniesienie na orbit takiej flotylli kosztowa-
Jenkins (1971) 1771
"oby setki miliardów dolarów. Od tego czasu planiĘci poszu-
90-dniowe studium NASA (1989) 980
kują oszczdnoĘci, proponując uŻycie sprawniejszych silni-
Radziecki plan, napd s"oneczny (1989) 355
ków jądrowych lub elektromagnetycznych, zmniejszenie liczby
Mars Direct, napd chemiczny (1990) 280
cz"onków za"ogi lub dublowanych systemów, a takŻe produk-
280
Mars Direct, napd jądrowy (1990)
cj paliwa na samym Marsie [wykres z prawej]. Paliwo na dotarcie do Marsa
Misja wzorcowa NASA, wersja 1 (1993)
645
Masa netto po wylądowaniu
na Marsie
MASY pojazdów w misjach marsjałskich przed startem z orbity wo- Misja wzorcowa NASA, wersja 4 (1999) 437
kó"ziemskiej wyznacznik kosztów wyprawy powoli si zmniej-
Podzia" nie podany
Napd VASIMR (2000) 388
szają. KaŻde oszacowanie obejmuje przewóz "adunku i jednej za"ogi.
START I MONTA
obecnych kosztach transportu na orbit na"by to zadanie, podobnie jak Energia, zbu-
(20 mln dolarów za ton) wys"anie marsjał- dowana w by"ym Związku Radzieckim.
e wszystkich propozycjach wypra- skiego statku by"oby zbyt kosztowne. Wznowienie produkcji obu tych rakiet jest
Wwy za"ogowej na Marsa pierwszą i Przedsibiorstwa lotniczo-kosmiczne pra- jednak nieekonomiczne. A zatem statek
zarazem najwaŻniejszą rzeczą jest wys"a- cują nad projektami efektywniejszych ra- marsjałski najprawdopodobniej bdzie wy-
nie statku na niską orbit wokó" Ziemi kiet, na przyk"ad Delty 4, i pojazdów no- s"any w czĘciach i z"oŻony na orbicie za
(200 500 km nad powierzchnią). Zasadni- Ęnych wielokrotnego uŻytku, jak Venture- pomocą automatycznego dokowania pod
czy problem polega na tym, Że kaŻdy sta- Star. A jednak Żadna z tych maszyn nie zdo- kontrolą z Ziemi. MontaŻ statku na Mi-
tek za"ogowy wykorzystujący obecną tech- "a udęwigną 130-tonowego "adunku. Sa- dzynarodowej Stacji Kosmicznej by"by nie-
nik napdu potrzebowa"by ogromne- turn 5 z czasów programu Apollo wyko- efektywny, gdyŻ jej orbita ma nachyle-
go zapasu paliwa na po- nie 51.6 (pierwotnie 28.5,
dróŻ do Marsa i w efek- zmienione nastpnie, tak by
RAKIETY WSPOMAGAJŃCE
cie mia"by ogromną ma- NA PALIWO STAE SILNIK GÓRNEGO PRZESTRZEĄ
STOPNIA ŃCZNIK ADUNKOWA RAKIETA MAGNUM po-
s: co najmniej 130 t, a
zwoli stosunkowo niedrogo
prawdopodobnie dwu-
wys"a na Marsa pojazd z
krotnie wicej. To za du-
pierwszymi astronautami.
Żo dla obecnych rakiet.
UŻywając tych samych co
Dzisiejsze wahad"owce
wahad"owiec wyrzutni i ra-
i rakiety o duŻym udę-
kiet wspomagających na pa-
wigu, jak Tytan 4B mo-
liwo sta"e, Magnum mog"a-
gą wynieĘ najwyŻej 25 t
by wynieĘ 80 t "adunku na
SILNIKI ZBIORNIK ZBIORNIK OSONA PRZESTRZENI
"adunku. Ponadto przy orbit wokó"ziemską.
RD-120 CIEKEGO WODORU CIEKEGO TLENU ADUNKOWEJ
28 WIAT NAUKI Czerwiec 2000
EDWARD BELL
SARAH L. DONELSON
gi, który wejdzie na orbit wokó" Marsa, oraz za"ogowego stat- i National Space Society (Narodowe Towarzystwo Kosmiczne)
ku podróŻnego (CTV crew transfer vehicle). JeŻeli dwa pierw- poszukuje nowych sposobów zorganizowania wyprawy.
sze pomyĘlnie dotrą do celu, to CTV wyruszy 26 miesicy po Najlepiej opracowany projekt ThinkMars (MyĘl Marsjałska)
starcie obu lądowników w nastpnym oknie startowym, gdy przedstawi"a grupa studentów z Massachusetts Institute of Tech-
obie planety ponownie zbliŻą si do siebie. CTV wyniesie astro- nology i Harvard Business School. Proponują oni utworzenie
nautów w rejon Marsa i po"ączy si z lądownikiem mieszkal- dochodowej korporacji do zarządzania projektem misji mar-
nym. Ludzie przesiądą si do niego, wylądują na powierzchni sjałskiej zawiera"aby ona kontrakty na wykonanie poszcze-
planety i spdzą tam 500 dni. Nastpnie wystartują w statku gólnych zadał z prywatnymi przedsibiorstwami i oĘrodkami
powrotnym, a CTV oczekujący na orbicie zabierze ich na Zie- badawczymi NASA. Rząd Stanów Zjednoczonych i rządy in-
mi. Co 26 miesicy bdą wyrusza kolejno po trzy pojazdy aŻ nych pałstw kupowa"yby miejsca za"ogowe lub "adunkowe na
do utworzenia infrastruktury sta"ej bazy. statku marsjałskim po obniŻonej cenie. Pozosta"e potrzebne fun-
Szacunkowe koszty misji realizowanych wed"ug tych pla- dusze uzyskiwano by ze sprzedaŻy akcji promocyjnych, praw do
nów bdą niŻsze niŻ Midzynarodowej Stacji Kosmicznej czy relacji medialnych i licencji na rozwiązania technologiczne.
programu Apollo. Wydatki NASA czsto przekraczają ustalo- Badacze wykazali, Że wyprawa za"ogowa jest technicznie
ne kosztorysy. Dlatego wielu entuzjastów eksploracji Marsa wykonalna. Teraz entuzjaĘci muszą wygra z podatnikami, po-
z takich organizacji, jak Mars Society (Towarzystwo Marsjałskie) litykami i szefami biznesu, którym przyjdzie p"aci rachunki.
MISJA WZORCOWA NASA
1 Startują dwa bezza"ogowe
statki, są montowane
5. CTV powraca na Ziemi
na orbicie i wys"ane
w ciągu szeĘciu miesicy.
na Marsa.
Astronauci przesiadają si
do kapsu"y powrotnej i wodują.
KAPSUA
POWROTNA
4. Po 500 dniach astronauci startują
ZAOGOWY
w statku powrotnym i "ączą si
STATEK
LŃDOWNIK TOWAROWY
z czekającym na nich CTV.
PODRÓNY (CTV)
LŃDOWNIK ZAOGOWY
ZAOGOWY
LŃDOWNIK
STATEK
ZAOGOWY
PODRÓNY (CTV)
2. Za"ogowy statek
CTV startuje ZAOGOWY
26 miesicy STATEK
po statkach PODRÓNY (CTV)
bezza"ogowych.
PodróŻ trwa
3. Po dotarciu na orbit wokó" Marsa
6 miesicy.
astronauci przechodzą do krąŻącego
tam juŻ lądownika mieszkalnego.
Opuszczają si w nim na powierzchni
w sąsiedztwie lądownika towarowego.
STATEK POWROTNY
odpowiada"o po"oŻeniu rosyjskiego kosmo- zaprojektowali rakiet o nazwie Magnum, ce. Rakiety wspomagające taki prom bdą
dromu Bajkonur przyp. t"um.), tymcza- która moŻe wynosi oko"o 80 t na orbit. do"ączane do nowej dwustopniowej rakiety
sem startując z kosmodromu na przylądku UmoŻliwi ona zbudowanie 130-tonowego napdzanej trzema silnikami rosyjskiej kon-
Canaveral na Florydzie "atwiej jest wynieĘ statku marsjałskiego po zaledwie dwóch strukcji RD-120. Magnum moŻe wynieĘ "a-
"adunek na orbit o nachyleniu 28.5. Wa- startach. Magnum jest przystosowana do dunek o d"ugoĘci 28 m, a pokrywa jej górne-
had"owiec dostarczy za"og na statek mar- tych samych wyrzutni i rakiet wspomagają- go stopnia pos"uŻy jako os"ona termiczna
sjałski, gdy tylko zostanie on ukołczony. cych na paliwo sta"e co obecne wahad"ow- statku marsjałskiego.
Aby uproĘci montaŻ, naleŻy PoniewaŻ Magnum wykorzysta istnie-
zminimalizowa liczb startów jące rakiety wspomagające i wyrzutnie,
Udęwig na niską orbit
i po"ączeł na orbicie. InŻynierowie (tony) poniesione koszty bdą stosunkowo nie-
0 20 40 60 80 100
z NASA Marshall Space Flight duŻe: oko"o 2 mld dolarów na skonstru-
Center w Huntsville w Alabamie owanie rakiety i 2 mln za ton "adunku
OBECNE RODKI WYNOSZENIA
przy kaŻdym starcie, czyli 10-krotnie
Tytan 4B
22
WSPÓCZESNE RODKI wyno-
mniej niŻ w przypadku wahad"owca.
szenia są niewystarczające dla
Wahad"owiec
23 MoŻna teŻ zbudowa z podzespo"ów wa-
za"ogowej wyprawy na Marsa.
had"owca jeszcze potŻniejszą rakiet we-
Wys"anie 130-tonowego statku
d"ug projektu inŻyniera Roberta Zubri-
PROPONOWANE RODKI WYNOSZENIA
marsjałskiego na orbit wokó"
Delta 4 Heavy na. W tej rakiecie o nazwie Ares pra-
23
Ziemi wymaga"oby szeĘciu star-
cowa"by bardziej wydajny silnik trzecie-
tów Tytana 4B, wahad"owca, ra-
VentureStar
25
go stopnia, który pozwoli"by wys"a sta-
kiety Delta 4 Heavy lub pojazdu
Magnum
80
tek za"ogowy bezpoĘrednio na trajektori
VentureStar ale tylko dwóch
startów Magnum. ku Marsowi.
WIAT NAUKI Czerwiec 2000 29
ALFRED T. KAMAJIAN
SARAH L. DONELSON
SYSTEM NAPóDOWY
aki napd powinien mie statek za"ogowy, który "ym ciągu to Żó"wie d"uŻej si rozpdzają, ale
LEGENDA
J
DO ILUSTRACJI
poleci z orbity oko"oziemskiej na Marsa? Projek- oszczdzają paliwo. Oba mogą znaleę zastosowa-
tanci rozwaŻają kilka rozwiązał kaŻde ma swoje nie w róŻnych fazach tej samej misji. Rakiety o du-
PALIWO
zalety i wady. Zasadniczą kwestią jest wymiennoĘ Żym ciągu pozwalają szybko przetransportowa lu-
PRŃD ELEKTRYCZNY
si"y ciągu rakiety i sprawnoĘci paliwowej. Systemy dzi, podczas gdy pojazdy o ma"ym ciągu są
POLE MAGNETYCZNE
o duŻym ciągu są niczym zające przyspieszają przydatne do wolnego przewoŻenia "adunków lub
szybciej, ale zuŻywają wicej paliwa. Systemy o ma- statków bez za"ogi. TLEN
SILNIKI CHEMICZNE
Niemal wszystkie wystrzelone dotąd pojazdy kosmiczne mia"y rakietowe silniki chemiczne, któ-
Ciąg: 110 000 N
re zwykle spalają wodór w tlenie, wykorzystując rozprŻające si gazy spalinowe do wytworze-
PrdkoĘ wyrzutu spalin: 4.5 km/s
nia ciągu (nadal jeszcze stosuje si znacznie "atwiejsze do przechowywania, cho mniej wydaj-
Przyk"adowy czas dzia"ania: 21 min
ne paliwa wglowodorowe, np. naft, dwumetylohydrazyn itp. przyp. t"um.). Ta sprawdzona
Przyk"adowy udzia" masy paliwa: 55%
technologia gwarantuje najwikszy ciąg, ale
jest ma"o wydajna. Rakieta z silnikami chemicznymi potrzebowa"aby olbrzymich ilo-
Ęci paliwa, aby wynieĘ za"ogowy statek na Marsa. Jeden z projektów zak"ada wy-
WYRZUT
PALIWO
korzystanie 233-tonowego statku, który mia"by rozpoczą podróŻ ze 166 t ciek"ego
GAZÓW
wodoru i tlenu. W trzech stopniach rakiety zastosowano by siedem silników RL-10 (wy-
s"uŻony model uŻywany w wielu amerykałskich rakietach). Pierwszy stopieł wpro-
TLEN
wadzi"by statek na silnie wyd"uŻoną orbit eliptyczną wokó" Ziemi, drugi umieĘci"by
go na trajektorii ku Marsowi, a trzeci umoŻliwi"by powrót na Ziemi po zakołczeniu
KOMORA SPALANIA misji. KaŻdy stopieł dzia"a"by kilka minut, po czym by"by odrzucany.
CHRISTOPH BLUMRICH
TERMICZNE SILNIKI JŃDROWE
Rakiety o termicznym napdzie jądrowym (NTR Nuclear Thermal Rocket) zbudo- WODÓR PRóT PALIWOWY REAKTORA
wano i poddano testom naziemnym w latach szeĘdziesiątych w ramach programu
Rover/NERVA finansowanego przez rząd Stanów Zjednoczonych. Wytwarzają one ciąg
dziki przep"ywowi ciek"ego wodoru przez reaktor jądrowy na paliwo sta"e; wodór
podgrzany do temperatury powyŻej 2500C wyp"ywa z wielką prdkoĘcią przez dy-
sz rakiety. Napd jądrowy pozwala uzyska dwukrotnie wikszy pd z kilograma
paliwa niŻ najlepsze silniki chemiczne, a reaktor moŻe by wykorzystany równieŻ do
produkcji energii elektrycznej na statku kosmicznym. 170-tonowy statek za"ogowy
z trzema termicznymi silnikami jądrowymi i za-
Ciąg: 67 000 N
pasem oko"o 90 t ciek"ego wodoru móg"by dotrze na Marsa w ciągu 6 7 miesicy. Najwikszą
PrdkoĘ wyrzutu: 9 km/s
przeszkod stanowi jednak sprzeciw opinii publicznej wobec umieszczania reaktorów jądrowych
Przyk"adowy czas dzia"ania: 27 min
w kosmosie dotyczy to równieŻ wielu innych systemów napdowych. NASA nie finansowa"a ba-
Przyk"adowy udzia" masy paliwa: 32%
dał nad reaktorami do pojazdów kosmicznych przez blisko 10 lat.
CHRISTOPH BLUMRICH
SILNIKI JONOWE
Zaproponowany po raz pierwszy w latach pidziesiątych napd jonowy stanowi jedną z wie-
Ciąg: 30 N
lu technologii wykorzystujących pole elektryczne zamiast ciep"a do odrzucenia czynnika robo-
PrdkoĘ wyrzutu: 30 km/s
czego. Paliwo w postaci gazowej, na przyk"ad pary cezu, lub ksenon, dostaje si do komory,
Przyk"adowy czas dzia"ania: 79 dni
gdzie jest jonizowane przez dzia"o elektronowe podobne do tych w kineskopach telewizyjnych.
Przyk"adowy udzia" masy paliwa: 22%
Napicie przy"oŻone do pary metalowych siatek (ujemne potencja"y na kaŻdej z nich) oddzie-
la dodatnio na"adowane jony, które zostają przyspieszone i wystrzelone przez
ELEKTRON JON
siatk na zewnątrz silnika. RównoczeĘnie katoda w tylnej czĘci silnika wprowa-
dza elektrony do wiązki jonów pojazd nie gromadzi wic ujemnego "adunku. Po-
nad rok temu sonda Deep Space 1 rozpocz"a pierwszy midzyplanetarny test
takiego silnika. ZuŻywa on 2.5 kW energii s"onecznej i wytwarza ma"y, lecz sta"y
ciąg 0.1 N. Niestety, siatki przyspieszające cząstki, ale równoczeĘnie stające im
na drodze, nie pozwalają osiągną mocy rzdu megawatów, potrzebnej do reali-
zacji marsjałskich wypraw za"ogowych. Ponadto wielki silnik musia"by czerpa
energi z reaktorów jądrowych baterie s"oneczne o mocy ponad 100 kW są zbyt
KATODA
SIATKI
duŻe dla statku kosmicznego.
CHRISTPH BLUMRICH; ŁRÓDO: JAMES S. SOVEY NASA Glenn Research Center
SILNIKI MAGNETOHYDRODYNAMICZNE
KATODA
Silniki MHD przyspieszają na"adowane cząstki za pomocą pola magnetycznego, a nie elek-
trycznego. Urządzenie ma kszta"t tunelu uformowanego przez zewntrzną powierzchni
stoŻkową anody oraz osiowy prt katody. Napicie pomidzy dwiema elektrodami jonizuje
czynnik roboczy, powodując radialny przep"yw silnego prądu przez gaz i dalej wzd"uŻ kato-
dy. Prąd p"ynący katodą generuje ko"owe pole magnetyczne, które oddzia"uje z radialnym
prądem w gazie, przyspieszając cząstki w kierunku prostopad"ym do obu kierunków czy-
li osiowo. Czynnikiem roboczym moŻe by (wed"ug rosnącej efektywnoĘci): argon, lit lub
wodór. Po dziesicioleciach zmiennego zaintereso-
Ciąg: 100 N
wania NASA wznowi"a w ubieg"ym roku prace nad
ANODA
PrdkoĘ wyrzutu: 20 100 km/s
silnikami MHD. W wyniku prób dokonanych w Prin-
Przyk"adowy czas dzia"ania: 21 25 dni
ceton University oraz w instytutach badawczych w Rosji, Niemczech i Japonii zbudowano pro-
Przyk"adowy udzia" masy paliwa: 6.7 31%
totyp silnika o mocy 1 MW, w którym zastosowano 2-milisekundowe impulsy prądu.
30 WIAT NAUKI Czerwiec 2000
CHRISTPH BLUMRICH; ŁRÓDO:
MICHAEL L
A
POINTE
NASA
Glenn Research Center
SILNIKI HALLA
MAGNES PIERCIENIOWY
Podobnie jak przy napdzie jonowym, silnik oparty na efekcie Halla wykorzystu-
je pole elektryczne do wyrzucenia dodatnio na"adowanych cząstek (najczĘciej jo-
nów ksenonu). RóŻnica polega na sposobie wytwarzania pola. PierĘcieł magne-
sów wytwarza radialne pole magnetyczne, które zmusza elektrony do krąŻenia
wewnątrz pierĘcienia. Ruch elektronów wzbudza z kolei osiowe pole elektryczne
przyspieszające jony. Zaletą tego systemu jest brak siatek jego powikszanie
bdzie "atwiejsze niŻ w przypadku silnika jonowego. SprawnoĘ jest mniejsza,
ale moŻna ją zwikszy przez dodanie drugiego stopnia. Silniki, w których wy-
korzystano efekt Halla, by"y stosowane w ro-
Ciąg: 30 N
syjskich satelitach od początku lat siedem-
RDZEĄ MAGNETYCZNY
PrdkoĘ wyrzutu: 15 km/s
dziesiątych, a ostatnio technologia ta po-
Przyk"adowy czas dzia"ania: 90 dni
wraca do "ask w Stanach Zjednoczonych. Najnowsza wersja silnika, efekt wspó"pracy rosyjsko-
Przyk"adowy udzia" masy paliwa: 38%
-amerykałskiej, zuŻywa oko"o 5 kW i wytwarza ciąg 0.2 N.
SILNIKI INDUKCYJNE
Silniki tego typu to kolejna technologia ponownie rozpatrywana przez
KONDENSATOR CEWKA ETAP 1 ETAP 2
NASA. Urządzenie dzia"a na zasadzie sekwencji gwa"townie zmienia-
jących si wydarzeł, które podobnie jak w silniku MHD wytwarzają prosto-
pad"e pola elektryczne i magnetyczne. Proces ten rozpoczyna si, gdy
dysza wyrzuca strumieł gazu (zwykle argonu), który rozprŻa si na
powierzchni p"askiej cewki elektrycznej o Ęrednicy oko"o 1 m. Nastp-
nie bateria kondensatorów wy"adowuje si, wytwarzając impuls prądu
w cewce trwający oko"o 10 s. Radialne pole magnetyczne generowa-
ne przez impuls indukuje ko"owe pole elektryczne w gazie, jonizując go i
zmuszając cząstki do ruchu obrotowego w kierunku przeciwnym do
DYSZA
wymuszonego przez impuls prądu.
PoniewaŻ ich ruch jest prostopad"y do pola magnetycznego, zostają one wypchnite na ze-
Ciąg: 20 N
wnątrz. W odróŻnieniu od innych silników elektromagnetycznych silnik indukcyjny nie potrze-
PrdkoĘ wyrzutu: 50 km/s
buje elektrod, które po prostu zuŻywają si, a jego moc moŻe by podnoszona dziki proste-
Przyk"adowy czas dzia"ania: 110 dni
mu zwikszaniu czstoĘci impulsów. W systemie o mocy 1 MW impulsy powinny nastpowa
Przyk"adowy udzia" masy paliwa: 14%
200 razy na sekund.
SILNIK VASIMR
MAGNES CENTRALNA KOMORA GRZEWCZA
Silnik plazmowy o zmiennym impulsie w"aĘciwym (VASIMR
Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) stano-
wi pomost midzy systemami o duŻym i ma"ym ciągu. Pali-
wo tego silnika g"ównie wodór najpierw zostaje zjonizowa-
ne za pomocą fal radiowych, a nastpnie wdruje do centralnej
DAWIK
komory, którą przenika pole magnetyczne. Tu cząstki zaczy- ANTENA RADIOWA
nają wirowa wokó" linii si" pola magnetycznego z pewną na-
turalną czstoĘcią. Bombardując cząstki falami radiowymi o tej samej czstoĘci, silnik podgrzewa je do temperatury 10 mln stopni. Dy-
sza magnetyczna przekszta"ca ruch wirowy w osiowy i wytwarza ciąg. Regulując tryb nagrzewania i magnetyczny d"awik, pilot moŻe
kontrolowa wielkoĘ odrzutu mechanizm dzia"a analogicznie do samochodowej skrzyni biegów. Przymykając d"awik, uzyskujemy
wysoki bieg: redukuje on liczb wylatujących cząstek (a wic ciąg), ale utrzy-
muje ich wysoką temperatur (a wic prdkoĘ wylotu). Otwarcie d"awika od-
Niski bieg Wysoki bieg
powiada niskiemu biegowi: wysoki ciąg, ale niska wydajnoĘ. W pojeędzie
Ciąg: 1200 N 40 N
kosmicznym bdzie si uŻywa niskiego biegu i dopalaczy, aby oderwa si
PrdkoĘ wyrzutu: 10 km/s 300 km/s
od orbity wokó"ziemskiej, po czym wysokiego biegu do podróŻy midzyplane-
Przyk"adowy czas dzia"ania: 2.1 dnia 53 dni
tarnej. NASA zamierza przetestowa w kosmosie silnik o mocy 10 kW w ro-
Przyk"adowy udzia" masy paliwa: 46% 2.4%
ku 2004, jednak wyprawa marsjałska wymaga 10 MW.
AGLOWCE SONECZNE
SOWNIK TERMINÓW RAKIETOWYCH
W s"onecznych Żaglowcach pojazdach niczym z literatury fanta-
stycznonaukowej wymiennoĘ midzy ciągiem a sprawnoĘcią do-
Ciąg: si"a, którą silnik rakietowy danego typu wytwarza
prowadzona jest do maksimum. Popychane są delikatnym ciĘnie-
w czasie lotu, wyraŻona w newtonach (N).
niem Ęwiat"a s"onecznego, s"abym lecz darmowym. agiel powinien
mie co najmniej 4 km2 powierzchni, aby przewieę 25 t z orbity
PrdkoĘ wyrzutu: prdkoĘ, z jaką czynnik roboczy
oko"oziemskiej na Marsa w ciągu roku. Musi by wykonany z ma-
opuszcza silnik, miara wydajnoĘci paliwa.
teria"u o gstoĘci powierzchniowej nie przekraczającej 1 g/m2 (dzi-
siejsze w"ókna wglowe są prawie tak cienkie). Nastpnym wyzwa-
Przyk"adowy czas dzia"ania: czas, przez który silnik mu-
niem bdzie rozwinicie tak wielkiej i jednoczeĘnie delikatnej
si pracowa, by nada prdkoĘ ucieczki "adunkowi o ma-
struktury. W roku 1993 rosyjskie konsorcjum Regatta dokona"o roz-
sie 25 t umieszczonemu na orbicie wokó" Ziemi. Jest on
winicia w kosmosie zwierciad"a Znamia o powierzchni 300 m2, jed-
odwrotnie proporcjonalny do ciągu.
nak podczas drugiej próby w ubieg"ym roku zwierciad"o spląta"o
si. NASA niedawno podj"a si finansowania analogicznego pro-
Przyk"adowy udzia" masy paliwa: czĘ ca"kowitej ma-
jektu Żagla magnetycznego,
Ciąg: 9 N/km2 (w odleg"oĘci Ziemi sy statku, jaka przypada na paliwo (w powyŻszym scena-
wykorzystującego wiatr s"o-
od S"ołca)
riuszu). IloĘ paliwa zaleŻy wyk"adniczo od prdkoĘci
neczny (na"adowane cząstki
PrdkoĘ wyrzutu: nie dotyczy
wyrzutu.
p"ynące ze S"ołca) zamiast
Przyk"adowy czas dzia"ania: 58 dni
Ęwiat"a s"onecznego.
WIAT NAUKI Czerwiec 2000 31
CHRISTOPH BLUMRICH; ŁRÓDO:
JAMES S. SOVEY
NASA Glenn Research Center
CHRISTOPH BLUMRICH; ŁRÓDO: ROBERT VONDRA
TRW
,
RALPH H. LOVBERG
University of California, San Diego
i C. LEE DAILEY
CHRISTOPH BLUMRICH; ŁRÓDO:
FRANKLIN CHANG-DIAZ
NASA Johnson Space Center
JAKŃ TRASó WYBRA?
z niskiej orbity wokó" Ziemi, na której statek ma juŻ duŻą prdkoĘ
silniki muszą ją wówczas zwikszy o mniej wicej 3.5 km/s. (Przy
TRAJEKTORIE KONIUNKCYJNE starcie z orbity ksiŻycowej przyrost móg"by by jeszcze mniejszy,
dlatego KsiŻyc uwzgldniano we wczeĘniejszych planach misji mar-
la rakiet o duŻym ciągu najekonomiczniejszym sposobem do- sjałskich. W nowszych wersjach pomija si go jako niekonieczne
Dtarcia na Marsa jest tzw. orbita przejĘciowa Hohmanna. Jest ona i drogie rozwiązanie.) Po osiągniciu rejonu Marsa silniki hamują-
elipsą styczną do orbity Ziemi i do orbity Marsa, co pozwala mak- ce statku lub hamowanie atmosferyczne (tzw. aerobraking) mu-
symalnie wykorzysta ruchy orbitalne planet. Statek kosmiczny wy- szą doprowadzi do zmniejszenia jego prdkoĘci o mniej wicej
ruszy, gdy Mars wyprzedzi Ziemi o kąt oko"o 45 (pozycja ta po- 2 km/s, aby wszed" na orbit, lub o 5.5 km/s, by wylądowa".
wtarza si co 26 miesicy). Nastpnie podąŻy lotem Etap powrotny to odwrócenie powyŻszej sekwencji.
ODLOT Z MARSA
beznapdowym, aŻ dogoni Marsa i zostanie przez nie- Ca"a podróŻ zajmie przecitnie nieco ponad 2.5
go przechwycony dok"adnie po przeciwnej stronie roku: 260 dni na kaŻdy etap i 460 dni na Marsie.
S"ołca w stosunku do wyjĘciowej pozycji Ziemi. W praktyce z powodu eliptycznoĘci i nachy-
Taką konfiguracj planet astronomowie nazy- lenia wzajemnego orbit planetarnych opty-
wają koniunkcją. Aby powróci na Ziemi malna trajektoria moŻe by nieco krótsza lub
astronauci bdą oczekiwa, aŻ Mars wyprze- nieco d"uŻsza. W g"ównych projektach, jak
dzi Ziemi o kąt oko"o 75. Wystartują wów- Mars Direct czy wzorcowa misja NASA, fa-
ODLOT
czas po "uku wewntrznym i pozwolą Ziemi woryzuje si trajektorie koniunkcyjne. Za-
Z ZIEMI
dogoni i przechwyci ich statek. PRZYLOT k"ada si jednak skrócenie lotu przez spale-
PRZYLOT
NA MARSA
KaŻdy etap wymaga dwukrotnego w"ączenia nie niewielkiej iloĘci dodatkowego paliwa.
NA ZIEMIó
silników do zmiany przyspieszenia. Startując Staranne zaplanowanie trasy moŻe zapew-
z powierzchni Ziemi i uzyskując prdkoĘ oko"o ni statkowi naturalny powrót na Ziemi w ra-
11.5 km/s, statek uwolni si od przyciągania Ziemi zie awarii silników. (To strategia podobna do
i osiągnie orbit przejĘciową. Inne rozwiązanie to start zastosowanej w locie Apollo 13).
TRAJEKTORIE OPOZYCYJNE
PRZYLOT
ODLOT
NA MARSA
Z MARSA
aukowcy z NASA w planach misji tradycyjnie uwzgldniają trajektorie opozy-
Ncyjne, poniewaŻ umoŻliwiają one skrócenie podróŻy. Są bowiem okresy, kiedy
Ziemia maksymalnie zbliŻa si do Marsa, co astronomowie okreĘlają jako opozycj.
PRZYLOT
Plan wykorzystania tych trajektorii przewiduje dodatkowe w"ączenie silników na
NA ZIEMIó
trasie, by zwikszy prdkoĘ statku. Typowa podróŻ zajmie 1.5 roku: 220 dni w dro-
dze na Marsa, 30 dni na planecie i 290 dni na powrót. Trajektoria powrotna odchyla
si ku S"ołcu, statek bdzie mia" moŻliwoĘ manewru grawitacyjnego w pobliŻu We-
nus, po czym dogoni Ziemi. KolejnoĘ etapów moŻe by zamieniona wtedy dolot
bdzie d"uŻszy niŻ powrót. Mimo Że trajektorie tego typu od dawna juŻ nie by"y bra-
ne pod uwag d"ugi czas lotu przy krótkim pobycie na Marsie mogą okaza si
ODLOT
uŻyteczne w przypadku potŻnych rakiet jądrowych lub misji cyklicznych, które za-
Z ZIEMI
k"adają wahad"owy ruch statków pomidzy planetami bez zatrzymywania.
TRAJEKTORIE MAEGO CIŃGU
la"by si od Ziemi po spirali. Paliwo zgromadzone w zbiornikach
akiety o ma"ym ciągu na przyk"ad z silnikami jonowymi zuŻy- os"oni astronautów przed promieniowaniem. Przelot midzypla-
Rwają niewiele paliwa, są jednak zbyt s"abe, by wyrwa statek
netarny zajmie kolejne 85 dni. Pierwszy etap trasy statek odb-
z pola ziemskiej grawitacji od razu. Muszą stopniowo poszerza
dzie na wysokim biegu, w po"owie zostanie w"ączony bieg niski
orbit, oddalając si od planety po spirali niczym samochód zjeŻ- i wtedy rozpocznie si hamowanie. Po dotarciu w rejon Marsa
dŻający serpentynami z góry. Osiągnicie prdkoĘci ucieczki mo- czĘ statku oddzieli si i wyląduje, podczas gdy reszta zawiera-
Że zają rok za"oga nie powinna by przez tak d"ugi czas naraŻo- jąca modu" do podróŻy powrotnej minie planet i kontynuując ha-
na na promieniowanie z otaczających Ziemi pasów radiacyjnych
mowanie, osiągnie orbit wokó" Marsa 131 dni póęniej.
van Allena. Ale transportowi towarów
to nie przeszkadza; ludzi zaĘ moŻna do-
PRZYBYCIE
WEJCIE
NA MARSA
NA ORBITó
wieę kosmiczną taksówką (rodzajem
(OBLOT)
WOKÓ
wahad"owca) do pustego statku, gdy ten
MARSA
bdzie juŻ blisko punktu ucieczki. Kiedy
30-DNIOWA ORBITA SPIRALNA
juŻ do niego wsiądą, odpalą dodatkowy
silnik, by odlecie na Marsa. MoŻe to by
silnik zarówno o duŻym, jaki i ma"ym
ciągu. Jedna z analiz drugiej wersji za-
ODLOT
k"ada prac silnika indukcyjnego przez Z ZIEMI
40 dni, nastpnie 85-dniowy lot beznap-
dowy i kolejne 20 dni dzia"ania silnika
w rejonie Marsa.
Silnik VASIMR daje jeszcze inne moŻ-
liwoĘci. Pracując na niskim biegu (umiar-
50 25 0 25 50 75 100
kowany ciąg i niska wydajnoĘ), przez
Odleg"oĘ (promienie Ziemi)
30 dni rozpdza"by pojazd, który odda-
32 WIAT NAUKI Czerwiec 2000
ILUSTRACJE: EDWARD BELL
LOT MIóDZYPLANETARNY
odczas podróŻy na Marsa najwaŻniej- jednak, Że taka roczna dawka zwikszy"aby dróŻujący na KsiŻyc lub Marsa są pozba-
Psze dla bezpieczełstwa za"ogi bdą sys- prawdopodobiełstwo Ęmierci astronauty na wieni tej ochrony. Na szczĘcie cząstki moŻ-
temy podtrzymywania Życia. Naukowcy z raka w ciągu nastpnych 30 lat zaledwie na "atwo zatrzyma. Najlepsze są os"ony
NASA Johnson Space Center w Houston o kilka procent. Tabletki przeciwutleniacza wykonane z materia"ów bogatych w wo-
rozpoczli juŻ prace nad zwikszeniem mogą jeszcze zmniejszy to ryzyko. dór, takich jak polietylen lub woda: ciŻ-
efektywnoĘci i niezawodnoĘci obecnych sys- Promieniowanie pochodzące ze S"ołca sze atomy nie są juŻ tak efektywne, ponie-
temów. Grupy wolontariuszy spdza"y po jest groęniejsze, poniewaŻ nieprzewidy- waŻ zderzenia protonów mogą uwalnia
trzy miesiące w zamknitych pomieszcze- walny rozb"ysk moŻe napromieniowa skó- z ich jąder neutrony, wywo"ując niebez-
niach przeznaczonych do testowania no- r dawką 4000 remów (40 Sv), a organy pieczną kaskad promieniowania. Dzie-
wych technologii odzyskiwania powietrza wewntrzne dawką 200 remów (2 Sv) ze siciocentymetrowa warstwa wody redu-
i wody. Jako uzupe"nienie metod fizycz- skutkiem Ęmiertelnym. Co najmniej jedna kuje dawk promieniowania do 20 remów
nych i chemicznych eksperymenty przewi- taka burza zdarza si w okresie maksimum (0.2 Sv). Planuje si utworzenie na statku
dywa"y demonstracj regeneracji biologicz- 11-letniego cyklu aktywnoĘci s"onecznej, marsjałskim schronu przed burzami s"o-
nej, na przyk"ad przetwarzania sta"ych a mniejsze, cho takŻe silne burze, wystpu- necznymi i to w prosty sposób umiesz-
odchodów ludzkich w nawóz do uprawy ją co par lat. Astronautów przebywają- czając zapasy wody w zbiornikach otacza-
pszenicy, która dostarcza"a wolontariuszom cych na niskiej orbicie wokó"ziemskiej chro- jących sypialni za"ogi. Satelity obserwujące
tlenu i z której piekli ĘwieŻy chleb. ni pole magnetyczne naszej planety, które S"ołce bdą ostrzega astronautów o gro-
Naukowcy zastanawiają si takŻe, jak przechwytuje lub odchyla protony, lecz po- Żącym rozb"ysku.
zminimalizowa szkodliwe efekty d"ugo-
trwa"ego pobytu w niewaŻkoĘci. U astro-
nautów, którzy spdzili kilka miesicy na
TransHab
orbicie wokó" Ziemi, stwierdzono znaczne
POZIOM 4
straty masy koĘci i inne problemy zdrowot-
tunel ciĘnieniowy
ne [patrz: R. J. White, Cz"owiek w stanie
niewaŻkoĘci ; wiat Nauki, listopad 1998].
Jednym ze sposobów przeciwdzia"ania atro-
fii moŻe by wprowadzenie statku marsjał-
skiego w wolny ruch obrotowy podczas
przelotu midzyplanetarnego. Niektóre pro-
jekty przewidują uŻycie liny lub kratowni-
cy do po"ączenia kabiny za"ogowej z prze-
ciwwagą, którą moŻe stanowi zuŻyty
stopieł rakiety. Jeden obrót na minut wo-
kó" 340-metrowego ramienia bdzie symu-
lowa" ciąŻenie 0.38 g, czyli takie, jak na po-
wierzchni Czerwonej Planety. Dwukrotne
POZIOM 4
POZIOM 3 pomieszczenia rekreacyjne
zwikszenie prdkoĘci obrotów skróci ra-
mi obrotu czterokrotnie, ale jednoczeĘnie
zwikszy si" Coriolisa, która bdzie powo-
dowa ko"ysanie astronautów podczas po-
ruszania si wewnątrz statku. PlaniĘci mar-
sjałskiej misji nie są jednak entuzjastami POZIOM 3
pojazdów wirujących w czasie lotu, ponie-
waŻ skomplikuje to manewrowanie i utrzy-
mywanie "ącznoĘci. SpecjaliĘci od medycy-
POZIOM 2
ny kosmicznej rozwaŻają równieŻ inne
moŻliwoĘci, na przyk"ad zestawy wiczeł
fizycznych, dobór diety i wirujące fotele.
Kolejnym problemem jest promieniowa-
POZIOM 1
nie. Za"oga bdzie wystawiona na dwa jego
rodzaje: promieniowanie kosmiczne, czyli POZIOM 2 pokój techniczny i kabiny za"ogi
jony o wysokiej energii, które nieustannie
przemierzają naszą galaktyk, oraz promie-
niowanie spowodowane rozb"yskami s"o-
necznymi, w czasie których ze S"ołca wy-
rzucane są potŻne strumienie protonów.
Promieniowanie kosmiczne ma wikszą
POMIESZCZENIA ZAOGOWE na stat-
energi niŻ protony emitowane ze S"ołca ku marsjałskim mogą by podobne do
nadmuchiwanego modu"u TransHab,
i dlatego trudniej jest si przed nimi os"oni.
który zosta" opracowany dla Midzyna-
Nieos"onity astronauta w kosmosie otrzy-
rodowej Stacji Kosmicznej (na górze z le-
ma"by dawk 75 remów (0.75 Sv; jeden si-
wej). Modu" bdzie mia" cztery poziomy
wert to 100 remów) w ciągu roku; wewnątrz
(powyŻej). Dolny poziom pomieĘci kuch-
statku o aluminiowych Ęcianach gruboĘci
ni i mes, na wyŻszych poziomach znaj-
6 cm dawka bdzie mniejsza o 20%. (Dodat-
dą si pomieszczenia do spania i do wi-
kowe os"ony niewiele dadzą. Nawet na po-
czeł fizycznych (z prawej).
POZIOM 1 mesa i kuchnia
wierzchni Marsa astronauci bdą otrzymy-
wa podobną dawk.) Lekarze twierdzą
WIAT NAUKI Czerwiec 2000 33
NASA
LŃDOWANIE I WZLOT Z POWIERZCHNI
ądowanie za"ogowego pojazdu bdzie Ęlonym kątem, by nie ulec odbiciu od at- Po 500-dniowym pobycie na Marsie astro-
Lzdecydowanie bardziej skomplikowa- mosfery lub spaleniu na skutek zbyt wiel- nauci na pok"adzie statku powrotnego wy-
ne niŻ lądowanie statków Apollo na KsiŻy- kiego tarcia; kozio"kowaniu przeciwdzia- startują z powierzchni planety i spotkają si
cu. Mars w odróŻnieniu od KsiŻyca ma at- "a"o wprowadzenie ich w ruch obrotowy na orbicie ze statkiem CTV, który zabierze
mosfer, a jego pole grawitacyjne jest przyp. t"um.). Jednak lądownik za"ogowy ich na Ziemi. W pierwszej wyprawie za-
dwukrotnie silniejsze od ksiŻycowego. Po- musi by precyzyjnie sterowany, aby wy- "ogowej na Marsa statek powrotny z zatan-
nadto marsjałski lądownik musi mie lądowa bardzo blisko bezza"ogowego stat- kowanym paliwem zostanie do"ączony do
znacznie wikszą mas astronauci bdą ku towarowego wys"anego wczeĘniej na po- lądownika mieszkalnego. Jednak w nastp-
w nim mieszka przez 500 dni. wierzchni Marsa. nych misjach statki powrotne bdą osadza-
Dotychczas jedynie trzy automatyczne Obecne plany NASA przewidują skonstru- ne wczeĘniej i tankowane paliwem wypro-
pojazdy pomyĘlnie wylądowa"y na Czer- owanie lądownika w kszta"cie pocisku i oto- dukowanym na Czerwonej Planecie. Insta-
wonej Planecie: Viking 1 i Viking 2 w 1976 czenie go zewntrzną pokrywą s"uŻącą jako lacja do produkcji paliwa o rozmiarach du-
roku oraz Mars Pathfinder trzy lata temu. os"ona termiczna. Lądownik zostanie wys"a- Żego samochodu bdzie "ączy ciek"y wo-
We wszystkich zastosowano os"ony ter- ny w kierunku Marsa bez za"ogi. Wejdzie na dór przywieziony z Ziemi z dwutlenkiem
miczne, spadochrony i silniki hamujące do orbit z wykorzystaniem hamowania w at- wgla uzyskanym z atmosfery Marsa. W se-
wytracenia prdkoĘci opadania (w Pathfin- mosferze Czerwonej Planety i bdzie oczeki- rii reakcji chemicznych wytworzony zo-
derze dodatkowo poduszki powietrzne wa" na przybycie za"ogi statkiem podróŻ- stanie ciek"y metan i ciek"y tlen sk"adniki
"agodzące upadek). Lądownik za"ogowy nym CTV. Gdy astronauci przedostaną si paliwa oraz dodatkowo woda i tlen po-
powtórzy t sekwencj, jednak z pewnymi na pok"ad lądownika, wejdzie on do atmos- trzebne za"odze. Technologie te zostaną
modyfikacjami [ilustracja poniŻej]. Automa- fery, podobnie jak wahad"owiec z dziobem przetestowane podczas misji lądowników
tyczny lądownik ukryty za Żaroodporną nieco uniesionym do góry. Przechylając sta- automatycznych Mars Surveyor, których
tarczą w kszta"cie talerza pogrąŻa" si tek kosmiczny na lewo lub prawo, pilot mo- starty zaplanowano na rok 2001 i 2003. Plan
w sposób niekontrolowany w marsjałskiej Że sterowa nim ku miejscu lądowania. Spa- misji Surveyora w roku 2003 zak"ada prób-
atmosferze (poprzedzi"y to jednak precy- dochrony wyhamują opadanie i kiedy zo- ne odpalenie ma"ego silnika rakietowego
zyjne manewry: lądowniki by"y wprowa- staną w"ączone silniki hamujące, pilot osa- zasilanego metanem i tlenem wyproduko-
dzane do atmosfery Marsa pod ĘciĘle okre- dzi statek na wyznaczonym miejscu. wanymi na Marsie.
ZAOGOWY
STATEK LŃDOWNIK
PODRÓNY MIESZKALNY
WEJCIE
CTV
DO ATMOSFERY
ROZWINIóCIE
SPADOCHRONÓW
STEROWANIE
W KIERUNKU MIEJSCA
LŃDOWANIA
WŃCZENIE SILNIKÓW
HAMUJŃCYCH
ODRZUCENIE
OSONY
TERMICZNEJ
LŃDOWNIK
TOWAROWY
LŃDOWNIK
MIESZKALNY
SEKWENCJA LŃDOWANIA NA MARSIE rozpoczyna
si od spotkania na orbicie za"ogowego statku CTV z lą-
downikiem mieszkalnym. Po przejĘciu astronautów do
lądownika rozpoczyna si jego wejĘcie do atmosfery pod
ochroną os"ony termicznej. Spadochrony i silniki rakie-
towe wyhamują kołcowe opadanie, umoŻliwiając w ten
sposób lądowanie pojazdu w pobliŻu osadzonego wcze-
Ęniej lądownika towarowego.
34 WIAT NAUKI Czerwiec 2000
DON FOLEY
MARSJAĄSKIE RODOWISKO
teresująca na krawdzi doliny Valles Marineris, która przypomi-
JAK TAM BóDZIE?
na nieco krain kanionów w stanie Utah.
uŻ z chwilą opuszczenia statku astronauci odczują, Że znajdują Z powodu p"askoĘci Marsa astronauci "atwo dostrzegą, Że ta
Jsi w obcym Ęwiecie; podczas chodzenia da o sobie zna s"absza planeta jest mniejsza od Ziemi: odleg"oĘ do horyzontu jest propor-
grawitacja. Zrobienie kroku podobne jest do ruchu wahad"a, a wic cjonalna do pierwiastka kwadratowego promienia planety. Dwo-
zaleŻy od si"y grawitacji. Ludzie bdą mieli ochot porusza si je ludzi o wzroĘcie 170 cm widzia"oby si wzajemnie z odleg"oĘci
o oko"o 60% szybciej niŻ na Ziemi, spalając przy tym dwa razy siedmiu kilometrów. Na Ziemi rzadko moŻna zobaczy horyzont
mniej kalorii. PrdkoĘ zwyk"ego spaceru na Ziemi odpowiada (w tym przypadku dalszy o 2.5 km) z powodu przeszkód topo-
biegowi na Marsie.
W rzadkiej atmosferze porównywalnej z ziem-
ską na wysokoĘci oko"o 35 km temperatura i ci-
Ęnienie podlegają duŻym i szybkim zmianom, jed-
nak wzorce pogodowe są generalnie wszdzie
takie same. Nawet wiatr wiejący z prdkoĘcią
100 km/h nie wywiera duŻej si"y. Wczesnym ran-
kiem astronauci zobaczą mg", szron i b"kitne pie-
rzaste ob"oki. Niebo zmienia kolor zaleŻnie od te-
go, kiedy i gdzie si spogląda. Patrząc w kierunku
horyzontu w po"udnie, zobaczymy czerwone nie-
bo zabarwione rozproszonym py"em. Wschodzą-
ce i zachodzące s"ołce jest b"kitne, a niebo kar-
melowe. OĘwietlenie oszukuje ludzkie oko.
W zaleŻnoĘci od proporcji bezpoĘredniego Ęwia-
t"a s"onecznego i wtórnej poĘwiaty nieba zabar-
wienie ska" zmienia si w róŻnych porach dnia
YOGI ska"a najczĘciej fotografowana przez kamery lądownika Mars Pathfinder
[ilustracja obok]. w 1997 roku wygląda inaczej nad ranem (zdjcie z lewej) niŻ po po"udniu (zdjcie
z prawej) z powodu zmiennoĘci marsjałskiego Ęwiat"a.
Mars ma nuŻąco p"aską powierzchni. S"ynne
wzniesienia Twin Peaks znajdujące si w miejscu
lądowania Mars Pathfindera mają zaledwie 50 m wysokoĘci, a mi- graficznych. Horyzont jest równieŻ granicą bezpoĘredniej "ączno-
mo to są dobrze widoczne z odleg"oĘci kilometra. Nawet Olympus Ęci radiowej na Marsie, który nie ma jonosfery. Do "ącznoĘci na
Mons, najwyŻsza góra w Uk"adzie S"onecznym, ma zbocza o na- wikszych odleg"oĘciach astronauci bdą potrzebowa satelitów
chyleniu zaledwie kilku procent. Topografia staje si bardziej in- przekaęnikowych.
waŻnie zagrozi zdrowiu ludzi. W efekcie wdychania wywo"uje bo-
PY
wiem krzemic nieuleczalną chorob p"uc, która tylko w Sta-
iewielkie cząstki mogą okaza si dla ludzi najwikszym pro- nach Zjednoczonych zabija rokrocznie kilkuset górników i robot-
Nblemem. PoniewaŻ na Czerwonej Planecie stale brakuje wo- ników budowlanych. Aby uchroni pomieszczenie mieszkalne od
dy w stanie p"ynnym (na Ziemi poch"ania ona py"), planeta po- py"u, astronauci bdą musieli dok"adnie oczyĘci si przed wej-
kryta jest py"em, którego drobiny mają Ęrednią wielkoĘ 2 m Ęciem. Nie bdzie to "atwe. Namagnesowany i na"adowany elek-
porównywalną z dymem tytoniowym. Py" bdzie oblepia" ska- trycznie py" bdzie oblepia" wszystko, a wod trzeba przecieŻ
fandry, rysowa" wizjery he"mów, powodowa" spicia elektrycz- oszczdza. Astronauci prawdopodobnie wykorzystają do wycie-
rania suchy lód, czyli zestalony dwutlenek wgla, który wytrąca
ne, polerowa" przyrządy i zatyka" silniki. Na KsiŻycu, który jest
si z atmosfery w postaci Ęniegu. Albo uŻyją dwuwarstwowych
podobnie zapylony, skafandry wytrzymywa"y tylko dwa dni, po
skafandrów, których zewntrzną warstw pozostawią w specjal-
czym traci"y szczelnoĘ. Ponadto analizy przeprowadzone przez
lądownik Viking wskazują, Że cząstki py"u pokryte są substancja- nej Ęluzie powietrznej poza g"ówną czĘcią mieszkalną.
Kolejny problem wiąŻe si z energią elektryczną. WydajnoĘ ba-
mi powodującymi korozj, na przyk"ad nadtlenkiem wodoru. Cho
terii s"onecznych lądownika Mars Pathfinder spada"a o 1% w cią-
ich stŻenie jest niskie, te substancje toksyczne nieuchronnie bdą
gu trzech dni, gdyŻ gromadzi" si na nich py". Burza py"owa mo-
niszczy gumowe uszczelki. NASA planuje bardziej szczegó"owe
g"aby zaciemni niebo i zmniejszy produkcj energii nawet
badania podczas misji kolejnych lądowników.
o po"ow. Z tych powodów misja marsjałska powinna dyspono-
JeŻeli nawet niewielką czĘ py"u stanowi kwarc, jak sugerują
badania przeprowadzone przez Mars Pathfindera, moŻe on po- wa reaktorem jądrowym o mocy 100 kW.
ne. Poza tym prowadzą do dramatycznych dylematów. JeĘli astro-
OCHRONA PLANETARNA
nauci zachorują, czy powinno si wstrzyma ich powrót na Ziemi
podróŻy na Marsa astronautom bdą towarzyszy róŻne mi- z powodu nik"ego prawdopodobiełstwa, Że z"apali jakąĘ obcą za-
W
kroorganizmy, co skomplikuje poszukiwania Życia na plane- raz? Lepiej by"oby, gdybyĘmy nie musieli podejmowa takich
cie. I odwrotnie wszelkie marsjałskie organizmy bdą mog"y decyzji. W roku 1992 w raporcie National Research Council stwier-
przylecie na gap na Ziemi. Nie spowodują one raczej Żadnych dzono, Że zanim wyĘle si ludzi na Marsa, naleŻy zbada, czy ist-
chorób u ludzi i innych gatunków wikszoĘ naukowców uwa- nieją tam ocala"e lub drzemiące formy Życia. W kaŻdym razie astro-
Ża, Że po prostu bdą si zbyt róŻni od ziemskich form Życia nauci powinni z góry wiedzie, które rejony planety są bezpieczne
ale ryzyko globalnej katastrofy wcale nie jest zerowe. Mimo Że do prowadzenia badał oraz jakich Ęrodków zapobiegawczych na-
NASA pracuje nad systemem izolacji biologicznej próbek, które leŻa"oby uŻy w innych miejscach, by unikną bezpoĘredniego
dostarczą na Ziemi automatyczne sondy, nie ma wciąŻ podob- kontaktu z wszelkimi moŻliwymi formami marsjałskiego Życia.
nego sposobu na odkaŻenie astronauty. Kwarantanny stosowane
T"umaczy"
w programie Apollo by"y uciąŻliwe, kontrowersyjne i nieskutecz- Jacek Kruk
WIAT NAUKI Czerwiec 2000 35
NASA/JET PROPULSION LABORATORY
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
INSTRUKCJA JAK ZARABIAĆ NA UPLOADZIENowacki Andrzej Jak zarobić na allegro up by EsiJak zaoszczędzić na składce AutoCascoJak rozpoznac klamce Dlaczego ludzie nie mowia prawdy i jak ich na tym przylapacJAK ZAROBIĆ NA ŚCIĄGANIU PLIKÓWjak reagowac na problem nadmiernego korzystania z internetuJak to na wojence ładnie tekstJak reagować na ustanawianie tzw szafarzy nadzwyczajnych EucharystiiJak wejść na konto administratoraNASA planuje podróż na Marsa z nową rakietąwięcej podobnych podstron