23 страница. Budowa bazy na Marsie • 273

BUDOWA BAZY NA MARSIE • 273

przewyższającym wszelkie znane środki transportu z rakietowym napędem chemicznym.

Boroetan (B2H6) również spala się w dwutlenku węgla, dając Isp w wysokości 300 s dla mieszaniny składającej się z trzech części dwutlenku węgla na jedną część boroetanu.14

Rakieta podróżnicza, wykorzystująca boroetan/dwutlenek węgla, osiągałaby efektywny impuls właściwy 1200 s, przewyższając pod tym względem mieszaninę krzemometan/dwu tlenek węgla. W przeciwieństwie jednak do wszechobecnego krzemu, na Marsie bór jest rzadki, a proces produkcji boroetanu jest stosunkowo skomplikowany. Aby umożliwić funkcjonowanie rakiet podróżniczych, na początku można by importować z Ziemi niewielkie ilości boroetanu. (Wykorzystanie boroetanu wydaje się optymalnym rozwiązaniem podczas misji przywiezienia próbek z Marsa przez roboty). Później, gdy w bazie powstaną instalacje do wytwarzania krzemometanu, z pewnością ten miejscowy produkt całkowicie zastąpi boroetan.

Wspomnijmy, że często pojawiały się propozycje produkcji krzemu na Księżycu, co pozwoliłoby wytwarzać tam dużą liczbę baterii słonecznych. Pomysł ten napotyka poważne problemy. Wprawdzie dwutlenek krzemu występuje na Księżycu w zupełnie wystarczających ilościach, brakuje jednak węgla i wodoru, również potrzebnych do uzyskania krzemu metalicznego. W trakcie produkcji krzemu odczynniki te są ponownie wykorzystywane, lecz na pewno nie z wydajnością 100%. Produkcja krzemu czy dowolnego innego metalu na Srebrnym Globie wymagać będzie importu węgla i wodoru, a na Marsie oba te pierwiastki występują.

Miedź

Rozważmy na koniec wytwarzanie w marsjańskiej bazie miedzi - kolejnego metalu o fundamentalnym znaczeniu dla

14 R. Zubrin: Diborane/CO2 Engines for Mars Ascent Yehides, AAIA 95-2540, 31st AAIA Jonit Propulsion Conference, San Diego, Kalifornia, 10 lipca 1995. Przedruk w: „Journal of the Bntish Interplanetary Society", wrzesień 1995.

274 • CZAS MARSA

działalności przemysłowej. Miedź (nieobecna na Księżycu) została wykryta w meteorytach SNC w ilościach mniej więcej odpowiadających ziemskim. Zawartość miedzi w ziemskiej glebie jest jednak dość niska: tylko około 50 cząsteczek na milion, zbyt mało, by wydobywanie jej bezpośrednio z gleby miało sens. Najbardziej przydatną postacią miedzi są rudy miedzi - pokłady o wysokiej naturalnej zawartości pierwiastka. Na Ziemi największą wartość handlową mają siarczki miedzi. Można przypuszczać, że na Marsie, gdzie siarka występuje znacznie powszechniej niż na naszej planecie, istnieją pokłady rud miedzi - siarczków - uformowane u podłoża wypływów lawy. Jeśli uda się odnaleźć rudy miedzi, otrzymanie tego metalu nie będzie sprawiać żadnych trudności dzięki metodom wytapiania oraz ługowania, stosowanym na Ziemi już w czasach starożytnych.

Przykład miedzi przekonuje nas, że jedynym właściwie sposobem uzyskania rzadkich pierwiastków jest wydobycie lokalnych wysokogatunkowych rud. Minerały te powstają w wyniku złożonych procesów hydrologicznych i wulkanicznych, które prowadzą do odkładania się pierwiastków; a w Układzie Słonecznym tylko Ziemia i Mars mają za sobą okresy takiej aktywności. Właśnie z powodu dawnych procesów hydrologicznych i wulkanicznych powinniśmy odnaleźć na Marsie złoża prawie wszystkich metali, zarówno rzadkich, jak i powszechnie występujących, które są potrzebne do stworzenia nowoczesnej cywilizacji.

Kwestia energii

W oczywisty sposób dostępność dużych ilości energii, cieplnej i elektrycznej, jest niezbędna, by prowadzić procesy produkcyjne podczas budowy większej bazy marsjańskiej. Mimo nie-popularności takiego rozwiązania, trzeba stwierdzić, że na wczesnych etapach rozwoju bazy zdecydowanie najlepszym sposobem produkcji dużych ilości energii jest użycie reaktorów jądrowych sprowadzanych z Ziemi. Obecnie na Ziemi

BUDOWA BAZY NA MARSIE • 275

energia jest produkowana w elektrowniach wodnych, podczas spalania paliw kopalnych i drewna oraz w elektrowniach jądrowych. Daleko w tyle (choć na czwartej pozycji) znajduje się energia geotermiczna, która z kolei bardzo wyprzedza energię słoneczną i energię wiatru - nie odgrywające istotnej roli. Na Marsie jednak nie wchodzi w grę ani budowa elektrowni wodnych, ani wykorzystywanie paliw kopalnych. W dalszej perspektywie doskonałe rezultaty będzie dawać energetyka wykorzystująca syntezę termojądrową, gdyż stosunek deuteru (cięższego izotopu wodoru, stanowiącego paliwo termojądrowe) do zwykłego wodoru jest na Marsie pięć razy wyższy niż na Ziemi. Niestety, dotychczas nie udało się zbudować wydajnego reaktora termojądrowego, co sprawia, że w początkowym okresie jedynym źródłem dużych ilości mocy będzie energetyka jądrowa. Reaktor jądrowy, wytwarzający przez dziesięć lat po 100 kW energii elektrycznej i 2000 kW energii cieplnej na dobę, waży zaledwie 4000 kg - czyli 4 tony - przez co jego transport z Ziemi nie będzie kłopotliwy. Dla porównania: baterie słoneczne, produkujące podobną ilość energii elektrycznej przez całą dobę (oraz 1/20 energii cieplnej reaktora jądrowego), charakteryzujące się zbliżonym czasem życia, ważyłyby około 27 ton i zajmowałyby powierzchnię 6600 m2 (mniej więcej trzy czwarte boiska do piłki nożnej). A gdybyśmy chcieli otrzymywać tyle samo energii cieplnej (potrzebnej do produkcji cegieł i wytwarzania wody), baterie słoneczne ważyłyby 540 ton i mieściły się na obszarze równym trzynastu boiskom do piłki nożnej. Oczywiście, transportowanie z Ziemi tak wielkich i ciężkich obiektów będzie niemożliwe. Zalety energii jądrowej przy zasiedlaniu Marsa są ogromne -z tego powodu na zdecydowane potępienie zasługują wysiłki administracji prezydenta Clintona, zmierzające do porzucenia amerykańskiego programu budowy kosmicznych reaktorów jądrowych. Rezygnacja z kosmicznych reaktorów jądrowych oznacza rezygnację ze zdobycia nowego świata.

W początkowym okresie funkcjonowania bazy konieczne będzie użycie energii jądrowej, później jednak bilans może ulec zmianie. W pewnym momencie znaczącą rolę zacznie,

276 • CZAS MARSA

być może, odgrywać energia pochodząca z baterii słonecznych, budowanych z lokalnych, marsjańskich surowców. Ludziom żyjącym na Czerwonej Planecie łatwiej będzie rozmieścić wyprodukowane na niej urządzenia, ważące nawet setki ton, niż sprowadzać z Ziemi cztero tonowe reaktory jądrowe.

Zaprzęganie do pracy słońca i wiatru

Na Marsie rozwinąć się może produkcja dwóch typów słonecznych źródeł energii: dynamicznych i fotowoltaicznych. Działanie systemu dynamicznego nie jest skomplikowane: paraboliczne lustra skupiają światło na kotle, ogrzewając znajdującą się wewnątrz ciecz, która następnie się rozpręża, powodując obrót turbiny prądnicy. Podobne układy, choć mają dość dużą wydajność (około 25%), dotychczas nie były stosowane w programach kosmicznych, ponieważ są uznawane za zawodne z uwagi na wykorzystanie w konstrukcji elementów ruchomych. Inaczej sytuacja będzie się przedstawiać w wypełnionej ludźmi marsjańskiej bazie, gdzie konserwacja i naprawa popsutych części nie powinna sprawiać trudności, przez co tracą na znaczeniu zastrzeżenia dotyczące dynamicznej konstrukcji układu. Ponadto właśnie nieskomplikowany pod względem technicznym charakter układu - stanowiącego nagromadzenie luster, kotłowi podobnego typu urządzeń - sprawia, że łatwiej wyobrazić sobie produkcję takich baterii na Czerwonej Planecie. Lustra mogą być wytwarzane z nadmuchiwanych tworzyw sztucznych, pokrytych bardzo cienką warstwą aluminium, poprawiającą zdolność odbijania światła. Stal nadaje się do produkcji rur, kotłów oraz wałów i łopatek turbin. Choć uzyskanie wydajności 25% wymaga dokładności nieosiągalnej w bazie marsjańskiej, nie powinno to jednak stanowić zasadniczej przeszkody. Można zaakceptować wydajność poniżej 15%. Dodatkową korzyścią, wynikającą ze stosowania tego rozwiązania, jest uzyskiwanie pokaźnych ilości energii cieplnej, mniej więcej sześciokrot-nie przewyższającej produkcję energii elektrycznej przez układ.

BUDOWA BAZY NA MARSIE • 277

Dynamiczne elektrownie słoneczne wymagają jednak bezchmurnego nieba. Paraboliczne lustra potrafią skutecznie skupiać tylko światło pochodzące z jednego źródła, bezpośrednio od tarczy słonecznej. Nie nadaje się do tego światło rozproszone, dobiegające ze źródła rozmytego na obszarze całego marsjańskiego nieba. Na podstawie danych zebranych przez ładowniki Yiking spodziewamy się, że odpowiednio czyste niebo występuje tylko wiosną i latem na półkuli północnej. Przez drugą połowę roku układ produkowałby bardzo niewiele energii elektrycznej. Niektóre zastosowania dopuszczają podobne wahania dostarczanej mocy: na przykład wytwarzanie metali nie musi trwać przez cały rok na okrągło. Aby jednak traktować energię słoneczną jako podstawowe źródło mocy, konieczne są bardziej niezawodne technologie.

Niewykluczone, że będą to baterie fotowoltaiczne. Przekonaliśmy się już, że na Marsie uda się wytwarzać czysty krzem metaliczny, podstawowy materiał do produkcji baterii, a także aluminium lub miedź do przewodów oraz tworzywa sztuczne do ich izolacji. Dążąc do zmniejszenia kosztów, niedawno opracowano metodę wytwarzania baterii słonecznych w postaci pojedynczych arkuszy; prawdopodobnie również na Marsie będzie to użyteczny sposób produkcji ogniw. Gdy w marsjań-skim powietrzu unosi się dużo pyłu, wydajność baterii słonecznych spada, o dziwo, tylko nieznacznie.15-16

Z wyjątkiem okresów największych burz, pył unoszący się w powietrzu podczas jesieni i zimy na półkuli północnej wprawdzie rozprasza większość światła słonecznego, zatrzymuje jednak tylko niewielką jego część. Dla baterii fotowolta-icznych kierunek nachodzącego światła jest bez znaczenia, przeciwnie niż w przypadku baterii dynamicznych. Okolicz-

15 S. Geels, J. Miller i B. Clark: Feasibility of Using Solar Power on Mars: Effects of Dust Storms on Incident Solar Radiation, AAS 87-266. [W:] C. Stoker (red.): The Case for Mars III, tom 75, Science and Technology Series of the American Astro-nautical Society, Univelt, San Diego, Kalifornia 1989.

16 R. Haberle i in.: Atmospheric Effects on the Utility of Solar Power on Mars. [W:] J. Lewis, M. Mathews i M. Guerreri (red.): Resources of Near-Earth Space, Uni-yersity of Arizona Press, Tuscon 1993.

278 • CZAS MARSA

ność ta sprawia, że na Marsie ogniwa fotowoltaiczne powinny pracować bez zarzutu przez cały rok. Ich wydajność jest dość niska, 12%, wcale nie wytwarzają energii cieplnej, ponadto nieco obniża się sprawność ogniw w wyniku osiadania pyłu -lecz działają. Poza tym pył łatwo usuną członkowie załogi ze szczotkami; można też przyczepić do baterii urządzenie z wycieraczką i osłoną przeciw wiatrowi.

Kolejny sposób na zwiększenie ilości energii dostępnej w bazie to wykorzystanie siły wiatru. Na Ziemi wiatraki były w użyciu od stuleci, a nieskomplikowana konstrukcja czyni je urządzeniami atrakcyjnymi pod względem możliwości budowy na Marsie. Podczas najsilniejszych burz pyłowych występują jednak przerwy w ich działaniu, co dyskwalifikuje je jako główne źródło mocy. Co więcej, grubość warstwy mars-jańskiego powietrza równa jest tylko 1% ziemskiej, a zmierzona przez Yikingi prędkość wiatrów powierzchniowych wynosi zaledwie 5 m/s (18 km/h), co świadczy o znikomej energii wiatru. W wyższych warstwach marsjańskiej atmosfery wiatry wieją jednak z prędkością mniej więcej 30 m/s (108 km/h): pozwoliłyby one wytworzyć za pomocą wiatraka tyle samo energii na jednostkę powierzchni, co powiew o prędkości 8 m/s (29 km/h) na Ziemi. Wielkość ta umożliwia już wykorzystanie wiatraków do zbierania energii wiatru. Podstawowym problemem byłoby skonstruowanie wiatraków sięgających wysoko nad powierzchniową, stosunkowo nieruchomą warstwę atmosfery planety. Obecnie nie znamy jeszcze rozwiązania, wiadomo tylko, że w każdym przypadku trzeba by uwzględnić lokalną specyfikę terenu. Pamiętajmy jednak, że na Czerwonej Planecie budowa wysokich konstrukcji byłaby łatwiejsza z uwagi na słabszą siłę ciążenia (38% ziemskiej) - zatem niewykluczone, że mimo wszystko warto będzie budować bardzo wysokie wiatraki, dziwaczne z punktu widzenia Ziemian.

BUDOWA BAZY NA MARSIE • 279

Wykorzystanie energii geotermicznej

Na wiejskich obszarach Islandii, począwszy od mniej więcej 1930 roku, starano się w miarę możliwości sytuować szkoły z internatem, podstawowe i średnie, w miejscach występowania energii geotermicznej. Dzięki temu budynki szkolne i pomieszczenia mieszkalne dla uczniów oraz nauczycieli są ogrzewane energią geotermiczną. Zwykle szkoły takie mają basen pływacki, ponadto są samowystarczalne pod względem zaopatrzenia w warzywa (pomidory, ogórki, kalafiory itd.), które rosną w szkolnych cieplarniach. Istnieje wiele takich szkół w różnych częściach wyspy, a większość z nich śluzy obecnie latem jako schroniska dla turystów. Nierzadko szkoły stają się lokalnymi centrami życia społecznego na wiejskich obszarach.

S. S. Einarson, GeothermalDistrict Heating(l973)

Wykorzystując energię słoneczną i energię wiatru, będzie można za pomocą marsjańskiego sprzętu uzyskiwać energię elektryczną wielkości kilkudziesięciu lub kilkuset kilowatów. Atrakcyjność tych rodzajów energii polega na swobodzie usytuowania baterii bądź wiatraków i decentralizacji procesu wytwarzania energii; umożliwi to zasilanie instalacji rozrzuconych po powierzchni planety, tym bardziej że przez długi czas ludzie nie będą dysponować na Marsie infrastrukturą, służącą do przesyłania energii do odległych miejsc. Z drugiej strony, stosunkowo mała produkcja mocy ze światła słonecznego i wiatru każe szukać obfitszych źródeł energii. Martyn Fogg, brytyjski naukowiec, wskazał na możliwość używania mars-jańskiej energii geotermicznej.17

Energia geotermiczna powstaje dzięki wykorzystaniu wysokich temperatur, występujących na dużych głębokościach pod powierzchnią planety, poprzez doprowadzenie do wrzenia cieczy (na przykład wody), a następnie użycie powstałej pary do poruszania turbiny prądnicy. Na Ziemi energia geotermiczna zajmuje czwartą pozycję wśród źródeł energii wykorzystywanych przez ludzkość - po spalaniu paliw, energii wodnej i jądrowej; dostarcza około 0,1% całkowitej wytwarzanej energii. Dla Islandii ciepło geotermiczne jest najważniejszym źródłem energii, zapew-

17 M. Fogg: Geothermal Power on Mars, praca przyjęta do druku w „Journal of the British Interplanetary Society".

280 • CZAS MARSA

niającym ponad 500 MW (energii cieplnej). Na Ziemi jedna studnia geotermiczna zwykle dostarcza 1-10 MW (energii elektrycznej) - niewiele jak na ziemskie standardy, byłaby to jednak spora ilość w porównaniu z potrzebami marsjańskiej bazy. Ziemskie geotermiczne stacje energetyczne takich rozmiarów można wybudować i uruchomić w sześć miesięcy od rozpoczęcia wierceń; pracują typowo przez 97% czasu swego istnienia, ustępując jedynie elektrowniom wodnym. Na Marsie stacje geotermiczne mogą okazać się nie tylko źródłami sporych ilości energii, lecz także bogatymi zasobami ciekłej wody dla bazy. W przypadku Ziemi niedogodność wiążąca się z wykorzystaniem energii geotermicznej polega na tym, że stacje energetyczne muszą znajdować się w miejscach wyznaczonych kaprysem geologicznym, często nie pokrywających się z położeniem ziemskich miast. Za to na Marsie miasta jeszcze nie powstały, zatem można będzie usytuować bazy w pobliżu cennych, podpowierzch-niowych zasobów energii geotermicznej i ciekłej wody.

Krótko mówiąc, eksploatacja energii geotermicznej byłaby niezmiernie korzystna dla marsjańskich osadników. Pojawia się pytanie, czy źródła takie występują na Marsie. Odpowiedź brzmi: prawie na pewno tak, co może wydawać się nieco zaskakujące.

Czerwona Planeta ma duże utwory wulkaniczne, na przykład na obszarze Tharsis, których powstanie datowane jest na mniej niż 200 min lat. Geolodzy Marsa uznają około 4% powierzchni planety (w przybliżeniu 5 min km2, w tym głównie północne obszary Elysium, Arcadia i Amazonia, oraz równikowy obszar Tharsis) za „górną Amazonię", co oznacza, że obszary te zostały ukształtowane przez aktywność wulkaniczną lub powodzie w ciągu ostatnich 500 min lat. Choć wydaje się, że 200-500 min lat temu to zamierzchła przeszłość, na tle liczącej 4 mld lat historii Marsa czasy te trzeba uznać za „teraźniejszość". Z geologicznego punktu widzenia 200 min lat temu to „dzisiaj". A jeśli wulkany były czynne 200 min lat temu, to równie dobrze mogą wciąż wykazywać aktywność.

Wiemy ponadto, że na Marsie występują obfite zasoby wody, a miejscami lustro ciekłej wody znajduje się prawdopodobnie na głębokości do l km pod powierzchnią planety. Jeśli na da-

BUDOWA BAZY NA MARSIE • 281

nym terenie zachodziły w bliskiej przeszłości procesy geotermiczne, to woda podpowierzchniowa może wciąż być wystarczająco gorąca, by stanowić użyteczne źródło energii.

Rozważmy tylko obszary tzw. górnej Amazonii, przypuszczalnie najbardziej odpowiednie, zakładając, że zostały ukształtowane równomiernie w ciągu ostatnich 500 min lat. Stąd 10% górnej Amazonii, czyli 0,5 min km2, liczy mniej niż 50 min lat; 1%, czyli 50 000 km2, można datować poniżej 5 min lat; a 0,1%, czyli 5000 km2, doświadczało aktywności w ciągu ostatnich 500 tysięcy lat.

Energii geotermicznej nie trzeba wcale eksploatować na terenie wciąż czynnym wulkanicznie, ponieważ ziemia pozostaje gorąca przez długi okres po spadku aktywności. W swoim bardzo wpływowym studium, dotyczącym zasobów energii geotermicznej na Marsie, Fogg przedstawił wyniki obliczeń przekrojów temperaturowych marsjańskiej ziemi w funkcji czasu, jaki upłynął od zakończenia aktywności wulkanicznej na danym obszarze. Tabela 7.2 zawiera podsumowanie uzyskanych przez Fogga rezultatów.

Tab. 7.2. Charakterystyka marsjańskich pól geotermicznych.

CZAS OD ZAKOŃCZENIA

AKTYWNOŚCI 0,5 5 10 20 50 >150

(W MLN LAT)

głębokość występowania

temperatury 0°C (w km) 0,29 0,65 0,91 1,29 2,04 3,53

głębokość występowania

temperatury 60°C (w km) 0,62 1,38 1,95 2,76 4,35 7,53

głębokość występowania

temperatury 100°C (w km) 0,84 1,87 2,64 3.73 5,88 -10

głębokość występowania

temperatury 200°C (w km) 1,38 3,09 4,36 6,17 9,73 -17

głębokość występowania

temperatury 300°C (w km) 1,92 4,30 6,09 8,61 -13 -24

przybliżona powierzchnia

obszaru (w tysiącach km2) 5 50 100 200 500 dużo

282 • CZAS MARSA

Należy wziąć pod uwagę, że najnowocześniejsze ziemskie technologie wiertnicze pozwalają wiercić studnie do głębokości 10 km. Na Marsie łatwiej będzie wiercić głębsze studnie z powodu mniejszej grawitacji, która słabiej zbija glebę. Obszary, które doświadczyły aktywności geotermicznej w ciągu ostatnich 5 min lat, zajmują całkiem dużą powierzchnię; najprawdopodobniej wystarczy tam wywiercić studnię głębokości zaledwie paru kilometrów, by dostać się do pokładów bardzo gorącej wody. Po wydobyciu na powierzchnię woda zostanie błyskawicznie zamieniona w parę i użyta do poruszania turbiny, wytwarzającej energię elektryczną. Na Marsie proces będzie zachodzić z większą wydajnością niż na Ziemi, gdyż niskie ciśnienie atmosferyczne pozwoli na pełniejsze rozprężenie pary przed skropleniem. Dowolnie duże ilości powstałej w ten sposób „odpadowej" wody będą zaopatrywać bazę. Reszta zostanie wysłana z powrotem na dół, aby uzupełnić podpowierzchniowe formacje wodonośne.

Eksploatacja energii geotermicznej nie jest możliwa ani na Księżycu, ani na planetoidach. Spośród wszystkich ciał naszego Układu Słonecznego jedynie Mars ma tak bogate zasoby energii, wystarczające dla potrzeb osadników.

Po początkowym okresie używania energii jądrowej wykorzystanie energii słonecznej i siły wiatru do zasilania oddalonych instalacji, uzupełnione energią geotermiczną jako podstawowym źródłem mocy dla bazy, umożliwi - pod warunkiem opracowania odpowiednich technologii eksploatacji miejscowych zasobów - dalszy, samodzielny rozwój marsjańskiej energetyki. Im większą ilością energii dysponować będzie baza, tym szybciej będzie się rozwijać, a szybszy rozwój przyniesie więcej energii. Rezultatem opanowania technik wytwarzania energii słonecznej, energii wiatru i, przede wszystkim, energii geotermicznej będzie rozbudowa bazy w tempie wykładniczym.

Znaczenie bazy dla transportu na duże odległości

Czy rozwój bazy będzie wiązać się z zaprzestaniem badań Marsa? Absolutnie nie. Nawet idealnie zlokalizowana baza potrze-

BUDOWA BAZY NA MARSIE • 283

bować będzie zasobów oddalonych o dziesiątki, setki bądź nawet tysiące kilometrów. Niezbędne będą zakrojone na skalę całej planety poszukiwania i transport surowców. Rozwój bazy będzie nierozerwalnie związany z opracowaniem rozwiązań transportowych.

Sytuacja przypomina nieco historię odkrywania Antarktydy. Przed 1957 rokiem, Międzynarodowym Rokiem Geologicznym, badania Antarktydy ograniczały się do krótkich wypadów, podczas których bazą ekipy badawczej był jej własny statek. Dopiero w 1957 roku zapadła decyzja o budowie bazy ze stałym personelem przy McMurdo Sound. Obecnie baza ma wyposażenie, które umożliwia poruszanie się po Antarktydzie pojazdami mechanicznymi, helikopterami i samolotami i dotarcie do niemal każdego zakątka kontynentu. Koncentracja środków w jednym miejscu stworzyła podstawy do znacznie dokładniejszego poznania Antarktydy, niż w wypadku odbywania krótkich wypraw na psich zaprzęgach i nartach, rozpoczynanych ze statków ekspedycyjnych.

Powierzchnię Marsa jest dużo trudniej zbadać niż Antarktydę. Efektywne poruszanie się po powierzchni Czerwonej Planety wymaga możliwości latania. Do przesyłania niedużych ładunków z robotami wystarczą, być może, balony i samoloty o prędkościach poddźwiękowych. Niezawodny transport ludzi w każdych warunkach pogodowych musi jednak odbywać się za pomocą latających pojazdów o napędzie rakietowym. Mogą to być czysto balistyczne pojazdy rakietowe, opuszczające po starcie marsjańską atmosferę, by dolecieć na drugą półkulę, albo też samoloty rakietowe, lecące z prędkością naddźwięko-wą. Oba rakietowe środki transportu wiążą się z zużyciem wielkich ilości materiałów napędowych, które można zapewnić tylko poprzez produkcję paliwa na Marsie.

Rozważmy na przykład pilotowaną marsjańską rakietę balistyczną o masie 10 ton, napędzaną silnikami rakietowymi na metan/tlen o Isp 380 s. Powiedzmy, że chcemy odbyć lot na odległość 2600 km (45° szerokości lub długości geograficznej na Marsie), wylądować, a następnie powrócić bez ładunku. Wykonanie podobnego manewru wymaga stosunku mas, wynoszące-

284 • CZAS MARSA

go około 7, zatem konieczne byłoby 60 ton materiału napędowego. Przy użyciu samolotu rakietowego o masie 15 ton (dodatkowe obciążenie stanowią skrzydła) o stosunku lotu ślizgowego do lotu z obciążeniem (L/D) równym 4, stosunek mas wyniósłby mniej więcej 5, czyli znów konieczne byłoby 60 ton paliwa. Nie ulega wątpliwości, że loty takich pojazdów rakietowych będą możliwe wyłącznie wtedy, gdy na Marsie paliwo będzie produkowane z lokalnych surowców, w tym - z wodoru.

Na Marsie wymóg zabrania ze sobą wystarczających ilości paliwa na odbycie drogi w obie strony ogranicza zasięg wypraw odkrywczych w pojazdach rakietowych o napędzie chemicznym do 4000 km. Wyposażenie pojazdu w aparaturę, pozwalającą samodzielnie wytwarzać paliwo zaraz po lądowaniu, pozwoli pokonać granicę 4000 km. Niestety, produkcja dwuskładnikowych mieszanin napędowych uniemożliwia zastosowanie takiego rozwiązania, gdyż wiązałoby się to ze zużyciem zbyt dużych ilości energii (w przybliżeniu 5 kWh na kilogram materiału napędowego), a potrzebna do tego instalacja jest zbyt duża, by zmieścić się na poruszającym się pojeździe latającym. Parę lat temu wpadłem jednak na pomysł pojazdu - nazwałem go NIMF (rakieta o napędzie jądrowym, wykorzystująca lokalne paliwo marsjańskie, ang. Nuclear Rocket Using Indigenous Martian Fuel) - pozwalającego uporać się z tym problemem.18-19

Дата добавления: 2015-10-28