65 éve zajlanak emberes űrutazások, és ez idő alatt a legnagyobb távolságot idén áprilisban teljesítette az Artemis II legénysége, akik 406 771 kilométerre távolodtak el bolygónktól. Ez körülbelül 1,36 fénymásodperc: ennyire terjed ki az emberiség előrenyomulása a kozmoszban. De milyen távolra küldhetnénk emberi űrhajósokat, ha akarnánk? Valószínűleg nem túl messzire. Mégis, ezen a ponton talán érdemes megvizsgálni, mi történne, ha jelentősen túllépnénk a jelenlegi emberi űrkutatási tervek realitásain.
Ha valamilyen okból most azonnal embereket küldenének a Marsra, a helyzet bonyolult és kockázatos lenne, de valószínűleg sikerrel járna a küldetés. Optimális bolygóhelyzetek esetén az odaút mindössze hét hónapig tartana, és lehet, hogy még ennél is gyorsabban vissza lehetne jönni. Nézzünk tehát valami még merészebbet. Mi lenne, ha egy emberes küldetést indítanánk a Szaturnuszhoz?
Benzinkút a Titánnál
A terv egyszerű: elrepülni a Szaturnuszhoz, mintákat gyűjteni az Enceladusról, a gázóriás felszín alatti óceánnal rendelkező jeges holdjáról, és a Titánról, a Naprendszer legnagyobb ismert holdjáról, amelyen metántavak és komplex kémiai folyamatok találhatók, majd hazarepülni. Gyerekjáték. Mennyi időbe telne ez? Egy vonatkozó tanulmány szerint, amely a Szaturnusz-rendszerbe irányuló mintavételi küldetés megvalósíthatóságát értékelte, az teljes utazás körülbelül 17 földi évet venne igénybe.
„A NASA Innovatív Fejlett Koncepciók Programja keretében kezdtünk el ezzel foglalkozni” – mondja Geoffrey Landis, a tanulmány szerzője, a NASA John Glenn Központ fizikusa és rakétatudósa. „Hogy mi lenne az, ami igazán nagy kihívást jelentene. És arra jutottunk, hogy még senki sem foglalkozott egy Titánra irányuló mintavételi küldetéssel” – folytatja.
Az űrkutatás, különösen az emberi űrutazást is felölelő javaslatok egyik kulcsfontosságú szempontja a helyszíni erőforrások kihasználása. Ez alapvetően azt jelenti, hogy meg kell keresni, mi lehet ott az űrben, ami felhasználható a küldetés céljának eléréséhez. A Titánról származó minták visszahozatalára vonatkozó terv kidolgozásakor a kutatók arra jutottak, hogy már rendelkeznek a szükséges technológiák nagy részével, és a projekt nagyrészt megvalósítható lehet. Remek ötletük született a szükséges hajtóanyag tömegének csökkentésére is: miután eljutnak a Titánra, néhány évet azzal töltenének, hogy a metánban gazdag légkör és a felszín alatt eltemetett vízjég anyagát üzemanyaggá alakítsák.
Az egyik nagy kihívást a visszatérő jármű jelentette, amelyet a Titánon kell feltölteni. Erre több különböző koncepciót dolgoztak ki, egy ponton még egy négyrotoros helikoptert is fontolóra vettek. Végül egy olyan szerkezetet találtak a legmegfelelőbbnek, amely az előállított üzemanyaggal együtt felfúvódna.
„Megmutattuk, hogy alapvetően megvalósítható lenne az üzemanyagot a Titánon található anyagokból előállítani”
– mondja Landis.
A hipotetikus legénységnek akkor lehet a legjobb esélye a túlélésre, ha előreküldünk néhány ember nélküli küldetést, hogy ezek során elkezdődhessen az üzemanyag előállítása, és a minták begyűjtése, majd pályára állítása. A legénység így csak átrepül a Szaturnusz-rendszerén, begyűjti a mintákat, üzemanyagot vételez a bolygóközi „benzinkútnál”, és már indulhat is haza. Ezzel számos évet le lehetne faragni az üzemanyag előállításához szükséges időből, de így is több mint egy évtizedes űrutazással kell számolni. „A teljes utazás hosszú időt vesz igénybe, szóval sehogy sem gyors ez a küldetés” – mondja Landis, aki egyben sci-fi író is. „Ez valószínűleg egy kicsit túl hosszú az emberek számára.”
Súlyos gondok
A rakéták esetében mindig figyelembe kell venni a delta-v-t is, amely az űrhajó tömegegységre jutó impulzusát méri, amely a gyorsításhoz, a lassításhoz és a pályamódosításhoz szükséges. A kérdéses űrhajónak nagynak kell lennie, így mozgatásához rengeteg üzemanyagra van szükség. Persze, meg lehet próbálni kihasználni a Föld és más bolygók melletti gravitációs hintamanővereket a gyorsításhoz, de egy emberes küldetésnél nem igazán megvalósítható a lassú kezdeti pálya és az üzemanyaggal való spórolás, mert ezek mind megnyújtják a menetidőt.
Az visszaúti üzemanyagon megtakarított tömeget élelemmel kell kompenzálni, és egy 17 éves utazáshoz ebből is rengetegre lenne szükség. Az űrhajósok általában sokkal több kalóriát fogyasztanak, mint a Földön élő emberek, és mivel még nem fejlesztettünk ki módszert az élelmiszer nagy léptékű űrbeli előállítására (az űrállomáson megtermesztett néhány paradicsom és salátafej nem releváns), az egész útra minden élelmiszert magukkal kell vinniük. Persze választhatnánk rendkívüli kalóriatartalmú élelmiszereket, sok zsírral és olajjal, de ez nem biztosítana kiegyensúlyozott étrendet.
Ha egészséges tápanyagbevitelt szeretnénk elérni, napi 2 kilogramm élelemmel számolhatunk űrhajósonként. Ez a teljes utazásra több mint 12 tonna élelmet jelent fejenként.
Tehát minden, ami ezzel a projekttel kapcsolatos, hatalmas mennyiségekről szól. És akkor még nem is beszéltünk olyan kockázatokról, mint a bolygóközi térben fellépő sugárzás, amely ellen az űrhajót le kell árnyékolni, ami még több súlyt jelent. Visszatérve a delta-v-re, ez azt is jelenti, hogy minél több tömeget kell mozgatni, annál több üzemanyagra is szükség lesz.
„Az első dolog, amit igazán szeretnék kifejleszteni, az a hajtóműrendszer, amellyel el lehet jutni a Szaturnuszig és vissza. Ez egy nagyon-nagyon hosszú út lesz, ha a meglévő vegyi hajtóműrendszereket használjuk. Nagyon szeretnék egy nagyobb tolóerővel és nagyobb fajlagos impulzussal rendelkező rendszert, például egy nukleáris termikus hajtóművet” – mondta Landis.
A NASA az 1960-as években a NERVA-projekt keretében már tanulmányozott ilyen rendszereket, és az ügynökség újra vizsgálja ezeket, mint lehetséges megoldást arra, hogy az embereket ne hónapok, hanem hetek alatt juthassanak el a Marsra. Az egyik koncepcionális lehetőség szerint az utazási idő így 45 nap lehetne, ami pusztán a repülési időt tekintve egészen jól kezelhetőnek tűnik. A Szaturnusz esetében még így is több év lenne az út, de nem egy évtized, ami szintén realisztikusabb.
***
Összességében tehát úgy tűnik, hogy a jelenlegi módszerekkel még nem megvalósítható egy emberes utazás a Szaturnuszra. Ha megpróbálnánk, valószínűleg megölnénk a legénységet. De pár éven belül már létezhetnek olyan technológiák, amelyek jelentősen javítják az esélyeket arra, hogy emberi űrhajósok jussanak el a gyűrűs bolygóhoz, és onnan biztonságosan vissza is térjenek.
