Jak dostat lidi na Mars a jak tam pěstovat rostliny

Americká NASA (National Aeronautics and Space Administration) podpořila natočení filmu Marťan, který se objevil v kinech právě před rokem. Důvod – využít ho pro publicitu svého záměru poslat k Marsu po roce 2030 skutečnou lidskou posádku. Vysadit lidi na rudé planetě je jedním z dlouhodobých cílů NASA. Předcházejí mu robotické operace s rovery Oportunity a Curiosity a orbitery Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) a MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution). „Vývoj záměru lidské výpravy k Marsu začíná sbíráním vědeckých dat prostřednictvím těchto automatických výprav a bude pokračovat až k výpravě řízené lidmi,“ řekl Jim Green, ředitel divize planetární vědy NASA.

Příprava na ISS

NASA systematicky pracuje na několika souvisejících projektech, jejichž výsledkem bude mise na Mars. Jedním z nich je celoroční mise na palubě stanice ISS. Obvykle tam posádka zůstává nejdéle pět až šest měsíců. Tentokrát astronauti Scott Kelly a Michail Korněnko ověřovali od března 2015 do března 2016 fyziologickou a psychologickou odezvu lidského organizmu na dlouhodobé odloučení. Navíc pěstovali na palubě ISS salát – a také ho jedli – jako součást experimentu nazvaného Vegetarián (Veggie). Cílem podobných projektů je učinit astronauty méně závislými na Zemi.

Orion a SLS

NASA dále vyvíjí modul Orion (podobný modulům mise Apollo) a megaraketu SLS (Space Launch System pro dopravu astronautů do vzdálených destinací a zpět. Orion již v prosinci absolvoval, zatím bez posádky, první testovací let, SLS se chystá na první cestu v roce 2018.

Iontový motor

Technologický vývoj postupuje i v dalších oblastech. Je to např. vylepšování solárně elektrického pohonného systému. Ten užívá sluneční energii na odtržení elektronů z molekul plynů tak, aby vypuzením takto vyrobených iontů ze zadní části kosmické lodi generoval tah reaktivní silou. „Obrovské iontové motory nám umožní dopravovat desítky tun materiálu na Mars a zpátky,“ řekl Green. Na povrch Marsu bude totiž nutno dopravit těžká zařízení – moduly pro lidská stanoviště a další infrastruktury.

Nafukovací zpomalovače

NASA vyvíjí také novou technologii – „nafukovací tlumiče“ a obrovské nadzvukové padáky, které mají pomoci dostat užitečné zatížení bezpečně a jemně z orbity na povrch rudé planety. NASA již dvakrát testovala prototyp tohoto systému během balónových letů na Havaji; zpomalovač fungoval perfektně, ale padák se pokaždé roztrhl.

Robotičtí výzkumníci

Data a snímky získané robotickými misemi pomohly vědcům určit, že tmavé cestičky objevující se na strmých marťanských svazích, způsobuje tekutá voda – zdroj, který by budoucí pionýři mohli využít. Příští marťanské vozítko (rover), jehož start je naplánován na rok 2020, bude pokračovat ve sběru dat. Jedním z jeho vědeckých plánů je příprava kyslíku z oxidu uhličitého v marťanské atmosféře. Další z jeho instrumentů, zemní radar, bude schopen odhalit v podzemí případné vodonosné vrstvy či tekutou vodu, pokud se v místě přistání bude vyskytovat.

Cesta na Mars

NASA neplánuje udělat výpravu přímo z orbity Země, kde krouží ISS. Místo toho nejprve testuje technologie v prostoru mezi Zemí a Měsícem. Jednou z nich je projekt „přesměrování asteroidu“ (Asteroid Redirect Mission), což bude zachycení malého asteroidu robotickou sondou a jeho přetažení na oběžnou dráhu kolem Měsíce pro další výzkum astronauty. Cílem je do roku 2025 uskutečnit obě části plánu – robotickou i lidskou; projekty Orion i SLS se na tom budou podílet. První pilotovaná cesta k Marsu nemusí skončit přímo na planetě, ale na jednom z jejích měsíců Phobos nebo Deimos. Tato strategie by vyzkoušela technologie k dosažení marťanské orbity.

Ještě je třeba vyřešit mnoho kroků, ale záměr vkročit na Mars je podle NASA definitivní: „Otisknout podrážku na Marsu je asi nejvíc vzrušující záměr, který kdy lidstvo mělo,“ říká šéf NASA Charles Bolden. „Snažíme se, aby se cesta na Mars stala skutečností už za nějakých 40 let,“ dodal. „Nepochybuji, že toho dosáhneme.“

Marťanské zemědělství

NASA neočekává, že by návštěvníci Marsu ihned osázeli skalnatou planetu čerstvou zeleninou, jako je tomu ve filmu Marťan. Když ve filmu herec Matt Damon na planetě osiří, pěstuje si brambory ve skleníku s použitím marťanské půdy hnojené svými „metabolickými odpady“. A funguje to: přežívá rok na bramborách. Do jisté míry je to reálné, ale ve skutečnosti by to asi probíhalo poněkud jinak. A přizpůsobit pěstování rostlin na Marsu tak, aby se obešlo bez skleníku, by trvalo asi stovky let. Marťanská půda neobsahuje živiny (humus) jako pozemská, navíc je velmi jemná. To znamená, že voda by skrz ni pravděpodobně prosakovala mnohem rychleji, než je tomu na Zemi. Použití lidských exkrementů nebo jiných hnojiv by mohlo poskytnout rychlé obohacení živinami jako je dusík, a mohlo by také změnit strukturu půdy tak, že by v ní voda zůstávala déle.

Na Zemi se dusík dostává do půdy z atmosféry. Atmosférický není ve formě vstřebatelné rostlinami, proto jsou nezbytné bakterie, které ho v půdě zafixují. Bakterie žijí na kořenech různých rostlin, například luštěnin. V dlouhodobém horizontu by i toto byl způsob, jak dopravit dusík do půdy i na Marsu. Půda na Marsu navíc obsahuje nevhodné látky zvané chloristany, které by nejprve musely být chemicky odstraněny, aby v ní rostliny mohly růst.

Otázkou je gravitace

Mars má ve srovnání se Zemí asi třetinovou gravitaci. Experimenty prováděné na mezinárodní vesmírné stanici ISS ukázaly, že některé rostliny mohou růst relativně normálně i v podmínkách tak slabé gravitace. Rostliny používají gravitaci jako způsob orientace. Například sazenice vrby na ISS vzrostla zkroucená, protože v podmínkách mikrogravitace si nebyla schopna vyvinout orientaci „kořen – vrchol“. Studie provedená v roce 2014 dokázala, že rajčata, pšenice, řeřicha a hořčice rostly velmi dobře, dokonce kvetly a produkovaly semena v simulované marťanské půdě po dobu 50 dnů i bez jakýchkoli hnojiv. Ve skutečnosti tyto odolné rostliny rostly v marťanské půdě „regolitu“ ještě lépe než v některých chudých pozemských půdách.

Co vzít s sebou

Chtějí-li vědci zjistit, jaké potraviny stojí skutečně za to přinést na Mars, musí zvažovat kompromis mezi nutriční hustotou rostlin, prostředky potřebnými k dosažení cílů a dobou klíčení a růstu. Vědci mohou pěstovat salát na ISS jako demonstraci, že to jde, ale člověk nemůže žít jenom ze salátu. Jako lepší plodiny se pro Mars jeví ředkvičky a jahody. Ukazuje se, že by ve skutečnosti bylo lehčí a spotřebovalo by méně paliva jednoduše přivézt hotové potraviny, než všechny potřebné ingredience pro zemědělství. Alespoň pro počáteční krátkodobé návštěvy.

Simulace podmínek Marsu

Než by se na Marsu rozjelo opravdové zemědělství, musejí lidé dopředu vědět mnohem více o tom, jak by zde rostliny rostly. Proto se budují simulační stanice, jako je například Mars Desert Research Station. Stanice byla vybudována v jižním Utahu po roce 2000 tzv. Marsovskou společností (Mars Society). Nepočetná posádka navštěvuje místo v krátkých časových periodách a provádí zde vědecký výzkum v laboratoři, skleníku i na volných plochách. Vědci zde v simulované marťanské půdě pěstují všechno možné od místních pouštních plevelů až po ječmen a chmel. Půda se připravuje z pozemských hornin a snaží se co nejlépe napodobit složení půdních vzorků z Marsu tak, jak byly získány a určeny v sedmdesátých létech v éře Viking Landers. Podobné výzkumné stanice jsou již tři a čtvrtá se plánuje v Austrálii. I jinde se věnují přípravě marťanského zemědělství – např. výzkumníci z University of Guelph v Kanadě pěstují rostliny v nízkotlakých, hypobarických komorách a napodobují tak podmínky řídké atmosféry Marsu. Vystavují je celé řadě dalších náročných podmínek, včetně různých úrovní oxidu uhličitého, různých teplot a osvětlení, výživy a vlhkosti. Jen tak se zjistí, které rostliny jsou dostatečně odolné pro přežití podmínek na Marsu mimo zavzdušněný skleník.

Ozelenění rudé planety?

Pěstování rostlin mimo skleník bude znamenat mnohem větší výzvu. Někdo si myslí, že by bylo možné přeměnit Mars na zelenou planetu, kde by rostliny vyráběly kyslík, jako tomu bylo v počátcích planet Země. To je ale spíše science-fiction. Pro vytvoření atmosféry by se musel povrch Marsu zaplavit kyanobakteriemi, lišejníky a mikroby. Vlivem nízké gravitace atmosféra neustále uniká do kosmického prostoru, odvívá ji „sluneční vítr“. Vlivem neexistence ochranné magnetosféry na povrch planety stále dopadá ničivé kosmické záření. Při marťanské zimě klesají teploty povrchu nezřídka k minus 133 °C. Můžeme uvažovat i o řízeném obohacování atmosféry skleníkovými plyny, které by zachycovaly teplo a zimy zmírňovaly. Mars je prostě dál od Slunce než Země. Ale i kdyby se to povedlo, trvalo by tisíce let, než by se marsovská atmosféra začala podobat na kyslík bohaté kolébce života. Co to je však tisíc let ve srovnání se stovkami milionů, po které probíhalo počáteční ozeleňování Země?

Zdroje

Podle:

http://www.livescience.com/52376-the-martian-nasa-real-mars-mission-plans.html?cmpid=NL_TND_weekly_2015-10-05

http://www.livescience.com/52444-growing-food-on-mars.html?cmpid=NL_LS_weekly_2015-10-09