Mars jak z filmów sci‑fi? NASA nazywa plan Muska koszmarem przemysłowym

Kolonizacja Marsa bez skafandrów brzmi jak scena z hollywoodzkiego hitu.

Nowa analiza z kręgów NASA brutalnie sprowadza ten obraz na ziemię.

Badanie przeprowadzone przez naukowca z Jet Propulsion Laboratory pokazuje, że przekształcenie Marsa w przyjazny dom dla ludzi wymagałoby przemysłu i ilości energii, które kilkakrotnie przekraczają możliwości całej Ziemi. Pomysł, który Elon Musk sprzedaje jako wizję przyszłości ludzkości, w opinii autora jest raczej plakatem marketingowym niż realnym planem.

Marzenie o zielonej, „ziemskiej” Marsie zderza się z liczbami

W wyobraźni fanów SpaceX Mars bywa niemal gotowym miejscem na „plan B” dla ludzkości. Wystarczy, w tej narracji, trochę go ogrzać, uwolnić dwutlenek węgla, zasiać pierwsze organizmy i cierpliwie czekać. Analiza Slavy Turysheva z JPL pokazuje, jak bardzo to uproszczenie rozjeżdża się z realiami inżynieryjnymi.

Przeczytaj również: Gigantyczne kolosy sprzed drzew: tajemnicze życie, które zniknęło z Ziemi

Aby człowiek mógł chodzić po Marsie bez kombinezonu ciśnieniowego, trzeba najpierw zasadniczo zwiększyć ciśnienie atmosferyczne. Obecnie jest ono tak niskie, że ludzka krew dosłownie by się zagotowała w temperaturze ciała. Według obliczeń badacza trzeba by wprowadzić do atmosfery Czerwonej Planety około 3,89×1015 kilogramów gazów.

To masa zbliżona do jednego z naturalnych księżyców Marsa – Deimosa. A to dopiero pierwszy krok. Jeśli mówimy o atmosferze faktycznie nadającej się do oddychania, z tlenem i odpowiednią ilością azotu, w grę wchodzi gazowa masa porównywalna z dużo większym księżycem Janus krążącym wokół Saturna, niemal tysiąc razy cięższym od Deimosa.

Przeczytaj również: Norwegowie kopią w ziemi i trafiają na „piwnicę” sprzed 400 lat

Przekształcenie Marsa w planetę z gęstą, przyjazną atmosferą wymagałoby „importu” ilości materii porównywalnej z całymi małymi księżycami Układu Słonecznego.

Energetyczna przepaść: 20 razy więcej mocy niż cała ludzkość

Jeszcze poważniejszym zderzeniem z rzeczywistością okazuje się kwestia energii. Część tlenu dałoby się uzyskać z lodu wodnego, którego na Marsie nie brakuje. Trzeba go jednak najpierw rozbić na wodór i tlen w procesie elektrolizy. Ten krok, w wersji potrzebnej do zmiany planety, zamienia się w gigantyczne wyzwanie energetyczne.

Turyshev wylicza, że do wytworzenia wymaganej ilości tlenu potrzebna byłaby stała moc rzędu 380 terawatów przez tysiąc lat. Dla porównania – cała ludzkość zużywa dziś około 20 razy mniej energii. Chodzi o sytuację, w której na jednej, martwej planecie trzeba zbudować i utrzymać infrastrukturę przemysłową zdolną do nieprzerwanej, tysiącletniej pracy z mocą wielokrotnie przewyższającą wszystko, czym dysponujemy na ojczystej Ziemi.

Przeczytaj również: ISS zbliża się do końca. Czy NASA zdąży z nową stacją orbitalną?

• Szacowana potrzebna moc: ok. 380 TW przez 1000 lat
• Aktualna globalna konsumpcja energii: ok. 1/20 tej wartości
• Miejsce działania: planeta bez miast, sieci energetycznych i kadr technicznych

Same liczby robią wrażenie, ale ich praktyczne skutki są jeszcze bardziej trzeźwiące. Trzeba by stworzyć cały łańcuch energetyczny – elektrownie, sieci przesyłowe, fabryki, systemy serwisowania – na planecie, na której nie ma ani jednego funkcjonującego miasta.

Ogrzewanie planety: lustra jak kontynent, który nie istnieje

Drugi wielki problem to temperatura. Mars jest zbyt zimny, aby woda w stanie ciekłym mogła tam swobodnie krążyć w przyjaznym dla życia obiegu. Jedna z popularnych koncepcji wśród entuzjastów zakłada rozmieszczenie w przestrzeni kosmicznej ogromnych luster, które odbijałyby i koncentrowały światło Słońca na powierzchni planety.

Na papierze wygląda to elegancko. W praktyce zwolennicy takiego rozwiązania zderzają się z geometrią i fizyką. Z obliczeń Turysheva wynika, że aby realnie podnieść temperaturę Marsa o około 60 stopni Celsjusza, system luster musiałby mieć powierzchnię rzędu 70 milionów kilometrów kwadratowych.

To siedem razy więcej niż cała Europa. W kosmosie. Na stabilnych orbitach. Z precyzyjną kontrolą ustawienia i regularnym serwisem. Tymczasem obecne agencje kosmiczne miewają kłopot z utrzymaniem jednego większego teleskopu o średnicy kilku metrów w idealnym stanie przez kilkanaście lat.

Lustro o powierzchni większej niż wszystkie państwa europejskie razem wzięte to skala, która wypycha pomysł ogrzewania Marsa w kosmosie daleko poza horyzont naszych technologii.

„Koszmar przemysłowy” zamiast romantycznej wizji

Łącząc te wszystkie wymagania – masę gazów, ilość energii, gigantyczne konstrukcje w kosmosie – autor analizy mówi wprost o „koszmarze przemysłowym”. Nie chodzi o to, że prawa fizyki zabraniają stworzenia oddychalnej atmosfery na Marsie. Problem leży w rozmiarze koniecznej infrastruktury i czasie, przez jaki trzeba byłoby ją bezbłędnie utrzymywać w ruchu.

W tle pojawia się nazwisko Elona Muska, który od lat roztacza wizję milionowego miasta na Marsie i planety z lasami zamiast czerwonej pustyni. Według Turysheva taka opowieść świetnie działa w prezentacjach i kampaniach, lecz bardzo kiepsko przechodzi test kalkulatora. Z dzisiejszej perspektywy pełna zmiana całej planety przypomina bardziej literaturę science fiction niż projekt inżynieryjny na najbliższe stulecia.

Paraterraforming, czyli życie pod gigantycznymi kopułami

W raporcie pojawia się jednak alternatywny kierunek, znacznie mniej efektowny na wizualizacjach, za to zdecydowanie bliższy temu, czym realnie może zająć się przyszła cywilizacja. Naukowiec opisuje tzw. paraterraforming – budowę dużych, lokalnych struktur chronionych przed środowiskiem Marsa, zamiast próby zmiany całej planety.

Sprowadza się to do stawiania ogromnych kopuł lub rozległych, nadmuchiwanych konstrukcji przypominających gigantyczne szklarnie. W ich wnętrzu panuje pełna kontrola nad ciśnieniem, składem atmosfery, wilgotnością i temperaturą. Zewnętrzna, martwa powierzchnia Marsa staje się jedynie podłożem i tarczą chroniącą przed próżnią kosmosu.

Paraterraforming ma jeszcze jedną zaletę: różnica ciśnień między wnętrzem kopuły a zewnętrznym, rzadkim powietrzem Marsa sama pomaga utrzymać część konstrukcji „nadmuchaną”. To wciąż bardzo ambitne wyzwanie inżynieryjne, ale przynajmniej mieści się w granicach wyobrażalnej technologii, którą ludzkość może opanować w najbliższych stuleciach.

Zamiast zmieniać Marsa w drugą Ziemię, łatwiej jest zbudować na nim kilka bardzo skomplikowanych, samowystarczalnych miast pod kopułami.

Mars jeszcze długo pozostanie niegościnny

Z analizy Turysheva wyłania się jeden podstawowy wniosek: nawet jeśli pierwsze załogowe misje na Marsa wystartują w ciągu kilkunastu czy kilkudziesięciu lat, sama planeta przez bardzo długi czas pozostanie skrajnie wroga wobec człowieka. Kolonie, jeśli powstaną, będą przypominać bardziej rozbudowane stacje kosmiczne niż otwarte, zielone metropolie z filmów.

Perspektywa tysięcy lat pracy przy wielokrotnie większym zużyciu energii niż dziś, po to, aby zmienić warunki na całej planecie, brzmi dla autora jak scenariusz kompletnie oderwany od realnych priorytetów cywilizacyjnych. Jeśli chcemy lepiej wykorzystać kosmos, szybciej zobaczymy efekty, inwestując w technologie lokalnej ochrony, zamkniętych biosfer i efektywnych źródeł energii dla małych, wyspecjalizowanych baz.

Co ta debata mówi o naszych ambicjach kosmicznych

Dyskusja wokół przyszłości Marsa pokazuje też coś istotnego o naszym podejściu do kosmosu. Romantyczna wizja „drugiej Ziemi” bywa atrakcyjna, bo przenosi odpowiedzialność za problemy planety na odległą przyszłość i nieznane technologie. Rzetelne wyliczenia przypominają, że dużo łatwiej i taniej jest chronić środowisko tu, gdzie już mamy gotową, działającą biosferę.

Z drugiej strony sama praca nad projektami marsjańskimi może przynieść konkretne korzyści na Ziemi. Technologie konieczne do utrzymania życia w zamkniętych kopułach – ekstremalnie oszczędne systemy recyklingu wody, powietrza i odpadów, zaawansowane panele słoneczne, małe reaktory, odporne materiały – mogą później trafić do zwykłych miast. Mars może więc stać się poligonem doświadczalnym dla pomysłów, które poprawią jakość życia tu, gdzie naprawdę mieszkamy.

Dla przeciętnego czytelnika najciekawsze pytanie brzmi, co zobaczy za swojego życia. W świetle tej analizy bardziej prawdopodobne są pierwsze załogowe bazy, kilka spektakularnych kopuł i intensywny rozwój symulacji w rzeczywistości wirtualnej niż widok prawdziwych lasów na czerwonym horyzoncie. Jeśli kiedyś powstanie „zielona Marsja”, stanie się to raczej efektem powolnej, wielowiekowej ewolucji technologii niż odważnej deklaracji jednego miliardera.