Załogowa wyprawa na Marsa

Artystyczna wizja bazy marsjańskiej

Załogowa wyprawa na Marsa – element programu eksploracji planety Mars w Układzie Słonecznym polegający na wysłaniu na nią ludzi w celu lepszego jej zbadania. Wyjątkowość tej misji będzie polegać na tym, iż Mars jest odległy od Ziemi od 55 do nawet 400 milionów kilometrów[1]. Mars jest drugą najbliższą Ziemi planetą.

Tło wyprawy

Porównanie wielkości planet, od lewej: Wenus, Ziemia, Mars (w skali)

Wielu ludzi uważa, że następnym logicznym krokiem po zbadaniu Księżyca jest załogowa wyprawa na Marsa. Zwolennicy takiej wyprawy twierdzą, że człowiek mógłby wykonać znacznie więcej zadań niż zdalnie sterowane roboty. W mniejszej odległości od Ziemi znajduje się co prawda planeta Wenus (oddalona od 40 do 259 mln km[2]), jednak temperatura na jej powierzchni sięga 480 °C[3]. Poza tym posiada ona jedynie znikomą zawartość wody.

Z powodu dużej odległości między Ziemią a Marsem misja taka będzie bardziej ryzykowna i bardziej kosztowna od odbywających się pod koniec lat 60. lotów na Księżyc. Konieczne jest przygotowanie zapasów i paliwa na kilkuletnią misję. Inne problemy to szkodliwe dla człowieka promieniowanie słoneczne i kosmiczne oraz niekorzystne efekty długotrwałego przebywania ludzi w odosobnieniu i mikrograwitacji.

Pomimo ryzyka związanego z tym przedsięwzięciem możliwa jest, w dalszej przyszłości (po roku 2030), jego realizacja[4][5].

Istniejące plany

NASA

Artystyczna wizja pierwszych ludzi na Marsie (2019)

W styczniu 2004 roku prezydent Stanów Zjednoczonych, George W. Bush, ogłosił inicjatywę eksploracji kosmosu przez człowieka. Zakładała ona ponowne wysłanie ludzi na Księżyc i sugerowała wysłanie człowieka na Marsa w dalszej przyszłości[6]. W kwietniu 2010 roku prezydent Barack Obama w przemówieniu nakreślił nową wizję eksploracji kosmosu, w której rezygnuje się z lotu na Księżyc na rzecz lotów na planetoidę, na orbitę Marsa i wreszcie na Czerwoną Planetę[7]. Za prezydentury Donalda Trumpa NASA powróciła do koncepcji lotu na Księżyc[8][9] oraz do lotu na orbitę Marsa[10]. W 2019 roku na kongresie astronautycznym ówczesny administrator NASA Jim Bridenstine powiedział, że załogowa wyprawa na Marsa może się odbyć w latach 30. XXI wieku[5].

Na pokładzie pojazdu bezzałogowej misji Mars Science Laboratory zostało umieszczone urządzenie mierzące poziom radiacji na powierzchni planety. Jest to pierwsze konkretne badanie związane z przygotowaniami do załogowej wyprawy na Marsa. Innym badaniem tego typu jest eksperyment produkcji tlenu z marsjańskiej atmosfery (MOXIE), znajdujący się na pokładzie łazika Perseverance misji Mars 2020. 21 kwietnia 2021 roku NASA potwierdziła działanie instrumentu MOXIE. Jest to istotne dla przyszłych astronautów oraz rakiet, gdyż tlen może służyć do oddychania, a także jako składnik paliwa rakietowego[11].

W sierpniu 2016 roku zakończyła się trwająca rok symulacja misji na Marsa. Sześciu naukowców przebywało w izolacji w bio kopule na górze Mauna Loa na Hawajach[12].

SpaceX

We wrześniu 2016 roku szef firmy SpaceX, Elon Musk, zapowiedział stworzenie międzyplanetarnego systemu transportu, który miał umożliwić bezzałogowy lot na Marsa w 2018 roku, a załogowy już w latach 20. XXI wieku[13][14]. We wrześniu 2017 roku Elon Musk zapowiedział dwie misje bezzałogowe w 2022 i cztery misje, w tym dwie załogowe w 2024 roku, rakietą o tymczasowej nazwie BFR[15]. W listopadzie 2018 roku zmieniono nazwę BFR na Starship[16]. SpaceX skonstruował silnik Raptor, który jest napędzany ciekłym metanem i ciekłym tlenem. Wybrany napęd pozwoli na produkcję paliwa z marsjańskiej atmosfery (reakcja Sabatiera). W sierpniu 2019 roku wykonano udany lot prototypu z tym silnikiem na wysokość 150 metrów[17], zaś 9 grudnia 2020 roku odbył się lot z trzema silnikami na wysokość 12,5 km[18]. W marcu 2022 Elon Musk podał, jako datę lądowania człowieka na Marsie, rok 2029[19].

Lockheed Martin

Lockheed Martin zaproponował swoją koncepcję o nazwie Mars Base Camp. Zakłada ona wysłanie na orbitę Marsa statku już w 2028[20].

Rosja/Chiny

W roku 2010 rozpoczął się w Rosji główny etap projektu MARS-500 polegający na symulacji na Ziemi warunków długotrwałej izolacji i pracy załogi. Wybranych zostało sześciu ochotników, którzy spędzili w odosobnieniu 520 dni[21].

Po udanym lądowaniu sondy Tianwen-1 Chiny zapowiedziały misję załogową. Ma ona wystartować w 2033 roku[22].

ESA

Europejska Agencja Kosmiczna planowała wysłać człowieka na Marsa około 2030 roku w ramach programu Aurora. Poprzedzić je miał powrót człowieka na Księżyc około roku 2020[23]. W związku z nieudaną misją Beagle 2 z planów tych zrezygnowano.

Historia proponowanych projektów

Design Reference Mission 3

Das Marsprojekt – pierwszy projekt autorstwa Wernera von Brauna z 1952 roku; 70-osobowa załoga na pokładzie 10 olbrzymich statków odbywa trwającą w sumie trzy lata podróż na Marsa[24]

MPK – pierwszy radziecki projekt z lat 1956–1957[25]

Mars Expedition – modyfikacja projektu von Brauna z 1952 roku powstała w roku 1956; dwa statki zabierają 12 osób, zaś masa tych statków zmniejszona została o połowę[26]

Raport 90-dniowy – raport wykonany z inicjatywy nowej polityki G. Busha; zakładał budowę całej orbitalnej infrastruktury i spotkał się z dezaprobatą Kongresu USA ze względu na gigantyczne koszty przedsięwzięcia[27]

Mars Direct – projekt R. Zubrina i D. Bakera opisany w książce "The Case For Mars" (Czas Marsa); innowacyjnym pomysłem było wykorzystanie instalacji do produkcji paliwa na powrót z marsjańskich zasobów[28]

Mars Semi-Direct – zmodyfikowana przez NASA wersja projektu Mars Direct[29]

Design Reference Mission – kolejne wersje stworzone przez NASA na bazie projektu Mars Direct pod koniec lat 90., oznaczane skrótem DRM; powstały trzy wersje oznaczane symbolami 1.0 (1993 rok)[30], 3.0 (1997)[31] oraz 4.0 (1998)[32][33].

Design Reference Architecture 5.0 – wersja projektu bazująca na elementach skasowanego programu Constellation.

Mars Direct

Projekt zakłada wysłanie w pierwszej kolejności pojazdu powrotnego (Earth Return Vehicle, ERV) oraz orbitera. ERV wyląduje w przygotowanym miejscu na Marsie i zacznie produkcję paliwa z substancji dostępnych na powierzchni. Po kilku miesiącach zostanie wystrzelony właściwy statek z załogą i drugi ERV z orbiterem, dla następnych ekspedycji. Lądownik wyląduje w pobliżu pierwszego ERV, a załoga przeprowadzi badania i położy podwaliny pod budowę przyszłej bazy. Po pewnym czasie drugi ERV powinien również wylądować w pobliżu bazy. Podczas drogi powrotnej pierwszy ERV połączy się na orbicie z orbiterem i rozpocznie lot na Ziemię. W odpowiednich odstępach czasu wysyłane będą kolejne lądowniki, które zostaną połączone przez astronautów w kompleks mieszkaniowy i produkcyjny.

Design Reference Architecture 5.0

W 2007 roku NASA wyjawiła pewne szczegóły załogowej misji na Marsa. Proponuje się użycie sześciu rakiet Ares V oraz jednej rakiety Ares I. Plan wygląda następująco: Pierwsza rakieta leci z Habitatem (moduł mieszkalny), druga rakieta leci z modułem EDS i paliwem na wysłanie tej pierwszej do Marsa. Obie rakiety łączą się na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO). Trzecia rakieta leci z lądownikiem, który służy jedynie na przemieszczenie się załogi z orbity okołomarsjańskiej na powierzchnię planety i z powrotem. Czwarta rakieta ma moduł EDS i paliwo na wysłanie tej trzeciej na orbitę okołomarsjańską. Potem następuje 26 miesięcy przerwy. Następnie leci piąta rakieta ze statkiem transferowym (Mars Transfer Vehicle, MTV) i szósta rakieta z modułem EDS i paliwem na wysłanie tej piątej na Marsa. W końcu leci siódma ostatnia rakieta z załogą: Ares I. Łączą się na orbicie LEO i lecą około 200 dni w stronę Czerwonej Planety. Na orbicie okołomarsjańskiej załoga przesiada się do lądownika, który tam od miesięcy czekał i pozostawia na orbicie MTV lądując w pobliżu Habitatu. Załoga pozostaje na powierzchni około 500 dni, po czym startuje tym samym lądownikiem na orbitę, gdzie przesiada się do MTV, którym znów po 200 dniach podróży wraca bezpiecznie na Ziemię[34].

Krajobraz Marsa sfotografowany przez łazik Spirit

W 2009 roku dodano siódmą rakietę Ares V potrzebną do zabrania paliwa dla MTV na drogę powrotną[35].

Journey to Mars

W 2015 roku NASA opublikowała plan eksploracji Marsa. Podzieliła go na trzy fazy. Pierwszą jest wykorzystanie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej do 2024 roku. Druga faza obejmuje takie przedsięwzięcia jak przechwycenie asteroidy. Trzecia faza to uniezależnienie się od zasobów Ziemi realizowane poprzez długotrwałe misje na powierzchni Czerwonej Planety[36].

Gateway i Deep Space Transport

W marcu 2017 roku NASA ogłosiła plany eksploracji Marsa. Planuje się zbudowanie stacji kosmicznej Gateway na orbicie wokółksiężycowej w latach 2022-2026. W roku 2033 na orbitę Marsa zostanie wysłana stacja kosmiczna Deep Space Transport (DST) z 4-osobową załogą na pokładzie. W tym celu wykorzystana zostanie rakieta SLS i statek Orion MPCV[37].

Mars Orbital/Surface Mission

W październiku 2017 roku zaproponowano trwającą około 1000 dni misję orbitalną (Mars Orbital Mission) i następną po niej misję powierzchniową (Mars Surface Mission) jako koncept do dalszego rozwoju[38].

Strategic Analys Cycle 2021

W 2022 powstał koncept załogowej misji na Marsa. Lądowanie miałoby się odbyć w 2039. Z 4-osobowej załogi dwie osoby lądują na powierzchni na 30 soli, zaś dwie pozostają na orbicie w DST[39].

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ Krzysztof Ziółkowski: Mars.
  2. ↑ Krzysztof Ziołkowski: Wenus. W: Astronomia i kosmologia – Wirtualny Wszechświat [on-line]. Prószyński Media sp. z o.o.. [dostęp 2012-12-17].
  3. ↑ Venus. Case Western Reserve University, 2006-09-14. [dostęp 2007-07-16]. [zarchiwizowane z tego adresu (2008-10-11)].
  4. ↑ Pracują nad rakietą dla misji na Marsa. Pierwszy lot już w 2018 roku?. TVP INFO, 2017-05-23. [dostęp 2019-08-16].
  5. ↑ a b NASA Aims for Mars Landings in 2035 While Building Support for Lunar Gateway. space.com, 2019-10-22. [dostęp 2019-11-07].
  6. ↑ President Bush Announces New Vision for Space Exploration Program (ang.). 2004-01-14. [dostęp 2019-08-16].
  7. ↑ Poza Księżyc i dalej, kosmiczne plany Obamy. Moje Opinie, 2010-04-18. [dostęp 2019-08-15]. [zarchiwizowane z tego adresu (2017-09-30)].
  8. ↑ NASA twierdzi, że wkrótce wraca na Księżyc, aby tam zostać na dłużej. Puls Kosmosu, 2019-02-15. [dostęp 2019-08-16].
  9. ↑ Za pięć lat Amerykanie znowu na Księżycu? NASA "bierze się do pracy". tvp.info, 2019-03-27. [dostęp 2019-08-16].
  10. ↑ Podróż NASA na Marsa - jak będzie wyglądać. Business Insider, 2017-04-26. [dostęp 2019-08-16].
  11. ↑ NASA’s Perseverance Mars Rover Extracts First Oxygen from Red Planet. NASA, 2021-04-21. [dostęp 2021-04-21].
  12. ↑ Mars simulation crew 'return to Earth' after 365 days in isolation. CNN, 2016-08-30. [dostęp 2019-09-09].
  13. ↑ SpaceX wybiera się na Marsa już w 2018 roku!. Antyweb, 2016-04-28. [dostęp 2019-08-15].
  14. ↑ Kolonizacja Marsa w zasięgu ręki?. AstroNet, 2016-09-30. [dostęp 2019-08-15].
  15. ↑ Aktualizacja planów marsjańskich SpaceX. Kosmonauta.net, 2017-09-29. [dostęp 2019-08-15].
  16. ↑ Elon Musk on Twitter. 2018-11-20. [dostęp 2019-10-19].
  17. ↑ StarHopper na 150 metrów, Kosmonauta.net, 28 sierpnia 2019 [dostęp 2019-10-22].
  18. ↑ Lot Starshipa SN8 przeprowadzony [dostęp 2020-12-15].
  19. ↑ Elon Musk hints at a crewed mission to Mars in 2029, NPR, 2022 [dostęp 2022-06-18].
  20. ↑ Aktualizacja koncepcji Mars Base Camp. Kosmonauta.net, 2017-10-05. [dostęp 2019-08-15].
  21. ↑ Eksperyment Mars 500 zakończony. Astronomia24, 2011-11-05. [dostęp 2019-08-15].
  22. ↑ Chiny lecą na Marsa. Padła data pierwszej misji załogowej. WP tech, 2021-06-25. [dostęp 2021-06-29].
  23. ↑ Europa dołącza do wyścigu na Marsa. AstroNet, 2004-02-05. [dostęp 2019-08-15].
  24. ↑ Von Braun Mars Expedition - 1952. Astronautix. [dostęp 2019-08-16].
  25. ↑ MPK - 1956. Astronautix. [dostęp 2019-08-16].
  26. ↑ Von Braun Mars Expedition - 1956. Astronautix. [dostęp 2019-08-16].
  27. ↑ 90 Day Study - 1989. Astronautix. [dostęp 2019-08-16].
  28. ↑ Mars Direct - 1991. Astronautix. [dostęp 2019-08-16].
  29. ↑ Mars Semi-Direct - 1991. Astronautix. [dostęp 2019-08-16].
  30. ↑ Design Reference Mission 1 - 1993. Astronautix. [dostęp 2019-08-16].
  31. ↑ Design Reference Mission 3 -1996. Astronautix. [dostęp 2019-08-16].
  32. ↑ Design Reference Mission 4 NTR - 1998. Astronautix. [dostęp 2019-08-16].
  33. ↑ Design Reference Mission 4 SEP - 1998. Astronautix. [dostęp 2019-08-16].
  34. ↑ Bret Drake: Prezentacja "From the Moon to Mars" (ang.). 2007-10-1. [dostęp 2019-08-16].
  35. ↑ Bret Drake: Prezentacja "Human Exploration of Mars Design Reference Architecture 5.0" (ang.). 2009-02. [dostęp 2019-08-16].
  36. ↑ Prezentacja "NASA's Journey To Mars: Pioneering Next Steps in Space Exploration" (ang.). 2015-10. [dostęp 2019-08-16].
  37. ↑ Finally, some details about how NASA actually plans to get to Mars (ang.). Ars Technica, 2017-03-28. [dostęp 2019-08-16].
  38. ↑ (PDF) John Connolly. NASA Mars Study Capability Team. (ang.). 2017-10-17. [dostęp 2019-10-19].
  39. ↑ Human Mars Architecture (ang.). 2022-07-13. [dostęp 2022-07-13].

Bibliografia

  • Robert Zubrin, Richard Wagner: Czas Marsa. Warszawa, 1997. ISBN 83-7180-037-1

Linki zewnętrzne

Misje na Marsa
Trwające
Orbitery
Lądowniki / Łaziki
Przeszłe
Przeloty
Orbitery
Lądowniki / Łaziki
Nieudane starty
Przyszłe misje
Przygotowywane
Proponowane
Zobacz też

Mars Viking 22e169.png

  1. ↑ a b c d e f g h i j k l m sonda nie przesłała danych lub uległa awarii w drodze do Marsa

Media użyte na tej stronie

Mars-manned-mission-NASA-V5.jpg
Mars-manned-mission vehicle (NASA Human Exploration of Mars Design Reference Architecture 5.0) feb 2009
Mars Viking 22e169.png

Original Caption Released with NASA Image:

Photo from Viking Lander 2 shows late-winter frost on the ground on Mars around the lander. The view is southeast over the top of Lander 2, and shows patches of frost around dark rocks. The surface is reddish-brown; the dark rocks vary in size from 10 centimeters (four inches) to 76 centimeters (30 inches) in diameter. This picture was obtained September 25, 1977. The frost deposits were detected for the first time 12 Martian days (sols) earlier in a black-and-white image. Color differences between the white frost and the reddish soil confirm that we are observing frost. The Lander Imaging Team is trying to determine if frost deposits routinely form due to cold night temperatures, then disappear during the warmer daytime. Preliminary analysis, however, indicates the frost was on the ground for some time and is disappearing over many days. That suggests to scientists that the frost is not frozen carbon dioxide (dry ice) but is more likely a carbon dioxide clathrate (six parts water to one part carbon dioxide). Detailed studies of the frost formation and disappearance, in conjunction with temperature measurements from the lander’s meteorology experiment, should be able to confirm or deny that hypothesis, scientists say.
Mars design reference mission 3.jpg
Remote surface exploration in regions around the habitat complex is accomplished by using pressurized rovers. These vehicles would allow the crew to explore beyond the range permitted by their space suits while allowing them to operate in a shirtsleeve environment. Artist concept.
Spirit's West Valley Panorama (PIA10216).jpg
Spirit's West Valley Panorama

Original caption from NASA : "NASA's Mars Exploration Rover Spirit captured this westward view from atop a low plateau where Sprit spent the closing months of 2007.
After several months near the base of the plateau called "Home Plate" in the inner basin of the Columbia Hills range inside Gusev Crater, Spirit climbed onto the eastern edge of the plateau during the rover's 1,306th Martian day, or sol, (Sept. 5, 2007). It examined rocks and soils at several locations on the southern half of Home Plate during September and October. It was perched near the western edge of Home Plate when it used its panoramic camera (Pancam) to take the images used in this view on sols 1,366 through 1,369 (Nov. 6 through Nov. 9, 2007). With its daily solar-energy supply shrinking as Martian summer turned to fall, Spirit then drove to the northern edge of Home Plate for a favorable winter haven. The rover reached that northward-tilting site in December, in time for the fourth Earth-year anniversary of its landing on Mars. Spirit reached Mars on Jan. 4, 2004, Universal Time (Jan. 3, 2004, Pacific Standard Time). It landed at a site at about the center of the horizon in this image.
This panorama covers a scene spanning left to right from southwest to northeast. The western edge of Home Plate is in the foreground, generally lighter in tone than the more distant parts of the scene. A rock-dotted hill in the middle distance across the left third of the image is "Tsiolkovski Ridge," about 30 meters or 100 feet from the edge of Home Plate and about that same distance across. A bump on the horizon above the left edge of Tsiolkovski Ridge is "Grissom Hill," about 8 kilometers or 5 miles away. At right, the highest point of the horizon is "Husband Hill," to the north and about 800 meters or half a mile away.

This view combines separate images taken through Pancam filters centered on wavelengths of 753 nanometers, 535 nanometers and 432 nanometers to produce an approximately true-color panorama."
PIA23302-FirstHumansOnMars-ArtistConcept.jpg
PIA23302: First Humans on Mars (Artist's Concept)

This artist's concept depicts astronauts and human habitats on Mars. NASA's Mars 2020 rover will carry a number of technologies that could make Mars safer and easier to explore for humans.

JPL is building and will manage operations of the Mars 2020 rover for the NASA Science Mission Directorate at the agency's headquarters in Washington.

For more information about the mission, go to https://mars.nasa.gov/mars2020/.
Planet size comparisons – Venus, Earth, Mars.JPG
This diagram shows the approximate relative sizes of the terrestrial planets, from left to right: Venus, Earth and Mars. Distances are not to scale.