Americký prezident Donald Trump při své inauguraci 20. ledna oznámil, že Spojené státy budou usilovat o přistání astronautů na Marsu, a to pokud možno během příštích čtyř let. To je délka jeho prezidentského období.
Při svém první funkčním období Donald Trump prohlašoval, že chce americké astronauty dostat zpět na Měsíc do roku 2024. „Vrátíme se na Měsíc, a až tam budeme, Spojené státy poletí i na Mars,“ oznámil v roce 2019 viceprezident Mike Pence. Tak vznikl program Artemis, známý také jako plán NASA's Moon to Mars...
Dnes Trump říká: „Budeme následovat náš zjevný osud ke hvězdám a vyšleme americké astronauty, aby na planetě Mars vztyčili americkou vlajku... Američané jsou průzkumníci, stavitelé, inovátoři, podnikatelé a průkopníci. Duch Hranice je vepsán do našich srdcí.“
Trump se zjevně ve svých myšlenkách nechal inspirovat filozofií 19. století, která poháněla americkou expanzi na „Západ“, kdy osadníci osídlili území dnešních Spojených států. Trumpovo prohlášení přebírá tento narativ a míří ho do vesmíru.
Mars, Mars, Mars!
Lze říci, že mužem v pozadí tohoto plánu je majitel a generální ředitel společnosti SpaceX Elon Musk, který byl největším donátorem Trumpovy velební kampaně a získal výjimečné postavení v jeho administrativě. Tento vizionář a dnes nejbohatší člověk světa už dlouho prohlašuje, že jeho cílem je nejen vyslat lidi na Mars, ale vybudovat tam stálou kolonii ve snaze udělat z lidstva multiplanetární druh.
Měsíc však považuje za zbytečný mezikrok. V příspěvku z 2. ledna na sociální síti X, kterou vlastní, dal Musk najevo, že trvalá (ani dočasná) lidská přítomnost na Měsíci není v jeho zájmu. „Ne, letíme přímo na Mars. Měsíc odvádí pozornost,“ napsal.
Znamená to tedy, že Měsíc už nepatří mezi hlavním cíle? NASA každopádně čekají výrazné změny. Nejen personální. Trump si za jejího šéfa vybral miliardáře Jareda Isaacmana, který 2× letěl do vesmíru na lodích Dragon od SpaceX v rámci misí, které osobně financoval. Bill Nelson, donedávna administrátor NASA, pak záhy oznámil svůj odchod do důchodu.
Mimochodem, Trump hned první den po svém nástupu do funkce jmenoval úřadující administrátorkou Janet Petrovou, dosavadní šéfku KSC (Kennedy Space Center). Petrová se stala první ženou v čele NASA od jejího založení v roce 1958 a ve funkci zůstane do doby, než Kongres schválí nového administrátora, tedy Isaacmana. Jako dítě zažila starty Mercury, Gemini i Apolla. Přislíbila, že se bude držet dosavadní linie NASA, nicméně už provádí první personální změny.
Ani Muskovy plány ale nemusí být přímočaré. Má sice sympatie a důvěru prezidenta, ovšem je tu ještě kongres a lobbing aerokosmických firem podílejících se na lunárním programu Artemis. Navíc, byť Musk prohlašuje, že má zájem letět přímo na Mars, nejen odborníci NASA tvrdí, že lunární mise jsou před pokusem o jakoukoli lidskou expedici na rudou planetu nezbytné. A nezapomeňme, že „za bukem“ číhá Čína, která hodlá vysadit své tchajkonauty na Měsíci do konce desetiletí a posléze tam i vybudovat stálou základnu.
A řada amerických politiků by jistě prvenství Číny neunesla.
Musk tedy musí počítat se silnou opozicí. Například zaměstnanci a vědci NASA, kteří pracují na architektuře agentury pro pilotované mise na Mars, během panelu na AIAA SciTech Forum v Orlandu na Floridě 6 —7. ledna uvedli, že jsou skeptičtí k tomu, že by pilotované mise jakéhokoli druhu na Mars — aniž se konkrétně zabývali Muskovými komentáři — mohly být úspěšné, aniž by se technologie nejprve demonstrovaly na Měsíci.
„Měsíc je pro přípravu na let k Marsu vynikající testovací platformou,“ řekl Michael Chappell, člen týmu Mars Architecture Team. „Pro mne je důležité vrátit se na Měsíc, než půjdeme na Mars.“
Musk navíc bude při nutnosti uskutečnit přistání na Měsíci zřejmě ve „dvojím ohni“, neboť NASA vybrala loď Starship jako HLS (human landing system), tedy za dopravní prostředek, který má po letech odkladů na Měsíc astronauty dopravit. Ovšem až při misi Artemis 3, tedy nejdříve v polovině roku 2027. První bezpilotní Starship na Mars by však měl spustit už v roce 2026. Zvládnout a profinancovat oba programy bude opravdu velmi obtížné, byť je Musk nejbohatší persona světa.
„Prvních cca pět lodí Starship poletí bez posádky, aby na Marsu otestovaly spolehlivost přistání. Pokud dopadnou dobře, jsou mise s posádkou možné do čtyř let,“ napsal už 22. září v příspěvku, kde oznámil odvážné časové plány.
„Rychlost startů bude exponenciálně růst s cílem vybudovat do 20 let soběstačné město,“ dodal Musk ve stejném příspěvku. „Být multiplanetární výrazně zvýší pravděpodobnost přežití lidstva, protože už nebudeme mít všechna naše vejce, doslova i metaforicky, na jedné planetě.“
Zda jde o reálné plány, či jen o zbožná přání, uvidíme brzy.
Lunární program Artemis zatím nikdo nezrušil. Jen připomeňme, že byl vyhlášen v roce 2019, na počátku Trumpova prvního funkčního období. Takže jde rovněž o Trumpovo „dítě“.
Starship je ovšem zatím ve stadiu zkušebních letů a ještě se ani nedostala na oběžnou dráhu. Zatím poslední, 7. zkušební let Starship / Super Heavy dokonce skončil 16. ledna předčasně, když horní stupeň explodoval po oddělení od boosteru (ten naopak úspěšně přistál do klepet mechazilly). Start 8. by se měl odehrát v příštích dnech s obdobným scénářem, tedy s cílem v podobě přistání obou částí soulodí zpět na Boca Chica. Zatím tedy Hvězdné lodě nestartují 2× do měsíce, jak SpaceX v plánech pro letošní rok prohlašovala.
Jak se dostat na Mars
Zamysleli jste se někdy, jak dlouho let na Mars potrvá? Se stávajícími technickými prostředky to není jednoduché.
Mars je čtvrtá planeta od Slunce a druhá nejblíže k Zemi (Venuše je blíže). Ale vzdálenost mezi Zemí a Marsem se mění, jak planety putují kolem Slunce. Průměrná vzdálenost mezi Zemí a Marsem dosahuje 225 milionů km, ale to není směrodatné. K jiné planetě nelze letět, jako cestujeme třeba po Zemi, z bodu do bodu.
Především musíme vzít v úvahu, že Země a Mars jsou v optimální poloze pro meziplanetární mise jednou za 26 měsíců. Jde o tzv. „startovací okna“, která vymezují období, kdy je z časového a energetického hlediska optimální startovat. Kosmická loď se musí nutně pohybovat na trajektorii odpovídající oběžným drahám kolem Slunce i různé rychlosti planet. Vědci tak musí pro vyslání kosmické lodi ze Země na Mars vypočítat nejvhodnější termín startu i trajektorii. Je to stejně obtížné, jako hodit šipku na pohybující se cíl z jedoucího vozidla. Musí počítat s tím, kde bude planeta, až k ní kosmická loď dorazí, ne když odstartuje ze Země.
Doba cesty na Mars závisí také na technologickém vývoji pohonných systémů. Podle webových stránek Goddard Space Flight Center NASA by se „ideální“ sestava na Mars dostala zhruba za devět měsíců. Pokud by však šlo o návratovou expedici, celkově by mise trvala nejméně 21 měsíců, protože bude nutné na Marsu pobýt asi tři měsíce, než se Země a Mars opět ocitnou ve vhodných polohách, tentokráte pro cestu domů.
Musk ovšem tvrdí, že by jednu cestu zvládl za šest měsíců. Jistě, cesta by mohla být zkrácena, ovšem za cenu spálení většího množství paliva. Což je proces, který zatím není vzhledem k úrovni současných technologií ideální. Nicméně Starship s podporou flotily tankerů by to dokázat mohla. SpaceX doufá, že se jim podaří zkrátit cestu k Marsu dokonce na méně než šest měsíců — možná dokonce na tři, čtyři — aby se snížil vliv radiace, které budou lidé během cesty vystaveni. To zní slibně, nicméně zůstává spousta „ale“.
Fakta jsou neúprosná. Lidstvo se ještě nevrátilo na Měsíc, a to po opakovaných odkladech misí Artemis 2 a 3. Je tedy vůbec možné dostat se z místa, kde jsme nyní, k tomu, abychom do roku 2029 zanechali otisky bot v rudém marsovském prachu?
Prezident Trump ani Elon Musk neposkytli k plánu na marsovskou expedici podrobnosti. Nicméně se samozřejmě počítá se Starship, která je od prvních vizí konstruována především jako meziplanetární plavidlo, nikoliv jako lunární loď. Byť se můžeme dočkat různých modifikací vzhledem k její nosnosti a variabilitě.
Muskovy vize
Šéf a majitel společnosti SpaceX hovoří o osídlení Marsu více než 10 let. Původně si představoval, že jeho BFR [původně byl dopravní systém označován jako BFR/ /BFS, až později byl přejmenován na sestavu rakety Super Heavy a lodě Starship — pozn. red.] pojme tisíc odvážných kolonizátorů a položí základy marsovské kolonie. A první výsadek chtěl uskutečnit už v roce 2022. Dnes je tedy cílem rok 2028.
Ať už je časový plán programu SpaceX na Marsu jakýkoli, logicky se spoléhá na sklady paliva umístěné na oběžné dráze Země. Super Heavy by vynesla loď Starship směřující k Marsu na oběžnou dráhu Země, kde by ji tankery „nakrmily“ pro meziplanetární let. Ovšem tankování v kosmu ještě nikdo v takovém měřítku nerealizoval a jen v případě letu na Měsíc se zatím odhaduje potřeba minimálně šesti tankovacích lodí.
Během prvního startovacího okna (v roce 2026?) by navíc k Marsu měly odstartovat dvě nebo i více nákladních lodí. A pokud by tato počáteční várka letů proběhla hladce, mohla by následovat Starship s posádkou, následovaná dalšími nákladními raketami. Ačkoliv se dnes hovoří o tom, že Starship pojme 100 lidí, první mise by pravděpodobně nesly mnohem menší posádky (16—20), aby zůstalo více místa pro náklad potřebný pro zřízení základního tábora na rudé planetě.
Jakmile první mise s posádkou dorazí na povrch, prioritou bude průzkum a zpracování místních surovin. Starshipy jsou navrženy tak, aby fungovaly na kapalné metan-kyslíkové palivo, částečně kvůli nízkým nákladům, ale také proto, že vědci věří, že mohou být vyrobeny na Marsu. Mezi prvními úkoly tedy bude bezpochyby patřit zmapování dostupnosti a přístupnosti surovin pro výrobu tohoto paliva in-situ — ISRU (ISRU je zkratka využívaná v kosmonautice pro in-situ resource utilization — využívání místních zdrojů), aby jej lidé měli později k dispozici pro návraty na Zemi.
Dlouhodobá lidská kolonizace Marsu je proveditelná, pokud „průkopníci rudé planety budou žít z tamní země“, konstatuje už starší studie Frontier In-Situ Resource Utilization for Enabling Sustained Human Presence on Mars z roku 2016.
„Na Marsu jsou obrovské zdroje, které lze získat z atmosféry a extrahovat z regolitu, jež jsou schopné podporovat lidskou kolonizaci,“ píší autoři studie Moses a Bushnell.
„S využitím marsovských zdrojů in-situ by stávající technologie mohly dodávat vodu, kyslík, palivo a stavební materiály,“ dodává zpráva, „aby se zmírnila závislost na Zemi během budování kolonie na Marsu.“ Na podobných tezích ovšem staví i Musk.
A poměrně realisticky odhaduje, že aby kolonie na rudé planetě mohla trvale přežít a stala se téměř soběstačnou, bude potřeba osídlení v počtu jednoho milionu lidí...
Život na Marsu
Postavit meziplanetární loď je jedna věc, ale zabezpečit přežití kolonistů v extrémních podmínkách jiné planety je věc druhá. Podmínky na Marsu, tak jak je zatím známe, činí život na této planetě extrémně náročným. Lidé nemohou na jeho povrchu přežít bez pomoci.
Dny na Marsu, vědci je nazývají „soly“, jsou jen o málo delší než pozemské. Jeden marsovský sol trvá asi 24,63 hodin, tím ale podobnost se Zemí končí.
Marsovský rok je podstatně delší (687 dní) než rok na Zemi, protože Marsu trvá delší dobu, než oběhne kolem Slunce. S polovičním průměrem Země má Mars mnohem menší gravitaci (cca 1/3) a mnohem řidší atmosféru. Tenká atmosféra Marsu ani nemůže zadržovat teplo tak dobře jako Země, takže život na Marsu je charakterizován velkými teplotními extrémy během cyklu dne a noci. Zatímco maximální teplota 30 °C zní ještě docela příjemně, minimálních −140 °C a průměrných −63 °C už lákavé zrovna nejsou.
Vzhledem k tomu, že rudá planeta postrádá magnetické pole srovnatelné se Zemí, nemůže ani odrážet tolik kosmické radiace. Astronauti, a kolonisté zejména, tak budu muset být před ní stabilně chráněni. O existenci silných prachových bouří a jiných nebezpečích, o kterých zatím mnoho nevíme, ani nemluvě.
Bude třeba vybudovat klimatizovaná a radiačně odstíněná sídliště.
SpaceX plánuje nejprve několik nákladních letů, které by dopravily zásoby, systémy podpory života a kritické infrastruktury včetně skleníků, generátorů energie, solárních panelů… Zkrátka vše, co budou první astronauti na Marsu potřebovat, až si zřídí základnu, aby zajistili soběstačnost i již zmíněnou možnost návratu.
Mimochodem, použití paliva vyrobeného na Marsu pro kosmické lodě a transformace marsovských zdrojů by představovaly téměř vše potřebné pro cestování vesmírem a kolonizaci Sluneční soustavy.
Pohled do reality
Musk zveřejnil plán osídlení Marsu už na konferenci v Mexiku v září 2016 a popsal jej v časopise New Space v článcích Making Humanity a Multi-Planetary Species. Už tehdy mj. napsal, že si představuje 1 000 i více kosmických lodí, z nichž každá ponese 100 nebo více lidí, které opustí oběžnou dráhu Země během každého z marsovských oken. Tato architektura by mohla dostat na Mars 1 milion lidí během příštích 50 až 100 let, řekl.
Zahájí tuto éru pozemské expanze do hlubokého vesmíru v příštích čtyřech letech?
Například analýza německých aerokosmických leteckých inženýrů z DLR (Deutsche Zentrum für Luft-und Raumfahrt) zpochybňuje to, že by Muskova Starship mohla dopravit lidi na Mars před koncem desetiletí.
„Mise na Mars bude největším podnikem, jaký kdy lidstvo učinilo,“ konstatoval Volker Maiwald z DLR v rozhovoru pro Space.com. Už v květnu 2024 ale se čtyřmi kolegy v časopise Nature publikoval článek, který zpochybnil proveditelnost mise na Mars s posádkou na palubě Starship (O proveditelnosti scénáře pilotované průzkumné mise SpaceX na Mars se Starship). Taková mise, konstatují autoři, by vyžadovala vynikající spolehlivost systému a využití zdrojů na místě ve velkém měřítku, nejen pro výrobu pohonných látek. Plány SpaceX však obsahují jen málo podrobností a dosud nebyly přezkoumány ohledně proveditelnosti. Důkazy prý naznačují, že na úspěšnou misi na Mars s lidskou posádkou nejsme ani zdaleka připraveni.
Systémy podpory života (LSS) schopné zajistit přežití lidstva po několik let zatím neexistují s dostatečnou spolehlivostí. Využití zdrojů in-situ, např. pro zásobování misí palivem, vodou a kyslíkem na povrchu Marsu, bylo testováno pouze v laboratorních podmínkách. Prodloužený pobyt v mikrogravitaci negativně ovlivňuje zdraví lidské posádky a musí být vyvinuta protiopatření, o radiaci nemluvě…
Publikované scénáře misí Starship se do značné míry spoléhají na doplňování paliva, včetně použití ISRU na povrchu Marsu k dodávce paliva potřebného pro zpáteční let na Zemi. Spoléhání se na takovou technologii pro zpáteční let vyžaduje značnou spolehlivost, aby se zabránilo uvíznutí posádky. Navíc zřízení takové infrastruktury na povrchu Marsu představuje samostatnou výzvu, protože přesahuje vše, co kdy bylo přepraveno mimo LEO. Další možnosti, např. využití tankovacích dep, SpaceX nezveřejňuje.
Maiwaldův tým vydal několik doporučení, která by pomohla věci urychlit. Jednou z nich je nejprve vypuštění misí bez posádky, aby se otestovala spolehlivost technologie například pro výrobu kyslíku a raketového paliva nebo skleníků pro pěstování plodin na Marsu (to má Musk zřejmě v úmyslu v roce 2026).
Druhým doporučením je vypustit jednosměrné nákladní verze Starship, aby se veškerá potřebná infrastruktura a zásoby dostaly na povrch předtím, než dorazí astronauti. Spíše než aby posádka přivezla s sebou habitaty, které bude třeba na rudé planetě jednou sestavit, mohly by být zpočátku využity právě nákladní lodě. A uvažuje se např. také o využití 3D tisku z místního materiálu.
Třetím doporučením je zaměřit se na vývoj systémů podpory života, které se mohou co nejvíce přiblížit 100% míře recyklace spotřebního materiálu. Maiwaldův tým tvrdí, že jde o základní podmínku a že neexistuje způsob, jak by bez toho mohla být mise úspěšná.
Technologické a lidské výzvy spojené s těmito plány SpaceX jsou skličující, konstatují němečtí odborníci Maiwaldova týmu. Kromě toho podle nich existují značné mezery v příslušných technologiích, např. v zásobování povrchu Marsu. Je nepravděpodobné, že by se tyto mezery podařilo zacelit do konce desetiletí.
„Doporučujeme několik řešení, např. silnější mezinárodní účast na distribuci vývoje technologií a tím zlepšení proveditelnosti. Ukázalo se, že v současné době existuje několik mezer v dostupných technologiích pro provedení mise na Mars, jak ji načrtla společnost SpaceX, např. pokud jde o schopnosti ISRU, i výkon samotné Starship, která na základě prezentovaného odhadu hmotnosti není schopna provést misi tak, jak SpaceX navrhuje. S informacemi, které jsou v současné době k dispozici, není mise na Mars se Starship proveditelná,“ konstatují odborníci z německého DLR.
A přece poletíme!
Otázka zní: Uvědomuje si vizionář Elon výše citovaný hrozen problémů, které by měla jeho společnost vyřešit do čtyř let? Zabývá se jimi někdo ve SpaceX?
Bylo by úžasné kolonizovat Měsíc a Mars téměř zároveň. Ale někdo bude i počítat, na kolik to USA (Muska či lidstvo) přijde. Legendární program Apollo, který dokázal před 56 lety dopravit první lidi na Měsíc (1969, Apollo 11) přišel na tehdejších 25 miliard USD, což je v dnešním přepočtu cca 200 miliard USD. Návratová expedice na Mars (nikoliv kolonizace) by podle současných odhadů odborníků kolem NASA přišla na více než 200 miliard USD. Navíc NASA stále koketuje s jaderným pohonem, který by skutečně mohl cestu tam a zpátky podstatně zkrátit [viz už dnes testovaná technologie jaderného tepelného pohonu NTP (nuclear thermal propulsion technologies) ve společnosti GA-EMS (General Atomics Electromagnetic Systems) — pozn. red].
Musk ovšem tvrdí, že by to se svou mnohonásobně použitelnou raketou dokázal mnohem levněji. Letenka pro platícího osadníka by měla stát nejprve půl milionu USD, později prý jen 200 tisíc USD. To je zlomek toho, co platí kosmičtí „turisté“ za návštěvu na ISS.
SpaceX je známá svými ambiciózními nápady, které se zatím, byť ve skluzu, daří realizovat. Než se skutečně dozvíme, kdy budou moci k Marsu odstartovat první mise Starship, bude muset SpaceX nejprve prokázat, že se jeho Hvězdná loď může bezpečně dostat na oběžnou dráhu kolem Země či na Měsíc. Ano, pak může, bude-li vůle, nadšení (a peníze), následovat Mars a třeba i expedice na Europu či Enceladus.