Του Γιώργου Λώλου, επίτιμου καθηγητή πυρηνικής και σωματιδιακής φυσικής, University of Regina, Καναδά
Με την επιτυχημένη αποστολή γύρω από την Σελήνη του Artemis II, ήρθε ξανά στο προσκήνιο το επανδρωμένο διαστημικό πρόγραμμα της NASA και ιδίως τα σχέδια για την πρώτη αποστολή για εγκατάσταση στον Άρη. Αν και αποστολές στη Σελήνη έχουν γίνει λίγο πολύ «τεχνικά εύκολες» – που κάθε άλλο είναι – ο Άρης είναι μια τελείως άλλη προσπάθεια με τεράστιες δυσκολίες και κινδύνους που τα ΜΜΕ αγνοούν. Είτε από έλλειψη γνώσεων είτε από τον ενθουσιασμό που διατρέχει όλους μας για οτιδήποτε έχει να κάνει με το διάστημα. Είναι καλό όμως να εξετάσουμε με επιστημονική ακρίβεια και με δεδομένα, τι ακριβώς εμπλέκεται σε μια τέτοια επιχείρηση.
Ο κόκκινος πλανήτης
Ο Άρης, τέταρτος πλανήτης από τον Ήλιο, είναι μικρότερος της Γης και ως εκ τούτου η βαρύτητα του είναι 38% αυτής της Γης. Με την κίνηση των πλανητών γύρω από τον Ήλιο, οι αποστάσεις μεταξύ Γης και Άρη κυμαίνονται από την ελάχιστη που είναι 54,6 εκατομμύρια χιλιόμετρα (όταν και οι δυο πλανήτες είναι στην ίδια πλευρά του Ηλίου), μέχρι την μέγιστη που είναι 401 εκατομμύρια χιλιόμετρα, όταν είναι στην απέναντι πλευρά. Η μέση απόσταση είναι περίπου 225 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Αυτό συνεπάγεται ότι οι επικοινωνίες με ένα διαστημόπλοιο στον Άρη θα χρειάζονται για να φθάσουν μεταξύ 3 και 22 λεπτών, προς μια κατεύθυνση. Για τη Σελήνη το αντίστοιχο είναι 1,2 δευτερόλεπτα. Η ατμοσφαιρική πίεση στον Άρη είναι εξαιρετικά χαμηλή, περίπου το 1% αυτής στη Γη και αποτελείται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα, με μικρά ποσοστά αζώτου και αργού. Αυτή, η ουσιαστικά έλλειψη θερμοδυναμικής ατμόσφαιρας, προκαλεί τεράστιες διακυμάνσεις στην θερμοκρασία στην επιφάνεια του πλανήτη, με μέγιστη τους 27 βαθμούς Κελσίου την ημέρα στον ῎Ισημερινό῎, ενώ πέφτει στους –133 βαθμούς το βράδυ. Μέση θερμοκρασία είναι περίπου -65 βαθμοί. Με μηδέν υγρασία και τέτοιες θερμοκρασίες είναι τόσο αφιλόξενος όσο και η Σελήνη.
Οι μη επανδρωμένες αποστολές στον Άρη έχουν εμπλουτίσει τις γνώσεις μας για τον πλανήτη. Νερό, σε υγρή κατάσταση, κάποτε είχε δημιουργήσει λίμνες και ποταμούς αλλά τώρα βρίσκεται μόνο στο υπέδαφος ως πάγος, κυρίως στους δυο πόλους. Οργανικά μόρια έχουν ανιχνευτεί μαζί με στοιχεία όπως θειάφι, άζωτο, οξυγόνο, άνθρακα και κάλιο. Αν και η ατμόσφαιρα είναι πολύ αραιά, έχουν παρατηρηθεί ανεμοστρόβιλοι. Ο Άρης δεν έχει μαγνητικό πεδίο και με μια τόσο αραιά ατμόσφαιρα σχεδόν τίποτα δεν εμποδίζει την κοσμική ακτινοβολία και τις ηλιακές εκλάμψεις να βομβαρδίζουν την επιφάνεια. Έτσι λοιπόν ένας επισκέπτης στον Άρη, εκτός της θερμοκρασίας, της ξηρασίας, της έλλειψης οξυγόνου, της χαμηλής βαρύτητας και όλα τα άλλα… ευχάριστα, θα δέχεται και αυξημένη δόση ακτινοβολίας. Εδώ αρχίζουν τα σοβαρά προβλήματα. Στην επιφάνεια του Άρη ένα άτομο εκτεθειμένο θα λαμβάνει σε τέσσερις ημέρες όση δόση θα λάβει στην Γη σε ένα χρόνο! Δηλαδή σχεδόν 250 φορές υψηλότερη δόση. Αν κατά την διάρκεια της παραμονής στον Άρη ο ήλιος δημιουργεί εκλάμψεις, η κατάσταση χειροτερεύει σημαντικά.
Το ταξίδι και οι δυσκολίες του
Το ταξίδι στον Άρη, με την τεχνολογία του σήμερα, χρειάζεται κάπου έξι με εννέα μήνες. Η διαφορά των τριών μηνών εξαρτάται από το αν η οικονομία στα καύσιμα είναι o καθοριστικός παράγοντας ή ο μειωμένος χρόνος στο διάστημα είναι το ζητούμενο.
Πόσο καίει το «όχημα»; Αποστολή με ταξίδι έξι μηνών είναι εφικτή αλλά απαιτεί πολύ πιο μεγάλες ποσότητες καυσίμων και πιο ανεπτυγμένες μεθόδους πρόωσης από τις συμβατικές. Ο συνδυασμός πυρηνικής∕θερμικής πρόωσης είναι μια πρόταση για το μέλλον. Η NASA πάντως υπολογίζει σε ταξίδι εννέα μηνών.
Η ποσότητα και μάζα των καυσίμων είναι κάτι για το οποίο οι ειδικοί χάνουν τον ύπνο τους κάνοντας υπολογισμούς, ενώ ο απλός πολίτης που παρακολουθεί με δέος την εκτόξευση ούτε καν το σκέπτεται. Ας πάρουμε ως παράδειγμα την αποστολή Artemis II προς τη Σελήνη, έναν στόχο που είναι στο ίδιο «οικοδομικό τετράγωνο» με τη Γη, σε σύγκριση με την αποστολή ανθρώπων στον Άρη. Το όχημα (διαστημόπλοιο) Orion, που είναι το μόνο τμήμα του όλου συστήματος που μεταφέρει το πλήρωμα και επιστρέφει στην Γη, έχει μάζα 15.603 κιλά. Για να σταλούν, λοιπόν, αυτά τα 15.603 κιλά, συν το πλήρωμα, και να επιστρέψουν με ασφάλεια, χρειάζεται ένα πυραυλικό σύστημα με μάζα 2,6 εκατομμυρίων κιλών με το καύσιμο να είναι η μερίδα του λέοντος. Επίσης το service moduleέχει άλλα 8.600 κιλά καυσίμου για τις απαραίτητες μανούβρες στο διάστημα. Και αυτό για τη Σελήνη, με το όχημα μεταφοράς και επιβίωσης τεσσάρων ατόμων για δέκα ημέρες να είναι ένα κλουβί 5 μέτρων πλάτους. Στην Εικόνα 1 φαίνεται το μέγεθος των τριών προωθητικών τμημάτων που περιέχουν όλο το καύσιμο που απαιτείται για να φέρει τα δύο οχήματα (Orion και Service Module), σε τροχιά για την Σελήνη. Τα προωθητικά τμήματα (ο κύριος πύραυλος και οι δύο πλευρικοί booster) μετά την εξάντληση του καυσίμου τους στην αρχική άνοδο, καταλήγουν στον ωκεανό.
Για την αποστολή αστροναυτών στον Άρη είναι οφθαλμοφανές ότι για ένα ταξίδι με επιστροφή, το διαστημικό όχημα ούτε διαστάσεων 5 μέτρων θα είναι ούτε με εφόδια για λίγες ημέρες. Μιλάμε για πολύ μεγαλύτερο από εκείνο της Σελήνης, άρα και με πολύ μεγαλύτερο βάρος. Οπότε η προωστική ισχύς για να αρχίσει το ταξίδι θα χρειαστεί πολύ μεγαλύτερη ποσότητα καυσίμων. Αυτό για ένα ταξίδι που θα βάλει τους αστροναύτες σε τροχιά γύρω από τον Άρη χωρίς να πατήσουν στον πλανήτη. Σε περίπτωση που πατήσουν στον Άρη, με προβλεπόμενη διαμονή στον πλανήτη 12 με 18 μήνες, είναι φανερό ότι οι ανάγκες διαβίωσης με τα αντίστοιχα εφόδια και βάρη αυξάνονται δραματικά.
Επίσης το μεγάλο βάρος των καυσίμων, για να εξέλθει ένα τέτοιο ογκώδες διαστημόπλοιο από τη γήινη βαρύτητα, από μόνο του απαιτεί περισσότερα καύσιμα! (καθώς κάθε αυξημένο μεταφερόμενο βάρος καυσίμων πρέπει να «σηκώσει» τον εαυτό του). Έτσι το βάρος απογειώσεως αυξάνεται λογαριθμικά. Αυτό είναι αποτέλεσμα της εξίσωσης του Tsiolkovsky, που είναι η βασική σχέση μεταβολής της ταχύτητας του φορέα (για τα διαφορετικά στάδια της τροχιάς του), της ταχύτητας εκτονώσεως των αερίων και της ολικής μάζας με το αναγκαίο καύσιμο, γνωστή και ως «ο λόγος των δύο μαζών».
Ας υποθέσουμε ότι τα ανωτέρω προβλήματα λύνονται και το διαστημόπλοιο ξεκινά το μακρινό ταξίδι. Το διαστημόπλοιο θα ακολουθήσει μια τροχιά που λέγεται Μεταφοράς Χόχμαν (Hohmann Τransfer Οrbit), όταν οι τροχιές Γης και Άρη είναι στην ιδεώδη σχετική θέση με αναφορά τον Ήλιο, κάτι που συμβαίνει κάθε 26 μήνες. Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2 για μια αποστολή ενός ρομπότ στον Άρη το 2013. Είναι χαρακτηριστική τροχιά όλων των αποστολών προς τα εκεί.
Το ταξίδι γίνεται σε τρεις φάσεις, μέχρι να τεθεί το διαστημόπλοιο στο διάστημα, δηλαδή εκτός βαρύτητας της Γης:
- Πρώτο στάδιο: Το διαστημόπλοιο μπαίνει σε χαμηλή τροχιά γύρω από την Γη (ταχύτητα περίπου 8 km/s).
- Δεύτερο στάδιο: Είσοδος σε τροχιά μεταφοράς εκτός βαρύτητας, με έξτρα ταχύτητα 3,6 – 4,3 km/s (TCM-1).
- Τρίτο στάδιο: Τώρα το σκάφος αρχίζει το ταξίδι προς τον Ήλιο (Ηλιοκεντρική τροχιά) με συνολική ταχύτητα (με σημείο αναφοράς τον Ήλιο πλέον), την ταχύτητα που έχει αποκτήσει (11,6 – 12,3 km/s) συν την ταχύτητα περιστροφής της Γης σχετικά με τον Ήλιο, που είναι περίπου 30 km/s, δηλαδή συνολικά περίπου 30 με 40 km/s (TCM-2).
Ακολουθώντας την ελλειπτική τροχιά (μπλε), η ταχύτητα του σκάφους αρχίζει να μειώνεται όπως απομακρύνεται από τον Ήλιο. Όταν φθάσει στην περιοχή που η βαρύτητα του Άρη αρχίζει να επιδρά στο σκάφος (TCM-3), η ταχύτητα του θα μειωθεί σε περίπου 24 km/s. Όταν το σκάφος εισέλθει στην ατμόσφαιρα του Άρη, μειώνεται η ταχύτητα του σε τιμές 5,5 με 7,5 km/s, εξαρτάται από το καύσιμο που διαθέτει και το βάρος του σκάφους. Με την ατμοσφαιρική αντίσταση, η ταχύτητα του πέφτει από 7,5 km/s στα περίπου 0,4 km/s οπότε με χρήση καυσίμων και αλεξίπτωτων φθάνει στο έδαφος με μηδέν ταχύτητα. Το διαστημόπλοιο τώρα είναι στην επιφάνεια του Άρη και το πλήρωμα θα μείνει απασχολημένο με τις επιστημονικές και άλλες εργασίες μέχρι το επόμενο χρονικό «παράθυρο» (πολλούς μήνες αργότερα) που θα επιτρέψει την επιστροφή στην Γη, με τον ίδιο τρόπο όπως έφθασε στον Άρη.
Φυσιολογικές επιπτώσεις ενός διαστημικού ταξιδιού
Αν και η βαρύτητα της Γης είναι δεδομένη η γενική ιδέα που έχουν οι περισσότεροι που βλέπουν έργα επιστημονικής φαντασίας, είναι πως είναι πανεύκολο να «κολυμπάς» στον αέρα σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας. Πρώτα από όλα ας ξεκαθαρίσουμε ότι, η εντύπωση ότι όταν ένα αντικείμενο είναι σε τροχιά γύρω από την Γη είναι εκτός του πεδίου βαρύτητας της Γης, είναι απολύτως λάθος! Ένα αντικείμενο για να είναι σε σταθερή κυκλική τροχιά γύρω από τη Γη το άνυσμα της συνισταμένης όλων των δυνάμεων που ασκούνται σε αυτό πρέπει να έχει κατεύθυνση προς το κέντρο του, και άξονα αυτό της ακτίνας. Είναι αυτή που χαρακτηρίζεται ως κεντρομόλος δύναμη. Ας πάρουμε, ως παράδειγμα, τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS). Αγνοώντας την ασθενική ατμοσφαιρική τριβή λόγω του ύψους που βρίσκεται (~400 km), η μόνη δύναμη που εκτελεί καθήκοντα κεντρομόλου είναι η βαρύτητα. Μάλιστα, ενώ η επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια της Γης στον 45ο παράλληλο είναι 9,81 m/s2, στον ISS είναι κατά μέσο όρο 8,75 m/s2. Για να κρατήσει σταθερή τροχιά ο ISS είναι αναγκαίο να διατηρεί το συνδυασμό της μάζας του, της ταχύτητας με αναφορά τη Γη και την ακτίνα της τροχιάς σε μια σταθερή τιμή ( mv2/R = σταθερά). Η απώλεια ταχύτητας λόγω τριβής με την ατμόσφαιρα οδηγεί σε απώλεια ακτίνας, περίπου 100 μέτρα κάθε ημέρα, οπότε χρειάζεται να χρησιμοποιεί προωθητήρες ώστε να παραμένει σε σταθερή τροχιά.
Η ερώτηση τώρα είναι, γιατί αφού ο ISS είναι στο πεδίο βαρύτητας της Γης οι επιβάτες του αιωρούνται μαζί με όλα τα αντικείμενα που δεν είναι δεμένα; Η εξήγηση είναι απλή όσο και να ακούγεται παράξενη. Όταν σε ένα αντικείμενο η μόνη δύναμη που εξασκείται επάνω του είναι αυτή της βαρύτητας, εξ ορισμού το αντικείμενο είναι σε «σε ελεύθερη πτώση» και το ίδιο ακριβώς ισχύει για τον ISS και για όλους τους δορυφόρους. Μια και οι επιβάτες «πέφτουν» με την ίδια ταχύτητα όσο και το σκάφος γύρω τους, φαίνεται ότι αιωρούνται ως προς το σκάφος τους. Επομένως, έστω και αν ο επιβάτης σηκώνει έναν αλτήρα 10 κιλών μάζας για εξάσκηση, δεν κάνει τίποτα γιατί ο αλτήρας «πέφτει» με την ίδια ταχύτητα με τα χέρια του. Η έννοια της βαρύτητας στις περιπτώσεις που τα αντικείμενα δεν φαίνεται να «πέφτουν» εξηγεί πολλά άλλα φαινόμενα. Στην πλευρά της Γης, π.χ. που βλέπει την Σελήνη, η θάλασσα είναι σε παλίρροια, δηλαδή φουσκώνει ενώ στην εκ διαμέτρου αντίθετη πλευρά της Γης, που λογικά θα έπρεπε να υπάρχει άμπωτη, η θάλασσα είναι επίσης σε παλίρροια αλλά με λιγότερη ένταση. Ο λόγος είναι ότι η Γη είναι σε ελεύθερη πτώση ως προς την Σελήνη, όπως και η Σελήνη είναι σε ελεύθερη πτώση ως προς την Γη, αλλά και οι δυο ικανοποιούν την εξίσωση της κεντρομόλου δυνάμεως για κάθε μία από τις δύο, γύρω από το κέντρο μάζας τους.
Η φυσιολογία μας έχει ιστορία εκατομμυρίων ετών και τα οστά, οι μύες, η καρδιά και όλα τα συστήματα που υποστηρίζουν την υγεία και την ζωή είναι εξελιγμένα για ένα περιβάλλον μόνο, αυτό της Γης με τη βαρύτητα της. Ένας βιολογικός οργανισμός, όπως όλα τα φυσικά συστήματα, είναι πολύ φειδωλός στην κατανάλωση ενέργειας όταν δεν απαιτείται κάποιο έργο. Οπότε όταν ένας αστροναύτης δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει το βάρος του, ή οποιoδήποτε άλλο βάρος να εξασκήσει τους μύες του, αυτοί ατροφούν. Τα οστά του παραμένουν ικανά ώστε να υποστηρίζουν το φαινομενικό βάρος του οπότε με τη σειρά τους ατροφούν.
Ας δούμε λοιπόν τι έχει μετρηθεί από επιβάτες του ISS που έμειναν και μεγάλο διάστημα (έξι μήνες) στον σταθμό. Αρχικά απώλεια οστικής πυκνότητας 1% με 2% τον μήνα. Οπότε μετά από έξι μήνες έχουν ουσιαστικά οστεοπενία. Στον ISS κάνουν ασκήσεις, όπως ποδήλατο και αντίστασης με λάστιχα, αλλά τίποτα δεν αντικαθιστά την διαρκή επιρροή της βαρύτητας. Τα προβλήματα όμως δεν σταματούν εκεί. Η καρδιά, τώρα, δεν έχει μεγάλο έργο στο να προωθεί το αίμα προς τον εγκέφαλο, οπότε εξοικονομεί ενέργεια στο ελάχιστο απαραίτητο να εξασφαλίσει τη ροή. Στον ISS, οι επιβάτες έκαναν καθημερινώς 2,5 ώρες διάδρομο και ασκήσεις με αντιστάσεις αλλά, παρόλα αυτά παρατηρήθηκε απώλεια μάζας στην αριστερή κοιλία της καρδιάς σε βαθμό 14%. Επίσης, υγρά τείνουν να μαζεύονται στο πρόσωπο προκαλώντας ρινικό φραγμό, πρηξίματα, προβλήματα στην όραση και στο ανοσοποιητικό σύστημα. Μερικά, αλλά όχι όλα τα συμπτώματα, σιγά σιγά αποκαθίστανται μετά την επιστροφή στην Γη αλλά και μακράς διάρκειας ἠ και μόνιμα ζητήματα έχουν παρατηρηθεί. Αυτά μετά από εξάμηνη παραμονή, όχι δύο ή παραπάνω χρόνων που θα απαιτηθεί για ένα ταξίδι στον Άρη.
Ακτινοβολία
Η Γη είναι υπό συνεχή βομβαρδισμό από την πρωτογενή κοσμική ακτινοβολία. Η ακτινοβολία έχει δύο κυρίως πηγές, κοσμικά φαινόμενα εκτός ηλιακού συστήματος και ακτινοβολία από τον Ήλιο. Η συνεχής ακτινοβολία είναι αποτέλεσμα εκρήξεων τύπου Σουπερνόβα, Πάλσαρ και γαλαξιακών ενεργών πυρήνων που παράγονται από μεγάλες Μαύρες Τρύπες οπές εντός και εκτός του Γαλαξία μας. Τα σωματίδια είναι κατά 94% πρωτόνια πολύ υψηλών ενεργειών, μαζί με σωματίδια άλφα (πυρήνες ηλίου) και άλλα πιο βαρέα στοιχεία. Λόγω των εξαιρετικά υψηλών ενεργειών τους είναι αδύνατον να γίνει αποτελεσματική θωράκιση του διαστημόπλοιου. Ο Ήλιος, επίσης, ιδίως όταν παρατηρούνται εκλάμψεις, είναι ιδιαίτερα επικίνδυνος λόγω τις μεγάλης ποσότητας πρωτονίων που εκπέμπει. Αυτή η πρωτογενής ακτινοβολία δημιουργεί μια δευτερογενή στην ατμόσφαιρα, λόγω πυρηνικών αντιδράσεων, με παραγωγή άλλων σωματιδίων.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης όμως, η ιονόσφαιρα και η ατμόσφαιρα μειώνουν κατά μεγάλο ποσοστό την πρωτογενή ακτινοβολία που φθάνει στο έδαφος. Το μαγνητικό πεδίο της Γης, ειδικά, λειτουργεί ως ασπίδα, ιδιαιτέρως για την άκρως επικίνδυνη ηλιακή ακτινοβολία. Μια σχηματική εικόνα της αλληλοεπιδράσεως ηλιακής ακτινοβολίας (Ηλιακού Ανέμου) και γήινου μαγνητικού πεδίου φαίνεται στην Εικόνα 3. Ο ISS είναι εντός του προστατευτικού μαγνητικού θόλου, αλλά ακόμη και σε αυτήν την περίπτωση, οι επιβάτες του είναι εκτεθειμένοι σε αυξημένη ακτινοβολία.
Ας εξετάσουμε τώρα τι ακτινοβολία αντιμετωπίζουν στον ISS, και τι αναμένεται σε ένα πιθανό ταξίδι στον Άρη στο χρονικό διάστημα που απαιτείται. Η μέση δόση στην επιφάνεια της Γης είναι 2 με 3 mSv/έτος και αυτό είναι η βάση των υπολογισμών και των συμπερασμάτων μας. Τι σημαίνουν οι μονάδες δεν είναι το θέμα εδώ, αρκεί να δοθεί έμφαση στο γεγονός ότι η μονάδα λαμβάνει υπόψιν το βιολογικό αποτέλεσμα της ακτινοβολίας και όχι μόνον το μέγεθος της δόσεως. Ο ISS έχει καλή θωράκιση, που κυρίως τον προστατεύει από μικρομετεωρίτες, με αλουμίνιο, κέβλαρ και κεραμικό ύφασμα. Για την προστασία εναντίον ακτινοβολίας χρησιμοποιούντα ελαφρά υλικά με βάση το υδρογόνο, όπως πολυαιθυλένιο και νερό, ιδίως σε χώρους όπου το πλήρωμα περνά τον πιο πολύ χρόνο. Η έμφαση εδώ είναι ότι η αποτελεσματική ασπίδα είναι το μαγνητικό πεδίο της Γης και όχι τα υλικά του σταθμού. Η μετρημένη ημερήσια δόση είναι 0,5 με 1 mSv. Δηλαδή ο αστροναύτης εκτίθεται σε λιγότερο από μια εβδομάδα στην δόση που λαμβάνει από πρωτογενή και δευτερογενή ακτινοβολία σε ένα χρόνο στην επιφάνεια της Γης. Για σύγκριση αυτό αναλογεί σε 7 με 10 ακτινογραφίες την ημέρα!
Βέβαια, αυτές οι δόσεις είναι χαμηλές και δεν έχει παρατηρηθεί αυξημένη πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου στους επιβάτες του ISS μετά από εξάμηνη παραμονή. Όμως αυξημένη πιθανότητα καταρράκτη έχει αναφερθεί. Για άτομα που η εργασία τους απαιτεί έκθεση σε ακτινοβολία (όπως για εμένα όταν ήμουν ενεργός ερευνητής σε πυρηνικά εργαστήρια) έχει καθοριστεί ως ετήσιο όριο 50 mSv (στις ΗΠΑ) ή να μη υπερβαίνει το 100 mSv σε πέντε χρόνια με μέγιστο τα 50 mSv σε ένα χρόνο. Κίνδυνος για εμφάνιση καρκίνων έχει επιβεβαιωθεί για ετήσιες δόσεις άνω των 100 mSv. Όμως ένα ταξίδι με παραμονή στον Άρη και επιστροφή, διάρκειας τριών ετών, θα εκθέσει τους αστροναύτες σε περίπου 1.000 mSv. Στο διάστημα προς και από τον Άρη η δόση θα είναι περίπου 700 φορές από την δόση στην Γη. Το πρόβλημα της ακτινοβολίας είναι εξαιρετικά σοβαρό, όπως δείχνει η εικόνα 4, από την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία, όπου απεικονίζονται τα όργανα του σώματος που θα επηρεαστούν από ένα ταξίδι στον Άρη. Όπου οφθαλμοί, πνεύμονες, εγκέφαλος, καρδιά και νεφρά, θα δοκιμαστούν.
Άφιξη και εγκατάσταση στον Άρη
Ας υποθέσουμε και ελπίσουμε ότι ένα επανδρωμένο διαστημόπλοιο και οι επιβάτες του φθάνουν στον Άρη λίγο πολύ σε καλή φυσική και ψυχολογική κατάσταση μετά από ταξίδι 9 μηνών περίπου. Εκεί αναμένεται ότι θα βρουν ήδη υποδομές που θα τους επιτρέψουν αρχικά να επιβιώσουν και να παράγουν καύσιμα για την επιστροφή τους. Κι αυτό καθώς η NASA προβλέπει την αποστολή (πριν την επανδρωμένη), ρομποτικών εγκαταστάσεων που θα επιτρέψουν την εξαγωγή οξυγόνου από το διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα του Άρη όπως και μεθάνιο, που όμως είναι πιο δύσκολο γιατί απαιτεί την εξόρυξη πάγου από τους Πόλους μέσα από μια χημική αντίδραση γνωστή και ως Sabatier και με ηλεκτρόλυση του νερού χρησιμοποιώντας ηλιακή ενέργεια. Αυτή η διαδικασία απαιτεί υψηλές ποσότητες ενέργειας που θα παράγονται από μεγάλα σε έκταση φωτοηλεκτρικά και (μάλλον) πυρηνικούς αντιδραστήρες. Αυτά θα έχουν ξεκινήσει να γίνονται μεταξύ του πρώτου φορτίου με τα αυτόνομα ρομπότ μέχρι την άφιξη των πρώτων αστροναυτών. Τα καύσιμα θα είναι υγρό μεθάνιο και οξυγόνο, οπότε θα χρειαστούν και μεγάλα μονωμένα δοχεία που θα τα διατηρούν στις πολύ χαμηλές θερμοκρασίες απαραίτητες για υγροποίηση.
Για την επιβίωση στην επιφάνεια θα χρειαστούν, βέβαια, και οι κατάλληλες υποδομές για τους αστροναύτες και τα εργαστήρια. Η εξόρυξη νερού από πάγο και η μετατροπή του σε πόσιμο από αυτόνομα μηχανήματα είναι άλλο ένα πρόβλημα που πρέπει να ξεπεραστεί. Αν κάτι από όλα αυτά δεν πάει καλά, είναι φανερό ότι το ζήτημα της επιβίωσης γίνεται άκρως προβληματικό. Επίσης, οι υποδομές όπου θα περνούν χρόνο οι αστροναύτες πρέπει να παρέχουν προστασία από την ακτινοβολία που είναι περίπου 250 φορές υψηλότερη από αυτήν στην Γη.
Τέλος, η σχεδόν ανύπαρκτη ατμόσφαιρα του Άρη επιτρέπει την πτώση μικρομετεωριτών, που στην Γη καίγονται πριν φτάσουν στο έδαφος. Στον Άρη περίπου 300 μικρομετεωρίτες τον χρόνο μεγέθους μπάλας του μπάσκετ, φθάνουν στην επιφάνεια και δημιουργούν κρατήρες μεγέθους έως 30 μέτρων! Τι σημαίνει αυτό για οτιδήποτε είναι σε σχετικά μικρή απόσταση νομίζω είναι κατανοητό από όλους. Αυτό για τους μεγάλους, αλλά η επιφάνεια βομβαρδίζεται συνεχώς από μικρότερους που θα προκαλούν ζημιές σε φωτοβολταϊκά και άλλες υποδομές, με συχνή ανάγκη την παρουσία των αστροναυτών για επισκευές διάρκειας ωρών, όπου θα είναι εκτεθειμένοι στην ακτινοβολία με μετρημένη δόση 0,65 mSv/ημέρα. Με άλλα λόγια, ο Άρης θα προσπαθεί συνεχώς και με όλα τα μέσα που του δίνει η φύση να εξοντώσει τους «εισβολείς».
Η αντίθετη θέση
Η επιστημονική κοινωνία, που αποτελεί την βάση για τις διαστημικές έρευνες και τεχνολογία, είχε εξ αρχής διχαστεί στο θέμα επανδρωμένων έναντι μη επανδρωμένων αποστολών για την εξερεύνηση του διαστήματος. Το επανδρωμένο πρόγραμμα από τον πρώτο κοσμοναύτη (Γκαγκάριν) μέχρι το τέλος του προγράμματος Space Shuttle έχει πολλά επιτεύγματα να δείξει. Με τις επτά αποστολές στην Σελήνη και τις επιστημονικές μετρήσεις, μαζί με τα δείγματα από την σεληνιακή επιφάνεια που επέστρεψαν στην Γη και ακόμη παράγουν δημοσιευμένες εργασίες, μάθαμε ή επαληθεύσαμε τις θεωρίες μας για την σύσταση στο πολύ μακρινό παρελθόν της Σελήνης και την δημιουργία της εκατομμύρια χρόνια πριν. Ο ISS είναι αποτέλεσμα αυτής της πολύχρονης επένδυσης σε επανδρωμένες πτήσεις με κόστος όμως σε ανθρώπινες ζωές, αυτές που έχουν γίνει γνωστές στα σχετικά δυστυχήματα και αυτές (της σοβιετικής περίπου) που δεν ανακοινώθηκαν ποτέ.
Αν κάνουμε μια σύγκριση όμως, εκτός προκαταλήψεων, πολιτικής και προσωπικών προτιμήσεων, οι επιστημονικές γνώσεις από μη επανδρωμένες αποστολές (ΜΕΑ) είναι ασύγκριτα περισσότερες, βαθύτερες και πιο θεμελιώδεις. Για την εξερεύνηση εντός του Ηλιακού συστήματος, οι σοβιετικές αποστολές Venera στην Αφροδίτη δεν μας εμπλούτισαν τις γνώσεις για τον πλανήτη, αλλά ανέτρεψαν τελείως ότι πιστεύαμε. Η σειρά αποστολών της NASA στον Άρη έχουν επίσης «φέρει» τον πλανήτη πιο κοντά σε εμάς. Όλες οι γνώσεις που έχουμε αποκτήσει για το διάστημα και τους άλλους πλανήτες έχουν αποκτηθεί από ΜΕΑ, ενώ τα διαστημόπλοια Viking 1 και 2 έχουν πια εξέλθει της Ηλιοσφαίρας και στέλνουν ακόμη πολύτιμες πληροφορίες για το σύμπαν εκτός Ηλιακής επιρροής! Κι αυτά χωρίς απώλειες ζωής και με μικρότερο κόστος. Ενώ για την συμβολή των διαστημικών τηλεσκοπίων Hubble και James Webb και όλων των οπτικών και ραδιοτηλεσκοπίων στην Γη, στη βιβλιοθήκη γνώσεων για το διάστημα και το σύμπαν, δεν γίνεται συζήτηση.
Έτσι σοβαροί αναλυτές και επιστήμονες, όχι μόνον αυτοί που είναι άμεσα σχετιζόμενοι με διαστημικές έρευνες, έχουν εκφράσει τις αντιρρήσεις τους στο εγχείρημα επανδρωμένων αποστολών και την προγραμματισμένη βάση στον Άρη. Η αντίθεση εστιάζεται κυρίως στον ανθρώπινο παράγοντα, τονίζοντας ότι μια τέτοια αποστολή είναι ταξίδι άνευ επιστροφής στη χειρότερη περίπτωση και θανατική καταδίκη στην «καλύτερη». Ένα μακροχρόνιο περιβάλλον χωρίς, ή με τόσο μειωμένη, βαρύτητα και την ακτινοβολία που θα υπερβαίνει κάθε ασφαλές όριο, όπως αναλύεται ανωτέρω είναι απαγορευτικοί παράγοντες. Μια ανάλυση από τον Richard Feynman στο YouTube, απαριθμεί όλους τους λόγους για την θέση του με το χαρακτηριστικό αναλυτικό μυαλό του.
Ακόμη και μελέτες της NASA έχουν αναφέρει πιθανές απώλειες των αστροναυτών μέχρι και στο 50%. Ενώ πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications από ερευνητές του University College London, αναφέρει ότι από νεφρική ανεπάρκεια και μόνο, η επιστροφή θα είναι απαγορευτική. Δεν είναι οι μόνοι, διότι όραση, νεφρά, μυελός, καρδιά και πνεύμονες, όπως έχει αναλύσει και η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία, είναι πολύ ευαίσθητα ιδίως στην ηλιακή ακτινοβολία.
Με την πολυπλοκότητα των ρομποτικών συστημάτων, που είναι απαραίτητα για επιβίωση στον Άρη και το άκρως εχθρικό περιβάλλον, είναι σχεδόν αναπόφευκτο ότι κάτι θα πάει στραβά. Άλλοι βασιζόμενοι στο αστρονομικό κόστος (αναφέρεται στο ένα τρισεκατομμύριο δολάρια, αν όχι περισσότερο), την έλλειψη οικονομικού οφέλους και το αμφιλεγόμενο επιστημονικό κέρδος, προβλέπουν ότι η εξερεύνηση του Άρη θα συνεχίσει να γίνεται με πιο εξελιγμένα ρομποτικά συστήματα. Καθώς η εκεί φύση δεν είναι ταινία του Χόλυγουντ, όπου ο ήρωας καταφέρνει να επιβιώσει μετά από μία καταστροφική αμμοθύελλα φτιάχνοντας κήπο και φυτεύοντας λαχανικά (όπως είδαμε στην ταινία The Martian, του 2015, με τον Ματ Ντέιμον).
Η NASA, πριν την εντολή του προέδρου Κένεντι το 1961 για άνθρωπο στην Σελήνη πριν το τέλος της δεκαετίας, είχε πρόγραμμα ανάλογο του Space Shuttle όπως και για δορυφόρους, δηλαδή επανδρωμένης επιστημονικής και εμπορικής εκμετάλλευσης του κοντινού διαστήματος. Η απόφασης για την Σελήνη ήταν καθαρά πολιτική, τουλάχιστον για την εποχή, ώστε οι ΗΠΑ να κερδίσουν τον διαστημικό αγώνα έναντι των Σοβιετικών που, παρόλο που το αρνήθηκαν, προσπάθησαν επίσης να στείλουν κοσμοναύτες στην Σελήνη αλλά το πρόγραμμα τους για τον κατάλληλο πύραυλο απέτυχε παταγωδώς. Όπως φαίνεται η απόφαση για επανδρωμένη αποστολή στον Άρη είναι κάτι ανάλογο.
