Sci-fin innen, álmokon túl: mikor lesz végre ember a Marson?

Komoly és fantasztikus filmektől a vicces sorozatokig sokan foglalkoznak a Marsra szállás kérdéskörével, és közben egyre több helyről hallunk valós híreket a vörös bolygó meghódítására irányuló fejlesztésekről. De hol van az igazság, és egyáltalán mi kell a sikerhez? Magyar szakértővel tisztáztuk a legfontosabb tudnivalókat.

Aki csak moziból tájékozódik a Mars-kutatásról, talán úgy gondolhatja, már szinte minden adott ahhoz, hogy eljussunk a bolygószomszédunkra (sőt, akár túléljünk ott egy űrhajótörést is, hiszen Matt Damon krumplit is termeszt a vörös homokban). Aki a híreket nézi, inkább szkeptikus lehet, amikor azt látja, hogy még a Hold újrafelfedezése is döcögve halad, az Elon Musk-féle óriás űrhajó pedig a hivatalos kommunikáció szerint “sikeresen” robbant fel a teszt során. Nem is csoda, hogy tudományos munkáktól a fikcióig ezerfelől közelítik meg manapság a Marsra szállás kérdését – a Telekom támogatásával nemrég szatirikus sorozat is indult egy ágrólszakadt magyar cégről, amelyből valami csoda folytán a NASA beszállítója lesz a Mars-misszióhoz. Épp ezért itt volt az ideje annak, hogy két lábbal álljunk a földön (ha már a Marson még nem lehet), és megtudjuk, voltaképpen hol járunk most a hatalmas feladat megoldásában.

Épp ezért egy hazai szakértőt kértünk meg, hogy némelyest sajátságos szemszögből tisztázzuk a kapcsolódó kérdéseket. Pál Bernadett a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont munkatársa, akit alaposan kifaggattunk a kutatások és fejlesztések mai állásáról, a hazai szakemberek részvételéről és egyebekről. Első kérdésünk eleve nem volt szokványos, hiszen kicsit a Marsra magyar! sorozatból kiindulva tettük fel.

Ahhoz, hogy a sokféle fantaszikus és tudományos álláspont között valahogy rendet vágjunk, indítsunk egy fikciós alaphelyzettel! Tegyük fel, hogy egy magyar ember hirtelen megnyeri a világ összes pénzét, tehát anyagi szempontból nincs akadálya annak, hogy megvalósítsa az álmát, a Marsra szállást. Egy ilyen alapállásból végig tudjuk nézni, milyen eszközök, feltételek, fejlesztések és egyebek kellenek a projekthez? Kezdjük mondjuk magával az űrjárművel, jelenleg milyen eszközzel lehet sikeresen elérni a Marsot?

Először nézzük azt, hogy milyen meghajtással lehet számolni. Egyrészt ott vannak a hagyományosnak mondható űrrakéták, amelyek lényegében még mindig azon elv mentén működnek, mint az űrkutatás hőskorában készült járművek. Egy hatalmas üzemanyagtartály szükséges hozzájuk, tulajdonképpen a legénységi kabin és egyéb szállítóegységek egy óriási tartály tetején csücsülnek, és ennek a legnagyobb része el is használódik a jármű űrbe juttatásakor. Van azonban egy új, pontosabban régi-új technológia is, amelynek fejlesztésén szintén dolgoznak, ebben a nukleáris meghajtással kísérleteznek. Ezt a NASA és a DARPA (Fejlett Védelmi Kutatási Projektek Ügynöksége) végzi, és 1968-ban kezdődött terveken alapul. Ennek modern lehetőségei jelenthetnek alternatívát a Musk-féle Starshippel szemben, amely sok tekintetben előremutató, ellenben hihetetlen mennyiségű üzemanyagot igényel.

A NASA-DARPA tandem nem csak az üzemanyag-hatékonyság miatt dolgozik ezen a módszeren, de szerintük ilyen meghajtással akár harmadára csökkenhet a Marsra jutás ideje is. Ez pedig sok szempontból fontos tényező. Eleve nem mindegy, mikor indítjuk az űrhajót, hiszen az ideális pálya-együttállások miatt kétévente adódik egy olyan időablak, amikor hatékony az indítás, ezek után pedig a jelenlegi, hagyományos módszerrel nagyjából 8-10 hónap az utazás. Emellett pedig az űrben töltött idő csökkentésével a személyzetet is jobban meg lehet óvni a kozmikus sugárzások káros hatásaitól.

Igen, ezzel rá is térhetünk a következő területre: a személyzetre. A Mars-utazás szempontjából milyen egészségügyi kockázatokkal kell számolni?

Rengeteg dolgot figyelembe kell venni, és szerencsére egyre több adat áll rendelkezésre épp a Nemzetközi Űrállomáson szerzett tapasztalatok alapján. Az űrállomáson, és a majdani űrhajókon belül az utasok már jól védve vannak a külső behatásoktól, a járművek burkolatát úgy alakítják ki, hogy ne engedjék át az egészségre káros sugárzást, és természetesen biztosított a megfelelő hőmérséklet, valamint az oxigénellátás is. Más kérdés persze, hogy az űrséták, külső karbantartási feladatok esetén az űrruha védelme jóval kisebb, ilyenkor fontos az állandóan frissített “űridőjárásjelentés”, amelynek segítségével tudni lehet, mikor jön épp nagyobb mennyiségű töltött részecske a Nap irányából: ezt az időszakot tanácsos odabent átvészelni.

A súlytalanság állapota mindenképpen olyasmi, amelynek hatásaira folyamatosan oda kell figyelni. Az emberi szervezet egyáltalán nem erre lett “kitalálva”, minden szervünk és testi folyamatunk úgy alakult ki, hogy a működés során alapértelmezettnek veszi a tényt, hogy egy erőhatás lefelé húz minket és mindent bennünk. A vérkeringést teljesen megbolygatja a súlytalan állapot, például speciális kompressziós öltözékekre van szükség ahhoz, hogy a végtagok ellátása is megmaradjon. Emellett pedig az agy is érzékeny “műszer”, ha csak egy kicsit felborul a vérellátása, az sokféle bajt okozhat az orientációs problémáktól a figyelemzavaron át akár az ájulásig.

Ha már tudjuk, mikre kell figyelni odafent a személyzettel kapcsolatban, térjünk vissza a fiktív, dúsgazdag magyar űrvállalkozáshoz, amely nekiáll embereket toborozni. Ki lehet manapság űrhajós?

Egyrészt, amikor Magyarországon is szóba került az, hogy űrhajósnak lehetett jelentkezni, megszabtak egy felső korhatárt, ha jól emlékszem, ez 30 év körül volt, és persze az ideális űrhajós nem lehet se túl magas, se túl széles érthető okokból. Emellett az első szűrő mindenképp az egészségi állapot: kizárólag minden szinten egészséges, extra kondícióktól, kezelendő állapotoktól mentes személyekre van szükség, hiszen eleve a már említett súlytalanság is kikezdi a szervezetet, aztán ott az induláskor jelentkező sok G-s gyorsulás, amely az érkezésnél ismét jelentkezik, végül pedig a Marson is nagyjából a földi gravitáció harmadával lehet számolni.

Figyelik akár azt is, ki milyen betegségekre hajlamos: gondoljunk csak bele, hogy akinél nagyobb egy belső elváltozás kockázata, azt szinte lehetetlen egy űrhajó belsejében lebegve megműteni, ilyenkor egy egyszerű vakbélprobléma is végzetes lehet. És persze ne hagyjuk ki, hogy pszichológiai szempontból is a legellenállóbb vasemberekre van szükség, hiszen nagyon hosszú ideig összezárva kell tökéletes egységként működniük. Még egy család vagy egy munkahelyi társaság is nehezen bírna ki néhány hetet egy szobában, hát még egy olyan csapat, amelyeknek sokszor elképesztően stresszes helyzeteket kell megoldania egy átlagostól nagyon eltérő környezetben. Épp ezért volt már több olyan kísérlet is, ahol elhagyatott vidékeken szimuláltak hosszú űrutazást vagy más bolygón felépített bázist, hogy az itteni tapasztalatokat is hasznosítani tudják majd a gyakorlatban.

A felkészülést és képzettségi hátteret tekintve pedig olyan, változatos tudású csapat összeállítása a cél, amelynek tagjai képesek a műszaki karbantartási feladatokat ellátni, esetleges navigációs változtatásokat kezelni, valamint hirtelen bekövetkező problémákat is megoldani. Hiába a folyamatosan figyelő és “agyaló” földi személyzet, egy sor konkrét feladatot csak helyben lehet megoldani, amihez kevés a szóbeli távirányítás.

Kifejezetten komoly sakkozást jelent tehát a teljes személyzet kiválasztása, hiszen egyszerre fontos, hogy tömegben és méretben is beférjenek, tökéletes egészségi állapotban legyenek fizikai és mentális szinten, valamint legyenek képesek az összes felmerülő feladat megoldására – vártra és váratlanra egyaránt.

A repülő személyzet mellett fontos a földi csapat, valamint az irányító infrastruktúra is. Eleve a kommunikáció is megnehezíti a feladatot, hiszen míg a Holddal még közel valós időben lehet kapcsolatot tartani, a Mars ilyen téren is nagyobb kihívást jelent.

Igen, egy ilyen utazáson már az tudná csak megoldani a valós idejű kommunikációt, ha a fény sebességénél gyorsabban lehetne megoldani, ezt viszont a fizika törvényei nem teszik lehetővé. A jelenlegi technológiai lehetőségek mellett átlagosan 11 percet vesz igénybe a kapcsolat, ami persze változhat annak függvényében is, hogy mikor hogyan helyezkednek el egymáshoz képest a bolygók. És ez a 11 perc csak az egyik irány, tehát egy kérdés-válasz pároshoz ennek duplája szükséges. A NASA jelenleg azzal kísérletezik, hogy lézert használjon fel a kommunikáció során, ami biztonságosabbá teheti a folyamatot, de gyorsabbá nem, szóval fel kell készülni például arra, hogy valamilyen váratlan esemény során bizony az űrhajósok 20-25 percig magukra lesznek utalva azután, hogy ők vagy a műszereik hírt adnak a problémáról.

Itt pedig akkor térjünk rá a földi személyzet és infrastruktúra általános kérdéskörére és a beszélgetés indítására, amikor azt feltételezzük, hogy valaki Magyarországon végtelen pénzből gazdálkodva tervezné a Mars meghódítását. Kereszturi Ákos (az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének tudományos munkatársa) szokta emlegetni az úgynevezett “kritikus agytömeget”, ami azt jelenti, hogy milyen hatalmas emberi tudásbázisra van szükség egy ilyen küldetés földi csapatában. Ha feltételezzük, hogy valaki tényleg képes is lenne pár év alatt felhúzni egy minden szempontból működőképes űrközpontot, szinte lehetetlen feladatnak tűnik rövid idő alatt összegyűjteni annyi magasan képzett szakembert, akire szükség volna.

A magyar érdekeltségű űrszondákat is általában a Francia Guyanában lévő központról indítják és felügyelik, ide szoktak az én kollégáim is leggyakrabban kimenni. Szerintem pénz ide vagy oda, annak van nagyobb valószínűsége, hogy egy meglévő űrközpontot lehetne használni ilyen célokra, ahol nem csak a műszaki háttér adott, de az a minden szempontból hozzáértő emberanyag is, akik garantálhatják a küldetés sikerét. A praktikusság tehát azt mondatja, hogy még ilyenkor is nagyobb esélye van annak, hogy az ESA (Európai Űrügynökség) központjában felügyelné a földi személyzet a magyar zászlóval ellátott űrhajó útját.

Nos, akkor – legalábbis gondolatkísérlet szintjén – összeraktunk egy űrhajót, megtaláltuk a személyzetet és megvan, hol és kik figyelik az útjukat a Földről. Itt jön azonban egy újabb kérdés: mi lesz azután, hogy megérkeztek a célhoz? Vissza lehet egyáltalán indulni onnan a jelenlegi műszaki szint mellett, vagy aki a Marsra megy, készüljön fel arra, hogy már ott is marad?

Erre jelenleg folynak a kísérletek egy ESA-NASA közös projektben, “Mars Sample Return” név alatt. Ez természetesen még nem az emberek visszahozatalát célozza, hanem azt, hogy a Perseverance marsjáró által gyűjtött kőzetmintákat lehessen biztonságban visszajuttatni a Földre, ez pedig, mondhatni, az előszobája annak, hogy később hogyan lehet majd embereknek is visszaindulni.

A két éve landolt, legújabb marsjáró jelenleg szorgalmasan gyűjtöget kőzetmintákat, de ezek visszajuttatása is egy több biztonsági körrel ellátott folyamatnak ígérkezik. Eleve a roveren is lesznek minták, de létrehoz több lerakatot is, ugyanis azt jelenleg senki nem tudja garantálni, hogy az évtized végére, a minták visszaindításának tervezett időpontjára a Perseverance működőképes állapotban lesz-e. A tervek mindenesetre úgy néznek ki, hogy egy Földről induló űrhajó először pályára áll a Mars körül, majd egy leszállóegységet küld a felszínre. Ezután vagy egy rover, vagy esetleg a mai Ingenuity utódjaként kifejlesztett drónok indulnak el a mintákért, majd ezeket visszaviszi a modulhoz. Ennek pedig végül képesnek kell lennie arra, hogy legénység nélkül is felszálljon, majd pedig randevúzzon az űrhajóval a bolygó körüli pályán. Ez tehát egy elég sokfázisú művelet még úgy is, hogy nem élő emberek biztonságát kell közben garantálni.

Úgy lehet tehát tekinteni erre a kőzetmintás folyamatra, mint első tesztre az űrhajósok visszahozatala felé, de ha ez sikerrel is zárul, biztosan egy sor egyéb megoldandó feladat lesz még addig, amíg legénység oda- és visszaszállítására is sor kerülhet. Ahogy Szabó Norton kollégám fogalmazta: “űrhajóst küldeni a Marsra nem nehéz, élő űrhajóst viszont már nagyon”.

Akkor jöjjön egy még távolabbi kérdés: ha egyszer odaértünk a Marsra, mikortól tudunk tartósan is ott maradni? Mikor válhatnak valóra a sci-fi klasszikusokban említett kupolavárosok?

Ez biztosan nem néhány évtized kérdése. Mondjuk ez egy amolyan belső poén, hogy a marsi kolóniák létesítése “mindig harminc év múlva” lehetséges. De most már lassan elérjük azt a pontot, ahol tényleg ki lehet mondani egy valós időablakot ebben a kérdésben. Az Egyesült Arab Emírségek űrprogramja például Mars 2117 néven fut, ők úgy látják, ez az az év, amikorra működőképes emberi kolóniát tudnak létrehozni a vörös bolygón. A NASA több részletben gondolkodik a Moon to Mars programban, szerintük először a Holdon kell létrehozni egyfajta előretolt bázist, amely mintaként funkcionálhat a marsi kolóniák számára is. Itt nem is csak a lakóépületek fejlesztését végzik, hanem egyéb technológiákét is. A JAXA (Japán Űrügynökség) és a Toyota dolgozik például egy olyan járművön, amely egyben lakótérként és munkavégzési helyként is működhet – ha ezt a Holdon sikeresen tesztelik, később a Marson is alkalmazható lesz.

A konkrét “kupolák” pedig még nagyon sok kérdést vetnek fel. Eleve, ha tényleg egy ilyen búraszerű elképzelésnél maradunk, azt is valamilyen rétegezett formában kell elképzelni. Ennek nem csak az a feladata, hogy megvédjen minket a sugárzásoktól, de egy cianobaktériumokkal telerakott köztes réteg segíthet az oxigéntermelésben, és vannak olyan ötletek is, hogy jégréteg is védené a belső teret. Egy másik irány azt vizsgálja, nem egyszerűbb-e esetleg lávabarlangokba költözni, amely részben természetes védelmet nyújtana.

Aztán a kitelepüléshez meg kell oldani az energiaellátást is, amiről csak első körben tűnik egyértelműnek a napenergia hasznosítása. Gondoljunk csak szegény Opportunity marsjáróra, amelynek a 2018-as hatalmas porvihar során drasztikusan lecsökkent napfény miatt végleg lemerültek az akkumulátorai – innen származik a rover utolsó üzenetének kissé kiszínezett változata, a “lemerül az akkumulátorom és sötétedik”. És bármennyire is fáj a szívünk a kis robotért, az teljesen más léptékű lenne, ha egy bolygó-méretű porvihar miatt több tucat telepes veszítené el az áramszolgáltatást és ennek következtében például az oxigént is. Tehát itt jóval több mindent kell megoldani az eddigieknél, áram, levegő, étel, víz, és ezzel csak az alapokat említettük.

Végül tegyük hozzá azt is, hogy ha esetleg minden technológia rendelkezésünkre áll, akkor is hihetetlen feladat lesz ezt mind elküldeni a Marsra. Említettem a kétéves indítási ablakokat, és az űrhajóknak azért véges a szállítókapacitása. Mielőtt tehát odaköltöznek az emberek, tegyük fel, hogy négy szállítmánynak kell odaérnie a felszerelésekkel, az már eleve nyolc év, és még valahogy fel is kell építeni mindent. Érdemes csak abba belegondolni, hogy tehát a kiérkező űrhajósok eleve egy évtizedes technológiákat használó környezetbe kerülnek, ha egyáltalán a berendezés kibírja az addig eltelő idő összes viszontagságát.

Most, hogy ezt így egyben látjuk, egyértelmű, hogy elképzelhetetlenül sok feladat és kihívás áll még előttünk, mire idáig eljuthatunk. Én magam persze nagyon drukkolok a dolognak, de a gyakorlatiasabb, vagy inkább gazdasági alapon gondolkozó szemlélők könnyen mondhatják, hogy “de akkor minek ez az egész?” Irtózatos összegeket emészt fel az űrkutatás eleve, ez a projekt pedig főleg, és a szkeptikusok simán legyinthetnek rá azzal, hogy ez mégis csak egy halott szikla meghódítása, miközben a Földön egyre súlyosabb problémákkal kell megküzdeni és minden fillérre szükség volna. Nekik milyen választ lehet adni?

Elsőre teljesen jogos a kérdés, de sokféle szempontból meg lehet válaszolni. Nézzük például meg, hogy még mindig mennyivel többet költ a világ katonai kiadásokra, fegyverkezésre! Tisztán az emberiség és a tudomány szempontjából először ezt kellene visszafogni… Emellett persze praktikusabb okokat is fel lehet sorolni, hiszen már ma is rengeteg olyan technológiát használunk a mindennapokban, amelyet eredetileg csillagászati, űrkutatási célokra fejlesztettek. Ott a wi-fi, a kamerákban használt szenzorok, a GPS…

Ha tehát a következő évtizedekben kifejlesztenek egy olyan napelemes technológiát, amely az eddigieknél sokkal hatékonyabb, tartósabb, és akár a marsi porviharoknak is ellenáll, annak az energiakrízis megoldását kereső Földön is nagy hasznát vesszük. Hasonlóan ott a Földön is egyre nagyobb veszélyt jelentő kérdés, az ivóvíz hiánya. Ha a marsi élethez fejlesztünk olyan berendezéseket, amelyek nagy hatékonysággal nyernek vissza vizet a környezetből vagy akár az emberi testből, ismét életmentő lehet a Földre nézve is. Ugyanilyen fontos lehet a földi növénytermesztésben az a kísérletsorozat, amely azt célozza, hogyan lehet teljesen steril, marsi talajban bármilyen növényt megtermelni: gondoljunk bele, milyen előnyei lehetnek ennek “idelent”, ha végre nem kéne további erdőket elpusztítani a termőföldek létrehozására.

Végezetül pedig azért legyen itt egy idealista, de legalább ennyire fontos válasz: az egésznek az emberi oldala. Annyiféle cél lebeg az emberek előtt, akár egyénileg, akár országok szintjén, de azt hiszem, ez a teljes emberiség számára egy közös, nagy cél lehet. Felülemelkedni minden más problémán, különbözőségen és viszályon, kinézni az égre és azt mondani: ott egy másik bolygó, érjük el együtt! Átkeltünk az óceánon, mert “ott volt”, felmentünk a legnagyobb hegyekre, mert “ott voltak”, a Holdra léptünk, mert “ott volt”: az emberi kíváncsiság és felfedezés mindig egy olyan cél, amely nagyobb önmagunknál. Naiv vagyok, de szerintem a legtöbb földi kérdésen felülemelkedhet az a nagy, kollektív, célkitűzés, hogy közösen eljussunk egy másik égitestre, miközben megteremtjük ennek az összes technológiai, tudományos és emberi feltételét. Amíg pedig ezzel foglalkozunk, esélyesen kevesebb időnk és energiánk marad egymást és a saját bolygónkat pusztítani.

A globális fókusz után térjünk vissza Magyarországra: azért lássuk be, nem vagyunk egy űrnemzet, tehát meg tudjuk határozni, miben tudunk mi hozzájárulni ezekhez a nagy célokhoz, és ezen belül mi a te szakterületed?

Van néhány olyan terület a csillagászat és űrkutatás területén, ahol a magyarok kifejezetten jónak számítanak, az egyik ilyen a kisbolygászat…

Kisbolygászat? Ez a hivatalos megnevezés?

Nem mondom, hogy nyelvtanilag helytálló és ez a hivatalos megnevezés, de a kisbolygókutatást sokszor emlegetik szakmán belül így, és valóban nagyon aranyosan hangzik. Hasonló az, amikor a Szaturnuszra sokan a “Szatyor” megnevezést használják. Mindenesetre a kisbolygók és aszteroidák felfedezésében, a Földre veszélyt jelentő objektumok felderítésében kifejezetten jók vagyunk, az Egyesült Államok után mi vagyunk a második legnagyobb nemzet ezen a területen, hála többek között a Piszkéstetői Obszervatóriumnak és Sárneczky Krisztiánnak, aki évtizedek óta fejleszti a kutatását. Szintén évtizedek óta nagyon jók a magyar csillagászok a változó csillagok kutatásában, de egyéb területeken is sikerült jó eredményeket elérni.

Mivel Magyarország tagja az Európai Űrügynökségnek, nagyon sok pályázati forrásunk van az irányukból, valamint lehetőségünk van komoly együttműködésekre velük, valamint a világ többi szervezetével is. Itt van például a GRBAlpha nevű műhold, amelyet a mi intézetünk munkatársai fejlesztettek japán kutatókkal közösen: ez a Föld körül keringve gamma-felvillanásokat észlel.

Szóval a beszélgetés fiktív indítására visszatérve, Magyarországon nem az a cél, hogy egyénileg hatalmas űrnemzetté váljunk saját űrközponttal, hanem a megfelelő oktatással, kutatási eredményekkel a nemzetközi hálózat részeiként tudjunk működni, és megjelenni olyan fontos szakmai nevekként, akikkel érdemes számolni.

Én pedig még egy nagyon új szereplő vagyok ebben a körben, egy nagyon nagy körből egy kicsi pont. A kutatási területem az úgynevezett elfolyósodásnak nevezett folyamat, ez nagyjából azt jelenti, hogy hol és milyen napszakokban alakulhat ki kis mennyiségű folyékony víz a Marson. Erre már konkrét kísérlet is indult volna az ESA és a Roszkozmosz együttműködéseként, amely érthető okokból egyelőre parkolópályára került, ezért egyelőre nem tudni, mikor tud elindulni az ezt vizsgáló műszer. Mindenesetre ez is segíthet abban, hogy olyan vízforrást találjunk a vörös bolygón, amely aztán az oda vezető emberi küldetéseket tudja támogatni.