Mars fascynował ludzkość od dawna. W starożytności czczono go jako bóstwo. W czasach Keplera wyznaczono jego orbitę, sporządzono pierwsze szkice jego tarczy i wyznaczono czas marsjańskiej doby. Na początku XIX wieku znane były już prawie wszystkie podstawowe dane na temat Czerwonego Globu: okres obiegu wokół Słońca, długość dnia. Masa i gęstość planety, odległość od Słońca, długość dnia, wartość siły ciążenia na powierzchni planety oraz kąt nachylenia do płaszczyzny orbity. Następnie odkryto istnienie atmosfery na podstawie zmian na powierzchni i rozmiarów czap biegunowych w zależności od marsjańskiej pory roku. Dodatkowo odkryto księżyce Marsa i kanały na jego powierzchni. Dokonanie odkryć od czasów Keplera umożliwiła luneta i teleskop. Po pierwszych lotach w kosmos, sondy bezzałogowe podjęły badania Marsa. Marinery 4,6,7,9 przesłały na Ziemię pierwsze wyniki badań i obrazy planety. Mars 2 i 3 wylądowały na powierzchni planety. Vikingi 1 i 2 przesłały wyniki badań gruntu. Po kilkuletniej przerwie wysłano Mars Observera oraz Phobosy 1 i 2, misje, które zakończyły się niepowodzeniem. W latach 1996 - 1999 Marsa badał Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder oraz robot Sojourner. Nie obeszło się bez niepowodzeń. Misje Mars 96 i Mars Climate Orbiter utracono na wskutek błędów w konstrukcji rakiety nośnej lub błędów w przeliczeniu odległości. W drodze na Marsa są japońska sonda Nozomi (Planet B) i Mars Polar Lander.

Jednak wszystkie powyżej wymienione sondy leciały w jedną stronę. Z Ziemi na Marsa. Z Marsa na Ziemię wracały jedynie przekazy radiowe wyników badań oraz zdjęcia zrobione z powierzchni planety i z orbity. Nie dostarczą one odpowiedzi na wiele pytań dotyczących planety. Konieczne będzie dostarczenie próbek gruntu i wysłanie człowieka, aby przeprowadzić pełniejszą eksplorację. A w tym przypadku podróż odbędzie się w obie strony.

Wczesne koncepcje podróży na Marsa i z powrotem miały jedną wspólną cechę: przewidywano w nich konieczność zabrania paliwa na podróż w obie strony. Dla misji przywiezienia próbek z Marsa (Mars Sample Return) opracowano 2 rodzaje projektów.

1) Wysłanie 1 dużej rakiety ze statkiem posiadającym zapas paliwa na lot w obie strony. W lądowniku znajdowałby się robot do pobierania próbek, które umieściłby w pojemniku statku powrotnego. 1,5 roku później rakieta wystartowałaby i po 8 miesiącach próbki trafiłyby na Ziemię.

2) Wysłanie 2 statków na pokładzie 2 mniejszych rakiet. Pierwszy składałby się z pojazdu powrotnego (ERV) z paliwem na lot do Ziemi z orbity Marsa. Po dotarciu do Marsa ERV zostałby na orbicie. Drugi - to pojazd startujący z paliwem na lot z planety na orbitę marsjańską (MAV - Mars Ascend Vehicle) z robotem i pojemnikiem na próbki. Wylądowałby on na Marsie. Robot pobrałby próbki i umieściłby je w pojemniku. MAV wystartowałby z pojemnikiem i spotykał się na orbicie okołomarsjańskiej z pojazdem powrotnym. Następnie po przekazaniu pojemnika na pokład ERV, po odrzuceniu MAV wyruszyłby w drogę powrotną jak poprzednio.

Pierwszy projekt okazał się zbyt kosztowny, mimo, iż nie był skomplikowany. Pojazd byłby duży i potrzebowałby dużej rakiety, a to kosztowało. Drugi projekt był tańszy, ale jego złożoność i stopień ryzyka towarzyszącego spotkaniu na orbicie okołomarsjańskiej były zbyt duże. Poza tym, technologie zdalnego sterowania takim spotkaniem na orbicie okołomarsjańskiej nawet z wykorzystaniem wirtualnej obecności człowieka rozbiły się o prosty fakt występowania opóźnienia w łączności Ziemia - Mars.

Dla wypraw załogowych na Marsa podstawą był opracowany w latach 40-tych przez Wernera von Brauna program Das Marsprojekt. Zakładał on budowę orbitalnej infrastruktury do budowy flotylli statków wystrzeliwanych w kierunku Czerwonej Planety. Późniejsze wersje tego projektu rozważano w 1969 roku i później, uaktualniając go technicznie do momentu opracowania tzw. Raportu 90-dniowego, gdzie koncepcję rozbudowano do planu potrzebującego więcej elementów niż jego pierwowzór. Najpierw zamierzano zbudować stacje orbitalne wyposażone w sprzęt do budowy i tankowania rejsowych statków Ziemia - Księżyc. Statki te przewiozłyby materiały do budowy kompleksu baz księżycowych. Połączona infrastruktura na orbicie wraz z bazami na Księżycu posłużyłaby do budowy gigantycznego statku zdolnego przenieść 1000 ton ładunku, który odbywałby rejsy Ziemia - Mars - Ziemia po trajektorii opozycyjnej. Podczas pobytu na orbicie Marsa, niewielki statek przewiózłby grupę naukowców na 30-dniowy pobyt na powierzchni planety. Taki statek ruszałby załadowany i ciężki, a wracałby pusty i lekki po zostawieniu w trakcie rejsu różnych fragmentów zbędnego wyposażenia. Od razu widać w powyżej omówionej koncepcji niesłychaną złożoność i obecność zbędnych elementów. Spowodowały one, że koszta projektu były gigantyczne, a realizacja przeciągnęłaby się na dziesiątki lat.

Podsumowując projekty tradycyjnych lotów bezzałogowych i załogowych na Marsa, można stwierdzić, że potrzebne były nowe rozwiązania, które uprościłyby konfiguracje misji i obniżyły ich koszty, a co za tym idzie, sprawiłyby, że staną się bardziej realne w najbliższym czasie. Jednym z rozwiązań jest produkcja paliwa in situ z atmosfery na Marsie. W przełomie lat 1989/90 było wiadomo, że Raport 90-dniowy nie ma szans na zrealizowanie, jak i powyżej omówione misje przywiezienia próbek z Marsa. Dlatego w amerykańskiej firmie Martin-Marietta opracowano założenia produkcji paliwa in situ sięgając po prace prof. Roberta Asha z 1976 roku. Stały się one jedną z podstaw przy planowaniu lotów załogowych i bezzałogowych na Czerwony Glob. Był to wynik zastosowania koncepcji wykorzystania lokalnych zasobów, w skład której wchodziła produkcja paliwa in situ.

Jak wiadomo, atmosfera na marsjańska składa się z 95% CO2 i 2,7% N2. Dlatego pod uwagę wzięto dwa układy paliwa i utleniacza, które można z niej uzyskać: tlenek węgla / tlen oraz metan / tlen.

Pierwszym kandydatem jako paliwo uzyskane in situ jest tlenek węgla/tlen. Można go otrzymać w reakcji rozkładu dwutlenku węgla w przebiegającej następująco:


2CO₂ --> 2CO + O₂


Całość zachodzi w wysokiej temperaturze 1100 C w reaktorze składającym się z tysięcy małych ceramicznych rurek tlenku cyrkonu.

Webmaster: Piotr Moskal

Ogólne pytania proszę kierować pod adres mspolska@kki.net.pl
Copyright © The Mars Society 1998