TEMA BROJA

Dragan Lazarević

Mogućnosti naseljavanja Sunčevog sistema

Život na Mesecu, asteroidima i Marsu

Prve ideje putovanja na Mesec i druge planete pojavile su se kod filozofa, sanjara ili pesnika kao što je bio Sirano de Beržerak – ali je prvi vizionar koji je, na naučnoj osnovi prema tadašnjem nivou nauke, razmatrao letove u kosmos i naseljavanje drugih nebeskih tela bio ruski naučnik, začetnik teorije raketne mehanike, Konstantin Eduardovič Ciolkovski. Prožet verom da će raketa biti sredstvo leta ka drugim svetovima i ponesen maštom, on je pre više od jednog veka razmatrao kakav bi bio život ljudi u uslovima male gravitacije na Mesecu i asteroidima. Njegova izjava: „Zemlja je samo kolevka čovečanstva a ne može se večito ostati u kolevci“ mogla se shvatiti i kao proročanstvo i kao zavet budućim generacijama da krenu ka naseljavanju drugih svetova u Sunčevom sistemu.

 U toku prve polovine prošlog veka, drugi vizionari i brojni pisci naučne fantastike ugrađivali su u svoje vizije budućnosti kosmički let i naseljavanje susednih nebeskih tela. Fric Lang je snimio film „Žena na Mesecu“ 1929. sa (za to vreme) odličnim tehničkim detaljima rakete-kosmičkog boda. Veliki SF pisac Herbert Džordž Vels je dao svoje kosmičko proročanstvo izjavom: „Ljudi će u budućnosti otići sa Zemlje da osnuju carstvo među zvezdama“. Nagli razvoj raketne tehnike od polovine prošlog veka a potom i prvi orbitalni letovi kosmonauta podstakli su očekivanja da će brzo uspostaviti kosmičke naseobine. Po kultnom SF filmu „2001. Kosmička odiseja“ (snimljenom 1967. po tekstu Artura Klarka) Mesec je trebalo da bude nastanjen pre kraja 20. veka. Takva očekivanja su bila i u brojnim drugim SF filmovima, književnosti, stripovima i TV serijama (npr. britanska „Mesec 1999“). Ostvarenja astronautike su bila znatno ispod tih očekivanja i, posle šest kratkih poseta Mesecu u okviru programa „Apolo“ 1969-1972.  došlo je do višedecenijskog zastoja.
Program orbitalnih stanica traje preko četiri decenije bez spektakularnih razultata a prisustvo nekolicine astronauta na ISS teško da bi se moglo nazvati naseljavanjem kosmosa. Skoro 50 godina posle „Apola“ i šetnje astronauta po Mesečevoj površini, naseljavanje Zemljinog prirodnog satelita je nešto što bi tek trebalo da se ostvari.

 Prvi cilj naseljavanja u Sunčevom sistemu

Posle programa „Apolo“, NASA je razmatrala uspostavljanje baze na Mesecu na osnovu rakete „saturn 5“ (program LASS). Ali, i pored izuzetnih tehničkih ideja, cena održavanja naseobine je trebala da bude bar pet puta veća od sredstava uloženih u program „Apolo“!
U to vreme, za tako nešto nije bilo sredstava a nije bilo jasno ni šta bi se na Mesecu radilo i kakva bi bila korist od te baze.
Sadašnji ekonomski potencijali SAD bi mogli da izdrže troškove uspostavljanja naseobine na Mesecu -a postoji i interes privatnog sektora da se takav poduhvat ostvari.
Prošle godine je predsednik SAD Donald Tramp naložio NASA-i da, u što je moguće kraćem roku, ponovo pošalje američke astronaute na Mesec. NASA je i inače planirala da, u narednoj deceniji, uspostavi orbitalnu stanicu na visokoj orbiti oko Meseca  i odatle preduzima misije ka manjim bliskim asteroidima, a kasnije  možda i ka Marsu. Priprema se velika raketa nosač „sls“ koja bi poslala ka Mesečevoj orbiti module buduće orbitalne stanice kao i kosmičku kapsulu za četiri astronauta „orion“. Prvi let sa posadom oko Meseca se planira za 2022-23.
Za spuštanje na Mesec nedostaje još samo lunarni modul, ali trenutno nema planova za njegovu izgradnju. NASA kao da ne žuri sa ostvarenjem spuštanja na Mesec i okvirno ga planira za 2025. Privatne kompanije bi mogle da ubrzaju realizaciju povratka astronauta na Mesec. „Space X“ Ilona Maska planira da, što je moguće pre (2022?), završi veliku raketu „bfr“, poletne mase oko 4200 t, koja bi mogla da u orbitu podigne oko 150 t a ka Mesecu da lansira oko 40-50 t. Oba stepena bi se višekratno koristila, što bi znatno smanjilo troškove lansiranja a drugi stepen bi mogao da se, posle punjenja gorivom, lansira ka Mesecu i spusti na njegovu površinu.
Ilon Mask planira i uspostavljanje baze, nazvao ju je „Alfa“ (možda po uzoru na bazu iz tv-serije „Mesec 1999“). Džef Beizous planira da raketom „new glenn“ lansira modul bez posade „blue moon“ koji bi mogao da spusti oko 4,5 t na Mesečevu površinu i da ga ponudi NASA-i. Robert Biglou sprema naduvavajuće habitate za orbitalnu stanicu u niskoj Mesečevoj orbiti kao i za bazu na njegovoj površini.
Prema svemu što se sprema, realno je očekivati da se astronauti SAD spuste na Mesec u narednoj deceniji i da se potom i uspostavi baza na njemu.
NR Kina planira da spusti svoje taikonaute na Mesec 2025. a Rusija planira veliku raketu „angara 100“ i let na Mesec posle 2030.  Zajednički poduhvat bio bi i lakši i mogao bi da se ranije ostvari.

Spas je u pećinama

Budući lunarni naseljenici suočiće se sa brojnim problemima: biće izloženi kosmičkom zračenju znatno više nego na ISS, koju štiti Zemljino magnetno polje, sa velikim razlikama dnevne i noćne temperature (+120ºC i -170ºC), i mogućnošću udara mikrometeorita. Sve to zahteva da habitati budu ukopani u Mesečevu prašinu a sigurnu zaštitu bi predstavljao sloj od bar 10 m debljine.
Znatno bolje mesto za bazu bila bi unutrašnjost neke prirodne Mesečeve pećine, nastale protokom lave pre više od 3 milijarde godina (tzv. lava tubes). Otvori tih pećina su otkriveni na snimcima sa orbitalnih sondi. Njih su načinili udari manjih asteroida koji su probili svodove pećina. Određene doline na Mesecu su nastale urušavanjem svodova pećina posle udara većih asteroida, npr. dolina Hadley Rille. Neki lunolozi procenjuju da su te pećine vrlo sigurne u uobičajenim okolnostima.

Elektromagnetski katapult ka Zemlji

Iako mala, Mesečeva gravitacija od jedne šestine Zemljine je sigurno bolja okolnost od boravka u bestežinskom stanju na ISS.
Astronauti „apola“ koji su boravili na Mesecu opisali su boravak u tim uslovima kao izuzetno prijatan; osećali su se prilično lako i nije bilo mučnine i gubitka osećaja ravnoteže kao u bestežinskom stanju.
Problemi boravka u Mesečevim naseobinama biće i nedostatak vode neophodne za proizvodnju hrane gajenjem biljaka u zasadima pod veštačkim svetlom. U početku će morati da se donosi sa Zemlje. Kasnije bi se kiseonik izdvojio iz Mesečevih stena pa bi se voda dobijala sagorevanjem donešenog vodonika, metana i CO2 neophodnog biljkama. Bili bi potrebni i nitrati kojih na Mesecu uopšte nema.
Izvori energije bi u početku bili nuklearni ili izotopski elektrogeneratori, donešeni sa Zemlje. Kasnije bi se, iz silikata Mesečevih stena, izdvojio silicijum za fotoelektrične solarne panele koji bi vremenom pokrivali sve veći deo Mesečeve površine. Postoji projekat „Lunar ring“ po kojem bi se ceo ekvatorijalni pojas Meseca prekrio solarnim panelima i tako omogućio dovoljne količine energije za proizvodnju kiseonika i svih potrebnih metala za gradnju gradova ispod površine,
kao i retkih metala i kristala namenjenih za slanje na Zemlju, čime bi se vraćala sredstva uložena u izgradnju baze.
Proizvodilo bi se i raketno gorivo na osnovu Al i Mg praha a sredstvo za transport tereta na Zemlju bi mogao da bude i elektromagnetski katapult (sličnog principa rada kao kod maglev vozova na Zemlji), tzv. „mass driver“.
Život lunarnih naseljenika, i pored visoke automatizacije i korišćenja robota, ne bi bio lak. Oni bi radili na kontroli mašina za iskopavanje ruda, u tehnološkim kompleksima za preradu i proizvodnju polufabrikata i u fabrikama za izradu velikih radnih mašina i alata koji se ne mogu doneti sa Zemlje, solarnih panela i dr.

Bliži asteroidi, do Marsa i dalje

Oko 1800 poznatih bližih asteroida su, zbog male gravitacije, energetski dostupniji nego površina Meseca ali bi let do njih trajao znatno duže. U slučaju kada prolaze pored Zemlje ili Meseca, i to na najmanjoj udaljenosti, let bi trajao i do mesec dana i mogao bi da se obavi manjom kosmičkom letelicom kao što je NASA-in „orion“.
Boravak na asteroidima bi bio skopčan sa sličnim problemima kao boravak na Mesecu. Astronauti bi morali da se ukopaju u njihovu unutrašnjost i izgrade šupljine u koje bi smestili naduvavajuće habitate, gde bi bili zaštićeni od kosmičkog zračenja i meteorita. Vrlo mala i gotovo zanemarljva sila teže nalagala bi da se naprave rotacione naseobine u kojima bi centrifugalna sila zamenila silu teže. Jedina povoljnija okolnost u odnosu na Mesec je što neki od tih asteroida sadrže vodu a neki i organska jedinjenja.
Naseljenici bi, kao i na Mesecu, preradom stena dobijali retke i konstruktivne metale i silicijum za solarne panele koji bi zbog male gravitacije asteroida mogli da se šire kilometrima u okolni kosmički prostor. Ako bi se usavršio jonski ili neki elektromagnetni plazmeni pogon, koji bi koristio kao radnu materiju lokalne materijale, pokretan solarnom energijom, asteroid veličine oko 100 m bi mogao da se pretvori u veliki kosmički brod.

Vodeni led Ceresa

Na asteroidima se mogu izgraditi optički i radio-teleskopi kilometarskih dimenzija, što bi moglo da dovede do neslućenih astronomskih otkrića.
Asteroidi NEAR sa veoma izduženom putanjom mogli bi da posluže kao kosmički brodovi za letove dalje od Marsove orbite, do asteroidnog pojasa i većih asteroida i planetoida, kao i male planete Ceres. Ovo telo prečnika oko 1000 km, ispitano je sondom „dawn“ koja će zauvek ostati da kruži oko njega. Smatra se da možda i polovinu mase Ceresa čini vodeni led ispod kamenite površine što je povoljna okolnost. Problem će predstavljati udaljenost od Sunca i slaba osvetljenost površine pa će solarni paneli davati preko sedam puta manju energiju u odnosu na površinu Meseca.
Ako bi se u tom ledu našle dovoljne količine deuterijuma za termonuklearne elektrane i tako rešio problem energije kojom bi se gradile velike naseobine u unutrašnjosti, tamo bi mogle da se nasele, u nešto daljoj budućnosti, stotine miliona ljudi. Oni bi živeli u valjkastim centrifugama, prečnika stotinama metara, gde bi vladali potpuno zemaljski uslovi a mogli bi da prelaze i u statične naseobine, izloženi slaboj Ceresovoj gravitacijom,(oko 35 puta manjom od Zemljine). Velike šupljine nastale iskopavanjem ruda unutar Ceresa mogle bi da se toplotno izoluju i ispune vodom  u kojoj bi mogle da se ostvare zatvoreni vodeni eko-sistemi sa fito i zoo planktonom, da se gaje talofitne alge i  ribe i brojni vodeni organizmi. Zbog male gravitacije, hidrostatički pritisak bi se vrlo malo menjao sa dubinom tako da bi budući „ceresijanci“ mogli slobodno da rone sa uobičajenom  opremom. Život na Ceresu bi pružao potpuno nove mogućnosti i pitanje je: da li se sve mogu sada naslutiti?
Preko manjih bližih asteroida koji bi poslužili kao kosmički brodovi, naseljenici bi dospeli u glavno područje naseljavanja, u pojas između Marsa i Jupitera, sa desetinama hiljada većih asteroida. Osim Ceresa mogli bi se naseliti Vesta, Palas, Junona,
Higija, Psihija, Lutecija i dr. Neki asteroidi imaju i svoje satelite npr. Ida i Daktil, a neki su neobičnog oblika, na primer metalični asteroid Kleopatra koja je nalik na oglodanu kost. Verovatno će budućim naseljenicima njihovi mali svetovi biti zanimljivi a i prelasci sa jednog na drugi asteroid, prilikom njihovih približavanja, neće biti veliki tehnički problem.

 Pod kupolama na Marsu

Najveći interes za naseljavanje je usmeren ka Marsu. Više stotina hiljada ljudi je, u anketi koju je vršio Ilon Mask, izjavilo da bi otišli na putovanje ka „Crvenoj planeti“ bez mogućnosti povratka.
Najveći broj njih verovatno nije svestan problema sa kojima bi se tamo suočio a i pitanje je: da li bi mogli da podnesu kosmički let i boravak u bestežinskom stanju u trajanju do 8 meseci?
Ilon Mask ubrzava radove na „BFR“ raketi. Ali, dok ona pokaže pouzdanost, prethodno u letovima ka Mesecu, proći će možda i deset godina. Prema njegovom projektu, drugi stepen te rakete (oblika „šatla“ sa malim krilima) dopunio bi se gorivom u Zemljinoj orbiti, lansirao ka Marsu i direktno sa međuplanetarne putanje uleteo u Marsovu atmosferu brzinom od 6 do 8 km/s. Po obavljenom aerokočenju, spustio bi se retroraketnim kočenjem na Marsovu površinu, slično spuštanju prvog stepena rakete „falkon 9“. Ovakav način leta sa posadom je vrlo rizičan; jer, šta bi bilo ako bi u toku leta meteoriti oštetili toplotni štit?
Oprezniji pristup ima NASA a sličan projekt je razvila i kompanija „Lokid“ (Mars base camp 2029). Međuplanetarni kosmički brod na jonski  pogon, koristeći energiju solarnih panela, prvo bi ušao u orbitu oko Marsa da bi letelica za spuštanje stigla kasnije sa Zemlje. Iako nije planirano u ovim projektima, logično bi bilo da se prvo uspostave baze na malim Marsovim prirodnim satelitima Fobosu i Deimosu.
Astronauti bi se na njima suočili sa gotovo istim problemima kao na manjim asteriodima. Morali bi da izgrade naseobinu ispod površine, da žive u centrifugi i da gaje biljke pod veštačkim svetlom za sopstvenu ishranu. Ako bi uspeli da od lokalnih materijala proizvedu raketno gorivo i dopune modul za spuštanje  na Mars sa prethodnim raketnim kočenjem, on bi znatnom manjom brzinom ušao u Marsovu  atmosferu. U bazama na Fobosu i Deimosu proizvodili bi se solarni paneli koji bi, s obzirom na udaljenost od Sunca, bili oko 2,5 manje efikasnosti. Baze na Fobosu i Deimosu bi svakao bile značajna podrška bazi na Marsu.

Kada se konačno spuste na Mars, jedina pogodnost za buduće naseljenike u odnosu na manja tela je gravitacija intenziteta 38% zemaljske, i trajanje dana od 24 časa i 37 min. Naseljenici će morati da nađu podpovršinski led, da ga iskopavaju i topljenjem dobijaju vodu neohodnu za gajenje biljaka i proizvodnju goriva, vodonika i metana korišćenjem CO2 iz atmosfere - za pogon radnih mašina, raketnih modula „skakavaca“ (najoptimalniji sistem kretanja nad Marsom) kao i za povratak na Zemlju. Slaba svetlost Sunca i enrgija solarnih panela ne bi bile dovoljne i u početku bi se koristili nuklearni izvori energije donešeni sa Zemlje.

Nadohvat nuklearne energije

Ukoliko ne postoji drugo objašnjenje, izgled nekih kratera upućuje na zaključak da su se dešavale možda i prirodne nuklearne eksplozije. Velike vulkanske oblasti Tarzis i Elisium bi mogle da sadrže rude U i Th, neophodne za nuklearna goriva. Neophodan bi bio tehnološki lanac ekstrakcije urana i izdvajanje izotopa U 235 za šta bi najoptimalniji bili oplodni tzv. brider-reaktori koji bi proizvodili novo gorivo Pu 239 i U 233 (iz torijuma). Kao radnu materiju koristili bi He ili vodonik.
Sa svim tim izvorima energije, život na Marsu ne bi bio lak. Budući „marsovci“ bi morali da se ukopaju u hladnu Marsovu prašinu (prosečne temperature -63º C) jer im retka Marsova atmosfera ne bi pružala zaštitu od kosmičkog zračenja i meteorita. Naseobine bi se gradile u Marsovom ekvatorijalnom pojasu a pošto su koncetracije podpovršinskog leda bliže polarnim oblastima,  neophodno bi bilo transportovanje od mesta iskopavanja do naseobina. Najbolje rešenje bi bilo da nuklearne centrale sopstvenom toplotom otapaju led i tako se hlade. Dobijena voda bi se, pumpanjem kroz cevovode, prenosila ka naseobinama u ekvatorijalnom  području. Nuklearne centrale bi povećavale temperaturu retke Marsove atmosfere. Ako bi se ona podigla iznad -78,5º C, ugljen-dioksid ne bi više prelazio u čvrsto stanje pa u zimskom periodu ne bi bilo stvaranja inja od tzv.“suvog leda“. Mars bi se dodatno zagrevao reflektovanjem Sunčevog zračenja pomoću džinovskih orbitalnih ogledala, izgrađenih materijalima proizvedenim na Deimosu i Fobosu. Ako bi se ti zraci usmerili na Marsove polarne kape, sav smrznuti CO2 bi, sublimacijom, prešao u gasovito stanje pa bi, procenjuje se, nastala daleko veća atmosfera sa pritiskom od 0,5-1 bara.

Planetarni ekološki inženjering

Obzirom da je CO2 gas koji stvara efekat staklene bašte, porasla bi temperatura pa bi na Marsovom ekvatoru mogla da postoji i voda u tečnom stanju. Naseljenici bi mogli da se kreću po površini Marsa u lakim odelima, samo sa maskama za kiseonik. Više ne bi bilo opasnosti od kosmičkog zračenja i mikrometeorita i naselja bi se gradila na površini a i veliki gradovi bi mogli da se grade pod kupolama kilometarskih dimenzijama. Unutar tih kupola bi bila zemaljska atmosfera od kiseonika i azota, sa pritiskom malo većim od okolnog, tek da održi njihov oblik. Ljudi bi se u njima osećali potpuno normalno, živeli bi u stambenim zgradama, okruženim parkovima, sportskim terenima i veštačkim jezerima. Drveće bi zbog manje gravitacije moglo da dostigne dvostruko veću visinu, ptice bi lakše letele i pitanje je: da li se mogu sada predvideti sve pojave u takvoj sredini?
Takva izmena eko-sistema na Marsu ne može se nazvati teraformiranjem, to bi bio ekološki inženjering planetarnih razmera. Teraformiranje podrazumeva stvaranje atmosfere na celokupnoj površini Marsa po sastavu, pritisku i temperaturi kakvi su na Zemlji i takav poduhvat pripada daljoj budućnosti.
Današnje generacije ljudi na Zemlji se mogu nadati da će doživeti let ka Marsu i uspostavljanje prve naseobine. Prema planovima, to bi moglo da se desi u deceniji 2030-2040.

Dragan Lazarević

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"