"Nadahnuće Marsom"
Prvi kosmički turista i multimilioner Denis Tito (Dennis Anthony Tito)namerava da 2018. pošalje dvočlanu posadu prema Marsu. Cilj misije je da posada obleti oko Marsa i takozvanom putanjom slobodnog povratka, posle krstarenja dugog 501 dan vrati se na Zemlju. Za ostvarenje ovog grandioznog projekta formirana je fondacija "Nadahnuće Marsom" (Inspiration Mars Foundation) čiji je jedan od slogana "Vreme je".
Tito smatra da je misiju moguće organizovati po ceni sličnoj projektu marsohoda "Kjurioziti" (gotovo dve milijarde dolara) i upotrebom tehnologija koje će biti na raspologanju u narednih nekoliko godina. Denis Tito je toliko siguran da je misija leta oko Marsa već 2018. moguća, da je čak sa 100 miliona dolara krenuo da finansira prve dve godine razvoja ovog projekta. Ostatak finansija nada se da će obezbediti zahvaljujući mnogobrojnim sponzorima i bogataša sličnih njemu, kojima je kosmos duboko u srcu.
Pored Tita, ključni ljudi Fondacije "Nadahnuće Marsom" su Tejber Mekkalam (Taber McCullum) - tehnički direktor, Džonatan Klark (Jonathan Clark) - glavni lekar, Džejn Pojnter (Jane Poynter) - zadužena za selekciju posade i razvoj sistema očuvanja života i Džozef Rotenberg (Joseph Rothenberg) - predsednik konsultativnog saveta. Iako široj javnosti daleko manje poznati od Denisa Tita, ovi ljudi, baš kao i njihov predvodnik, iza sebe imaju duboke korene u različitim sferama astronautike. Pojnterova i Mekkalam, su na primer vlasnici kompanije Paragon Space Development, koja se bavi projektovanjem i proizvodnjom sistema očuvanja života za kosmičke brodove. Rotenberg je 90-ih bio direktor Godardovog (Goddard) kosmičkog centra i zamenik administratora NASA-e za kosmičke letove. Klerk je bio lekar astronauta NASA-e, a njegova supruga Lourel Klark (Laurel Clark) je poginula u tragediji šatla "Kolumbija" 2003. Sa druge strane, lider Fondacije Denis Tito (72) je 2001. kao prvi kosmički turista leteo na MKS, a tokom 60-ih je radeći u Nasinoj Laboratoriji za mlaznu propluziju (JPL) proračunavao putanje leta medjuplanetarnih aparata "Mariner" prema Marsu i Veneri.
Tejber Mekkalam
Džejn Pojnter
Godina 2018. je odabrano zbog izuzetno povoljnog lansirnog prozora prema Marsu, kada će minimalno rastojanje izmedju dve planete biti 56 miliona kilometara i kada je moguće poslati kosmički aparat prema "Crvenoj planeti" korišćenjem tzv. putanje slobodnog povratka (free return orbit). Ona omogućava da se medjuplanetarni brod (MPB) vrati na Zemlju uz pomoć ubrzanja saopštenog na početku leta i korišćenjem gravitacionih sila, uz minimalne korekcije položaja. Ako lansirni prozor 2018. bude propušten, na sledeću priliku treba čekati do 2031.
Putanja slobodnog povratka
Putanja leta prema Marsu je funkcija zakona nebeske mehanike i relativnog položaja velikih objekata unutrašnjeg sunčevog sistema. U zavisnosti od ciljeva misije, postoji nekoliko tipičnih trajektorija:
- prelet pored Marsa (na primer misije kosmičkih aparata "Mariner-4, 6 i -7")
- direktan ulazak u atmosferu uz spuštanje na površinu ("Feniks" i četiri poslednja rovera)
- ulazak u orbitu oko Marsa i kruženje oko planete ("Mars-5", "Mars ekspres" i "Mars orbiter")
- ulazak u orbitu oko Marsa uz spuštanje na površinu sa orbite ("Mars-2,3", "Viking -1,2").
Prema odnosu putanje leta i ravni Sunca, u osnovi putanje se dele na Kategorije 1 i 2, definisane nagibima manjim i većim od 180 stepeni u odnosu na Sunce. Medjutim, pored ovih postoji još jedna trajektorija leta prema Marsu koja nikada do sada nije korišćena, najviše zbog njenog malog značaja za inženjere planiranja misija. To je putanja preleta i slobodnog povratka. Definicija putanje slobodnog povratka je da aparat koji se njome kreće ne koristi nikakve determinističke korekcije leta, takozvane manevre u prostoru koji zahtevaju značajnu korekciju brzine leta ("delta v") da bi se vratio na Zemlju. Osnovna prednost ove putanje je da se kosmički aparat posle bliskog prolaska pored Marsa vraća na Zemlju korišćenjem energije koju je primio na početku leta, tokom prelaska sa orbite oko Zemlje na transplanetarnu putanju leta prema Marsu (tzv TMI). Najveći broj putanja slobodnog povratka traje 3 do 3,5 godine, neke od njih traju kraće - oko dve godine, ali ima i onih čije je trajanje manje od dve godine (1,8 godina). Konačno, postoje i takozvane "brze" putanje slobodnog povratka koje traju oko 1,4 godina i one su moguće u okviru lansirnih prozora koji se smenjuju svakih 15 godina. Denis Tito, kao ekspert za proračune putanje leta meduplanetarnih kosmičkih aparata je naravno to vrlo dobro znao i planira da upravo korišćenjem "brze" putanje slobodnog povratka iskoristi njen sledeći lansirni prozor koji se otvara januara 2018.
Misija treba da krene lansiranjem kosmičkog broda "Dragon" pomoću rakete-nosača "Falkon hejvi" (Falcon Heavy - "Teški Falkon") koja može da postavi na orbitu koristan teret mase 53 tona. Prema sadašnjim procenama, ova raketa koja tek treba da bude ispitana, može da lansira prema Marsu kosmički brod mase do 14 tona. Raketa i kosmički brod pripadaju kompaniji SpaceX Ilona Maska (Elon Musk), još jednog ekscentričnog bogatog zaljubljenika u vasionu. Na startu "Dragon" će imati masu od 10 tona, od čega će na konstrukciju otpasti 4,2t, dok će masa korisnog tereta iznositi 6t. Pored dobro poznatog bi-modularnog koncepta "Dragona" (komandni i servisni modul), u sastav marsijanskog kompleksa biće i naduvni modul za boravak posade kompanije Bigelow Aerospace koji će sledeće godine biti testiran u okviru američkog segmenta MKS. Iako poželjna, ovo ne mora da bude i finalna konfiguracija. U zavisnosti od snage nosača i tehničkih perfomansi kosmičkih brodova na kojima se uveliko radi u SAD, u igri mogu biti i CST-100 kompanije Boeing, kao i "Orion" firme Lockheed Martin, dok umesto naduvnog modula firme Bigelow jedan italijanski modul.
U svakom slučaju, ma koji kosmički brod bude izabran, jedan od njegovih kritičnih delova će biti toplotno-zaštitni ekran koji treba da sačuva komandni modul tokom povratka u zemljinu atmosferu brzinom od 14,2km/s, kojom do sada ni jedan aparat napravljen ljudskim rukama nije ušao u atmosferu. Fondacija je već sklopila ugovor sa Ejmsovim (Ames) istraživačkim centrom NASA-e koji će izraditi i testirati zaštitni ekran kapsule.
Medjuplanetarni brod "Nadahnuće Marsom"
Prema programu misije, MPB "Dragon" treba da poleti 5. januara 2018. Raketa "Falkon hejvi" će saopštiti aparatu početnu, tzv. "brzinu bežanja" od 14,18km/s sa kojom će let do Marsa trajati 227 dana. Prelet preko Marsa treba da traje samo deset časova (20. avgusta 2018.). Tom prilikom "Dragon" će dospeti u tačku pericentra od samo 160km od površine planete, iznad tamne strane Marsa, čime će praktično "očešati" atmosferu brzinom od 7,27km/s. Zatim kreće dugo putovanje natrag, prema Zemlji, koje će trajati 274 dana. Putanja povratka je takva da će "Dragon" ući unutar orbite Zemlje na rastojanju od Sunca koje će biti jednako prečniku orbite Venere. Do susreta sa "Planetom sumraka" medjutim neće doći zbog njenog položaja od oko 120 stepeni radijalno u odnosu na najbližu tačku preleta "Dragona". Posle odvajanja od servisnog i naduvnog modula, komandni modul MPB će 21. maja 2019. uleteti u atmosferu Zemlje brzinom od preko 14km/s i sleteti na talase Tihog okeana. Poredjenja radi, astronauti programa "Apolo" su za vreme povratka sa Meseca ulazili u atmosferu Zemlje brzinom od 11km/s, dok je najveća brzina ulaska u atmosferu registrovana prilikom povratka sonde Stardust u januaru 2006. Posada će biti izložena ogormnim naprezanjima prilikom prolaska kroz atmosferu, a ulazak mora biti filigranski precizan, unutar koridora širine samo 6km, izmedju 56 i 62km. Ako je ugao ulaska ispod 56km kapsula može biti smrvljena usled prevelikih termičkih naprezanja, a ako je upoadni ugao veći od 62km kapsula može samo da očeša atmosferu i odbivši se od nje nastavi let natrag u kosmos, bez povratka.
Putanje u vreme prolaska pored Marsa
Ma koliko zdušno navijao da do ove veličanstvene misije dodje 2018. treba biti realan i skoncentrisati se prvo na njene najslabije tačke. Prva je raketa-nosač. "Falkon hejvi" kompanije SpaceX treba da obavi prvo lansiranje 2014. manje od četiri godine pre planiranog marsijanskog leta. Tokom ovog i svih potonjih lansiranja, performanse RN "Falkon hejvi" moraju biti maksimalne. Dovoljno je da tokom nekog od lansiranja do 2018. nešto krene naopako i može se očekivati da prilika za start u januaru 2018. bude propuštena. Za misiju "Nadahnuće Marsom" kritični segment nove rakete je njen drugi stepen koji će nositi motor Merlin 1D. U vakuumu, ovaj raketni motor razvija potisnu silu od 400kN (kilonjutna) i izvanredan specifični impuls od 340s (sekundi). Sa "suvom" masom od 4,7t, prema analizama Titovog tima, drugi stepen RN "Falkon hejvi" još uvek ima dovoljno rezerve za gorivo koje je potrebno da se brodu mase od 10 tona saopšti neophodna "brzina bežanja" od preko 14km/s. Kako je proračunati kapacitet nove rakete 14 tona za aparat lansiran prema Marsu, onda matematički postoji solidna energetska rezerva od gotovo 5km/s, tako da što se brzine napuštanja zemljine gravitacije tiče, ako sve bude u redu, tu ne bi trebalo biti problema. Medjutim, dok "Falkon hejvi" ne počne da leti, njegove i performanse početnih operacija leta prema Marsu biće samo na papiru.
Druga, još veća kritična strana projekta je MPB. Ljudi u Fondaciji "Nadahnuće Marsom" su simulirali tehničke opcije leta na Marsa upotrebom modela kosmičkog broda Red Dragon ("Crveni Dragon"). Reč je o verziji "Dragona" kompanije SpaceX za let na Mars koja se trenutno nalazi tek u sferi preciziranja osnovnog koncepta. Ovde postoji već veoma veliki problem. Naime, iako je obavio dva uspešna automatska leta do MKS, kosmički brod "Dragon" tek treba da dokaže svoje performanse kao bespilotni aparat za prevoz tereta na relaciji Zemlja-MKS-Zemlja, a posebno kao potencijalni kosmički brod sa ljudskom posadom. Kao što se zna, NASA finansira oba projekta - kako misije automatskog "Dragona", tako i razvoj njegove pilotirane verzije. Medjutim, pored "Dragona", u igri su još dva privatna kosmička broda, uključujući već spomenuti CST-100 kompanije Boeing. Kako je Kongres nedavno smanjio zahtevani budžet za finansiranje kosmičkih brodova privatnih kompanija, teško je očekivati da će oni (ako se ne obezbede dodatne finansije) biti spremni za prva lansiranja pre 2017. Istina, u SpaceX kažu da će njihov pilotirani "Dragon" biti spreman već 2015. Pa ipak, i ako se to desi, to je manje od tri godine pre lansiranje njegove medjuplanetarne verzije ("Crveni Dragon"). Dali je to dovoljno vremena za ovako značajnu i iznad svega rizičnu misiju? Pored toga, iako se sve vreme govori o hardveru kompanije SpaceX, činjenica je da Fondacija "Nadahnuće Marsom" sa Ilonom Maskom još uvek nije potpisala nikakav zvaničan dokument. Tamo se slažu da je reč o izuzetno ambicioznom projektu, ali da SpaceX za sada nije njegov deo. Naravno, kako je reč o kompaniji koja pruža lansirne usluge i znajući entuzijazam Ilona Maska za kosmičke letove, više je nego sigurno da će SpaceX zdušno prihvatiti poziv Tita da zajedne lete na Mars.
Veliki problem je potpuna autonomija leta na Mars. Ako na primer na MKS koja kruži oko Zemlje na visini od oko 420km, otkaže neki pribor on će biti zamenjen rezervnim ili priborom dostavljenim nekim od teretnih brodova koji opslužuju stanicu. Teretnjaci redovno saobraćaju do MKS donoseći nove zalihe vazduha, hrane, vode, goriva, rezervne delove ... Takodje, ako je posada životno ugrožena, sa MKS su stalno spojeni ruski kosmički brodovi "Sajuz TMA-M" koji služe kao "čamci za spašavanje". Na MPB medjutim, ako nešto krene naopako, povratka nema, misiju nije moguće zaustaviti i nema rezervnog plana za spas posade. Sva tehnologija u MPB će biti vrlo kompaktna, neće biti rezervnih delova, tako da će se za otklanjanje kvarova koristiti samo osnovni alati i sposobnosti astronauta. Na MPB Denisa Tita (i bilo kom takvom brodu budućnosti) posada će biti u potpunosti zavisna od zatvorenog ciklusa sistema očuvanja života (SOŽ) čija pouzdanost u stvari predstavlja paradigmu ove unikatne misije. Stručnjaci planiraju razvoj zatvorenog ciklusa SOŽ na bazi vode i / ili kiseonika, dok će kompletne zalihe hrane (kao i deo vode i kiseonika) biti ukrcane u brod pre poletanja. Tu je još jedan veliki problem, jer brod može da ponese ne više od 1369 kg sublimiranih proizvoda. A o korisnom prostoru da i ne govorimo, budući da će dvočlana posada biti zatvorena u prostoru zapremine 34 m3, od čega će polovina biti ispunjena paketima sa rezervama hrane i rezervoarima sa vodom.
Osnova kapsule "Dargona" ima 3,66m u prečniku, visinu od 4,4m i zapreminu pod pritiskom od 10m3. U zavisnosti od njenih dimenzija i količine materijala neophodnog za život astronauta, došlo se do broja od dva člana posade kao idealnog za ovu misiju. Unutar broda će biti normalna atmosfera sastavljena od azota (78%), kiseonika (21%) i kombinacije ostalih gasova (1%). Sa ukupnom masom tela dva člana posade od 140kg, unutar kapsule treba smestiti 617kg suve hrane, 835kg kiseonika i 3,909kg vode. Sistem SOŽ treba da regeneriše 2,277kg fluida, 1,886kg urina i 998kg ugljen-dioskida. Naduvni modul će biti snabdeven opremom koja treba da podrži dugotrajan let u trajanju od 1000 tazkovanih čovek-dana. Kosmički brod neće imati sisteme za izlazak u otvoreni kosmos, tako da će posada kompletnu misiju provesti unutar letelice. Astronauti će sve vreme biti u laganoj odeći, bez glomaznih i teških skafandera. Zbog odsustva naužne opreme, let prema Marsu će iznad svega biti test izdržvljivosti posade. Na žlost, nauka je u ovoj misiji potpuno potisnuta u drugi plan, a zbog kratkog trajanja preleta uslovi posmatranja površine planete će biti daleko od idealnih.
Još jedna velika opasnost je zaštita od kosmičke radijacije. Istina, 2018/19. očekuje se minimum 11-to godišenjeg ciklusa sunčevih aktivnosti, što je još jedan razlog izbora ove godine za let na Mars. Medjutim, bez obzira na to, konstruktori moraju da razviju efikasne sisteme zaštite posade, jer pored zračanje Sunca, medjuplanetarnim prostorom haraju galaktički kosmički zraci, zvezdani, medjuzvezdani i zraci nastali usled eksplozija supernova. Ako sunčevo zračenje bude slabog intenziteta, od ostalih kosmičkih zraka se ne može pobeći. Prema analizi stručnjaka posada će tokom marsijanske misije primiti toliku dozu kosmičkog zračanja koja je ekvivalentna količini radijacije koju teoteretski mogu primiti članovi posade MKS koja obavi pet do šest standardnih polugodišnjih misija na Kosmičkoj stanici. Spoljašnja konstrukcija kosmičkih brodova je najvećim delom napravljena od laganih materijala zasnovanih na alimunijumu, koji je slaba zaštita od prodora kosmičkih zraka. Sa druge strane, upotreba čvršćih materijala na bazi čelika utiče na masu broda, tako da nije praktično. Jedna od varijanti je bila da se u brodu instalira neka vrsta "prebežišta" napravljenog od male čelične "larve" u koju bi se astronauti sklanjali kada dodje do snažnih emisija kosmičkog zračenja. Medjutim, metali takodje imaju osobinu zasićenja zračenjem, tako da posle izvesnog vremena kada je nivo akumulirane radijacije u njima veliki, oni sami počinju da emituju zračenje. Tako su stručnjaci došli na vrlo zanimljivu ideju - astronaute će od kosmičke radijacije štititi njihovi fiziološki produkti. Rezervoari sa vodom i hranom podeljeni membranama će se nalaziti okolo unutrašnjeg zida kabine, sprečavajući prodor kosmičkih zraka u prvim etapama leta. Tokom vremena, rezervoari će se normalno prazniti i istovremeno puniti sadržajem fizioloških produkata astronauta. Ovi ekstrakti će obavljati dvostruku funkciju - sa jedne strane štitiće posadu od pogubnog zarčenja, a sa druge predstavljati deo zatvorenog ekološkog ciklusa, jer će se njihovom dehidracijom koristiti za dopunu zaliha voda.
Izbor članova posade je još jedan veoma važan faktor uspeha misije. Kao dvočlana posada treba da provede 17 meseci u skučenom prostoru od svega 34 kubna metra, izložena neverovatnom psihološkom pritisku i stresu od neprekidnog rizika da bilo kakav kvar može da dovede do njene pogibije. Zbog toga će izbor kandidata biti od posebnog značaja. Oni moraju biti perfektnog zdravlja, psihološki vrlo stabilne ličnosti, fizički spremni za velike napore, tehnički stručni da se nose sa svim izazovima složene tehnike kojom će sve vreme biti okruženi. Takodje, moraju prihvatiti činjenicu da postoji velika šansa dobijanja raka usled prekomernih doza radijacije. Tokom ovako dugog leta daleko od Zemlje, u ekstremno izolovanoj sredini, postoje i velie šanse (neke analize kžu od 7%) da barem jedan član posade ima ozbiljne medicinske probleme. Jasno je da će astronauti biti izloženi uslovima dugotrajnog bestežinskog stanja uz minimalne mogućnosti održavanja fizičke kondicije, mišićne mase i kvalitetnog koštanog tkiva. Zbog toga drugi član posade treba biti spreman da prihvati ne samo sopstveni, već i rizik kolege, da se sa njim nosi i uradi sve što može da se misija završi uspešno.
Kao rešenje već je predloženo da se prema Marsu pošalje par skladnih i iskusnih supružnika, bez regenerativnih potreba, starosti oko 50 godina. Žena i muškarac koji dugo godina žive zajedno, koji praktično znaju sve slabosti i jače strane svog supružnika, spremni da, kako se to tradicionalno kaže - dele dobro i zlo. Konačno, simbolički bi bilo lepo da upravo jedna žena i jedan muškarac budu prvi koji će proći pored Marsa, kao najava pokoljenja bugućih kolonizatora. Kosmonaut Georgij Grečko medjutim predlaže da se prema Marsu pošalju dva muškarca, dobra prijatelja koji će, po njemu biti u stanju da se lakše nose sa dugotrajnim letom u skučenom izolovanom prostoru. On takodje smatra da kandidati trebaju da prodju kroz najdetaljniju psihološku proveru, kako individualno, tako i u paru, da bi se proanalizirali do poslednjeg detalji svi rizižni faktori. Kao primer, legendari sovjetski kosmonaut navodi svoj primer kada je tokom drugog kosmičkog leta 1977/78. proveo 96 dana skupa sa još jednim kosmonautom na orbitalnoj stanici "Saljut-6" bez ijednog medjusobnog konflikta.
NASA nema nameru da učestvuje direktno u projektu, već preko svojih istržavačkih centara pruža logističku podršku. Medjutim, iz NASA-e pozdravljaju ovu inicijativu, posebno zbog toga što dolazi od komercijalnog sektora koga intenzivno podržava u okviru misija prema MKS. Jedini kosmički turista koji je dva puta leteo u kosmos, softverski miliajrder Čarls Simoni, sa svoje strane takodje pozdravlja inicijativu Denisa Tita, i kaže da ga "Nadahnuće Marsom" podseća na istorijsku misiju "Apolo-8" iz decembra 1968. kada su tri američka astronauta kao prvi ljudi obleteli oko Meseca u misiji koja nije orginalno bila planirana, već su je stručnjaci osmislili i pripremili za samo pet meseci. "Nadahnuće - to čovekov cilj, a nauku treba prepustiti roverima", napisao je svom tviteru Simoni. Ovaj bogataš, za sada nema nameru da učestvuju u projektu, ali duboko veruje da će misija imati ogroman odjek.
Denis Tito
Od dana kada je prošlog februara Denis Tito najavio misiju leta oko Marsa koja bi trebala da započne za oko 57 meseci, u krugovima analitičara astronautike ne prestaju oprečni komentari. Za neke, ovo je čista fantazija i, kako je to rekao direktor RKK "Energija" Vitalij Lopota "opasna avantura". Za druge, let oko Marsa u režiji slavnog "kosmičkog bogataša" je sasvim moguć i zahteva potpunu podršku. I stvarno, analizom njenih detalja, čovek ne može a da ne kritikuje visoki stepen rizika ove misije, ali i sa druge strane da izrazi oduševljenje njenom originalnošću, odvažnošću i neospornim nadahnućem.
Sasvim je moguće da 2018. čovek i tehnika ipak ne budu spremni za let prema Marsu. Medjutim, duboko mislim da je sama inicijativa Denisa Tita već ostvarila ogroman uspeh. Naime, posle dužeg vremena o kosmosu se ponovo govori sa ushićenjem, entuzijazmom, a o letu na Marsu kao o nečem što je ipak ostvarivo znatno ranije nego što velike nacionalne kosmičke agencije govore. I, što je i cilj ove misije, ljudi o kosmosu i let na Mars ponovo govore sa velikim nadahnućem. A što se skeptika tiče, njih je bilo i biće dok je sveta i veka. Oni će me uvek podsećati na skeptike oko španskog dvora koji su kritikovali Kolumbove ideje i priželjkivali njegov neuspeh. Oni će uvek biti na obalama nekih mora, potpuno nevažni i zaboravljeni, dok će ljudi kao Denis Tito i njemu slični svojim odvažnim idejama krčiti puteve u budućnost i otvarati nove stranice u razvoju čovečanstva.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
