Rudá planeta na dosah? Kdy se vydáme na Mars a jaká jsou největší rizika cesty?

Vzdálenost mezi Zemí a Marsem se mění v závislosti na jejich oběžných dráhách: V maximu tělesa dělí zhruba 401 milionů kilometrů a naopak minimální vzdálenost činí „pouhých“ 54 milionů kilometrů a logicky se jedná o nejpříhodnější období k meziplanetární cestě. Naposledy se planety nacházely podobně blízko loni. Na jaře tak k Marsu odstartovala robotická sonda InSight, na podzim bezpečně přistála a zahájila svou misi zahrnující převážně geologický průzkum. Na rudou planetu doputovala jako patnáctý umělý vyslanec lidstva a opětovně potvrdila, že bezpilotní mise ke vzdálenému cíli je v našich možnostech. Otázkou zůstává, zda za dalších 15 let – s příští přiblížením obou planet – dokážeme k Marsu poslat také lidskou posádku. 

Zpátky na Měsíc

Ještě počátkem roku 2017 americká kosmická agentura NASA předpokládala, že dostane člověka na rudou planetu na začátku 30. let 21. století – ponoukala ji k tomu dokonce i vláda USA v čele s prezidentem Donaldem Trumpem. Stejní zákonodárci však v prosinci téhož roku obrátili pohled k Měsíci. „Direktiva, kterou podepisuji, americký kosmický program přesměruje. Jde o první krok k navrácení našich astronautů na Měsíc, kde nestanuli od roku 1972. Tentokrát tam nejen vztyčíme americkou vlajku, ale vybudujeme také platformu pro budoucí cesty na Mars a za jeho hranice,“ prohlásil Trump. 

Záměr Spojených států rychle vyslat člověka k rudé planetě tak do jisté míry pohasl a přednost dostalo dlouhodobé plánování. V současnosti se tudíž mluví spíš o dálkově ovládaných vozidlech či sondách. Další robotická mise po InSight se k Marsu vydá v roce 2020: Vedle výzkumu bude jejím cílem připravit terén pro následující expedici, při níž se snad podaří dopravit na Zemi historicky první vzorky rudé půdy. 

Sami na Havaji

NASA tedy z dobyvatelského závodu nevypadla a podílí se na mnoha výzkumech, jež na Mars pomohou dostat člověka. K významným podpůrným projektům patří HI-SEAS neboli Hawai’i Space Exploration Analog and Simulation (volně přeloženo „havajská simulace vesmírného průzkumu“): Pokusní „astronauti“ jsou v rámci experimentu vysazeni na simulované misi, která se odehrává na planině nedaleko sopky Mauna Loa ve výšce zhruba 2 500 m n. m. Cílem je studovat chování skupiny i jednotlivců v podmínkách, které nastanou během letu k Marsu a při pobytu na tamním povrchu. 

Cesta k rudé planetě může trvat šest až osm měsíců, jež posádka stráví na palubě lodi bez přímého kontaktu se světem. Jedná se tedy o prostředí náchylné k rozvoji ponorkové nemoci nebo obecně ke zrodu konfliktů, které by mohly misi ohrozit. Zatím poslední simulace se odehrála v roce 2016, kdy se v havajském dómu o rozloze 111 m² na osm měsíců zabydlel tým čtyř mužů a dvou žen. Ven mohli vycházet pouze ve skafandrech, jejich denní program sestával z vědecké práce a mimo jiné neměli přístup k internetu – což se podle „astronauta“ Sama Paylera ukázalo jako největší problém. 

Kdo si hraje, nezlobí

Dál také do jisté míry vázla jejich komunikace se světem: Mezi odesláním a přijetím zprávy byla totiž zavedena dvacetiminutová prodleva, odpovídající reálnému rádiovému spojení s rudou planetou. „Protože jsme neměli internet a naše komunikace se základnou byla extrémně pomalá, potýkali jsme se i s triviálními problémy. Co bychom za normálních okolností řešili pět minut, to na ‚Marsu‘ trvalo klidně dva nebo tři dny,“ vzpomíná Payler.

Nicméně chování posádky bylo podle něj příkladné: „V každé izolované skupině lidí se dřív či později objeví konflikty. Proto jsme hodně mluvili o tom, jak se vyhnout hádkám, a spory jsme se snažili řešit co nejklidněji. Po celých osm měsíců se nám dokonce dařilo vyvarovat se jakéhokoliv osobního útoku.“ 

Teoreticky tedy máme nakročeno k nalezení ideální posádky. Podle zakladatele firmy SpaceX Elona Muska by navíc nemusela tým ohrožovat nuda ani odloučení, a to díky řadě vzdělávacích či zábavních zařízení: Ať už by astronauti využívali virtuální realitu, četli knihy, cvičili, nebo se věnovali jiným činnostem, jejich cesta by dle podnikatele nemusela představovat pouhý strohý vědecký úkol. 

Tuny potravin

Abychom však vůbec mohli posádku na několikaměsíční cestu vyslat, potřebujeme dostatečně silnou raketu, která ji spolu s vybavením do kosmu vynese. Sonda InSight se vezla na špici Atlasu V-401, jenž dokáže na geostacionární dráhu dopravit 8,9 tun nákladu. To ovšem není mnoho, uvážíme-li, že vedle posádky, materiálu k vybudování kolonie a vědeckých zařízení musejí být na palubě také zásoby potravin na dva roky, což je v současnosti zvažovaná délka celé mise.

I kdybychom potravinový příděl zredukovali na nezbytné minimum, potřeboval by každý člen posádky 274 kg cukru, 60 kg rostlinného oleje, 43 kg proteinů a 18 kg vlákniny. Jestliže by letěl šestičlenný tým, stejně jako při pokusné havajské misi, ukrojily by jen zásoby jídla z nosnosti Atlasu V bezmála 2,4 t. A nesmíme zapomenout ani na pitný režim – každý kosmonaut by potřeboval k životu alespoň 1 700 l vody… Je tedy zřejmé, že k první kolonizaci by musely odstartovat minimálně dvě rakety Atlas V, přičemž jeden takový vzlet vyjde v přepočtu na 2,4 miliardy korun. 

Na výlet s umělci

Podle Muska proto musejí vzniknout mnohem silnější rakety, a navíc použitelné vícenásobně: Jeho odpovědí na otázku kolonizace Marsu by se měl stát nosič Super Heavy („supertěžká váha“), od nějž se v kosmu oddělí modul Starship neboli „vesmírná loď“. Dle předpokladů by měl Super Heavy na oběžnou dráhu Země zvládnout dopravit přes 100 tun nákladu. Pokud by směřoval k Marsu, přímo ve vesmíru – nejspíš na orbitě Měsíce – by dotankoval palivo a vydal by se na cestu. 

Prototyp lodi Starship prezentoval Musk počátkem letošního ledna. Stroj se sice musí podrobit ještě řadě testů, podnikatel však slibuje, že v roce 2023 vezme na jeho palubě skupinu umělců na šestidenní misi kolem Měsíce. Podle jeho nejodvážnějších vizí také do roku 2024 zamíří na Mars rovnou čtyři plavidla – dvě s nákladem a dvě s posádkou, čítající celkem až dvě stě lidí. I kdyby se ovšem ukázalo, že termín pouhých pěti let patří jen k dalším z Muskových divokých snů, do roku 2035, kdy nastane příští marsovské přiblížení, vizionář svého cíle nejspíš skutečně dosáhne. 

Řídké kosti, chabé svaly

S člověkem ve vesmíru však bude třeba řešit ten nejzávažnější problém, a sice jak posádku udržet zdravou, nebo dokonce při životě. V kosmu totiž musíme počítat s vlivy stavu beztíže: Bez pozemské gravitace se tělesné funkce mění a zřejmě největšímu zásahu čelí kosti, jež řídnou zhruba o 1 % každý měsíc mimo Zemi. Pro srovnání: Řídnutí způsobené stářím postupuje přibližně o 1,5 % ročně. Mimo rodnou planetu se také proměňuje funkce oběhové soustavy, zhoršuje se koordinace očí a rukou, degradují motorické schopnosti a tak dále. 

I po přistání na Marsu je nutné brát v potaz, že je tamní gravitace oproti té pozemské asi třetinová. Řídnutí kostí a úbytek svalové hmoty by se tedy zpomalily, ovšem nezastavily. Není přitom jisté, že by těla kosmonautů po návratu na Zemi zcela zregenerovala. 

Když se loď změní v past

NASA popsanou problematiku zkoumá u dlouhodobých posádek Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) a mimo jiné pro ně navrhla systém cvičení a dietu, jež pomáhá udržovat pod kontrolou svaly, srdce i kosti. Astronauti rovněž nosí kompresní oblečení, pro podporu správného fungování oběhové soustavy. A mimo jiné jim pomáhají i potravinové doplňky, díky nimž získávají například vitamin D, který postrádají kvůli nedostatku slunečního záření. 

TIP: Skalpel prosím: Jak budou vypadat chirurgické zákroky ve vesmíru?

S cvičením a obecně s pohybem v kosmu se však pojí také řada dalších rizik, navázaných na ekosystém lodi. Vlastnosti mikrobů se ve vesmíru mohou změnit a bakterie, které obvykle žijí na povrchu našeho těla, se od něj dovedou snáz oddělit. Nakažení jedinci se navíc nemohou zcela spoléhat na svůj imunitní systém, který mimo Zemi nefunguje tak účinně. Design plavidel vně i uvnitř se proto musí do nejmenšího detailu promyslet, aby se dosáhlo optimálních podmínek pro posádku. Na lodi se nesmějí střídat horké a studené zóny, osvětlení musí být stálé a hlídá se také hladina hluku. 

Neviditelná smrt

Zdaleka největší komplikaci v případě cesty na Mars však představuje kosmická radiace: Na Zemi nás před ní chrání magnetické pole, ovšem ve vesmíru bychom čelili víc než desetinásobku množství, s nímž si naše tělo dokáže poradit. Důsledky přitom mohou být pro misi zhoubné, protože projevy nemoci z ozáření zahrnují změny chování, otupělost, ochabující motorické funkce či poruchy vnímání. Pokožka degeneruje, srdce a oběhová soustava jsou nestabilní a roste riziko vzniku nádorů. Kromě toho radiace poškozuje potraviny i léčiva. 

Během letu k rudé planetě by posádku ohrožovaly dva druhy nebezpečného záření. První, tzv. sluneční vítr, pochází z naší hvězdy a jedná se o tok protonů, elektronů a částic alfa. S ohledem na jeho relativně nižší energii by však stínění nebylo tak obtížné: O bezpečí astronautů by se postaral plášť lodi, který by částice pohltil. Jeho tloušťka se nicméně promítne do hmotnosti plavidla, proto vědci zkoumají sluneční aktivitu, aby mohli ochranu navrhnout takřka na míru.

Odplavit radiaci?

Druhý typ záření představují částice, jež k nám extrémní rychlostí přilétají z naší Galaxie i z odlehlejších koutů vesmíru. Mají totiž mnohem vyšší energii, tudíž by si jejich odstínění vyžádalo podstatně silnější kovovou vrstvu trupu. To ovšem opět znamená nárůst hmotnosti a víc paliva potřebného k vynesení lodi do vesmíru. Vědci z NASA proto pracují na alternativních způsobech ochrany proti radiaci – a jeden z nich by mohl využívat vodu. 

Atomy vodíku jsou dost velké, aby dokázaly přilétající částice zastavit. Nabízí se tedy opatření v podobě cirkulační vrstvy s H2O pod plátováním, jež by fungovala coby dodatečné stínění. Pokud by se navíc tato voda napojila na recyklátory a tvořila by současně pitný zdroj, nešlo by o „mrtvou váhu“, nýbrž o velmi chytré druhotné využití. 

TIP: Nové kosmické závody: Kdo jako první dostane na Zemi Svatý grál z Marsu?

Nejelegantnějším řešením by se však mohla stát nanovlákna z uhlíku, boru a dusíku. Zmíněný materiál perfektně pohlcuje protony, a pokud by z něj vzniklo tkanivo s mezerami vyplněnými vodíkem, odstínilo by i těžší prvky. Aplikace vláken by se přitom nemusela omezit na konstrukci lodi – inovátoři v NASA z nich dokázali vytvořit natolik ohebnou nit, že by se dala uplatnit u látkové vložky skafandrů.