Klasyczne opowieści science fiction o Marsie często przedstawiają Marsjan z wyłupiastymi oczami najeżdżających Ziemię ze względu na jej cenne zasoby. Ale rzeczywistość jest taka, że w ciągu najbliższych dwudziestu lat - przy wszystkich technicznych i budżetowych ograniczeniach - to ludzie będą jedynymi, którzy dokonają inwazji na Czerwoną Planetę. W tym roku NASA ujawniła swój najnowszy plan przeskoczenia 300 milionów kilometrów na czwartą planetę od Słońca. Strategia przewiduje utworzenie stacji księżycowej na orbicie Księżyca, która będzie służyć jako punkt pośredni dla długodystansowych lotów kosmicznych na Marsa. Załogowa placówka Deep Space Gateway będzie służyć jako platforma startowa dla Deep Space Transport, wersji Enterprise agencji kosmicznej.
Na początku lat trzydziestych XX wieku astronauta mógł pozostawić pierwszy ślad człowieka na innym obiekcie niebieskim od 1969 roku. Będzie potrzebował sprytnych gadżetów, które pozwolą mu żyć na zimnej, niegościnnej planecie, daleko od najbliższego miejsca, które można by nazwać „domem”.
Woda, woda wszędzie
Fakt, że na Marsie jest woda, nie jest już zaskakujący. Prądy powierzchniowe na Czerwonej Planecie, które okresowo przeciekają, prowadzą naukowców do przekonania, że woda w stanie ciekłym rzeczywiście powinna mieć miejsce. NASA ogłosiła w zeszłym roku, że odkryła również ogromny zbiornik lodu zamarzniętego pod stałą powierzchnią planety.
Jednak jest mało prawdopodobne, aby pierwsi podróżnicy na Marsa mieli łatwy dostęp do tych źródeł wody, bo dostęp do nich będzie zbyt kosztowny. Zamiast tego przyszli astronauci mogliby użyć typu łapacza wody opracowanego przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
To zasilane energią słoneczną urządzenie wykorzystuje specjalną metalowo-organiczną konstrukcję (MOF) do wyciągania wody z powietrza w warunkach co najmniej 20% wilgotności. Badanie na ten temat zostało opublikowane w zeszłym miesiącu w czasopiśmie Science.
Film promocyjny:
Dzięki temu prototypowi udało się zebrać około trzech litrów wody z powietrza w ciągu 12 godzin, używając zaledwie kilograma MOF. Rama łączy w sobie metale, takie jak magnez, z cząsteczkami organicznymi, które tworzą sztywne, porowate włókna do przechowywania gazów i cieczy.
„Jeśli wilgotność względna na Marsie wynosi około 20 procent lub więcej, nie rozumiem, dlaczego to urządzenie nie może tam działać” - mówi Omar Yagi, współautor pracy, który jako pierwszy wynalazł MOF 20 lat temu.
O ile łapacz wody byłby cudownie przydatny w suchych miejscach na Ziemi, o tyle takie urządzenie sprawdzi się na całkowicie suchym Marsie, gdzie mimo pustynnych warunków wilgotność względna w nocy może sięgać 80-100% - co jest więcej niż wystarczające do wyssania wody z atmosfery.
Zespół Yagi pracuje już nad tańszym i wydajniejszym MOF do sorpcji pary wodnej. „To tylko kwestia czasu, zanim ta technologia stanie się konkurencyjna ekonomicznie. To ważny krok w kierunku przyszłości zaopatrzenia w wodę, nazywam to „wodą spersonalizowaną”.
Pieczęć cywilizacji
W dzisiejszych czasach możemy wydrukować wszystko - nawet pracujące jajniki. Możliwość produkcji narzędzi i części z pewnością pomoże marsjańskim kolonistom, którzy nie mogą zabrać wszystkiego za jednym zamachem.
Niedawno zespół z Northwestern University zademonstrował możliwość drukowania struktur 3D przy użyciu pyłu marsjańskiego i księżycowego. Dokładniej, nie prawdziwy kurz, ale zatwierdzony przez NASA imitator tego samego rozmiaru i kształtu. Naukowcy, kierowani przez Ramila Shaha, zastosowali tak zwany proces malowania 3D, który wykorzystuje nowe atramenty, których jej laboratorium używało wcześniej do drukowania takich rzeczy, jak grafen i nanorurki węglowe.
Badanie zostało opublikowane na początku tego roku w Nature Scientific Reports.
Złożony w 90% z pyłu materiał drukowany w 3D jest bardzo elastyczny i trwały jak guma. Można go „ciąć, zwijać, składać i kształtować przed malowaniem 3D”. Możesz nawet zrobić klocki LEGO.
„W miejscach takich jak inne planety i księżyce o ograniczonych zasobach, ludzie będą musieli wykorzystać to, co jest dostępne na tej planecie, aby żyć” - mówi Shah, adiunkt w McCormick School of Engineering. „Nasze atramenty 3D naprawdę otwierają możliwość drukowania różnych obiektów funkcjonalnych lub strukturalnych w celu tworzenia siedlisk poza Ziemią”.
Dom z dala od domu
NASA opracowuje własne rozwiązanie mieszkaniowe na Czerwonej Planecie. To jest igloo.
Technicznie rzecz biorąc, „Martian Ice House” to duża, nadmuchiwana konstrukcja rurowa, która będzie zawierała materiały zebrane z planety i zamknięte w lodowej skorupie.
Pomysł nadmuchiwanej części konstrukcji polega na tym, że jest łatwy w transporcie. Dlaczego lód? Woda zapewnia doskonałą ochronę przed promieniowaniem i jest to jedno z największych zagrożeń, z jakimi spotykają się ludzie podczas podróży kosmicznych. Długotrwała ekspozycja może spowodować raka, a nawet ostrą chorobę popromienną.
Alternatywnie, mieszkania, laboratoria i inne budynki mogłyby zostać zakopane pod powierzchnią, zmuszając naukowców do życia jak troglodyty. Ale Mars Ice Home oferuje lepszą perspektywę.
„Wszystkie wybrane przez nas materiały są półprzezroczyste, więc część światła dziennego z zewnątrz będzie w stanie przeniknąć i dać znać, że znajdujesz się w domu, a nie w jaskini” - powiedział Kevin Kempton, główny badacz projektu Mars Ice Home w NASA.
Jedno jabłko dziennie
Nie jest jasne, czy przebój science-fiction Marsjan rzeczywiście zwiększył sprzedaż ziemniaków, ale naukowcy opracowują wyrafinowane, samowystarczalne farmy roślinne, które zapewnią przyszłym astronautom świeże owoce i warzywa.
Na przykład wspólny projekt NASA, University of Arizona i prywatnych przedsiębiorstw to Bioregenerative Life Support System (BLSS), reprezentowany przez hydroponiczną komorę roślinną, która nie potrzebuje gleby (lub, jeszcze lepiej, ludzkich odchodów) do produkcji żywności.
System obiegu zamkniętego zaczyna się od wody bogatej w składniki odżywcze. Woda odżywcza wspiera system korzeniowy roślin. System przynosi korzyści zarówno roślinom, jak i człowiekowi jednocześnie, ponieważ ten ostatni emituje dwutlenek węgla, który jest pochłaniany przez roślinność. Rośliny z kolei wytwarzają tlen w procesie fotosyntezy.
„Nasz pierwszy duży projekt rozpoczął się w 2004 roku. Zaprojektowaliśmy i zbudowaliśmy komorę do uprawy żywności na biegunie południowym (Antarktyda). Nadal tam jest i nadal działa”- mówi Jean Giacomelli, dyrektor Centrum Rolniczego Zarządzanych Środowisk i były główny badacz projektu BLSS.
BLSS został przedstawiony w Biosphere 2, zamkniętym systemie ekologicznym, którego właścicielem i operatorem są Australijczycy.
Zbliżające się wyzwania
Oczywiście jest jeszcze wiele do zrobienia, zanim astronauci zaczną uprawiać pyszne czerwone jabłka na Czerwonej Planecie. NASA i jej partnerzy komercyjni wciąż opracowują rakiety nowej generacji, które będą obsługiwać wszystkie ciężkie operacje przyszłych misji. Trwają inne projekty mające na celu stworzenie modułów mieszkalnych w głębokim kosmosie, które zabiorą ludzi na Marsa.
Pozostają poważne przeszkody. Na przykład problem promieniowania. Naukowcy finansowani przez ESA ogłosili niedawno urządzenie, które symuluje promieniowanie kosmiczne, aby badać zagrożenia i opracowywać rozwiązania łagodzące jego wpływ na ludzi i sprzęt. Obecnie medycyna kosmiczna koncentruje się na badaniu tego, jak ludzie zachowują zdrowie i odporność w przestrzeni kosmicznej.
Jest też kwestia przebywania poza domem. Czy ludzie są wystarczająco twardzi, aby przetrwać tak długą podróż? Na ten temat prowadzone są również badania w warunkach antarktycznych.
W tym roku przypada 60. rocznica początku ery kosmicznej, kiedy Rosja po raz pierwszy wystrzeliła satelitę kosmicznego. Dotarcie na Marsa za mniej niż sto lat od tego krytycznego punktu będzie historycznym momentem, który zapowiada nową przyszłość dla rasy ludzkiej.
ILYA KHEL