10 страница. Misje szybkie i misje dobre

Misje szybkie i misje dobre

Często spotykamy się z opinią o niewykonalności lotu na Czerwoną Planetę z powodu zbyt wielkiej odległości od Ziemi. Podróż trwałaby bardzo długo, zatem konieczne byłoby rozwinięcie nowych, znacznie bardziej zaawansowanych technologii napędu rakietowego. Zastanówmy się nad tą kwestią.

Mars rzeczywiście leży daleko od Ziemi. W momencie największego zbliżenia, gdy znajduje się po przeciwnej stronie Ziemi niż Słońce {starożytni astronomowie, opierając się na geocentrycznym modelu wszechświata, sytuację taką nazwali opozycją; wkrótce powiemy więcej na ten temat), odległość planety od Ziemi wynosi nieco ponad 56 milionów km. Mars jest najbardziej oddalony od Ziemi wówczas, gdy znajduje się po przeciwnej stronie Słońca niż Ziemia (w starożytności układ taki nazwano koniunkcją); wówczas odległość między planetami sięga 400 milionów km (rys. 4.1). Nie dysponuje-

CZAS MARSA • 115

koniunkcja Marsa

Rys. 4. l. Opozycja i koniunkcja. Podczas opozycji Mars znajduje się względem Ziemi po drugiej stronie niż Słońce. Podczas koniunkcji Mars, obserwowany z Ziemi, skrywa się za Słońcem.

my obecnie wystarczająco potężnymi systemami napędu rakietowego, by przemóc siłę grawitacji Słońca podczas lotu Ziemia-Mars, przebiegającego po linii prostej, łączącej obie planety podczas opozycji Marsa; co więcej, brak nawet koncepcji podobnej technologii. Ponieważ statek kosmiczny opuszczający Ziemię ma jej prędkość, czyli około 30 km/s, będzie okrążać Słońce w tym samym kierunku co Ziemia, dopóki nie zmienimy jego kursu, używając w tym celu ogromnych ilości materiału napędowego. W roku 1925 matematyk niemiecki Walter Hohmann obliczył, że z punktu widzenia oszczędności paliwa najlepszym momentem do odbycia lotu z Ziemi na Marsa jest koniunkcja - sytuacja, gdy planety znajdują się w największej odległości od siebie (rys. 4.2). Rozpoczęcie podróży podczas koniunkcji jest korzystne, gdyż wtedy lot odbywa się po odcinku elipsy, którego początek

116 • CZAS MARSA

orbita Marsa

Rys. 4.2. Możliwe trajektorie Ziemia-Mars: (A) orbita przejściowa Hohmanna, (B) faktyczna misja komunkcyjna, (C) misja opozycyjna.

jest styczny do orbity Ziemi, a koniec do orbity Marsa: minimalizuje to wielkość odpaleń silnika, niezbędnych do oddalenia się od jednego ciała niebieskiego oraz zbliżenia do drugiego. Można oczywiście zboczyć z trajektorii koniunkcyj-nej, lecz im dalej, tym więcej trzeba mieć paliwa, więc tym droższa staje się misja. Gdybyśmy mimo wszystko postanowili wlać do baku trochę więcej paliwa i skrócić przejściową orbitę Hohmanna, i tak oznacza to lot z Ziemi na Marsa po łuku długości przynajmniej 400 milionów km. Czterysta milionów kilometrów to naprawdę daleko. Księżyc znajduje się w odległości „tylko" 400 tysięcy kilometrów od Ziemi. A za-

LOT NA MARSA • 117

tem aby dostać się na Marsa, trzeba przebyć dystans tysiąc razy większy od odległości pokonanej przez astronautów misji Apollo. Lot z Ziemi na Księżyc w jedną stronę trwał trzy dni. Czy znaczy to, że na podróż na Marsa potrzeba trzech tysięcy dni, czyli ośmiu lat?

Na szczęście nie aż tyle. Na Księżyc astronauci misji Apollo lecieli ze średnią prędkością około 1.5 km/s, przy czym ograniczenie to było skutkiem geometrycznych własności wybranej orbity, nie zaś niedoskonałości ówczesnego napędu rakietowego (trzeci stopień Saturna 5 mógł rozpędzić statek do prędkości dwukrotnie lub nawet trzykrotnie większej). Statek Apollo mógłby zatem opuścić Ziemię z prędkością 4,5 km/s1 i dotrzeć na Księżyc w jeden dzień, wówczas jednak należałoby się liczyć ze strasznymi konsekwencjami: niemożliwe byłoby wyhamowanie statku w pobliżu Srebrnego Globu. Nie wystarczyłaby słaba grawitacja Księżyca; cały ciężar wyhamowania statku i umieszczenia go na orbicie wokół Księżyca spadłby na silniki rakietowe. Apollo nie mógłby zwolnić, lecąc z prędkością przekraczającą 1,5 km/s.

Mars ma grawitację silniejszą niż Księżyc, a ponadto - atmosferę. Oba czynniki można wykorzystać podczas manewru hamowania statku. Statek lecący na Marsa może przybyć w pobliże celu ze znacznie większą prędkością, a mimo to zdoła samodzielnie wejść na orbitę okołomarsjańską. Ważna jest następująca okoliczność: statek kosmiczny, który opuszcza Ziemię z prędkością końcową (w specjalistycznym żargonie zwaną prędkością hiperboliczną), wynoszącą 3 krn/s, leci przez Układ Słoneczny szybciej - z prędkością 33 km/s. Wynika to z tego, że opuszczając Ziemię, statek jakby „zeskakuje" z platformy, która porusza się z olbrzymią prędkością 30 km/s (tak szybko Ziemia obiega Słońce). A zatem statek przemierza Układ Słoneczny z prędkością nie 3 km/s, lecz 33 km/s, czyli ponad dwudziestokrotnie szybciej od statków Apollo. (Przy locie na Księżyc nie można skorzystać z tego efek-

1 Ściślej, taka byłaby prędkość statku po oddaleniu się od Ziemi na nieskończoną odległość (przyp. red.)-

118 • CZAS MARSA

tu, ponieważ Księżyc jest związany z Ziemią i porusza się wokół Słońca z taką samą prędkością). Wydobywając się ze „studni grawitacyjnej" Słońca, statek zwalnia nieco z powodu zamiany części energii kinetycznej ruchu na energię potencjalną pola grawitacyjnego, niemniej prędkość lotu wciąż pozostaje duża. Gdy statek dociera w pobliże Marsa, trajektoria koniunkcyjna prowadzi w kierunku równoległym do okołosło-necznej orbity Marsa, po której planeta pędzi z prędkością 24 km/s. Sytuacja ta sprawia, że kiedy statek kosmiczny zbliża się do orbity Marsa, porusza się względem planety z prędkością zaledwie 3 km/s (ponieważ prędkość statku względem Słońca wynosi wówczas mniej więcej 21 km/s) - dość wolno, by wykonać manewr wejścia na orbitę. Lot na Marsa odbywa się z prędkością średnio dwudziestokrotnie większą od prędkości statków Apollo, ale cel podróży znajduje się aż tysiąc razy dalej. Dzieląc 1000 (tyle razy Mars jest bardziej odległy od Księżyca) przez 20 (stosunek prędkości dwóch misji) przekonujemy się, że lot na Marsa będzie trwał w przybliżeniu pięćdziesiąt razy dłużej od trzydniowej podróży astronautów na pokładzie statków Apollo, czyli około 150 dni. Ów czas lotu w jedną stronę otrzymaliśmy, zakładając wykorzystanie współczesnych technologii napędu rakietowego lub technologii z czasów programu Apollo. Okazuje się, że za cenę pewnej dodatkowej ilości paliwa możemy skrócić podróż w jedną stronę do mniej więcej 150 dni - w porównaniu z 258 dniami lotu po nie zmodyfikowanej orbicie przejściowej Hohmanna.

Dotarcie na Marsa to jednak tylko połowa problemu - trzeba potem wrócić na Ziemię. Ziemia i Mars bezustannie krążą wokół Słońca, a ponieważ mają różne prędkości, cały czas zmieniają położenie względem siebie. Skoro tylko niektóre konfiguracje planet są odpowiednie do rozpoczęcia podróży powrotnej, od wyboru trajektorii zależy czas trwania lotu Mars-Ziemia, a także chwila „otwarcia" okna startowego, czyli moment wyruszenia w drogę powrotną. Komplikuje to trochę opracowanie harmonogramu powrotnej załogowej wyprawy na Marsa, niemniej, biorąc pod uwagę wszystkie czynniki, okazuje się, że mamy wybór między misjami klasy koniunkcyjnej

LOT NA MARSA • 119

Tab. 4.1. Czas trwania lotu i pobytu na powierzchni planety w marsjańskiej misji koniunkcyjnej i opozycyjnej.

MISJA KLASY KONIUNKCYJNEJ MISJA KLASY OPOZYCYJNEJ

Lot Ziemia-Mars 180 dni 180 dni

Lot Mars-Ziemia 180 dni 430 dni

Pobyt na powierzchni planety 550 dni 30 dni

Całkowity czas trwania misji 9 10 dni 640 dni

Wielkość AV podczas misji 6,0 km/s 7,8 km/s

Przelot koło Wenus zbędny konieczny

Średnia dawka

promieniowania podczas misji 52 remy 58 remów

Czas przebywania w zerowej grawitacji 360 dni 6 10 dni

Koszty realizacji misji najniższe najwyższe

Cele osiągnięte dzięki misji naj poważniej sze najmniej ważne

Ryzyko towarzyszące misji najniższe najwyższe

i klasy opozycyjnej. Tabela 4.1 podaje parametry charakteryzujące oba rodzaje misji.

Rozważmy przykładową misję koniimkcyjną, „misję o minimalnym zapotrzebowaniu na energię", składającą się z odcinków orbit przejściowych Hohmanna podczas obu etapów podróży, zarówno z Ziemi na Marsa, jak i z powrotem - z Marsa na Ziemię. Misja taka jest najtańsza w realizacji, za to lot na Marsa trwa 258 dni (i tyle samo - rejs powrotny). Czas taki jest odpowiedni dla statków towarowych, załogę dobrze byłoby przewieźć szybciej. Na szczęście z obliczeń wynika, że skrócenie czasu lotu w jedną stronę do 180 dni nie wymaga zbyt wiele dodatkowego paliwa - projekt Mars Direct zakłada właśnie 180 dni lotu na Marsa. W konsekwencji załoga musi pozostać na powierzchni Czerwonej Planety aż 550 dni, więc w sumie marsjańska misja trwałaby 910 dni.

Plan misji opozycyjnej przewiduje lot w jedną stronę, na przykład z Ziemi na Marsa, po identycznej trajektorii, jak

120 • CZAS MARSA

w misji koniunkcyjnej, natomiast zupełnie inny powrót. W drodze powrotnej bardzo wiele paliwa rakietowego pochłania umieszczenie statku na trajektorii, prowadzącej nie wprost na Ziemię, lecz w wewnętrzne rejony Układu Słonecznego, w pobliże Wenus. Chodzi o uzyskanie - w wyniku przelotu koło Wenus - wsparcia grawitacyjnego, katapultującego statek w kierunku Ziemi. Gdy zaplanujemy taki manewr, okno startowe dla powrotu z Marsa na Ziemię otworzy się wkrótce po przybyciu na Czerwoną Planetę. Choć lot powrotny Mars-Ziemia trwa dużo dłużej niż w przypadku orbity przejściowej Hoh-manna, na całą misję opozycyjną potrzeba prawie dziesięć miesięcy mniej niż na misję koniunkcyjną: w przybliżeniu 600 dni zamiast 900.

Autorzy Raportu 90-dniowego NASA wybrali misję opozycyjną właśnie z uwagi na krótszy całkowity czas trwania wyprawy. W ich ślady poszło wiele osób, przyjmując, że wykorzystanie misji opozycyjnych jest nieuniknione. Czy naprawdę? Z misjami opozycyjnymi wiążą się większe wymagania co do mocy napędu rakietowego, gdyż różnica prędkości AV, potrzebna do przyspieszenia bądź wyhamowania statku kosmicznego, wynosi 7,8 km/s - w porównaniu z 6,0 km/s dla misji koniunkcyj-nych. (AV to różnica prędkości, jaka jest wymagana, by przenieść statek z jednej orbity na inną). Ponadto konieczność wykorzystania paliwa, przechowywanego w zbiornikach w przestrzeni kosmicznej, do zapewnienia ciągu podczas manewru przejścia z okołomarsjańskiej orbity parkingowej na trajektorię rejsową Mars-Ziemia spowoduje, że podczas misji opozycyjnej masa startowa statku będzie aż dwukrotnie większa od masy statku w wyprawie koniunkcyjnej. W rzeczywistości warunki realizacji wypraw opozycyjnych są jeszcze gorsze, ponieważ tabela 4. l podaje wartości AV konieczne jedynie do wykonania - na LEO (niskiej orbicie okołoziemskiej) lub orbicie okołomarsjańskiej - manewru przyspieszenia statku kosmicznego i wejścia na międzyplanetarną trajektorię rejsową; innymi słowy, przy założeniu przeprowadzenia hamowania atmosferycznego przed wejściem na orbitę wokół Marsa lub Ziemi. Statek misji opozycyjnej byłby jednak na to zbyt ciężki, co powoduje ko-

LOT NA MARSA • 121

nieczność wykorzystania silników rakietowych do spowolnienia statku przed lądowaniem, jeszcze bardziej zwiększając wartość AV i koszty wyprawy. Sytuacja komplikuje się do tego stopnia, że misja opozycyjna nie obyłaby się bez statków kosmicznych o termicznym napędzie jądrowym (NTR), pozwalającym uzyskać ponad dwukrotnie większą prędkość gazów odrzutowych niż w przypadku napędu chemicznego. (Z tego powodu misja opozycyjna cieszyła się również poparciem osób, opowiadających się za zbudowaniem statków o termicznym napędzie jądrowym).

Dlaczego jednak tak ważną rzeczą jest skrócenie czasu trwania wyprawy? Z reguły słyszymy w odpowiedzi, że chodzi o maksymalne ograniczenie przebywania astronautów w niezdrowych warunkach zerowej grawitacji i silnego promieniowania kosmicznego. A przecież właśnie misje opozycyjne, podczas których załoga prawie cały czas spędza w przestrzeni kosmicznej, wiążą się z najdłuższym przebywaniem w zerowej grawitacji. Podobnie jest z promieniowaniem kosmicznym: szacuje się, że dawka promieniowania, otrzymywana w przestrzeni kosmicznej, jest mniej więcej czterokrotnie wyższa niż na powierzchni Marsa, pod warstwą atmosfery i materii powierzchniowej (nawet bez stosowania takich najprostszych metod ochrony przed promieniowaniem, jak umieszczenie worków z piaskiem na dachu pomieszczeń mieszkalnych). Zatem podczas znacznie dłuższej misji koniunkcyjnej dawka promieniowania jest i tak nieco niższa od dawki otrzymywanej w trakcie misji opozycyjnej.

Niezależnie od tego, co zostało powiedziane, musimy zrozumieć, że obie szacunkowe dawki promieniowania, podane w tabeli 4.1, nie stanowią jakiegoś szczególnego niebezpieczeństwa. Dawka 60 remów, otrzymywana podczas kilkuletniej wyprawy na Marsa i z powrotem, powoduje wzrost o 1% ryzyka zachorowania na śmiertelną odmianę raka u kobiety mającej 35 lat; u mężczyzny w tym samym wieku wzrost ryzyka zachorowania na śmiertelną odmianę raka o 1% powoduje kilka lat ekspozycji na promieniowanie 80 remów. Z pewnością podczas załogowego lotu na Marsa promieniowanie nie jest głównym czynnikiem ryzyka.

122 • CZAS MARSA

Okazuje się, że wybór misji opozycyjnej daje iluzoryczne korzyści, za to związane z nią niedogodności są zupełnie realne. Wyprawy opozycyjne wymagają potężniejszego napędu, czyli cięższych rakiet nośnych, co powoduje wzrost kosztów. Ogromna masa startowa misji opozycyjnych przesądza o orbitalnym montażu członów statku, a na orbicie - w przeciwieństwie do warunków ziemskich - zagwarantowanie niezbędnej jakości wykonania jest prawie niemożliwe. Wzrasta przy tym stopień złożoności układu, a wraz z nim ryzyko nieprawidłowego funkcjonowania całości. Nie koniec na tym. Misja opozycyjna charakteryzuje się najwyższym zużyciem paliwa, co pociąga za sobą dłuższy czas pracy silników rakietowych podczas wyprawy, a to zwiększa ryzyko awarii silników. Następne utrudnienie wynika z bardzo długiego czasu trwania lotu powrotnego: sprawność systemu podtrzymywania funkcji życiowych musi być zagwarantowana w dłuższym czasie (dla misji koniunkcyjnych trzeba zapewnić sprawność systemu podtrzymywania funkcji życiowych przez 180 dni; misje opozycyjne wymagają natomiast znacznie bardziej niezawodnego systemu, działającego sprawnie przez 430 dni). Poza tym podczas wypraw klasy opozycyjnej system podtrzymywania funkcji życiowych na statku kosmicznym musi być przystosowany do większego zakresu temperatur zewnętrznych: nie tylko temperatur w przestrzeni między Marsem a Ziemią, lecz także temperatur doświadczanych podczas lotu powrotnego, prowadzącego w pobliże Wenus, gdzie Słońce grzeje dwa razy silniej niż na Ziemi. Statek powracający z wyprawy opozycyjnej wchodzi w ziemską atmosferę z dużo większą prędkością niż w przypadku wyprawy koniunkcyjnej. Sytuacja taka zwiększa przeciążenie, jakiemu podlega statek i załoga w czasie wejścia w atmosferę. Rośnie wtedy ryzyko, że niewielki błąd pilotażu doprowadzi do spalenia statku w atmosferze bądź do odbicia się statku od atmosfery i uwięzienia go na orbicie wokółsło-necznej bez możliwości powrotu na Ziemię.

Wszystkie wymienione zastrzeżenia bledną wobec zasadniczej wady projektu misji klasy opozycyjnej, niedociągnięcia absurdalnego i naprawdę niesłychanego: rezultaty wyprawy

LOT NA MARSA • 123

opozycyjnej byłyby znikome. Po sześciu miesiącach lotu międzyplanetarnego i pokonaniu 400 milionów km załoga musiałaby spędzić około 30 dni w statku krążącym po orbicie okołomars-jańskiej. W sprzyjających warunkach astronauci mogliby przebywać na powierzchni planety tylko przez dwa tygodnie. Przy złej pogodzie załoga w ogóle nie miałaby szansy na lądowanie (na przykład Mariner 9 czekał na orbicie na rozpogodzenie przez całe cztery miesiące). Cała wyprawa mogłaby zakończyć się fiaskiem. Plan misji opozycyjnej przypomina mi rodzinną wycieczkę na Hawaje podczas Bożego Narodzenia, podczas której dziesięć dni zabierają loty i przesiadki, a na plażę zostaje pół dnia, bez gwarancji ładnej pogody. Mówiąc wprost, projekty wypraw opozycyjnych są bezsensowne. Maksymalizują koszty i ryzyko przy minimalnej wartości zebranych danych naukowych. Plan wysłania misji opozycyjnej popierają tylko te osoby, które pragną przekonać pozostałych o nierealności załogowych lotów na Marsa lub tak skomplikować projekt od strony technicznej, by uzyskać fundusze na własne badania nad nowymi technologiami napędu rakietowego. Prawdziwi zwolennicy wysłania ludzi na Marsa dawno zrezygnowali z planów misji klasy opozycyjnej.

Pozostaje natomiast problem wyboru spośród różnych wariantów wypraw koniunkcyjnych. Plan misji o minimalnym zapotrzebowaniu na energię jest najtańszy, z kolei plan misji szybszej jest lepszy, gdyż większą część całkowitego czasu wyprawy można przeznaczyć na użyteczne badania na powierzchni Marsa, a mniejszą na lot międzyplanetarny. Lot na Marsa po szybkiej trajektorii koniunkcyjnej zdecydowanie skraca okres przebywania załogi w warunkach zerowej grawitacji, ogranicza dawkę promieniowania kosmicznego i nie nakłada na system podtrzymywania funkcji życiowych wyśrubowanych wymagań. Z drugiej strony, skoro trajektoria minimalnego zapotrzebowania na energię i tak nie jest zbyt szybka, statek może być cięższy, wyposażony w większą liczbę awaryjnych układów napędowych, sterujących i podtrzymujących funkcje życiowe. Statek kosmiczny przeznaczony do lotu po trajektorii minimalnego zapotrzebowania na energię musi być

124 • CZAS MARSA

bardziej niezawodny, ale bilans masowy statku dopuszcza taką możliwość. (Statek do misji opozycyjnej, mimo najwyższych wymogów niezawodności, ma najgorszy bilans masowy i w małym stopniu pozwala na dodanie większej liczby układów awaryjnych i poprawę stopnia niezawodności).

Między misjami koniunkcyjnymi można wybierać. Ważąc plusy i minusy rozmaitych wariantów, da się wypracować rozsądny kompromis między prędkością statku kosmicznego a niezawodnością jego układów. Rozwagi wymagają także inne kwestie. Dla pewnych prędkości hiperbolicznych istnieją łączące Marsa i Ziemię trajektorie, które mają następującą własność: jeśli po dotarciu w pobliże Marsa załoga statku będzie zmuszona podjąć decyzję o niepodchodzeniu do lądowania, może nie zmieniając kursu lecieć dalej po takiej trajektorii, gdyż prowadzi ona prosto na Ziemię, a lot powrotny bez wchodzenia na orbitę okołomarsjańską nie wymaga wcale dodatkowego paliwa. Trajektorie takie noszą nazwę trajektorii swobodnego powrotu. Jeśli na jakimś odcinku lotu Ziemia--Mars silniki rakietowe zupełnie zawiodą lub jeśli z innej przyczyny konieczne będzie przerwanie misji, lot po trajektorii swobodnego powrotu doprowadzi załogę bezpiecznie z powrotem na Ziemię. Możliwość taką wykorzystano podczas księżycowej misji Apollo 13, która o mało nie skończyła się katastrofą. Osiągany dzięki trajektoriom swobodnego powrotu wzrost stopnia bezpieczeństwa wyprawy jest tak istotny, że nie warto nawet rozważać innych trajektorii rejsowych Ziemia-Mars, skracających podróż o najwyżej trzydzieści dni. Tabela 4.2 przedstawia możliwe trajektorie swobodnego powrotu, prowadzące z Ziemi na Marsa. Lot po orbicie najbardziej zbliżonej do trajektorii minimalnego zapotrzebowania na energię wymaga prędkości ucieczki 3,34 km/s (wariant A), podróż Ziemia-Mars trwa 250 dni, a powrót na Ziemię aż trzy lata (gdyż odbywa się po dwóch orbitach o okresie półtora roku). Długość drogi powrotnej sprawia, że wariant A jest odpowiedni do transportu ładunków, lecz kiepsko nadaje się dla lotów załogowych. Wariant B (prędkość ucieczki 5,08 km/s) skraca czas lotu na Marsa do 180 dni, a wędrówkę na Ziemię po trajektorii

LOT NA MARSA • 125

Tab. 4.2. Trajektorie swobodnego powrotu, łączące Marsa i Ziemię.

PRĘDKOŚĆ HIPER-BOLICZNA OKRES ORBITALNY CZAS TRWANIA SWOBODNEGO POWROTU CZAS LOTU NA MARSA WEJŚCIE W ATMOSFERĘ MARSA

A 3, 34 km/s 1,5 roku Siata 250 dni łatwe

B 5,08 km/s 2 lata 2 lata 180 dni do przyjęcia

C 6,93 km/s Siata 3 lata 140 dni niebezpieczne

D 7,93 km/s 4 lata 4 lata 130 dni niemożliwe

Uwaga: Różnica prędkości (AV) i prędkość ucieczki dla danej misji są ze sobą powiązane, lecz nie są tożsame. Czytelnik zainteresowany problemem w specjalistycznym dodatku, umieszczonym na końcu tego rozdziału, znajdzie omówienie matematycznych równań, wiążących AV i prędkość ucieczki ze sobą oraz z impulsem właściwym rakiety (Isp) i masą wyprawy.

swobodnego powrotu do dwóch lat. Właśnie wariant B najlepiej nadaje się do lotów załogowych, gdyż misje wykorzystujące trajektorie o większym zużyciu energii - warianty C i D -wymagają znacznie większych ilości paliwa w zamian za niewielkie skrócenie czasu trwania rejsu Ziemia-Mars, a ponadto orbity C i D prowadzą dużo dalej poza orbitę Marsa, przez co swobodny powrót na Ziemię trwa dłużej. Poza tym statek, poruszający się zgodnie z wariantem o większym zużyciu energii, przylatuje na Marsa ze zbyt dużą prędkością, by bezpiecznie przeprowadzić hamowanie atmosferyczne.

Orbity swobodnego powrotu nie bierze się pod uwagę, wybierając trajektorie Mars-Ziemia. Dążenie do dalszego ograniczania czasu trwania rejsu międzyplanetarnego napotyka na barierę: gdy prędkość ucieczki przekroczy 4 km/s, zaczynają maleć korzyści, osiągane dzięki większym prędkościom. Próba szybszego lotu zmusiłaby nas do rezygnacji z przewożonych na statku ładunków oraz dodatkowych systemów awaryjnych, a skrócenie czasu trwania lotu byłoby nieznaczne.

Okazuje się zatem, że w przypadku wypraw załogowych najlepsze trajektorie, łączące Marsa i Ziemię, wymagają przy star-

126 • CZAS MARSA

cię z Ziemi prędkości ucieczki 5,08 km/s (ale nie większej) oraz około 4 km/s przy starcie z Marsa. Dla lotów bezzałogo-wych najkorzystniejsza jest przejściowa orbita Hohmanna lub wariant A, najbardziej zbliżony do trajektorii minimalnego zapotrzebowania na energię, z prędkością ucieczki 3,34 km/s i możliwością swobodnego powrotu. A morał płynący z tych rozważań? Lot po omówionych optymalnych trajektoriach można wykonać bez trudu, wykorzystując najnowocześniejsze technologie chemicznego napędu rakietowego.

Kto poleci?

Skoro wyznaczyliśmy już trajektorie lotu na Marsa, nadchodzi moment doboru astronautów - kto poleci i z ilu osób składać się będzie załoga?

Literatura traktująca o „czynniku ludzkim" podczas długiego pobytu na Marsie prezentuje podejście, które można tak podsumować: „im więcej, tym weselej". Niestety, wieloosobowa załoga oznacza zwiększenie masy modułu mieszkalnego, wszystkich stopni rakietowych i rakiet nośnych, zatem z uwagi na koszty misji oraz techniczne wymogi wykonalności przedsięwzięcia należy liczbę uczestników wyprawy ograniczyć do minimum. Co więcej, wysyłając ludzi na Marsa, tak czy inaczej wystawiamy ich na niebezpieczeństwa, niezależnie od wszystkich systemów awaryjnych i planów postępowania w trudnych sytuacjach. Dlatego z moralnego punktu widzenia im mniej astronautów bierze udział w pierwszych misjach, tym lepiej. Wreszcie pamiętajmy, że choćby nie wiadomo jakie korzyści wynikały z obecności na Marsie większej liczby osób, historia ziemskich odkryć geograficznych uczy nas, iż często sukcesem kończyły się bardzo długie wyprawy, składające się z jednego lub dwóch podróżników.

Дата добавления: 2015-10-28