Ľudia lietajú do vesmíru už 65 rokov a za ten čas sa najďalej od Zeme dostala posádka Artemis II v apríli 2026, keď sa od našej planéty vzdialila na 406.771 kilometrov. To je približne 1,36 svetelnej sekundy: práve tak ďaleko zatiaľ ľudstvo preniklo do kozmu. Ako ďaleko by sme však dokázali vyslať astronautov, keby sme chceli? Pravdepodobne nie veľmi ďaleko. Napriek tomu sa možno oplatí pozrieť na to, čo by sa stalo, keby sme výrazne prekročili realistické hranice súčasných plánov pilotovaného prieskumu vesmíru.
Ak by sme z nejakého dôvodu práve teraz vyslali ľudí na Mars, bola by to zložitá a riskantná misia, no pravdepodobne by uspela. Pri optimálnom postavení planét by cesta tam trvala len sedem mesiacov a návrat by možno mohol byť ešte rýchlejší. Pozrime sa teda na niečo ešte odvážnejšie. Čo keby sme vyslali pilotovanú misiu k Saturnu?
Čerpacia stanica pri Titane
Plán je jednoduchý: doletieť k Saturnu, odobrať vzorky z Enceladu, ľadového mesiaca tohto plynného obra s podpovrchovým oceánom, a z Titanu, najväčšieho známeho mesiaca Slnečnej sústavy, na ktorom sa nachádzajú metánové jazerá a prebiehajú zložité chemické procesy, a potom sa vrátiť domov. Hračka. Koľko času by to zabralo? Podľa príslušnej štúdie, ktorá posudzovala uskutočniteľnosť misie na odber vzoriek v sústave Saturnu, by celá cesta trvala približne 17 pozemských rokov.
„Začali sme sa tým zaoberať v rámci programu NASA pre inovatívne pokročilé koncepcie,“ hovorí Geoffrey Landis, autor štúdie, fyzik a odborník na raketovú techniku z Výskumného centra Johna Glenna NASA. „Hľadali sme niečo, čo by predstavovalo skutočne veľkú výzvu. A dospeli sme k tomu, že misiou na odber vzoriek z Titanu sa ešte nikto nezaoberal,“ pokračuje.
Jedným z kľúčových aspektov návrhov vesmírnych misií, najmä tých, ktoré zahŕňajú aj lety s ľudskou posádkou, je využívanie miestnych zdrojov. V zásade to znamená zistiť, čo sa vo vesmíre nachádza a čo by sa dalo využiť na splnenie cieľa misie. Pri príprave plánu na dopravu vzoriek z Titanu vedci dospeli k záveru, že väčšinu potrebných technológií už majú k dispozícii a projekt by bol do veľkej miery uskutočniteľný. Prišli aj s výborným nápadom, ako znížiť hmotnosť potrebných pohonných látok: po prílete na Titan by niekoľko rokov premieňali látky z atmosféry bohatej na metán a vodný ľad ukrytý pod povrchom na palivo.
Jednou z veľkých výziev bolo návratové plavidlo, ktoré by bolo potrebné natankovať na Titane. Vedci preň vypracovali viacero rôznych koncepcií a v jednej fáze dokonca zvažovali aj štvorrotorový vrtuľník. Napokon za najvhodnejšiu označili konštrukciu, ktorá by sa s pribúdajúcim vyrobeným palivom nafukovala.
„Ukázali sme, že výroba paliva z látok dostupných na Titane by bola v zásade uskutočniteľná,“
hovorí Landis.
Hypotetická posádka by mala najväčšiu šancu na prežitie, keby sme vopred vyslali niekoľko bezpilotných misií, ktoré by začali vyrábať palivo, zbierať vzorky a dopravovať ich na obežnú dráhu. Posádka by tak iba preletela sústavou Saturnu, vyzdvihla vzorky, doplnila palivo na medziplanetárnej „čerpacej stanici“ a mohla by vyraziť domov. Ušetrila by tak niekoľko rokov potrebných na výrobu paliva, no aj tak by sme museli počítať s vesmírnou cestou trvajúcou viac než desaťročie. „Celá cesta zaberie veľa času, takže táto misia nebude rýchla za žiadnych okolností,“ hovorí Landis, ktorý je aj autorom sci-fi. „Pre ľudí je to pravdepodobne trochu pridlhé.“
Problémy s hmotnosťou
Pri raketách treba vždy brať do úvahy aj delta-v, teda impulz na jednotku hmotnosti kozmickej lode potrebný na zrýchľovanie, spomaľovanie a zmeny dráhy. Takáto kozmická loď by musela byť veľká, a preto by na svoj pohyb potrebovala obrovské množstvo paliva. Na zrýchlenie by sa síce dali využiť gravitačné manévre pri preletoch okolo Zeme a ďalších planét, pri pilotovanej misii však pomalá počiatočná dráha a šetrenie palivom nie sú veľmi praktické, pretože predlžujú čas letu.
Hmotnosť ušetrenú na palive pre spiatočnú cestu by zabrali zásoby jedla, ktorého by bolo na 17-ročnú cestu potrebné naozaj veľa. Astronauti zvyčajne prijímajú oveľa viac kalórií než ľudia žijúci na Zemi. Keďže sme zatiaľ nevyvinuli spôsob, ako vo vesmíre vyrábať potraviny vo veľkom, museli by si vziať všetko jedlo na celú cestu so sebou. Niekoľko paradajok a hlávok šalátu vypestovaných na vesmírnej stanici na tom nič nemení. Mohli by sme síce zvoliť mimoriadne kalorické potraviny s množstvom tukov a olejov, tie by však nezabezpečili vyváženú stravu.
Ak chceme zabezpečiť zdravý príjem živín, môžeme počítať s 2 kilogramami jedla denne na astronauta. Na celú cestu to predstavuje viac než 12 ton jedla na osobu.
Všetko, čo s týmto projektom súvisí, teda znamená obrovské množstvá. A to sme ešte nespomenuli riziká, ako je žiarenie v medziplanetárnom priestore, pred ktorým by kozmickú loď muselo chrániť tienenie. To by opäť zvýšilo jej hmotnosť. Čím sa vraciame k delta-v: čím väčšiu hmotnosť treba uviesť do pohybu, tým viac paliva bude potrebné.
„Ako prvý by som naozaj chcel vyvinúť pohonný systém, ktorý nám umožní dostať sa k Saturnu a späť. S existujúcimi chemickými pohonnými systémami by to bola veľmi, veľmi dlhá cesta. Veľmi by som si želal systém s vyšším ťahom a vyšším špecifickým impulzom, napríklad jadrový tepelný motor,“ povedal Landis.
NASA takéto systémy skúmala už v 60. rokoch 20. storočia v rámci projektu NERVA a teraz sa nimi opäť zaoberá ako možným spôsobom, ako dopraviť ľudí na Mars za niekoľko týždňov namiesto mesiacov. Podľa jednej z navrhovaných koncepcií by cesta mohla trvať 45 dní, čo sa z hľadiska samotného času letu javí ako celkom dobre zvládnuteľné. K Saturnu by aj tak trvala niekoľko rokov, ale už nie celé desaťročie, čo je tiež realistickejšie.
***
Celkovo sa teda zdá, že so súčasnými postupmi ešte pilotovaná cesta k Saturnu nie je uskutočniteľná. Ak by sme sa o ňu pokúsili, pravdepodobne by sme posádku pripravili o život. O niekoľko rokov by však už mohli existovať technológie, ktoré výrazne zvýšia šance na to, že sa astronauti dostanú k planéte s prstencami a bezpečne sa odtiaľ aj vrátia.
