Mars Elona Muska jak z bajki? Naukowiec z NASA studzi entuzjazm

Mars Elona Muska jak z bajki? Naukowiec z NASA studzi entuzjazm
Oceń artykuł

Kolonizacja Marsa brzmi jak przygoda życia, ale najnowsza analiza NASA pokazuje, że ten sen rozbija się o brutalną arytmetykę przemysłu i energii.

Elon Musk od lat opowiada o zamianie Marsa w zieloną, przyjazną ludziom planetę. Nowe opracowanie przygotowane dla NASA pokazuje, z jak absurdalnie wielkim zadaniem ludzkość miałaby się zmierzyć, zanim ktoś mógłby zdjąć na Czerwonej Planecie skafander i po prostu zaczerpnąć powietrza.

Terraformacja Marsa: piękna wizja, gigantyczny problem

Opracowanie przygotował Slava Turyshev z Jet Propulsion Laboratory, jednego z kluczowych ośrodków NASA. Naukowiec przeanalizował nie tyle samą fizykę procesu, ile jego skalę przemysłową. I właśnie tu pojawia się zasadniczy problem: technicznie wiele rzeczy umiemy, natomiast rozmiary przedsięwzięcia wykraczają daleko poza to, co da się zrealizować nawet w bardzo optymistycznych scenariuszach rozwoju cywilizacji.

Terraformacja Marsa nie rozbija się o prawa fizyki, lecz o astronomiczne zapotrzebowanie na energię, materiały i infrastrukturę przemysłową.

Żeby w ogóle mówić o planecie przyjaznej ludziom, trzeba rozwiązać trzy podstawowe kwestie: zbudować gęstą atmosferę, podnieść temperaturę o dziesiątki stopni i zapewnić tlen, którym można oddychać. Każdy z tych kroków brzmi pozornie prosto, dopóki nie policzy się liczb.

Atmosfera jak na Ziemi? Trzeba by „przytaszczyć” księżyc

Mars ma dziś atmosferę tak rzadką, że niechronione ciało człowieka nie wytrzymałoby na powierzchni nawet chwili. Ciśnienie jest około 170 razy niższe niż na Ziemi. Turyshev policzył, jaką masę gazów trzeba wprowadzić, aby dojść do minimalnego progu bezpieczeństwa.

Wychodzi około 3,89 × 1015 kilogramów gazu. To mniej więcej tyle, ile waży Deimos, jeden z maleńkich księżyców Marsa. Taka ilość gazu pozwoliłaby podnieść ciśnienie do poziomu, przy którym krew nie wrze w żyłach, ale o komfortowym oddychaniu nadal nie byłoby mowy.

Jeśli założymy, że chcemy atmosfery zbliżonej do ziemskiej, z odpowiednią ilością azotu i tlenu, skala rośnie dramatycznie. Wtedy potrzebna masa gazów odpowiada już księżycowi Janus krążącemu wokół Saturna, około tysiąc razy masywniejszemu od Deimosa.

Cel Szacowana masa gazów Przybliżony odpowiednik
Minimum bezpieczeństwa dla człowieka 3,89 × 1015 kg Księżyc Deimos
Atmosfera bardziej zbliżona do ziemskiej ok. 1000 razy więcej Księżyc Janus

Skąd wziąć taką ilość materii? Możliwości są w teorii dwie: przerobić na gazy to, co znajduje się na Marsie, albo sprowadzić je z zewnątrz. Oba warianty oznaczają przedsięwzięcie na skalę całego Układu Słonecznego, z flotami kopalnianych statków kosmicznych i gigantycznymi zakładami chemicznymi pracującymi nieprzerwanie przez stulecia.

Energia: trzeba by dwudziestokrotnie przebić Ziemię

Samą masą atmosfery sprawa się nie kończy. Powietrze trzeba jeszcze wzbogacić w tlen. Najbardziej oczywisty sposób to elektroliza wody, czyli rozbijanie cząsteczek H2O z użyciem energii elektrycznej. Lód wodny faktycznie znajduje się na Marsie w dużych ilościach, ale ponownie: liczby psują cały urok.

Według obliczeń Turysheva, aby wyprodukować dość tlenu dla ukształtowanej atmosfery marsjańskiej, trzeba by utrzymać moc około 380 terawatów przez tysiąc lat. Dla porównania całe zużycie energetyczne ludzkości to dziś około 20 razy mniej.

Terraformacja Marsa wymagałaby infrastruktury wytwarzającej dwudziestokrotność obecnej konsumpcji energii na Ziemi, pracującej nieprzerwanie przez dziesięć stuleci.

Do tego dochodzi budowa i serwisowanie reaktorów, elektrowni słonecznych czy innych źródeł energii w skrajnie niegościnnych warunkach. Mars nie ma rozbudowanej infrastruktury, nie ma sieci energetycznych, kadr, zaplecza logistycznego. Wszystko trzeba by wnieść lub wytworzyć lokalnie, inwestując zasoby, których dziś nie jesteśmy w stanie nawet zgromadzić na jednej planecie, a co dopiero na dwóch.

Ciepło z kosmosu: lustra większe niż kontynent

Dodatkowym problemem jest temperatura. Mars jest zdecydowanie za zimny dla typowych ekosystemów ziemskich. Część entuzjastów proponowała więc „grillowanie” planety przy pomocy gigantycznych luster orbitalnych odbijających światło Słońca na jej bieguny.

Brzmi jak sprytne obejście problemu, aż do momentu, gdy spojrzymy na skalę. Żeby realnie podnieść średnią temperaturę Marsa o około 60 stopni Celsjusza, powierzchnia takich luster musiałaby według analizy wynosić około 70 milionów kilometrów kwadratowych. To siedem razy więcej niż powierzchnia Europy.

Aktualnie z ogromnym wysiłkiem utrzymujemy na orbicie teleskop wielkości ciężarówki. Kontynent złożony z precyzyjnie sterowanych luster, pracujący przez setki lat bez przerwy, wymaga technologii, które istnieją wyłącznie na efektownych grafikach koncepcyjnych.

NASA: terraforming to science-fiction na bardzo długie lata

Wszystkie te liczby składają się na jeden wniosek: marzenie o pełnej przemianie Marsa w drugą Ziemię pozostaje w sferze fantastyki naukowej. Nie dlatego, że nie rozumiemy procesów fizycznych, ale dlatego, że brakuje nam co najmniej kilku skoków cywilizacyjnych w zakresie energii, materiałów i automatyzacji.

To mocne zderzenie z marketingowym obrazem kolonizacji Marsa, który często widzimy w prezentacjach Elona Muska i wizualizacjach firm kosmicznych. Wielu odbiorców dostaje wrażenie, że wystarczy zbudować flotę rakiet, wysłać kilka misji z ładunkiem sprzętu i reszta „jakoś pójdzie”. Analiza przygotowana dla NASA pokazuje, że „jakoś” tu nie zadziała.

Przeskok od jednej bazy badawczej do pełnej przebudowy planety to nie kolejny krok w harmonogramie misji, ale różnica rzędu tysiąc-kilka tysięcy razy w wymaganej skali działań.

Paraterraforming: zamiast zmieniać planetę, zbudujmy środowisko

Turyshev nie proponuje jednak całkowitej rezygnacji z Marsa. Zamiast globalnej przemiany planety opisuje scenariusz, który naukowcy określają jako paraterraforming. Chodzi o tworzenie lokalnych, sztucznie kontrolowanych środowisk, w których człowiek i rośliny mogą funkcjonować bez skafandrów, ale tylko w obrębie tych konstrukcji.

Miasta pod kopułami zamiast zielonych kontynentów

Wyobrażenie jest dość konkretne: ogromne, nadmuchiwane lub sztywne kopuły, w których panuje ziemskie ciśnienie, odpowiednia temperatura i skład atmosfery. Coś pomiędzy szklarnią a miastem pod dachem. W takich obiektach można prowadzić uprawy, budować osiedla, rozwijać lokalny przemysł.

  • łatwiej kontrolować parametry środowiska na małym obszarze niż na całej planecie,
  • różnica ciśnień pomaga utrzymywać konstrukcję „napompowaną”,
  • uszkodzony fragment kopuły da się naprawić, zamiast ratować całą biosferę,
  • można rozwijać infrastrukturę modułowo, rozbudowując kolejne segmenty.

Oczywiście taki scenariusz również wymaga ogromnych nakładów i technologii, których jeszcze nie dopracowaliśmy w praktyce. Mimo to pozostaje nieporównanie bliższy możliwościom ludzkości w nadchodzących wiekach niż pełne przeobrażenie Marsa. Działa tu ta sama logika, co przy stacjach badawczych na Antarktydzie: okiełznaliśmy lokalne warunki, ale nikt nie próbuje zmieniać klimatu całego kontynentu.

Dlaczego wizja Muska tak nas pociąga

Wielkie obietnice dotyczące Marsa tak dobrze się klikają, bo trafiają w kilka mocnych emocji naraz: nadzieję na „plan B” dla ludzkości, fascynację technologią i zwyczajną chęć ucieczki od problemów na Ziemi. Do tego dochodzi efekt kultu jednostki – gdy znana postać z branży technologicznej rzuca hasło, wiele osób odruchowo traktuje je jak realistyczny plan, a nie kampanię PR.

W praktyce zdecydowana większość pracy, jaką wykonują dzisiaj agencje kosmiczne i firmy prywatne, dotyczy znacznie skromniejszych, ale konkret­nych celów: wysyłania sond, budowy lepszych rakiet, tworzenia systemów podtrzymywania życia dla niewielkich załóg. To wszystko ma sens i stopniowo przesuwa granice tego, co możliwe. Nie oznacza to jednak, że z marszu potrafimy zaprojektować przemysł zdolny do przerobienia całej planety.

Co ta dyskusja mówi o naszej przyszłości w kosmosie

Analiza przygotowana dla NASA pełni rolę zimnego prysznica, ale też porządkuje priorytety. Zamiast sprzedawać wizję lasów na Marsie w perspektywie życia jednego pokolenia, warto skupić się na technologiach, które mają realną szansę dojść do skutku: autonomicznych fabrykach działających w trudnych warunkach, bardziej wydajnych panelach słonecznych, zaawansowanych reaktorach jądrowych, systemach recyklingu wody i powietrza.

Dla polskiego czytelnika ważny jest tu jeszcze jeden aspekt: takie badania pokazują, że dyskusja o kosmosie nie kończy się na spektakularnych startach rakiet transmitowanych na żywo. Klucz leży w mniej widowiskowych dziedzinach – inżynierii materiałowej, energetyce, robotyce. To właśnie tam powstają rozwiązania, które kiedyś zdecydują, czy nasze gatunkowe ambicje się spełnią.

Warto też pamiętać, że marzenie o Marsie nie zwalnia nas z odpowiedzialności za Ziemię. Skoro nawet przy bardzo optymistycznych założeniach pełne przekształcenie obcej planety wymagałoby tysięcy lat i niewyobrażalnych zasobów, dużo rozsądniej brzmi dbanie o tę, na której już mamy działającą biosferę. Mars może stać się poligonem technologii, bazą badawczą, miejscem odważnych eksperymentów, ale długo jeszcze nie będzie wygodnym adresom zamieszkania.

Prawdopodobnie można pominąć