Załogowa wyprawa na Marsa

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.

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].

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^[5]. 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^[6]. Za prezydentury Donalda Trumpa NASA powróciła do koncepcji lotu na Księżyc^[7][8] oraz do lotu na orbitę Marsa^[9]. 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^[4].

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^[10].

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^[11]. W czerwcu 2023 roku w Teksasie rozpoczęła się kolejna symulacja misji marsjańskiej. Cztery osoby spędziły w zamknięciu 378 dni^[12][13].

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^[14][15]. 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^[16]. W listopadzie 2018 roku zmieniono nazwę BFR na Starship^[17]. 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 o nazwie Starhopper z tym silnikiem na wysokość 150 metrów^[18], zaś 9 grudnia 2020 roku odbył się lot z trzema silnikami na wysokość 12,5 km (Starship SN8)^[19]. W marcu 2022 Elon Musk podał, jako datę lądowania człowieka na Marsie, rok 2029^[20]. 20 kwietnia 2023 roku Starship (S24+B7) z 33 silnikami Raptor wzniósł się na wysokość 39 km (lot IFT-1)^[21]. 18 listopada 2023 roku Starship (S25+B9) wzniósł się na wysokość około 150 km (lot IFT-2)^[22]. 14 marca 2024 roku Starship (S28+B10) osiągnął wysokość 234 km i leciał przez prawie 50 minut (lot IFT-3)^[23]. 6 czerwca 2024 roku oba stopnie Starshipa (S29+B11) wykonały miękkie lądowanie na wodzie (lot IFT-4)^[24]. We wrześniu 2024 Elon Musk zapowiedział lot bezzałogowy na Marsa za dwa lata, a załogowy za cztery^[25]. 13 października 2024 dolny stopień Starshipa (S30+B12) wylądował na wieży Mechazilla, zaś górny stopień miękko zwodował w Oceanie Indyjskim (lot IFT-5)^[26].

Lockheed Martin zaproponował swoją koncepcję o nazwie Mars Base Camp. Zakłada ona wysłanie na orbitę Marsa statku już w 2028^[27].

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^[28].

Po udanym lądowaniu sondy Tianwen-1 Chiny zapowiedziały misję załogową. Ma ona wystartować w 2033 roku^[29].

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^[30]. W związku z nieudaną misją Beagle 2 z planów tych zrezygnowano.

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^[31]

MPK – pierwszy radziecki projekt z lat 1956–1957^[32]

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^[33]

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^[34]

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^[35]

Mars Semi-Direct – zmodyfikowana przez NASA wersja projektu Mars Direct^[36]

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)^[37], 3.0 (1996)^[38] oraz 4.0 (1998)^[39][40].

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

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.

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^[41].

W 2009 roku dodano siódmą rakietę Ares V potrzebną do zabrania paliwa dla MTV na drogę powrotną^[42].

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^[43].

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^[44].

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^[45].

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^[46].

W 2024 roku NASA opublikowała szereg dokumentów dotyczących załogowej misji na Marsa^[47]. Planuje się użycie 16 rakiet SLS. Lądowanie byłoby w 2040^[48].

• badania Marsa
• Mars-500
• The Mars Society
• możliwości eksploatacji Marsa

Zobacz multimedia związane z tematem: Załogowa wyprawa na Marsa

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

• The Reference Mission. [dostęp 2010-11-30]. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-11-27)]. (ang.). – obszerny projekt NASA z 1997 roku (DRM 3.0)
• Reference Mission Version 3.0. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-12-28)]. (ang.). – uaktualnienie z 1998 roku (DRM 4.0)
• Mars Expeditions (ang.) – lista wszystkich projektów marsjańskich ekspedycji do roku 2006
• Human Exploration of Mars, Design Reference Architecture 5.0, Addendum #2 - DRA 5.0 (marzec 2014)
• Animacja DRA 5.0

• Report of the 90-Day Study on Human Exploration of the Moon and Mars Raport 90-dniowy (1989)