Vesoljska potovanja s posadko potekajo že 65 let, najdlje pa je v tem času aprila letos prispela posadka Artemisa II, ki se je od našega planeta oddaljila za 406.771 kilometrov. To je približno 1,36 svetlobne sekunde: tako daleč sega prodiranje človeštva v kozmos. Kako daleč pa bi lahko poslali človeške astronavte, če bi hoteli? Verjetno ne prav daleč. Kljub temu je ob tej priložnosti morda vredno preučiti, kaj bi se zgodilo, če bi znatno presegli realnost trenutnih načrtov raziskovanja vesolja s človekom.
Če bi iz kakršnega koli razloga zdaj takoj poslali ljudi na Mars, bi bila situacija zapletena in tvegana, a misija bi verjetno uspela. Ob optimalnih legah planetov bi pot tja trajala le sedem mesecev, nazaj pa bi se morda lahko vrnili še hitreje. Poglejmo torej nekaj še drznejšega. Kaj bi se zgodilo, če bi k Saturnu poslali misijo s posadko?
Bencinska črpalka pri Titanu
Načrt je preprost: poleteti do Saturna, zbrati vzorce z Encelada, ledene lune plinastega velikana s podzemnim oceanom, in s Titana, največje znane lune v Osončju, na kateri so metanska jezera in zapleteni kemijski procesi, nato pa poleteti domov. Mačji kašelj. Koliko časa bi to trajalo? Po ustrezni študiji, ki je ocenjevala izvedljivost misije za odvzem vzorcev v sistemu Saturna, bi celotno potovanje trajalo približno 17 zemeljskih let.
»V okviru NASA-inega programa Innovative Advanced Concepts smo se začeli ukvarjati s tem,« pravi Geoffrey Landis, avtor študije, fizik in raketni znanstvenik v NASA-inem centru John Glenn. »Kaj bi bilo resnično velik izziv. In ugotovili smo, da se z misijo za odvzem vzorcev na Titanu še nihče ni ukvarjal,« nadaljuje.
Eden ključnih vidikov predlogov za raziskovanje vesolja, zlasti tistih, ki vključujejo vesoljska potovanja s človekom, je izkoriščanje virov na kraju samem. To v bistvu pomeni, da je treba poiskati, kaj je v vesolju na voljo in bi se lahko uporabilo za dosego cilja misije. Pri izdelavi načrta za vrnitev vzorcev s Titana so raziskovalci ugotovili, da že imajo večino potrebnih tehnologij in da bi bil projekt lahko večinoma izvedljiv. Imeli so tudi odlično zamisel za zmanjšanje mase potrebnega pogonskega goriva: ko bi prispeli na Titan, bi nekaj let porabili za pretvorbo snovi iz atmosfere, bogate z metanom, in pod površjem zakopanega vodnega ledu v gorivo.
Eden velikih izzivov je bilo povratno plovilo, ki ga je treba natočiti na Titanu. Za to so razvili več različnih konceptov, na neki točki so celo razmišljali o štirirotorskem helikopterju. Nazadnje so za najprimernejšo ocenili napravo, ki bi se napihnila skupaj z izdelanim gorivom.
»Pokazali smo, da bi bilo v osnovi izvedljivo proizvesti gorivo iz snovi, ki jih najdemo na Titanu«
– pravi Landis.
Hipotetična posadka bi imela najboljše možnosti za preživetje, če bi vnaprej poslali nekaj misij brez posadke, med katerimi bi se začela proizvodnja goriva ter zbiranje in izstrelitev vzorcev v orbito. Posadka bi tako le preletela sistem Saturna, zbrala vzorce, natočila gorivo na medplanetarni »bencinski črpalki« in že bi lahko krenila domov. S tem bi lahko prihranili več let časa, potrebnega za proizvodnjo goriva, a vseeno je treba računati z več kot desetletjem vesoljskega potovanja. »Celotno potovanje traja dolgo, tako da ta misija nikakor ni hitra,« pravi Landis, ki je tudi pisatelj znanstvene fantastike. »To je verjetno malce predolgo za ljudi.«
Resne težave
Pri raketah je treba vedno upoštevati tudi delta-v, ki meri impulz vesoljskega plovila na enoto mase, potreben za pospeševanje, zaviranje in spreminjanje tirnice. Zadevno plovilo mora biti veliko, zato je za njegov premik potrebno ogromno goriva. Seveda je mogoče poskusiti izkoristiti gravitacijske praske ob Zemlji in drugih planetih za pospeševanje, a pri misiji s posadko počasna začetna tirnica in varčevanje z gorivom nista res izvedljiva, saj vse to podaljša čas potovanja.
Maso, prihranjeno pri gorivu za pot nazaj, je treba nadomestiti s hrano, ki bi je za 17-letno potovanje potrebovali ogromno. Astronavti običajno zaužijejo precej več kalorij kot ljudje na Zemlji, in ker še nismo razvili metode za obsežno pridelavo hrane v vesolju (nekaj paradižnikov in glav solate, vzgojenih na vesoljski postaji, ni relevantno), bi morali s seboj vzeti vso hrano za celotno pot. Seveda bi lahko izbrali hrano z izjemno kalorično vrednostjo, z veliko maščob in olj, a to ne bi zagotavljalo uravnotežene prehrane.
Če želimo zdrav vnos hranil, lahko računamo na 2 kilograma hrane na dan na astronavta. To pomeni več kot 12 ton hrane na osebo za celotno potovanje.
Vse, kar je povezano s tem projektom, torej zadeva ogromne količine. In še nismo govorili o tveganjih, kot je sevanje v medplanetarnem prostoru, pred katerim je treba plovilo zaščititi, kar pomeni še več teže. Če se vrnemo k delta-v, to pomeni tudi, da je za premik večje mase potrebno več goriva.
»Prvo, kar bi res rad razvil, je pogonski sistem, s katerim je mogoče priti do Saturna in nazaj. To bo zelo, zelo dolga pot, če uporabimo obstoječe kemične pogonske sisteme. Zelo rad bi sistem z večjim potiskom in večjim specifičnim impulzom, na primer nuklearni termični motor,« je povedal Landis.
NASA je takšne sisteme preučevala že v šestdesetih letih v okviru projekta NERVA, agencija pa jih ponovno preučuje kot možno rešitev, da bi ljudje na Mars prispeli v tednih, ne mesecih. Po eni od konceptualnih možnosti bi lahko čas potovanja tako znašal 45 dni, kar se zgolj glede na čas leta zdi povsem obvladljivo. Pri Saturnu bi pot še vedno trajala več let, a ne desetletja, kar je prav tako bolj realistično.
***
Skratka, zdi se, da potovanje s posadko na Saturn s trenutnimi metodami še ni izvedljivo. Če bi poskusili, bi posadko verjetno ubili. A v nekaj letih bi lahko že obstajale tehnologije, ki bi bistveno izboljšale možnosti, da človeški astronavti pridejo do obročastega planeta in se od tam varno vrnejo.
