Vesmír fascinuje lidstvo od chvíle, kdy ho začalo poznávat. I díky novým americkým hráčům vesmírného byznysu, mezi než patří zejména Elon Musk a jeho SpaceX, se i dnešní generace mohou pravidelně kochat spektakulárními starty raket. Ty zatím na oběžnou dráhu vysílají především satelity, ale už začínají i s lidskou posádkou, brzy se chtějí vydat na Měsíc a pak dokonce i na Mars.

O tom, že nás vesmír a jeho tajuplnost fascinuje, svědčí i twitterový účet Petra Brože. Ten se věnuje v oddělení geodynamiky Geofyzikálního ústavu AV ČR výzkumu různých forem sopečné činnosti napříč Sluneční soustavou, zároveň se specializuje na Mars a na Twitteru se s úsměvem popisuje jako pološílený vědec a popularizátor vědy.

A v posledních týdnech na svůj Twitter právě díky popularizaci vědy a vesmírného bádání přilákal stovky nových sledujících, protože na něm hravou formou popisuje například to, proč plány Elona Muska na kolonizaci Marsu nebudou vůbec snadné. Právě o cestě na Mars se nyní Petr Brož rozepsal i ve velkém textu pro CzechCrunch. 

***

Stříbrné plátno i stránky knih nás zásobují představou, že cesta na Mars bude brnkačka. V jednu chvíli sedíte v křesle rakety na oběžné dráze Země a za pár minut nebo několik desítek stránek hledíte na povrch Marsu. A to v tom lepším případě. V tom horším se totiž jen ozve, „zapněte motory“, střih a najednou sledujete scénu, kdy hlavní hrdinka či hrdina bojuje o přežití v nehostinném prostředí Marsu či neúprosně kosí v podzemních základnách nekonečná hejna emzáků.

Bohužel vás ale zklamu. Realita je jinde. Cestu lidí na Mars můžeme označit všelijak, rozhodně ale ne jako snadnou. Než si k tomu ale napíšeme víc, schválně, zodpovězte si v duchu jednoduchou otázku. Chtěli byste letět na Mars a zpět?

Jsem si jist, že se mezi vámi najde dost zájemkyň a zájemců, kteří by letět chtěli. Vždycky se najdou. Cesta na Mars totiž vypadá sexy, jako velké vzrušující dobrodružství, na jehož konci vás bude čekat nehynoucí sláva a zapsání do všech historických knih. Kdo by odolal… Jenže než poběžíte podepsat náborová lejstra, měli byste pár věcí vědět.

Předně, kdybyste dnes chtěli tento počin uskutečnit, budete potřebovat pořádnou raketu. A to ne ledajakou. Raketa musí být dostatečně silná, aby dokázala do vesmíru vynést obrovské množství nákladu potřebného na tento „super výlet“. Až ji budete shánět, zkuste koukat po raketě, která zvládne víc než jeden start.

Každá sranda totiž něco stojí a u vesmírných cest platí, že čím víc si toho musíte s sebou zabalit, tím dražší to bude. A k cestě na Mars budete potřebovat fakt hodně věcí – kosmickou loď, která vás tam dopraví, přistávací modul, základnu, potřebné zásoby i nějaké to vozidlo, abyste se mohli po povrchu podívat dál než 500 metrů. Nechcete, aby to na Marsu přece vypadalo jako na Zemi při lockdownu…

Zahrajeme si hru, najdi si svou raketu

Jenže tady máme první problém. Když se začnete rozhlížet po světě, zažijete velké zklamání. Ať zabrousíte kamkoliv, nikde na takovou plně funkční raketu nenarazíte. Nejblíže k tomu bude mít Falcon 9 od SpaceX, jenže i ten má své mouchy.

Jednak to není plně znovupoužitelná raketa, druhý stupeň se zachránit nedá, ale také nedokáže na oběžnou dráhu dopravit příliš velké náklady. Jeho špička nepojme nic, co je širší než 4,6 metru a vyšší než 6,6, respektive 11,4 metru. Proč to respektive? Protože špička je zaoblená.

Když se ale nebudete chtít ušpinit a nevadí vám horko, trochu naděje byste mohli najít v texaských bažinách. U Boca Chica totiž vyrostla další výrobní linka vizionáře Elona Muska, který se tam se svým nesmírně vynalézavým týmem inženýrek a inženýrů pokouší postavit prototyp nové vesmírné lodě, která by nás měla k Marsu jednou možná donést. Kdy? To dnes nikdo neví. Ani samotný Musk.

Jak to u Muskových projektů totiž bývá, jedná se o nesmírně ambiciózní cíl. Postavit dvoustupňovou, plně znovupoužitelnou raketu schopnou do vesmíru na jeden start vynést až 100 lidí, není žádná sranda. Když aktivity týmu v Boca Chica sledujete, musíte žasnout. Rychlost prací je neuvěřitelná, doslova před očima vám tam roste raketa nové generace s obrovskými možnostmi.

A že je Muskova firma SpaceX na dobré cestě k tomu, aby ta raketa jednou vzlétla, naznačuje množství nezdarů a obrovských explozí, ke kterým tam docela často dochází. Plně to naplňuje Muskův názor na vývoj. „Když věci neselhávají, dostatečně neinovujete,“ říká.

Mohlo by se tak při pohledu z Texasu zdát, že už na Marsu jedním krokem jsme. Jenže to ani náhodou. Co SpaceX staví, je totiž zatím jen „létající silo“, respektive raketa. Není to kosmická loď v plnohodnotném slova smyslu. Zatím se k nebi vydávají nádrže pohánějící svým nákladem metanový motor Raptor. Což je samo o sobě neuvěřitelné, ale ke skutečné cestě na Mars budeme potřebovat víc.

Budeme potřebovat loď, která má vyřešenou podporu života, recyklaci vzduchu a odpadů, nebo třeba i spolehlivé dlouhodobé napájení. Tedy takové ty drobnosti, které zajistí, že dlouhou a náročnou cestu k Marsu, ale i zpět, přežijete živí.

SpaceX má samozřejmě díky své lodi Dragon 2, která je schopna vynést lidskou posádku na Mezinárodní vesmírnou stanici, zkušenosti. Jenže to neznamená, že existující systémy můžete jen tak z jedné lodi vzít a napasovat je do druhé. Tak to nefunguje. Tady navíc platí, že pro cestu na Mars budete potřebovat systémy, které budou značně spolehlivější a komplexnější.

Jinými slovy, že na jejich vymyšlení, přípravu, výrobu, ale i testování budete potřebovat čas. Hodně času. Vesmír prostě chyby neodpouští. Vyslat k Marsu živou posádku a zpátky přivést zmrzlá torza rozhodně nikdo nechce.

Letíme k Marsu!

Pojďme se ale tvářit, že jste někde potřebnou raketu sehnali a s její pomocí jste na oběžné dráze postavili kosmickou loď, která právě zažehla motory směr Mars. Co vás čeká dál?

Začněme nebeskou mechanikou, protože ta je prevít a nejde oblafnout. Cesta na Mars a zpět je za všech scénářů akce na minimálně 21 měsíců. Jakmile překročíte určitý bod na své cestě, už to prostě musíte absolvovat celé. Ať chcete, nebo nechcete. Není tak možné se v půlce cesty otočit a říct si, že se vrátíte zpátky, protože vás to odloučení od Země nebaví.

V ten moment jste totiž už plně v rukách nebeské mechaniky a konstelace planet. Pokud se budete chtít vrátit na Zem, budete muset k Marsu chtě nechtě doletět, tam pár měsíců počkat, než se Země dostane do správné pozice a budete moci začít teprve vracet. A nedá se s tím nic udělat. Vaše loď totiž na složitější kousky nebude mít dostatek paliva.

Myslete na to, až se budete na cestu balit. Bylo by dost nepříjemné, kdybyste jako náčelník první české polární výpravy Karel Němec zapomněli zásoby vynásobit dvěma. Samozřejmě ale nemusíte vézt všechno s sebou.

Zásobovací moduly můžete vyslat ze Země v předstihu. Budou na váš přílet čekat dlouhé měsíce na oběžné dráze Marsu, nebo přímo na povrchu v místě plánovaného přistání. I přes to ale bude muset být kosmická loď dost velká, aby uvezla všechno, co budete potřebovat na přežití cesty tam. Plus samozřejmě na to, aby pojala jednu až dvě zálohy téměř všeho, co by se mohlo porouchat. Zažitá zkušenost praví, že co se má pokazit, se pokazí. A tady to nebude jiné.

Jenže sbalení není ta jediná starost, kterou byste měli mít. Dejte si velký pozor i na to, s kým poletíte. Musíte si poskládat posádku tak, aby jednotliví členové se sebou navzájem, ale i sami se sebou, dlouhé měsíce v omezeném prostoru vyšli. Nebylo by úplně vhodné, kdyby někoho napadlo některé členy či členky posádky vyhodit po pár dnech z lodě ven kvůli jejich zlozvyku třeba v podobě praskání kloubů.

A pak před vámi bude ležet druhý palčivý problém. Jak se totiž ukazuje, vesmír je opravdu hodně špatné místo k životu. Jestli je nebeská mechanika prevít, pak kosmická radiace kropící všechno, co se dostane z ochrany magnetického pole, je nefalšovaná *****.

Cokoliv totiž opustí ochranu magnetického pole Země, je vystaveno vysokým dávkám radiace. Ty k nám vysílá jednak naše milující Slunce, ale i přichází z dálav kosmického prostoru. A jak známo, radiace není to pravé ořechové pro naše křehká těla. Mutace jsou sice v evoluci vítané, jenže odsud posud.

Co s tím? Máme v podstatě dvě možnosti. Buď postavit loď, která bude před radiací stíněna – třeba obalením obytných kajut nádržemi s vodou, nebo použitím speciálních materiálů, se kterými zrovna začínáme jako lidstvo experimentovat. A nebo si můžete zahrát na Boha.

Pokud jste totiž techno-optimisté a současně nemáte vůbec žádné etické a morální zábrany, můžete vidět vzdálenou budoucnost lidských letů skrze osvojení si technologie pokročilých genetických modifikací. Ty by mohly umožnit upravit člověka tak, aby jeho tělo bylo schopno odolávat vyšším dávkám radiace.

Cesta na Mars a zpět je za všech scénářů akce na ca 21 měsíců. Jakmile opustíte okolí Země, musíte letět. Ať chcete, nebo nechcete… Nemůžete si tak v půlce říct, že už je to nuda a otočit to… Takle nebeská mechanika nefachá… Bohužel. https://t.co/cojz6BsxbZ pic.twitter.com/haigLld48O

— Dr. Petr Brož (@Chmee2) October 31, 2020

Zní to jako sci-fi? Dnes zcela jistě, ale těžko se dá předvídat, kam nás výzkum na tomto poli za pár desítek let zavede.

Vysoké dávky radiace, které na cestě k Marsu dostanete, jsou pak ostatně důvodem, proč se aktuálně uvažuje o možnosti vyslání starší (50+) posádky k Marsu. Ale i to, proč nejspíše bude cesta uzavřena pro mladé, bezdětné a stále plodné ženy.

Je to nefér, ale vesmír je prostě drsný. Ten kdo cestu absolvuje, musí počítat s tím, že si zvýší šanci na zhoubné buněčné bujení.

Přistáváme

Přežili jste cestu a vstupujete do atmosféry Marsu ve snaze přistát. Sounds easy, ale Houstone, máme tu problém… Tak trochu větší. Chystáte se totiž na povrch Marsu přistát s docela velkou lodí. Jenže tady narazíte. Doposud neumíme na povrchu Marsu dopravit nic těžšího než náklad o hmotnosti přibližně jedné tuny.

Ano, čtete správně. Nedokázali bychom tam zatím dopravit ani SUV. A to je dost výrazný problém. My totiž na povrch Marsu potřebujeme dostat spoustu těžkého nákladu.

Přistávací modul Apolla, který lidi dostal na povrch Měsíce a zpět, vážil okolo 10 tun. U Marsu odhadujeme, že přistávací modul bude vážit třikrát až šestkrát víc. Jak tam takový náklad dostaneme? Těžko říct.

Sice probíhá vývoj nafukovací tepelného štítu, který by měl umožnit dopravit na Mars náklad přibližně dvakrát těžší, tedy okolo dvou tun, ale to je stále málo. Budeme muset tak přijít s něčím lepším. Třeba s obrovskou raketou schopnou přistávat na nerovném povrchu planety.

To nás opět vrací k Elonu Muskovi a jeho lidem ve SpaceX. Ti totiž přesně na takové raketě pracují. Tak jim držme palce. Jejich úspěch by vás totiž k té vytoužené cestě posunul mílovými kroky.

Ale pro chvilku si to nekomplikujme. Řekněme, že se objevila technologická černá labuť. Někdo dostal skvělý nápad, realizoval ho a máte odzkoušenou technologii, jak na povrch Marsu těžký náklad dostat. Přistáli jste a všude kolem vás se nachází zásobovací moduly s jídlem, vybavením, složenými solárními panely (případně s jaderným zdrojem), i různé kusy základny a vozidel, které jen čekají na smontování. Takže šup z lodi a hurá stavět.

Záhy, co seskočíte z křesla v řídící kabině přistávacího modulu, si všimnete jedné drobnosti. Na vaše tělo už zase působí gravitace. Sice přibližně jen třetinově ve srovnání se Zemí, ale i to je pro vaše tělo nefalšovaný záhul. Právě jste totiž strávili pár měsíců v beztížném stavu.

Ne nadarmo se astronauti a astronautky, co stráví delší čas ve vesmíru, opatrně z kosmických lodí vynáší. Tohle není lenost ani známka snobství, ale čistě důsledek atrofie svalů a kostí. Stav beztíže totiž naše těla nesou dost nelibě, nejsou na takové prostředí stavěna.

Představa, že přistanete na povrchu Marsu, obléknete skafandr a půjdete dělat Bořka stavitele, je tedy docela mimo mísu. A to i přes intenzivní a náročné cvičení během cesty, kterému se budete muset každodenně několik hodin oddávat.

Jak to vyřešit? Buď budeme potřebovat postavit ještě větší a složitější kosmickou loď, aby obsahovala rotující prstenec imitující dostředivou silou gravitaci a posádka si tak na gravitaci neodvykla, nebo budeme muset pohnout s vývojem robotů. A to dost výrazně.

A ejhle… koukali jste někdy na přistání lidí, co se právě vrátili po pár měsících z vesmíru a říkali si, co to je za herečky, že se musí nechat vynášet?

No, tak oni to nedělají pro lenost, ale kvůli atrofii svalů. Nejsem “TEN” doktor, ale sranda to není https://t.co/trKT7qenXz pic.twitter.com/bdvRYPGXdy

— Dr. Petr Brož (@Chmee2) October 31, 2020

Robotika sice postupuje neskutečně rychle vpřed, ale stále se těžko představuje, že budeme mít během pár let k dispozici stroje schopné autonomní výstavby složité základny nikoliv v kontrolovaných laboratorních podmínkách, ale na povrchu Marsu. Ale opět, nekažme si to drobnostmi a pojďme dál. Zase jsme tohle úskalí vyřešili a jste uvnitř funkční základny.

Už jsme si říkali, že Mars nemá magnetické pole? Že ne? Tak to se omlouvám. Opět jste tak vystavení vysokým dávkám radiace, které budete dostávat po celou dobu, co budete na povrchu. Takže co s tím? Řešení je vlastně snadné. Bylo by vhodné základnu zakrýt zeminou, nebo se zakopat.

Budete tak potřebovat bagry, které základnu zahrnou, nebo si místo přistání dobře naplánujte. Satelitní mapování povrchu totiž ukazuje, že se na Marsu nachází lávové tunely. Jak název napovídá, jsou to stovky metrů, ale třeba i desítky kilometrů, dlouhé podzemní prostory vzniklé tečením lávy. Vlezte dovnitř, ucpěte začátek a konec, natlakujte vzniklou prostoru vzduchem a máte ideální místo k pobytu chráněné před radiací.

A jestli jste botanici, nebo nadšení domácí pěstitelé kytek bohatých na THC, zajisté vás napadne, že když si tam dáte UV lampy, můžete si tam začít pěstovat vlastní stravu. Tím zmenšíte množství zásob, které si budete muset vzít s sebou. Třeba se tak dočkáte i těch slavných marťanských brambor.

Než se ale začnete radovat, doporučil bych ke čtení pár textů o chemii povrchu Marsu. Výzkumy totiž ukazují, že je pokryt perchloráty. To je taková nepěkná, ošklivá chemická látka, která je pro člověka silně toxická. A k naší smůle nejen pro nás. Nesvědčí ani ostatním vyšším formám života.

Pokud tak budete chtít na Marsu něco pěstovat a využívat k tomu místní regolit, budete ho muset nejprve nějak vyčistit. Jak? To nechám na vašem samostudiu. Já se spokojím se snadnějším řešením. Pěstování rostlin hydroponicky, tedy ve výživném roztoku.

U perchlorátů se ale ještě na skok zastavme. Jsou totiž součástí i všudypřítomného prachu, který je prachovými bouřemi roznášen po celém Marsu. Kontakt prachu s člověkem tak může vést ke zdravotním komplikacím. Bude proto potřeba vymyslet způsob, jak docílit, aby posádka z venku nepřinášela prach do obytných prostor.

Na Měsíci se to moc nedařilo, jak ukazují vzkazky astronautů o tom, že Měsíc je cítit jako střelný prach. Na Marsu se nám ale tohle nesmí stát – mohlo by to mít neblahé dopady na vaše zdraví.

Zalidníme Mars?

Když ale tohle všechno překonáme, odměnou nám bude ta vytoužená marsovská základna. Ideálně taková, která nám umožní dlouhodobou přítomnost člověka na rudé planetě. Prostě takový nový eden, ve kterém nebude všechno růžové, ale krásně marťansky rudé.

Právě to je poučení z misí Apolla, kde jsme aplikovali přístup „navštiv a přes 50 let se nevracej“. Vaším cílem by tak mělo být vybudovat trvalou základnu a jít ve stopách Elona Muska, který chce začít Mars kolonizovat.

Ke kolonizaci Marsu budeme dříve či později potřebovat jedno – aby se člověk na Marsu rozmnožoval. Tedy, abychom se dočkali rodilých a nefalšovaných marťanů. Jenže před námi leží obrovská neznámá v tomto cíli.

Ptáte se, co je tak složitého na dělání dětí na Marsu? Přeci zhasneme, počkáme devět měsíců a máme svého malého usměvavého marťánka, ne? Jenže problém je, že to zatím vypadá, že od toho zhasnutí je všechno, ale fakt úplně všechno, co se bude dít, závislé na gravitaci.

Naše těla jsou dokonale uzpůsobena jak k fungování, tak i vývoji se v prostředí pozemské gravitace. Nikdo tak dnes netuší, jestli budeme jako druh schopni mít děti i v prostředí jiném, třeba tom marsovském. Ale není to problém jen nás, nevíme to ani u ostatních savců.

Takže co s tím? Jasně, odpověď je snadná. Potřebujeme udělat experiment, ve kterém by to někdo zkusil. Jenže to se snadno napíše, ale když se zamyslíte nad možnými dopady, při současném stupni poznání by nikdo příčetný takový experiment neschválil, natož provedl. Risk by byl totiž obrovský.

Je samozřejmě jisté, že až budeme mít na Marsu dostatek lidí, tento „experiment“ neřízeně dříve či později někdo provede. Odpověď se tak nakonec dozvíme. Prozatím nám nezbude než doufat, že gravitace nebude naše stopka na cestě za kolonizací Sluneční soustavy.

A tohle je ten správný čas na kontrolní otázku. Chtěli byste letět na Mars? Autor těchto řádek i přes svůj profesní zájem a celoživotní lásku k rudé planetě radši zůstane doma. A toto nebezpečné dobrodružství přenechá jiným… Bude se i nadále snažit pomalu zacelovat bílá místa na mapě poznání, které musíme překonat, než se k Marsu vydáme. Což je aspekt, ve kterém můžete pomoci i vy. Ať už studiem Marsu, nebo třeba prací na technických řešeních, které nás jednou k Marsu dostanou.