Cum va coloniza generația noastră planeta Marte?

SF-urile cu marțieni par să devină realitate în viitor, mai ales că NASA este interesată să formeze o colonie umană pe „Planeta roșie” încă de acum 10 ani. În prezent, roboții spațiali NASA sunt singurii care explorează planeta Marte, fiind un mediu cu temperaturi între -175 și 30 de grade Celsius și 96% dioxid de carbon. Cu toate acestea, aceeași organizație dezvoltă tehnologii prin care și oamenii pot lua parte la misiuni pe Marte, programate pentru deceniul 2040. O acțiune în această direcție este concursul anual de talie internațională organizat de NASA și NSS (National Space Society), în care mii de proiecte privind viața în spațiu sunt evaluate. Anul acesta este a doua oară când elevii Colegiului Național „Tudor Vianu” au câștigat acest prestigios concurs. Lucrarea lor, „Project Nova 2” , descrie cum ar fi posibilă înființarea unei colonii permanente cu peste 2000 de locuitori pe orbita lui Marte. Dacă vreți să aflați concret cum se poate realiza un proiect atât de important pentru umanitate, vă invit să citiți în continuare articolul.

Transportul este primul obstacol de combătut. Navele spațiale nu călătoresc în linie dreaptă, iar între orbitele Marte și Pământ sunt în jur de 1.8 – 2 miliarde de km de parcurs, de aproximativ 950 de ori mai mult decât drumul Pământ-Lună. Valorile se pot modifica odată cu rotațiile acestor planete, așadar este greu să estimăm cantitatea de energie necesară. Având în vedere faptul că Marte are și o forță gravitațională mai mică, este necesară o masă mai mare a propulsorului. În total, o misiune cu consum mediu de energie poate dura 850-1250 de zile. Durata ar putea fi redusă la puțin peste un an, dacă se va aștepta momentul perfect de aliniere al planetelor, ceea ce s-a realizat cu Perseverence, o navă spațială lansată în 2020 spre Marte. În cazul misiunilor cu astronauți și cercetători, călătoria se complică. Cryogenic Fluids Managment (CFM) este o tehnologie dezvoltată de NASA prin care se va putea reduce masa de propulsor necesară și se va asigura păstrarea eficientă a substanțelor lichide foarte reci care ajută la folosirea eficientă a combustibilului.

Ajunși pe Marte, primul aspect esențial al vieții este oxigenul, care nu este nici pe aproape suficient pe Planeta Roșie. MOXIE este un dispozitiv care a aterizat pe Marte în 2021 și care de atunci (până în septembrie 2023) a produs 122 de grame de oxigen molecular printr-un proces electrochimic de separare a atomilor de oxigen dintr-o moleculă de dioxid de carbon. Cantitatea această ar putea ține în viață un cățel timp de 12 ore. Aparatul a avut și momente când a produs până la 12 grame de oxigen de puritate 98% pe oră, dublu față de obiectivele NASA. Totodată, se ia în considerare dezvoltarea unui sistem de lichefiere și depozitare a oxigenului.

Hidratarea și alimentația sunt la fel de importante, iar distanța așa de mare dintre planete nu va putea asigura transportul alimentelor proaspete. Trebuie să luăm în calcul eventualitatea în care o navă cu alimente nu va ajunge pe Marte la timp. Ce soluții avem în acest caz? Pe stația spațială se cresc în prezent plante, la lumină LED de culoare magenta, printre care salată și varză. Pe Marte s-a descoperit că există apă înghețată în sol și, datorită cantității de dioxid de carbon, s-a demonstrat că este posibilă creșterea unor cianobacterii. Cele din urmă ar ajuta la neutralizarea percloraților (toxici pentru oameni, chiar și în cantități reduse) de pe suprafața planetei și vor putea produce molecule organice esențiale alimentelor. Proteinele sunt foarte importante pentru om, iar animalele nu vor putea supraviețui pe Planeta Roșie, așa că trebuie să găsim o alternativă. Agricultura celulară este un concept relativ nou, folosit și în prezent, prin care din drojdie, fungi și bacterii modificate genetic cu celule stem ale animalului respectiv, putem obține proteine care se separă și se purifică de celulele „gazdei” și care se folosesc ulterior în mâncare. Cu alte cuvinte, dacă aceste microorganisme s-ar hrăni cu resturi alimentare, am putea ulterior să obținem proteine care să le înlocuiască pe cele de proveniență animală. Procesul necesită tehnologii și etape pe care nu știm încă dacă le putem realiza pe Marte, iar până la adaptarea acestora, cercetătorii și astronauții vor fi, cel mai probabil, dependenți de proviziile aduse de pe Terra. În plus, NASA lucrează la un proces de regenerare a apei (WRS) prin care apa folosită deja devine potabilă cu ajutorul unui procesor de apă (WPA), dispozitive ce colectează cantitatea redusă de apă din aerul cabinei și chiar un procesor de acumulare a apei din urină (UPA). Toate aceste sisteme s-au dovedit a fi eficiente.

Marte, fiind a patra planetă de la Soare, are o radiație solară care reprezintă numai aproximativ 45% din cea a Pământului, ceea ce îngreunează producția energiei. În prezent, navele care au ajuns pe Marte folosesc putere radioizotopică (un sistem care transformă căldura eliberată de substanțele radioactive la descompunere în electricitate, datorită diferenței de temperaturi). Energia nucleară afectează organismul uman, așadar se fac cercetări pentru a găsi soluții alternative, spre exemplu: combinarea energiei eoliene cu cea solară. NASA a identificat 50 de regiuni favorabile, în care energia vântului crește în timpul furtunilor frecvente de praf. Vom putea extrage substanțe importante dezvoltării vieții pe Marte, datorită suprafeței terestre (numită regolit). Printr-un reactor se va putea realiza electroliza regolitului, producându-se fier, aluminiu, siliciu și chiar și oxigen. Un asemenea proiect este luat în calcul deja, pentru Lună, ce-i drept, însă ar trebui să funcționeze și pe Marte, ținând cont de faptul că solurile Planetei Roșii și ale satelitului Pământului sunt relativ asemănătoare. Pentru că viața pe o altă planetă necesită o sursă stabilă de energie, s-ar putea folosi baterii care stochează energia solară acumulată și o distribuie proporțional la nevoie, dar cum dimensiunile bateriilor sunt mari, costurile de transport vor fi pe măsură. Elevii de clasa a 12-a menționați anterior au venit cu o altă soluție, mai exact folosirea unor panouri mai scumpe, dar mai eficiente: panouri solare cu arseniură de galiu. Eficiența acestora este de 40% în loc de 20% și produc 120.000kW pe zi.

Printre alte aspecte care trebuie luate în considerare, se numără atât comunicația dintre Marte și Pământ, care, conform estimărilor din „Project Nova 2”, ar dura între 5 și 20 de minute, cât și nivelul de radiație la care ne expunem. Navele din aceste misiuni vor trebuie să fie alcătuite din două straturi de protecție suplimentare: unul din nanotuburi de nitrură de bor (BNNT) și celălalt din tungsten, ambele fiind materiale rezistente la temperaturi ridicate. Din păcate, spre deosebire de Pământ, Marte nu are un câmp magnetic protector, așadar astronauții ar trebui să poarte veste speciale de protecție.

În concluzie, o colonie pe Marte este un subiect relevant în societatea de astăzi și un proiect care se va realiza cu siguranță în viitor, evident, dacă și alocăm fonduri suficiente. Compania lui Elon Musk, SpaceX colaborează cu NASA în acest sens, iar misiunile viitoare pe Planeta Roșie vor lărgi orizontul descoperirilor. Viața pe altă planetă impune și efecte psihologice pe măsură și ridică semne de întrebare în rândul populației, precum „Cine va pleca?”, „Cine va fi conducătorul?”, „Se vor mai respecta legile?” sau chiar teorii ale conspirației. De aceea, colonia Marte va găzdui probabil doar cercetători și astronauți. Dincolo de scepticism și probleme sociale sau filozofice, trebuie să recunoaștem că experții din domeniu progresează din ce în ce mai mult, iar eforturile lor sunt considerabile și demne de apreciere.