A Marsra történő utazás jelenleg nehézkes vállalkozás, amire eleve csak 26 havonta nyílik lehetőség, amikor a Mars és a Föld pályái a legközelebb kerülnek egymáshoz, ám még ekkor is, a jelenlegi technológia mellett az út a vörös bolygóra 6-9 hónapot vesz igénybe. Ez pedig nem csak logisztikai probléma, de ezen idő alatt az űrhajót (és az abban utazó személyzetet, valamint érzékeny eszközöket) jelentős sugárterhelés éri. Magyarán az, hogy valamiképp lefaragjunk ebből az időtartamból, a Mars meghódításának a kulcskérdése.

Több technológia is fejlesztés alatt áll, vagy létezik koncepciószinten: a különböző nukleáris meghajtások esetén (NTP/NEP) például az említett időtartam akár a hatodára – 100 napra is csökkenthető. Ennél is radikálisabb tervvel álltak elő a kanadai McGill Egyetem kutatói: az általuk javasolt meghajtással az út másfél hónapra sorvadna. A mérnökök a tervet a NASA 2018-as kihívására rakták össze, melyben az űrügynökség olyan megoldást keresett, amivel leglább 1 tonna hasznos terhet lehet a Marsra szállítani legfeljebb 45 nap alatt.

A koncepció – lézer-termális meghajtás (LTP) – alapját a Földön elhelyezett nagy teljesítményű infravörös lézerek sora jelenti. Az így kialakult kombinált sugárnyaláb 10 méteres átmérővel rendelkezne, a hullámhossza pedig egy mikron, tehát szabad szemmel nem is lehetne látni. A sugár összteljesítménye 100 megawatt lenne, ami egyébként nagyjából 80 ezer amerikai háztartás működtetéséhez elég. Az űrben keringő rakományt ellátnák egy olyan fényvisszaverő rendszerrel, amely a Földről érkező sugarat átirányítja a melegítőkamrába, ahol hidrogénplazma található. A kamra magját ezután 40 ezer kelvinre melegítik, és az akörül áramló hidrogén 10 ezer kelvinre forrósodik – majd távozik egy csövön keresztül. Ez olyan erős löketet jelent, hogy a hajó 58 percen belül eltávolodik a Föld közeléből. (Természetesen kisegítőhajtóművek is akadnak – ezek igazítanák a hajót a lézernyaláb irányába, mivel a Föld forog, így a beesési szög is változik.)

Amikor a sugár kikapcsol, a rakomány már a Földhöz képest 17 km/sec sebességre gyorsult – ez olyan gyors, hogy a Hold pályája 8 óra alatt elérhető így. Mivel az űrben nincs ellenállás, ezért a Marsot is nagyjából ezzel, tehát körülbelül 16 km/sec sebességgel érné el a jármű. Maga a jármű egyébként a gyorsítást követően leválna a rakományról, Föld körüli pályán maradna, és miután feltöltötték hidrogénnel, újra fel lehetne használni.

A problémák egy része azonban a Mars elérésekor kezdődik: a jármű nem vihet magával hajtóanyagot a lassításhoz, mivel ez csökkentené a hasznos teher mennyiségét. A szükséges üzemanyag miatt a feladatként megszabott 1000 kg-nak csak 6 százaléka lehetne hasznos teher, illetve a Marson egyelőre nincs lézernyaláb, sem megfelelő jármű, amelyhez a rakomány hozzácsatlakozhatna és lelassulhatna. Az egyedüli megoldás tehát a Mars légköre segítségével történő fékezés, ami viszont elég rizikós, mivel a Mars atmoszférája hígabb a Földinél (ez már a marsjárók landolásánál is komoly kihívást jelentett), ráadásul ha minden nagyon jól megy, a fékezés akkor is 8 g (a földi gravitációs gyorsulást értve itt) körüli terhelést jelent, ami az emberi szervezet számára az elviselhetőség határán mozog.

Magyarán még akad megoldandó feladat akad, mielőtt lézeres rásegítéssel utazhatnánk a Marsra – nem véletlen, hogy a technológiát a hetvenes évek óta tanulmányozzák, de eddig váratott magára a gyakorlati alkalmazás. És bár azóta fejlődött a technológia, a gyors Marsutazás még a távolba vész. Egyébként a NASA több irányított lézeres technológiát is vizsgál, a mostani viszont annyiban különbözik a többitől, hogy ezt bolygóközi utazásra szánják, míg eddig a hasonló megoldásokkal inkább a naprendszerek közti utazást vizsgálták. Egyébként a kanadai tudósok végső célja is ez utóbbi lenne, csak előtte bolygóközi utazásra fejlesztenék ki a gyakorlatban ezt a technológiát.

A legtöbb kihívást pedig jelenleg az jelenti, hogy az LTP a legújabb technológiák ötvözete lenne – a melegítőtartály például az egyik legnagyobb kérdőjel: lehetséges-e egyáltalán a hidrogént 10 ezer kelvinre melegíteni, miközben a tartály falait hidegen tartjuk? A számítások szerint elméletileg igen, más lapra tartozik a cudar gyakorlat, amiről semmit sem tudni, mivel jelenleg nincs 100 MW-os lézerünk a teszthez.

Szóval – ahogy fentebb is írtuk – a tényleges LTP hajtóműig még nagyon sokat kell aludni, de ha az utazás a Marsra tényleg heteket jelentene hónapok helyett az több, már említett problémát is orvosolna a logisztikától kezdve egészen a legénység egészségének megőrzéséig. Egy ilyen gyorsjárat a Föld és a Mars között pedig sebessé tenni a Marsi infrastruktúrák megépítését is – ez utóbbiba olyan, a Hold körülre tervezett Gateway űrállomáshoz hasonló is tartozik a Mars körül, amit a Lockheed Martin javasolt Mars Base Camp néven.

A kutatásvezetője szerint tehát a fentiek miatt az első emberek nem lézerrel jutnak majd el a Marsra. Ahogy azonban egyre több ember él majd a vörös bolygón, és növekszik a kolónia mérete, ez a gyorsjárat szükséges, egyben megvalósítható lesz, mivel akkor a helyszínen megépíthetővé válik a lassításhoz szükséges marsi lézerrendszer. Mindez időben körülbelül azt jelenti, hogy ilyen utazásra nagyjából egy évtizeddel azt követően kerülhet sor, hogy az első emberek a Mars talajára léptek, vagyis talán a 40-es években.

(Fotó:Phys.Org/CC BY 4.0, Getty Images)