Tényleg túlélhetünk a Marson

A napokban egyre inkább újra a szem elé került a Mars: egyrészt a Matt Damon főszereplésével készült, jövőbeni emberes Mars-misszióról szóló blockbuster, a Mentőexpedíció, másrészt a NASA ügyesen ugyanekkorra időzített bejelentése, a marsi sós víz nyomainak felfedezése miatt. A vörös bolygó, mint az emberiség potenciális mentőcsónakja megint közbeszéd, találgatások és spekulációk tárgya – a hollywoodi őrület széljegyzeteként mi is körbejártuk, tudományos szempontból reális-e életben maradnunk a Marson.

Először is: a marsi emberi kolónia létrehozása nemcsak egy hangzatos sci-fi, hanem komoly jövőbeni terv, amelyre a NASA, az ESA és oldalágon, szépen csendben az osztrák űrfórum is készül. Mindenki lázasan keresi a megoldást arra, hogyan tudnánk a legolcsóbban, mégis legbiztonságosabban és leggyorsabban eljutni a vörös bolygóra.

Illusztráció egy jövőbeni Mars-misszióról Forrás: NASA

Miért vágyunk az ismeretlenbe?

Felmerülhet a kérdés, hogy miért vágyunk ennyire egy egyelőre még veszélyes, számunkra halálos bolygó felszínére. Ennek valójában két igazi oka van: az egyik George Mallory (1886 – 1924) legendás hegymászó szavaival írható le – tőle kérdezték meg, hogy tulajdonképpen miért is mászik akkora hegyeket az életét kockáztatva, amire csak annyit felelt, hogy azért, mert ott vannak. Az emberi természet alapvető eleme a kíváncsiság, a felfedezés vágya, az, hogy megismerje az ismeretlent – a Mars pedig elérhető távolságban van ahhoz, hogy mindent összevetve, a világűr szinte összes többi pontjához képest viszonylag biztonságosan vizsgáljunk egy számunkra eddig elérhetetlen világot. A másik ok sokkal drámaibb:

előbb-utóbb kinőjük a Földet, és új módszerek után kell kutatnunk a galaxisban, hogy túléljen az emberi civilizáció.

Szüksége van az emberiségnek egy B-tervre

"Jelenleg nem vagyunk jó házigazdái a bolygónknak" – fogalmazott az Origónak Pacher Tibor fizikus, a Puli Space Technologies alapítója. "A Római Klub közel ötven éve állapította meg, hogy a jelenlegi adatok szerint túlfogyasztunk, és egyelőre nem is tűnik úgy, mintha ezt vissza tudnánk szorítani.

Afrikában és Ázsiában jelentős népnövekedést várnak az elkövetkezendő években,

és bár szakértők szerint ez a növekedés egyszer kicsúcsosodik, majd alábbhagy, ez már nem fog sokat segíteni."

Az emberiség egyik potenciális B-terve a Mars, amely megközelíthető távolságon belül van Forrás: NASA

Előbb-utóbb szükségünk lesz egy B-tervre, ha nem is egy kolónia létrehozására, de a természeti erőforrások pótlására és a gazdálkodás kibővítésére biztosan.

A Holdat célozza be a magyar Puli

A Puli Space Technologies a Google Lunar XPRIZE verseny keretein belül olyan holdjárót fejlesztett, amely képes lehetne a Holdra jutni és ott néhány métert megtenni, majd információkat küldeni haza. A Puli névre keresztelt rover jelenleg tesztelési fázisban van, a tárgyalások pedig már folynak arról, mely vetélytárs segítségével jut majd el kísérőnkre. Erre 2017 végéig kell, hogy sor kerüljön, eddig tart ugyanis az XPRIZE, és eddig az időpontig folyik a verseny a különböző országok holdjárófejlesztői között. A Puli Space Technologies hosszú távú küldetése olyan új technológiák kifejlesztése, melyek lehetővé teszik űrjárművek rendszeres indítását a Holdra, ezáltal új dimenziókat megnyitva és minőségi szolgáltatásokat biztosítva a jövőbe látó befektetők számára, akik a világűr üzleti lehetőségeinek kihasználása iránt érdeklődnek. A GLXP tapasztalataira alapozva a felfutóban levő űripar meghatározó résztvevőjévé szeretnének válni. Kiemelten fontosnak tartják, hogy népszerűsítsék a tudományos gondolkodásmódot, és bátorítsák a diákokat, hogy természettudományos / műszaki pályát válasszanak.

Lázasan kutatjuk a vörös bolygót

A Marsról egyre többet tudunk meg korszerűbbnél korszerűbb technológiájú műszereink segítségével. 1965 óta, amikor a Mariner először repült el a Mars mellett, több szondát és műholdat küldtünk a vörös bolygóra, mindegyikük sokkal fejlettebb, mint az azt megelőzőek. Két természetes holdja (Phobosz, Deimosz, mindketten valószínűleg befogott kisbolygók) mellett

öt mesterséges hold kering körülötte:

a Mars Odyssey, a Mars Express, a Mars Reconnaissance Orbiter, a MAVEN és az indiai Mars Orbiter Mission, a felszínén pedig jelenleg a legprofibb rover a Curiosity, amely 2012. augusztus 6-a óta rója a vörös poros sziklákat, az élet jelei után kutatva.

A Mars felszínén tevékenykedő jelenleg legfejlettebb rover, a Curiosity szelfije Forrás: NASA

A Mars nagyon hasonlított a Földre

Jó okunk van feltételezni, hogy a Marson egykor élet lehetett – nemcsak az évek óta sejtett, de most bebizonyosodott sós víz jelenléte miatt, hanem azért is, mert a vörös bolygó egykor igencsak hasonlított a Földre. Kiterjedt óceán borította, vastagabb volt a légköre, ebből adódóan a hőmérséklete sem volt ennyire extrém, és nem is jutott olyan dózisban a kozmikus sugárzás a felszínére, mint jelenleg – minden adott volt legalább a legegyszerűbb élet kialakulásához.

Vannak olyan teóriák is, amelyek szerint

hozzánk is egyenesen a Marsról érkezett az élet:

az ALH 84001 meteoritot az Antarktiszon találták, és könnyen lehet, hogy ez a "felelős" a földi élőlények kialakulásáért is. "Ez a meteorit a Marsról érkezett, és olyan nyomokat találtak benne, amelyek mikroorganizmusok jelenlétére utalhatnak" – magyarázta Pacher Tibor. A NASA szerint a ma már vulkanikusan inaktív Marson képződött olvadt lávából származik, és körülbelül 3,6 milliárd évvel ezelőtt csapódott be a Földbe.

A híres ALH 84001 egy darabja Forrás: Wikimedia Commons

Nem tudni, miért lett sivár pusztaság

Azt egyelőre nem tudni biztosan, mi okozhatta a marsi klíma megváltozását. Kutatók csak találgatnak, hogy mi eredményezhetett ekkora pusztítást, mitől tűnt el a légkör nagy része – a Mars ugyanis ma már egyáltalán nem az a barátságos bolygó, amely egykor volt. Légköre nagyon ritka (a felszíni légnyomás 0,75%-a a földinek), védő mágneses mezeje sincs, ami megszűrné a Napból érkező infravörös és ultraibolya sugárzást. Az egyébként is elhanyagolható légkör 95%-a szén-dioxid és 3%-a nitrogén,

oxigén csak olyan elenyésző mennyiségben található benne, hogy az emberi szervezet számára teljesen elégtelen.

A felszíni hőmérséklet szélsőséges: pályájának Naptól legtávolabbi pontján a déli féltekén akár -125 Celsius-fokra is lehűl a hőmérséklet, a marsi meleg maximális hőfoka pedig 20-25 Celsius-fok körül mozog, igaz, ez a hőmérsékleti „kilengés” nem tekinthető túl gyakori jelenségnek. A gravitáció sem hasonlít a Földön tapasztaltakhoz: a marsi csupán egyharmada annak, mint ami saját bolygónkon terheli a szervezetünket, és fogalmunk sincs, hogy ez hosszú távon hogyan hatna ránk: könnyen lehet, hogy megrövidítené az életünket, de még az is előfordulhat, hogy éppen ellenkezőleg, meghosszabbítaná azt.

Így fest egy marsi naplemente Forrás: NASA

Nincsenek pusztító porviharok

A Mentőexpedícióban egyébként ügyesen vázolták, mit látna az emberi szem, ha a bolygó felszínére érkezne. A levegőben szálló vörös vas-oxid-por miatt az ég narancssárgásnak tűnne, viszont

a ritka légkör miatt nappal is gyakran látnánk a csillagokat.

A filmben is megjelenő apró homoktornádók az úgynevezett porördögök, amelyek a nagy napi hőmérséklet-ingadozás következtében jönnek létre.

Egy ekkora marsi vihar nem túl reális ábrázolás - bár vannak porviharok a bolygón, nem ilyen intenzívek Forrás: Intercom

A Matt Damont bajba keverő hatalmas porvihar azonban egyáltalán nem reális – bár léteznek hasonlók a Marson, amelyek elég erőteljesek, és néhány nap alatt akár az egész bolygón átsöpörhetnek, annyira azért nem durvák, hogy antennákat csavarjanak ki, és űrhajókat borítsanak fel, viszont fejlett eszközeinkben nem kis kárt tehetnek.

Extrém geológiai körülmények

Esik is a Marson, igaz, nem folyékony víz, hanem jég formájában – ez fagyott vizet és szén-dioxidot jelent, amelyből az űrből érkező infravörös sugárzást részben elnyelő felhők is képződnek a marsi éjfél után. A domborzat szintén elég extrém:

a Naprendszer legnagyobb kanyonrendszere található a bolygón,

a Valles Marineris, amely 4 ezer kilométer hosszú és 7 kilométer mély. Mivel nincs tengerszint, ezért magasságát a nullszintnél, azaz a 3396 kilométeres bolygósugárnál meghatározott átlagos gravitációs felszínnél kezdjük mérni. Egy marsi nap (SOL) megközelítőleg olyan hosszú, mint egy földi: 24 óra és 39 perc.

Nehéz eldönteni, mi ölne meg bennünket először

Tehát nagy vonalakban minden halálos veszélyt jelent a Marson: a légkört nem tudjuk belélegezni, egyelőre a víznek is csupán a nyomait sikerült felfedeznünk, a sugárzás az emberi szervezet számára elviselhetetlen, és még a talaj is mérgező – bár, ha a méreganyagokat kivonjuk belőle, képesek lehetünk úgy krumplit termeszteni, ahogy a filmbéli Mark Watney űrhajós.

A krumplitermesztés egészen életszerű - feltéve, ha kivonjuk a mérgező anyagokat a földből Forrás: Intercom

A NASA 2030-ra már hasonló, kutatókat szállító emberes utazást tervez a bolygóra, ezért lassan gyakorlatban is ki kell próbálnunk az elméleti tudást arról, hogyan maradhatnánk életben a Marson. Ez persze egy-egy rövid expedíció erejéig nem probléma – a csapat vihetné magával a felszerelést, az élelmet és az oxigént, mégis sokkal olcsóbb, és egy jövőbeni marsi kolónia létrehozása szempontjából kifizetődőbb lenne, ha a bolygón maradásra is berendezkedhetnénk. "Ha mindent vinnénk magunkkal – márpedig a jelenlegi állás szerint vinnünk kell –, akkor rengeteg energiára van szükségünk, hogy odaérjünk, és vissza is tudjunk jönni" – magyarázta a szakértő.

Fagyott kráter fehérlik a Mars felszínén Forrás: NASA

Két hét alatt eljuthatunk a Marsra

Az utazáshoz szükséges legideálisabb időablak kétévente jön el, amikor a Mars a legközelebb kerül hozzánk, mintegy 80 millió kilométerre megközelítve a Földet: ezt hívják Hohmann-pályának, amely az energiaminimum elvén működik – ilyenkor tudjuk a legkevesebb üzemanyaggal, illetve befektetett energiával elküldeni a járműveinket a vörös bolygóra. Az utazási idő lerövidítésén egyébként már dolgoznak a kutatók – egy volt NASA-űrhajós, Franklin Chang-Díaz például a rakétameghajtást forradalmasítaná:

a VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) magnetoplazmát használna üzemanyagként.

„Ha sikerül ez a vállalkozás, akár két-három hét alatt el lehet vele jutni a Marsra. Ez nem egy komolytalan próbálkozás, a volt űrhajós fizikus is, és lassan a tesztelési fázisba ér a projekt. Ha sikerül megvalósítaniuk, hatalmas előrelépést érhetnek el” – mondta Pacher Tibor.

Fantáziarajz a VASIMR-ről és a vörös bolygóról Forrás: NASA

Önfenntartó kolónia a bolygón

Ha mégis a hosszabb idejű marsi tartózkodásra koncentrálunk, jelenleg két fő megoldásról beszélnek a kutatók: az egyik egy üvegházszerű, önfenntartó képződmény létrehozása lenne, amely alatt termeszthetnénk, állatokat tarthatnánk, és az esetleges talaj menti vízből kinyerhetnénk a saját oxigénünket. A probléma csak az, hogy egyelőre fogalmunk sincs, honnan jön a víz, és ez a megoldás azt feltételezné, hogy folyamatos orvosi és műszeres ellátásra lenne szükségünk a Földről, ami drága, és nagyon sokáig tart leszállítani. Probléma lenne a kommunikáció is:

átlagosan negyedórára lenne szüksége egy-egy üzenetnek, hogy eljusson a Földre,

de a legjobb esetben is négyperces különbséggel kell számolni akkor, amikor a Mars a legközelebb van a Földhöz.

Senki nem beszél a háromdimenziós nyomtatásról

Pacher szerint sok potenciálisan felmerülő problémát megoldhatna egy olyan technológia, amely már most a kezünkben van: a háromdimenziós nyomtatással ugyanis ritkán számolnak a kutatók.

A Mentőexpedíció asztronautái Forrás: Intercom

„Ezt hiányoltam igazán a filmből, egy ilyen jövőbeni utazásnál ezt már biztosan figyelembe kell venni. A 3D-nyomtatás jelenleg még nagyon gyerekcipőben jár, de olyan módszer válhat belőle, ami nagyon megkönnyíti a dolgokat a bolygón. Ha azt a technológiát ki tudjuk fejleszteni, hogy

a marsi homokból bármit, akár csak a felállított épületek védelmének egy részét meg tudjuk alkotni,

akkor már rengeteget léptünk előre. Az űrállomáson már sikerült nyomtatnunk, ami a Marsnál sokkal problémásabb hely a súlytalanság miatt.”

Az igazi csodaszer: a szigszalag

Egy igazi csodaszer, amely a filmben is megjelenik, és egyáltalán nem rugaszkodik el a valóságtól, az a szigetelőszalag: Pacher szerint ez valóban univerzális, mindenre jó megoldás. „Mi is használtuk a Pulinál, gyakorlatilag tényleg mindent össze lehet vele tákolni, és meglepően tartós is" – mondta. Néha nem a high-tech csúcsszuper kütyükre kell hagyatkozni, hanem a legegyszerűbb hétköznapi megoldásokra, az űrkutatásban a szigetelőszalag használata egyáltalán nem szokatlan jelenség.

Algák és zuzmók földiesítenék a Marsot

A harmadik verzió is sci-fi filmbe illő megoldás: kutatók egy csoportja úgy gondolja, hogy a Mars klímáját kellene megváltoztatnunk ahhoz, hogy földihez hasonló életkörülményeket teremtsünk rajta.

Két fő irány látszik kibontakozni, hogy mi is így üldögélhessünk a vörös bolygón: az egyik egy önfenntartó kolónia létrehozása, a másik a klíma megváltoztatása Forrás: Intercom

Ezt először üvegházhatású gázokkal, majd baktériumokkal, algákkal, zuzmókkal, végül speciális fenyőfajokkal szeretnék elérni. Mindez azon túl, hogy saját kényünk-kedvünk szerint formálnánk egy másik bolygót, amiatt problémás, mert több ezer évig tartana a legkisebb változást is elérni a Mars légkörében.

Az osztrákok már a Marson vannak

A földi tesztelések egyébként már megindultak: vannak olyan tereptesztek, amelyekhez a természetben keresik meg a marsi tájhoz leginkább hasonlító területeket. „Az innsbrucki székhelyű Austrian Space Forum például nagyon régóta a marsi küldetésekre készül. Széles, megalapozott programjuk van erre, több tereptesztet csináltak már, ahol a gyakorlati részére fókuszálnak a dolognak. Az Innsbrucki Egyetemen marsi szimulátorokat fejlesztenek, ami még nem jár azon a szinten, ahol Matt Damon ruhája a filmben, de folyamatosan könnyítik és próbálgatják a kísérletek során.”

Tesztelik a Pulit a Holdéhoz hasonló talajon Forrás: OeWF - Claudia Stix, Paul Santek

Az osztrákok konkrét helyzeteket is vizsgálnak: kiküldik például az asztronauta jelölteket tíz napra olyan körülmények közé, amelyek a vörös bolygón várnák őket. Tesztelik, milyen munkákat tudnak elvégezni, milyen problémákba ütköznek, mert így mutatkozik meg a legjobban, hogy milyen váratlan eshetőségek adódhatnak, amelyekre a helyszínen egyedül kellene megkeresniük a megoldást. A Puli is vett részt ilyen teszteken egyébként, annyi különbséggel, hogy a magyar holdjáró robot nem a marsi, hanem a holdi körülményekre készült fel.

Az internet kinyitja a világot

A NASA nem bízza csak a saját néhány száz tudósára azt a feladatot, ami könnyedén eldöntheti majd a marsi jövőnk sorsát: egyetemi szinten például pályázatot írt ki arra, hogy lelkes fiatalok olyan robotot dolgozzanak ki,

amely képes lehet akár marsi körülmények között is bányászni

(ez a NASA Robotic Mining Competition). Nem ez az első eset, hogy az internet segítségével olyan embereknek adnak esélyt beleszólni az űrkutatás rejtelmeibe, akiknek egyébként nem lenne lehetőségük rá: a Puli is egy ehhez hasonló verseny keretein belül készül, a Google Lunar XPRIZE pedig a Holdra szeretne minél fejlettebb rovereket eljuttatni.

A Hold és a kisbolygók is bevethetők

Nem a Mars azonban az egyetlen esélyes, amelyen potenciális termőföldeket és ásványianyag-lelőhelyeket szeretnénk létrehozni. Az emberiség B-tervére három nagy esélyest neveztek meg:

a Marson kívül kísérőnk, a Hold és a kisbolygók is beszállnak a versenybe,

és egyelőre nem látni, melyik felé billen majd el a mérleg nyelve. A Mars esetében az a legnagyobb probléma, hogy messze van – ha azonban a plazmahajtású rakéták megvalósulnak, ez a faktor kiesik, így a bolygó sok jobb esélyekkel indulhat. „A kisbolygók problémásak, mert rengeteget nem ismerünk közülük. Olyan kicsik, hogy legtöbbjük nincs katalogizálva, de a Planetary Resources nevű cégnek például már akcióban lévő repülő prototípusaik vannak, amelyeknek célja megkeresni a hozzánk közel érkező kisbolygókat. Ha találnak olyan használható kisbolygót, amelyik megközelíti a Földet, az megdobhatja a kisbolygókutatás esélyeit.”

Közelsége miatt egyelőre a Hold tűnik a legesélyesebb jelöltnek a Földön kívüli gazdálkodás kipróbálására Forrás: MTI/Komka Péter

Közelsége miatt egyelőre a Hold tűnik a legstabilabb jelöltnek, a Marssal szemben azonban sokkal több problémával kell szembenéznünk, ha itt szeretnénk nekiállni egy B-terv kialakításához: nincs légkör, extrémebb a hőmérséklet, és a mikrometeoroktól sem védi semmi a felszínt (a Mars ritka atmoszférája a kisebbeket sikeresen elégeti). „Én rövid távon a Holdban bízom, itt sok olyan dolgot ki lehet próbálni, ami később a hasznunkra lehet” – tette hozzá a fizikus.

Ha megindul az úgynevezett ciszlunáris, azaz Föld-Hold közötti gazdaság, jó kiindulási pont lehet a további terjeszkedésre.

A magánűrkutatás előretörőben

A jövő a magánűrkutatásé lehet – Pacher Tibor szerint ez a folyamat már most elkezdődött. „Sokan nem tudják, hogy az űrtevékenység 315 milliárd dolláros éves piac, és ennek háromnegyede ma már magánkézben van. Ebben benne van az összes műholdindítás is, különböző magáncégek számára. Ezt orbitális gazdaságnak hívják, aminek magyarul van egy furcsa utánhallása, de angolul az orbital economynek sokkal tisztább a jelentése."

A kisbolygóbányászati és a Mars-tervek esetében is ott a lehetőség, hogy a magánszektor felé forduljon a fejlődés.

Mint bárhol máshol, itt is a határ a csillagos ég, csupán a megfelelő tőkére van szükség ahhoz, hogy meginduljanak az életképes ötletek.