Po jaudinančio skrydžio aplink Mėnulį, į Žemę sėkmingai grįžo „Artemis II“ astronautai. Šia ir kitomis „Artemis“ programos misijomis siekiama ilgalaikės žmonių veiklos Mėnulyje, įskaitant ir būsimos bazės statybas. Tačiau, kaip nevengia pabrėžti NASA ir kitos kosmoso agentūros, ilgojoje perspektyvoje galutinė laukianti stotelė – Marsas. Tiesa, kelionė iki Raudonosios planetos gerokai skirtųsi nuo skrydžio į Mėnulį.
STRAIPSNIS TRUMPAI
- Priklausomai nuo planetų padėties, skrydis iš Žemės į Marsą truktų 6–9 mėnesius į vieną pusę.
- Astronautus intensyviai ilgą laiką veiktų saulės vėjas ir kosminė spinduliuotė, kuri didina vėžio riziką.
- Tiesioginės transliacijos neturėtume.
- Anot mokslininkų, skrendant į Marsą reikia sugalvoti ne tik kaip nuo kosminės spinduliuotės apsaugoti astronautus, bet ir prietaisus.
- Marse astronautų lauktų sudėtingesnis nusileidimas nei Mėnulyje.
Po 53 metų nuo paskutinės „Apollo“ misijos keturi „Artemis II“ astronautai ne tik vėl aplankė Mėnulį, bet ir tapo toliausiai į kosmosą nuskridusiais žmonėmis.
Tačiau NASA su partneriais neketina sustoti. Kitas žingsnis – 2027 m. planuojama „Artemis III“ misija, kuri bus skirta dar kartą išbandyti erdvėlaivio „Orion“ bei mėnuleigių, kurie bus naudojami nusileidimui Mėnulyje, sistemas ir operacinius pajėgumus žemoje Žemės orbitoje.
2028 m. ketinama žengti dar toliau – nusileisti Mėnulyje. Galiausiai, įgyvendinant dar vėlesnes „Artemis“ programos bei komercinių partnerių misijas, tikimasi įkurti Mėnulio bazę ir logistikai bei ilgalaikiam astronautų gyvenimui palydove skirtą infrastruktūrą. Minėta bazė svarbi ne tik Mėnulio tyrinėjimams, bet ir kaip tarpinė stotelė, ruošiantis kelionei į ketvirtąją Saulės sistemos planetą – Marsą.
Jau žinoma, kad pačiame Marso paviršiuje gali išlikti sudėtingų organinių junginių, tad mokslininkus intriguoja mintis, jog kadaise šioje planetoje galėjo egzistuoti gyvybė.
„Visos misijos dalys būtų sudėtingos“, – komentuodamas skrydį į Marsą teigia Vilniaus universiteto astrofizikas dr. Kastytis Zubovas.
Ilga, pavojinga kelionė
Mėnulis nuo Žemės yra nutolęs 357–406 tūkst. kilometrų. Kaip ir atstumas iki Mėnulio, taip ir nuo Žemės iki Marso – nuolat kinta, nes abi planetos (Žemė ir Marsas) sukasi aplink Saulę skirtingais greičiais ir orbitomis.
Anot K. Zubovo, skrydis iš Žemės į Marsą truktų 6–9 mėnesius į vieną pusę, priklausomai nuo planetų padėties.
„Paleidimo langai į Marsą atsiveria kas 26 mėnesius ir trunka kelias savaites. Jų metu paprastai ir siunčiamos įvairios misijos į Marsą. Grįžimo langai irgi panašiai reti, tai reiškia, kad nuvykus į Marsą nebūtų galima iškart apsisukti ir skristi atgal, reikėtų bent pusmetį palaukti“, – pasakoja astrofizikas.
Trajektorija, kaip nusigauti iki Raudonosios planetos, – mažiausia problema. Jau dabar Marse operatyviai darbuojasi du roveriai – „Curiosity“ ir „Perseverance“. Mokslininko teigimu, pagrindinės kliūtys, kodėl iki šiol žmonija nenuskrido į Marsą, slepiasi visai kitur.
„Trūksta gyvybės palaikymo sistemų, kurios padarytų kelionę pakankamai saugią. Ji būtų daug ilgesnė nei iki Mėnulio, astronautai gautų daug didesnę spinduliuotės dozę, ilgiau praleistų mikrogravitacijoje – visa tai reikia išspręsti“, – pasakoja K. Zubovas.
Palikę Žemę, astronautai susiduria su fiziniais išbandymais – mūsų kūnai pripratę prie Žemės gravitacijos, tad jos nebelikus pradeda retėti kaulai, nykti raumenys.
„Tą pačią akimirką, kai jūs paliekate Žemės magnetinio lauko zoną, sutinkate du dalykus: saulės vėją – iš Saulės skriejantį įelektrintų dalelių srautą, ir kosminę spinduliuotę. Ten jų intensyvumas nėra toks, kaip atominės, termobranduolinės bombos. Srautas yra šiek tiek mažesnis, bet pastovus, ir nuo jo tu niekaip negali pabėgti“, – priduria Fizinių ir technologijos mokslų centro fizikas dr. Sergejus Orlovas.
Daug didesnė nei Žemėje radioaktyvioji spinduliuotė gali padidinti vėžio riziką. „Teoriškai sprendimų yra, bet jie arba neišbandyti, arba dar nepritaikyti kosmose, arba tiesiog baisingai brangūs, sudėtingi“, – teigia K. Zubovas.
Tiesioginių pokalbių nebūtų
Dar vienas reikšmingas skirtumas tarp skrydžio į Mėnulį ir kelionės į Marsą – tai, kad ištikus nelaimei įgula pasikliauti galėtų tik savimi.
„Iš Mėnulio santykinai lengva grįžti atgal arba gauti pagalbos, jei kas nutiktų“, – pastebi K. Zubovas.
Nors duomenų srautą iš Marso į Žemę perduoti įmanoma, problema kyla dėl užlaikymo, kol informacija iš vienos planetos pasiekia kitą.
„Artemis“ atveju mes turėjome tiesioginę transliaciją: kai astronautai ką nors pasako, Žemė išgirsta, mes iš karto matome jų reakciją. Skrendant į Marsą tai neįmanoma. Jeigu, tarkime, žmogus norėtų bendrauti su kuo nors, skriejančiu į Marsą, čia labiau būtų vaizdo atvirukų formatas – jūs įrašote kokį vaizdo pranešimą ir jis nuskrieja į Žemę. Žemė įrašo kokį vaizdo pranešimą ir išsiunčia į tą erdvėlaivį“, – pasakoja S. Orlovas.
Jeigu Marsas būtų arti mūsų, šis užlaikymas siektų 4 minutes. Tačiau kai tarp Žemės ir Marso yra Saulė, užlaikymas pailgėja iki 14 minučių.
„O jeigu dar Marsas būtų kaip tyčia visiškai kitoje [Saulės] pusėje, būtų beveik 28–30 minučių užlaikymas“, – priduria fizikas.
Komunikacijai su Marsu palaikyti galimi du formatai – radijo bangomis veikiantis tolimojo kosmoso ryšys (angl. Deep Space Network), kurį išbandė „Artemis II“ komanda, ir gilaus kosmoso optinė komunikacija (angl. Deep Space Optical Communication), lazerinė ryšio sistema, pirmą kartą išbandyta 2023 m.
„Problema su lazeriniu ryšiu, skrendant į Marsą, būtų ta, kad jis būtų asimetrinis. Tai yra galėtume HD raiškos vaizdą siųsti iš Marso į Žemę, Marso laivo komanda galėtų labai gražius atvirukus paruošti. Bet iš Žemės į Marsą jau labai geros raiškos vaizdo jiems nusiųsti nepavyktų“, – komentuoja S. Orlovas.
Pagrindinė kliūtis – difrakcija, kai dalelių pluoštai nukrypsta nuo tiesaus sklidimo. Šią dilemą galima paaiškinti pasitelkiant švyturio analogiją: kuo arčiau žibinto esama, tuo mažesnis šviesos spindulio skersmuo.
„Bet jeigu esate toli jūroje, jis padidės, išsiskleis. Kažkas panašaus vyksta ir su optiniu signalu, kai keliaujama link Marso“, – teigia fizikas.
Gilaus kosmoso optinei komunikacijai naudojamas 22 cm skersmens teleskopas. Jeigu erdvėlaivyje, keliaujančiame į Marsą, būtų toks pat teleskopas ir siųstų signalą į Žemę, signalo spindulys išsiplėstų iš 22 centimetrų į 1 300 kilometrus. Jeigu Marsas būtų tolimoje padėtyje nuo Žemės – ir 3 900 kilometrus.
Žemėje šį signalą surenka 5–10 metrų skersmens teleskopai, kuriuose esanti įranga skaičiuoja pavienius fotonus. Su tokiu dideliu signalo spinduliu teleskopai surinktų tik labai mažą dalį signalo.
„O kita problema yra ta, kad signalas iš Žemės išsiunčiamas tuo 5–10 metrų dydžio teleskopu ir ties Marsu šito signalo dydis yra 300–700 kilometrų dėmė. Tai čia didžiausia problema su optiniu Marso signalu yra ta, kad reikia pataikyti iš Žemės su 700 kilometrų dydžio dėme į Marso link skriejantį laivą, kurio matmuo yra gal 10 metrų. Palyginti – tai yra toks pat uždavinys, kaip pataikyti į cento monetą, kuri yra nuo jūsų už 2–3 kilometrų“, – komentuoja S. Orlovas.
Anot pašnekovo, taip pat yra idėjų misijai į Marsą sukurti 10–20 kosminių palydovų, primenančių „Starlink“, spiečių, kurio tikslas – palengvinti komunikacijos procesą. Šie palydovai taptų retransliatoriais, tad užuot perdavus signalą iš Marso tiesiai į Žemę, jis keliautų iš vieno palydovo į kitą.
„Taip pat žmonės kalba apie kosminių palydovų tinklą aplinkui Marsą skirtų tam, kad kolonija, jei ji kada nors atsirastų Marse, galėtų bendrauti be šitų problemų, apie kurias dabar kalbėjome“, – pasakoja fizikas.
Pavojus ne tik žmonėms
Kalbant apie kosmines keliones, dažniausiai aptariamas jų poveikis žmonėms. Bet, anot S. Orlovo, pamirštama itin svarbi detalė – apsaugoti reikia ir prietaisus.
„Mūsų elektronikos pagrindas yra tranzistoriai. Grubiai tariant, tranzistoriuje, smulkiausioje dalyje, turime 10 atomų. Dabar įsivaizduokime, kad į tą tranzistoriaus vietą, kuri turi perduoti elektros srovę, kažkokius signalus, pataiko jonizuojanti dalelė. Ir jeigu tos jonizuojančios dalelės energija bus labai didelė, stipri, tranzistorius gali būti pažeistas, jis nustos funkcionuoti taip, kaip buvo suplanuota“, – pasakoja pašnekovas.
Jei toje tranzistoriaus dalyje yra saugoma informacija, gali pasikeisti atmintyje esančio informacijos bito vertė – paprastai kalbant, nulis virstų vienetu.
„Tokiu būdu atsiranda duomenų iškraipymas. Ne šiaip sau sako, kad jeigu kokia bloga šalis į kosmosą iškeltų atominę arba termobranduolinę bombą ir ją susprogdintų, visą Žemės paviršiuje esančią informacinę infrastruktūrą ištiktų kolapsas, ji lūžtų. Nes staiga atsirastų tų jonizuojančių dalelių šaltinis, kurio niekas nesustabdytų ir kuris pasiektų Žemės paviršių bei masiškai išnaikintų visas ryšio sistemas, visą elektroniką“, – teigia mokslininkas.
Dėl to norint, kad iš Marso būtų atsiųsta teisinga informacija į Žemę reikia gaminti specialius tranzistorius, kurie yra didesni, bet kartu – ir lėtesni.
„Nors sprendimai egzistuoja ir jie yra išbandyti, pagrindinė problema, kad jie nėra amžini. Jeigu kokia misija visgi nusileis Marse, tai gyvavimo laikas netgi tos sustiprintos įrangos bus gal kokie 10 metų, nes neišvengiamai tie pažeidimai dėl jonizuojančios spinduliuotės kaupsis. Ir jau visos sugalvotos apsaugos, visi tie išmanūs būdai, kaip apeiti pažeidimus, veiks prasčiau ir prasčiau, tad po penkerių metų komunikacijos kanalas gali degraduoti 20–30 procentų“, – pasakoja S. Orlovas.
Sudėtingas nusileidimas
Galiausiai atkeliavus į Marsą lauktų dar viena kliūtis – sudėtingas nusileidimas ant planetos paviršiaus.
„Nors atmosfera kaip tik gali daug prisidėti prie erdvėlaivio stabdymo, Marsas masyvesnis už Mėnulį, todėl gravitacija stipresnė, dėl to ir klaidoms tolerancija mažesnė. Be to, nusileidus astronautus iškart ims veikti maždaug 40 proc. žemiškos gravitacijos, kas po mėnesių mikrogravitacijos sąlygomis gali būti labai sunkiai pakeliama“, – komentuoja K. Zubovas.
Į Žemę po ilgesnio laiko grįžę astronautai sodinami į neįgaliųjų vežimėlius bei iš karto patenka į gydytojų priežiūrą. Marse nei vieno, nei kito nebus.
„Raketa iš esmės galėtų būti tokia pati, kaip „Artemis II“, bet erdvėlaivis turės būti daug didesnis. Tiek dėl gyvybės palaikymo sistemų, tiek dėl elementarios psichologijos: būti uždarytam dėžutėje kelias dienas – viena, o daugiau nei pusmetį – visai kas kita. Šnekama, kad gal erdvėlaivį reikės montuoti iš dalių orbitoje, bet tai būtų dar vienas didelis inžinerinis iššūkis“, – apibendrina K. Zubovas.
