Kako se priprema teren za prve ljudske korake na Marsu, Nacionalne akademije znanosti, inženjerstva i medicine objavile su opsežan dokument u kojem se postavlja znanstveni okvir za početne misije s posadom, razvijen u suradnji sa znanstvenicima sa Sveučilišta Penn State.
U izvješću, koje služi kao temelj NASA-inom planiranju, određeni su ključni znanstveni ciljevi te su predložene četiri misijske kampanje osmišljene kako bi se iz prvih triju slijetanja ostvario najveći mogući znanstveni doprinos.
Znanstveni “playbook” za prve tri misije
U pripremi izvješća sudjelovali su stručnjaci iz više američkih institucija, među njima i istraživači sa Sveučilišta Penn State, koji su radili u upravnom odboru i tematskim panelima. Njihovi doprinosi obuhvatili su atmosferske znanosti, astrobiologiju, biološke i fizikalne znanosti te zdravlje posade u uvjetima dugotrajnog svemirskog leta.
“Stručnost Penn State-a pomogla je oblikovati znanstvene ciljeve i preporuke najvišeg prioriteta za ljudsko istraživanje Marsa”, rekao je Andrew Read, viši prorektor za istraživanja na tom sveučilištu. “Ovo je uzbudljiv trenutak za nas kao znanstvenike. Postavljamo orijentire koji će preoblikovati naše znanje o Marsu i, na dubljoj razini, o našem mjestu u svemiru. To ističe istraživačku izvrsnost Penn State-a i kalibar našeg nastavnog kadra, čija vizija i stručnost utječu na budućnost istraživanja svemira.”
Izvješće na 240 stranica predstavlja znanstveno utemeljen okvir za prve misije s posadom. Balansira ambiciju znanstvenih ciljeva s postojećim NASA-inim planovima i tehnološkim ograničenjima te služi kao pregled ključnih pitanja koja bi trebala voditi početnu fazu istraživanja. Dokument definira što treba istražiti na Marsu i zašto su ti ciljevi važni, navodi James Pawelczyk, izvanredni profesor fiziologije i kineziologije na Penn Stateu i član upravnog odbora izvješća.
Pawelczyk se u svom znanstvenom radu bavi neuralnom regulacijom krvotoka i fiziologijom ljudi u svemirskim uvjetima. Bio je član posade NASA-ine misije Space Shuttle STS-90 te je u svemiru proveo više od 381 sat.
“Ovo izvješće promatra istraživanje na drukčiji način nego što je to bio slučaj u dosadašnjim misijama s ljudskom posadom”, rekao je Pawelczyk. “Razmatra se znanost o samom Marsu, o njegovoj geologiji, ali i znanost o boravku na Marsu. Ljudi će se naći u posve novom okruženju, a možda najsnažniji trenutak bit će pogled prema nebu, gdje će se među zvijezdama vidjeti mala plavičasta točka koja predstavlja Zemlju. To će biti najudaljenije i najizoliranije što su ljudi ikada bili.”
Izvješće se nadovezuje na NASA-in okvir “Moon to Mars”, koji koristi lunarne misije za razvoj i testiranje tehnologija potrebnih za istraživanje dubljeg svemira. Proširuje postojeće znanstvene ciljeve i identificira ciljeve koji dosad nisu bili precizno definirani. Odvojeni dokument bavit će se znanstvenim prioritetima za faze misije koje se odvijaju u međuzvjezdanom prostoru tijekom putovanja do Marsa i povratka.
“Odvesti ljude na Mars i vratiti ih natrag cilj je koji se može ostvariti u sljedećih 20 godina”, rekao je James Kasting, umirovljeni profesor geoznanosti na Penn State-u i član upravnog odbora izvješća, specijaliziran za evoluciju atmosfera i planetarne atmosfere. “No potrebno je postići suglasnost o tome koliko oprezni trebamo biti u pogledu planetarne zaštite, i prema Marsu i prema Zemlji. Zalažem se za razumna polazišta koja omogućuju napredak, ali pritom čuvaju sigurnost.”
Četiri kampanje i ključni parametri misija
Izvješće detaljno razrađuje najvažnije ciljeve u svim relevantnim granama znanosti te ih grupira u kampanje koje bi se trebale provesti na površini Marsa tijekom prva tri slijetanja. Za ostvarenje tih ciljeva svaka kampanja ima vlastitu mapu puta, koja obuhvaća potrebnu opremu i kapacitete, kriterije za odabir mjesta slijetanja, poput područja s dostupnim ledom ili pristupačnim špiljama, te ključne uzorke i mjerenja koja je potrebno prikupiti prije dolaska ljudi, tijekom njihova boravka na Marsu i nakon povratka na Zemlju.
Dokument razmatra i ključne parametre misija, među njima veličinu posade i trajanje boravka na površini, te analizira kako ti faktori mogu utjecati na redoslijed provođenja pojedinih kampanja.
U izvješću je identificiran niz ciljeva najvišeg prioriteta koji obuhvaćaju astrobiologiju, planetarne znanosti, ljudsko zdravlje i korištenje lokalnih resursa:
-
U istraživačkoj zoni treba utvrditi može li se pronaći tragove bilo kojeg od sljedećih svojstava: pogodnosti za život (habitabilnosti), autohtonog sadašnjeg ili nekadašnjeg života i/ili autohtone prebiotičke kemije.
-
Potrebno je karakterizirati prošle i sadašnje cikluse vode i CO₂ te pripadne spremnike unutar istraživačke zone kako bi se razumjela njihova evolucija.
-
Treba kartirati i opisati geološki zapis te potencijalna mikro-staništa u istraživačkoj zoni kako bi se rekonstruirala evolucija Marsa i osigurao geološki kontekst za ostala istraživanja, uključujući proučavanje udara asteroida, vulkanske i intruzivne magmatske aktivnosti, sedimentnog zapisa, reljefnih oblika te hlapljivih tvari, uključujući tekućine i led.
-
Potrebno je odrediti dugoročni učinak cjelovitog marsovskog okoliša na fiziološko, kognitivno i emocionalno zdravlje posade, uključujući dinamiku tima, te potvrditi učinkovitost zaštitnih protumjera.
-
Treba utvrditi što kontrolira nastanak i razvoj velikih prašinskih oluja, koje dominiraju današnjom varijabilnošću marsovske atmosfere.
-
Nužno je karakterizirati marsovsko okruženje za potrebe iskorištavanja lokalnih resursa (in situ resource utilization, ISRU) i odrediti primjene povezane s ISRU obradom, s konačnim ciljem da se obuhvati puni raspon materijala potrebnih za trajni boravak, uz rani naglasak na vodi i pogonskim gorivima.
-
Treba utvrditi utječe li cjeloviti marsovski okoliš na reprodukciju ili funkcionalni genom kroz više generacija barem jedne modelne biljne vrste i jedne modelne životinjske vrste.
-
Tijekom cijele misije potrebno je pratiti dinamiku mikrobnih populacija i raspodjelu vrsta u biološkim sustavima i nastanjivim prostorima te provjeriti jesu li ti procesi stabilni i ne djeluju li štetno na zdravlje članova posade i njihovu izvedbu.
-
Potrebno je karakterizirati učinke marsovske prašine na ljudsku fiziologiju i trajnost tehničkih sustava.
-
Treba odrediti dugoročni učinak cjelovitog marsovskog okoliša na fiziologiju i razvoj biljaka i životinja kroz više generacija, kada god je to moguće, kao dijela integriranog ekosustava biljaka, mikroorganizama i životinja.
-
Nužno je karakterizirati primarno i sekundarno zračenje na ključnim lokacijama u staništu posade i na astrobiološkim mjestima uzorkovanja, kako bi se pravilno interpretiralo prikupljanje uzoraka i unaprijedili modeli rizika budućih misija.
Znanost putuje zajedno s posadom
“Velika je privilegija raditi na izvješću ovakvog značaja”, rekao je Pawelczyk te dodao da je tim tijekom pripreme dokumenta konzultirao stotine stručnjaka iz različitih područja. “Ako budemo uspješni, ljudi će po prvi put zakoračiti na drugo planetarno tijelo, na drugi planet. A poruka koju šaljemo ovim izvješćem jest da znanost putuje zajedno s posadom.”
Izvješće ne određuje samo znanstvene ciljeve početnih misija na Mars, nego i načela prema kojima bi ljudsko istraživanje trebalo funkcionirati kada Mars postane mjesto stvarnog boravka i rada, a ne samo udaljeni cilj robotskih sondi.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
