Novosti s Crvenog planeta: Zašto SpaceX na Mars želi poslati ljude, a ne robote?

Svemirska industrija hrabro grabi naprijed

Jedna od važnijih novosti je NASA-ino objavljivanje dokumenta s najvažnijim strateškim ciljevima od danas do 2021. godine. Oni uključuju i vrlo detaljan plan robotskog osvajanja Marsa. Bivši predsjednik SAD-a Barack Obama dodatno je podigao svemirsku ljestvicu i spuštanje prvih američkih astronauta na Mars najavio za 2030. godinu. Možemo se samo nadati kako je aktualni predsjednik Donald Trump neće odlučiti spustiti u korist podizanja zemaljskih zidova.

Poduzetnik Elon Musk i njegova tvrtka SpaceX također su predstavili vrlo ambiciozan plan ljudskih misija na Mars s očekivanim početkom između 2022. i 2024. godine. Važne vijesti stižu i s naše strane Velike Bare. ESA i EU zajedno su definirali smjernice prve prave “Europske svemirske strategije” kojom se ulaganje dodatnih 12 milijardi eura u europsku svemirsku industriju (trenutno “tešku” 54 milijardi eura).

Neki novi krateri

ESA je također u suradnji s Roscosmosom uspjela u okviru ExoMars 2016 misije u orbitu Marsa prošli mjesec postaviti i TGO (Trace Gas Orbiter). Nažalost, nisu sve vijesti tako sjajne. Drugi korak misije, spuštanje Schiaparelli EDM-a (Entry, Descent and Landing Demonstrator Module) na površinu planeta, nije završio kako je planirano. Atmosfersko kočenje i otvaranje padobrana bilo je uspješno, ali potom su se pojavili problemi.

Otprilike 90 sekundi prije predviđenog spuštanja, pogreška u komunikaciji između sustava navigacije i radara navela je Schiaparelli EDM da zaključi kako je bliže površini nego što je doista bio. Modul je tako otpustio padobran i termoštit te upalio rakete zadužene za kočenje. Zbog već spomenutih pogrešnih podataka, one su radile samo 3 umjesto predviđenih 60 sekundi. Kako to nije bilo ni približno dovoljno za usporavanje 577 kg teškog modula, na visini od 4 km iznad površine započelo je ono što fizičari zovu slobodnim padom. Iako je donji dio modula dizajniran tako da se planirano deformira prilikom udara u tlo i ublaži posljedice pada (od trenutka gašenja raketa za usporavanje), njegov dizajn pretpostavljao je gašenje raketa na 2 metra od površine te udar u tlo pri brzini od samo 10 km/h. Signal modula trajno je izgubljen otprilike 50 sekundi prije predviđenog spuštanja, pa nam nisu poznate točne brojke, ali pretpostavlja se kako je Schiaparelli EDM u tlo udario konačnom brzinom od 300 km/h. Mars je tako dobio novi Schiaparelli krater, a Zemljani još jedan podsjetnik kako se Crveni planet neće predati bez borbe.

Slanje automatiziranih modula na druga nebeska tijela još dugo će sa sobom nositi visoki rizik neuspjeha. Koliko god tehnološki napredni hardver i softver koji ih pogone bili, oni su daleko od savršenih. Razlog tome je činjenica kako se razvoj takvih modula temelji na relativno ograničenim podacima, modelima i spoznajama kojima trenutno raspolažemo. Broj uspješnih (i neuspješnih) misija na druga nebeska tijela do danas je još uvijek premalen za izgradnju dovoljno pouzdanih modela spuštanja potpuno automatiziranih misija. Od 1960-ih do danas gotovo je 70% svih misija na Mars završilo neuspjehom. To nam govori da još uvijek ne možemo predvidjeti sve situacije u kojima se moduli mogu naći. Naravno, automatizirane misije su višestruko jeftinije od misija slanja ljudskih posada, ali troškovi i dalje nisu zanemarivi. Ulaganje u kompletnu ExoMars misiju (ova trenutna 2016. te ona planirana za 2020. godinu) u konačnici će iznositi oko 1,5 milijardi eura. Iako je Schiaparelli EDM bio prije svega demonstracijski modul, neuspjeh je postavio neželjene upitnike pred dio misije zacrtan za 2020. godinu. ESA mora osigurati dodatnih 300 milijuna eura za privođenje iste kraju. Taj iznos će sada biti ipak daleko teže prikupiti od država članica.

Ljudi ili roboti

Zbog svega navedenog ne čudi što SpaceX, umjesto robotiziranih misija, na Mars želi odmah poslati ljudsku posadu. Jedna od glavnih prednosti slanja ljudi umjesto automatiziranih modula je činjenica da uvježbana posada u nepoznatim situacijama (izvan okvira djelovanja predviđenog algoritmima koji pogone takve module) može donositi složenije i smislenije odluke. Ljudska posada suočena s npr. situacijom pogrešnih telemetrijskih podataka bi vrlo vjerojatno mogla bezbolnije prizemljiti letjelicu.

Griješe li stoga NASA i ESA što fokus stavljaju na robotizirane misije? Odgovor na to pitanje nije jednostavan. Osim većih troškova, jedan od većih problema kod slanja ljudske posade na takvo putovanje utjecaj je raznih faktora na ljudsko zdravlje. Najnezgodniji od njih je radijacija. Pisao sam već detaljno o zaštiti astronauta od radijacije tijekom putovanja i boravka na Marsu. Ukratko je riječ o sljedećem: ako želimo biti sigurni da će astronauti preživjeti putovanje i boravak na Marsu, trebamo učinkovitije antiradijacijske materijale od onih kojima trenutno raspolažemo. Ako ih ne uspijemo razviti prije zacrtanih rokova, imamo samo tri opcije. Morat ćemo produžiti rokove misija, koristiti alternativne mogućnosti zaštite astronauta ili će javnost morati prihvatiti mogućnost kako će putovanje na Mars (za neke ili sve astronaute) biti jednosmjerno.

Koji scenarij je najizgledniji? U središtu svih nedavno objavljenih planova za osvajanje Marsa nalazi se faza putovanja. Svi redom namjerno preskaču problematiku života na samom planetu. Zbog čega je to tako? Tehnologija potrebna za putovanje do Marsa nalazi se u već poodmakloj fazi. NASA-in SLS (Space Launch System) i Orion programi napreduju vrlo dobro i za sada slijede zacrtane planove. Bit će potrebno određeno vrijeme testiranja i otklanjanja eventualnih nedostataka, budžet će sigurno biti prekoračen, ali s prilično velikom sigurnošću možemo reći kako je ljudska vrsta sposobna napraviti međuplanetarne rakete. Prve SLS i Orion letove s ljudskom posadom možemo očekivati već u vremenskom razdoblju između 2021. i 2023. godine. Vjerojatno će i SpaceX u međuvremenu uspjeti, barem do neke faze, razviti ključne tehnologije nedavno predstavljenog ITS-a (Interplanetary Transport System).

Ono što danas nemamo je konkretan odgovor na sljedeće pitanje. Što ćemo kada se jednom doista i spustimo na Mars? Provjerene i testirane tehnologije koje će osigurati sigurne životne uvjete astronauta na Marsu trenutno jednostavno – ne postoje. Je li scenarij u kojemu prvi astronauti na Marsu “ostavljaju svoje kosti” ono što bismo trebali očekivati?

SpaceX i kvaka 22

Kada Musk priča o tome kako Mars moramo kolonizirati radi stvaranja redundantne kopije ljudske civilizacije, on zapravo govori: “Zacrtani je cilj je iznimno važan pa se moramo pripremiti i na iznimne žrtve”. Jednosmjerno putovanje koje tako prešutno predlaže moglo bi zaobići problem kompliciranog razvoja pouzdanih tehnologija zaštite astronauta. Musk si u ovom trenutku može priuštiti igranje na tu kartu jer je u opisu njegovog posla kao poduzetnika “izlazak iz sigurne zone”. Čini se da takav pristup, barem zasada, nailazi na plodno tlo kod javnosti. NASA i ESA, dakako, ne mogu računati na takvu podršku. Situacija u kojoj se ESA našla zbog Schiaparelli EDM-a zapravo je i najbolji dokaz te tvrdnje. Zbog neuspjelog spuštanja sekundarnog modula, u pitanje se dovode podrška, financijska konstrukcija i rokovi drugih ESA-inih misija. Potpuno identična pravila igre vrijede i za NASA-u. Situacija u kojoj NASA ili ESA objavljuju kako planiraju poslati ljudsku misiju na Mars, bez posebnog fokusa na sigurnost astronauta, ravna je znanstvenoj fantastici.

No može li SpaceX na svojim leđima uopće izgurati tako kompleksan projekt unutar zacrtanih rokova? Čak i ako se sigurnost ljudske posade u potpunosti zanemari? Odgovor je – vjerojatno ne. Koliko god se SpaceX trudio biti inovativan po pitanju smanjivanja troškova, neke granice ipak postoje. Predviđa se kako će do 2017. godine NASA-in SLS program američke porezne obveznike koštati malo više od 21 milijardu eura. To je gotovo dva puta više od trenutne procijenjene vrijednosti kompletne tvrtke SpaceX. Osim ako Musk ne odluči rasprodati većinu tvrtke ili privući velikog partnera u projekt, njihov program osvajanja Marsa neće stajati na dovoljno stabilnim financijskim nogama. Opće je poznata činjenica kako Musk želi zadržati kontrolu nad SpaceX-om što je duže moguće. Jedina mogućnost koja zbog toga preostaje udruživanje je s partnerom. Taj partner može biti isključivo NASA.

Ako Musk odluči ući u partnerski odnos s NASA-om (i obrnuto), SpaceX bi automatski izgubio svoju najveću prednost – mogućnost riskiranja zdravlja ljudske posade. NASA će inzistirati na odgovarajućoj zaštiti i sigurnom povratku astronauta na Zemlju. SpaceX to (kako sada stvari stoje) neće moći garantirati. Letove s ljudskom posadom će tako na sebe preuzeti NASA. Uloga SpaceX-a bi se tada mogla svesti “tek” na osiguravanje automatiziranog sustava nadopunjavanja gorivom NASA-inih letjelica u orbitama Zemlje i Marsa. Takav bi dogovor posve odgovarao objema stranama. NASA i Kongres bi pred američkom javnosti mogli opravdali odluke za skupocjen razvoj SLS-a, dok bi Musk mogao višestruko povećati prihodovnu stranu poslovanja i iskoristiti taj moment za brži razvoj i rast SpaceX-a i buduće samostalne misije.

Alternativna rješenja

Bez obzira na eventualne dogovore o suradnji između NASA-e i SpaceX-a u budućnosti, ključni pretendenti na Mars i dalje se nalaze u vrlo nezahvalnoj situaciji kad je u pitanje slanje ljudskih posada. S jedne strane, postoje zahtjevi prema stvaranju sigurnih uvjeta za život i rad astronauta koji će se, barem u početnim misijama, morati poštovati. S druge strane, to bi trebalo biti ostvareno korištenjem tehnologija koje još uvijek ne postoje. Razlog tome možemo pronaći prvenstveno u NASA-inom modelu određivanja važnosti aktualnih projekata. S obzirom na to da je i njihov godišnji budžet ograničen (17,4 milijardi eura za tekuću godinu), pojedine faze projekata ili cijeli projekti planski se prebacuju u planirane budžete za nadolazeće godine. U najgorem slučaju čak se i u potpunosti gase.

Primjerice, ranije spomenuti ExoMars projekt započele su upravo ESA i NASA, ali se NASA zbog “problema s budžetom” iz projekta službeno povukla 2012. godine. NASA se trenutno fokusira na velike projekte poput SLS-a te svemirskog teleskopa James Webb. Ako se proces razvoja tehnologija za život na Marsu nastavi istim (jednako sporim) tempom kao i do sada, odgodu prvih ljudskih misija na površinu Marsa teško ćemo izbjeći. To je ujedno i odgovor na pitanje koji scenarij osvajanja Marsa se trenutno čini najizgledniji. Jedino što se u takvoj situaciji može napraviti je pokušati stvoriti uvjete u kojima bi te odgode bile minimalne. To zahtijeva razmišljanje izvan okvira klasičnih modela misija na koje smo navikli. Prvi problem koji moramo “zaobići” je upravo toliko spominjana radijacija. Put do Marsa i natrag s odgovarajućim štitovima je izvediv scenarij. Marsovska nastamba s istim takvim štitovima je već malo teži problem.

Nove lokacije za život

Kada sam sa svojim timom razvijao ELA Module, koncept nastambi na napuhavanje namijenjenu dugotrajnom boravku astronauta na Marsu, jedna od pretpostavki bila je korištenje naprednijih antiradijacijskih materijala od onih kojima raspolažemo danas. Takvi materijali, od kojih neki podosta obećavaju (primjerice BNNTs) bi se onda koristili za izradu laganih i učinkovitih štitova nastambi.

Iako se još uvijek optimistično nadam kako ćemo biti uspješni u njihovom razvoju, uvijek je dobro imati i plan B. Taj plan pretpostavlja da ELA Module nastambe zadržavaju sve važne tehničke karakteristike iz originalnog scenarija, ali štitovi za njih bili bi napravljeni isključivo od materijala koji su nam dostupni danas. Drugim riječima, osiguravali bi samo djelomičnu zaštitu od radijacije. Ideja je funkcionalno prenamijeniti ELA Module nastambe, čime bi se one pretvorile u svojevrsne “barake“. Astronauti bi u njima živjeli samo privremeno tijekom završnih radova na trajnom tipu marsovskih nastambi. Glavna odlika takvih trajnih nastambi ne bi bili materijali od kojih bi bile sagrađene, već lokacija na kojoj bi se one gradile. Više detalja o svemu očekujte u sljedećem nastavku kolumne.