Dá se přežít cesta na Mars?

13. 05. 2019 8:00:17
Otázka v nadpisu je trochu provokativní. Není to náhoda, ale úmysl. Koneckonců si lidé kdysi mysleli, že se nedá přežít rychlost, kterou dnes běžně cestujeme i těmi nejlevnějšími auty. A dnes? (délka blogu 15 min.)

Dnešní technika a technologie jsou na takové úrovni, že nám cestování k ostatním planetám naší soustavy principiálně dovolují. Je ale vůbec rozumné o takových cestách snít - a je etické odčerpávat peníze společnosti (vzhledem k tomu, že peníze nerostou na stromech - a někdo musí každé euro a každý dolar, který se věci zasvětí, vydělat) na budování “vize” takového typu? Je to etické, mít vizi, při které se kalkuluje se smrtí astronautů?

Je to sotva sto nebo dvě stě let - kdy se lidé domnívali, že nepřežijí cestovní rychlost, která by byla vyšší než rychlost jízdy na koni. Od té doby se hodně změnilo. Rozvoj automobilismu nás poučil o tom, že nezáleží ani tak na tom, jak rychle autem jedeme, jako spíš na tom, zda řidič vozidlo zvládne.

Podobně jsme na tom dnes při úvahách, jestli se dá vůbec přežít cesta k okolním planetám. S jedním malým rozdílem - nebezpečí takových letů můžeme jen odhadovat, protože se škodlivými vlivy, které ve vesmíru hrozí, zatím nemáme moc zkušeností. Jinými slovy - víme sice, že existuje něco jako brzda. Víme ale také, že nebude fungovat moc dobře. A netušíme ani, jak máme vlastně náš oldtimer řídit.

Psychologie, technika a zdraví

U letů k cizím planetám se běžně uvádí tři kategorie problémů

psychologické, zdravotní a technické.

Představit si psychologické problémy je nejspíš ze všeho nejjednodušší. Astronauti v podstatě vymění běžný život za život klecové slepice. Ovšem na rozdíl od slepice, která jiný život než ten ve stísněných podmínkách nezná, bude astronaut velice dobře vědět, oč přišel. Diskuze nejspíš není potřeba. Každý, kdo má jen trochu fantazie, si umí představit, jak bude dlouhotrvající let působit na lidskou psychiku.

Druhou kategorií jsou technické a technologické problémy. Týkají se (často jen těžko řešitelných) specifikací kosmické lodě. Loď si musí ve vakuu uchovat těsnost, její součástky se nesmí porouchat. Její elektronika nesmí být poškozena ionizujícím zářením. O takových problémech zatím nemá cenu ani diskutovat, plány takových lodí se nacházejí jen na papíře a navíc jen částečně.

Co tedy zbývá - je diskutovat o poslední kategorii problémů - o problémech zdravotních. Ty totiž můžeme odhadnout daleko lépe.

Degradace organismu

Naše těla jsou velice dokonalé a komplexní organismy. Umí se přizpůsobit různým podmínkám. To je zároveň dobrá a špatná zpráva.

Je samozřejmě pozitivní, že se tělo umí vyrovnat s různými nepříliš velkými změnami tlaku nebo například složení dýchatelné atmosféry. Velice špatná zpráva je naopak spojená s jednou základní vlastností organismu - ochotou šetřit zdroje.

Při pobytu v nízké gravitaci tělo odbourává “nepotřebnou” svalovou hmotu nebo hmotu kostí. Dlouhodobý pobyt v mikrogravitaci škodí i tomu nejtrénovanějšímu a nejodolnějšímu organismu, jak zjistil nejeden dočasný obyvatel vesmírné stanice MIR nebo ISS. Když kosmonauti a astronauti po nějaké době přistávají zpět na Zemi, odnášejí je pomocníci po přistání na nosítkách do specializované nemocnice. Neudrží se totiž na nohou. Jejich rehabilitace trvá mnohokrát déle, než byla doba pobytu na oběžné dráze Země.

Dalším velice nepříjemným (a podle mého názoru hlavním limitujícím) vlivem je - ionizující záření. Lidské tělo je přizpůsobeno na hodnoty “radioaktivity”, které panují na povrchu Země. Situace ve vesmíru je bohužel ... úplně jiná.

Snížení vlivu ionizujícího záření

V pozemských podmínkách se hodnota škodlivého záření principiálně snižuje několika způsoby:

  • snížením intenzity zdroje
  • navýšením vzdálenosti od zdroje
  • stíněním
  • snížením doby, po kterou je člověk záření vystaven.

Intenzitu zdroje se ve vesmíru snížit nepodaří. Vesmír si dá jen těžko přikázat, kolik (a jaké druhy) ionizujícího záření se v něm tvoří.

Podobně se nedá využít ani další možnost - zvýšení vzdálenosti od zdroje. Záření je víceméně všudypřítomné.

Zbývají tedy už jen dvě možnosti - stínění lodi a snížení doby působení záření (zkrácení doby letu).

Stínění částic ionizujícího záření jsem rozebírala v několika minulých blozích.

Rozlišujeme hned několik druhů ionizujících částic. Jejich fyzikální charakter určuje také vyhlídky, které máme, když je chceme stínit.

Nejlépe se odstíní nabité a relativně těžké alfa částice, které se pohltí už v tenké vrstvě materiálu. Daleko menší kladně nabité protony nebo ještě lehčí záporně nabité elektrony by se daly v podstatě dobře odstínit pomocí magnetického pole - podobně, jako chrání naši planetu magnetické pole Země. K samotné lodi by se pak škodlivé nabité částice vůbec nedostaly. Vize je hezká a teoreticky dokonce uskutečnitelná.

Částice by se od lodi mohly odklonit pomocí umělého pole. To by produkovaly velice výkonné supravodivé magnety. Supravodivost je známý jev. V pozemských podmínkách se dá navodit v mnohých materiálech, ochlazených na velice nízkou teplotu.

Ve vesmíru by paradoxně nebyl problém s magnetem jako takovým. Základním problémem bude ochlazení na potřebně nízkou teplotu po dostatečně dlouhou dobu. Loď s sebou pak nutně poveze nejen palivo, posádku a její zásoby, bude muset disponovat dostatečně velkou zásobou chladicího média. I ve vesmíru (v meziplanetárním prostoru) se totiž povrchy pevných těles ohřívají slunečním zářením, podobně jako je tomu na Zemi. Jenže v podmínkách meziplanetárního vakua se tato teplota odvádí daleko hůře než je tomu na Zemi. Ochlazování teplých předmětů probíhá při běžných teplotách konvekcí (mechanický odvod pomocí vzduchu). Teprve při teplotách kolem 600 °C převládá princip vyzařování tepla pomocí fotonů. Z toho vyplývá, že se ve vesmírných podmínkách budou jak kosmická loď, tak její magnet (produkující ochranné pole) ohřívat dopadajícím zářením - ale chladit je budeme muset uměle.

Dejme tomu, že se v budoucnu podaří zkonstruovat dostatečně silné magnety a uvést je na dostatečně dlouhou dobu do dostatečně chladného stavu. Vyprodukují ochranné magnetické pole, které bude schopno odklánět naprostou většinu nabitých částic. Rentgenové záření a záření gama případně ještě tvrdší elektromagnetické záření ovšem magnetická pole neodstíní.

Vysoce energetické částice mají navíc jednu nepříjemnou vlastnost: při dopadu na okolní hmotu v ní vyrábějí sekundární částice. I ony se dají zařadit do kategorie “ionizující”. Čím vyšší energie mají dopadající primární částice, tím větší množství různorodých sekundárních částic ve hmotě vzniká. Může tak dojít k opravdu nešťastné situaci, kdy jedna jediná částice s vysokou energií vyvolá vznik stovek nebo tisíc sekundárních částic, které mají pořád ještě dost energie na to, aby daly vzniknout ještě většímu množství nových ionizujících částic. Smrtonosná kaskáda skončí až tehdy, když má poslední generace nově vzniklých částic dostatečně nízkou energii.

Jaké energie mají konkrétně částice, kterým říkáme kosmické záření?

Horní graf ukazuje závislost mezi množstvím (tokem) částic kosmického záření a jejich energií. Oblast, která je zobrazena žlutě, odpovídá četnosti a energiím částic slunečního větru. Naše domovská hvězda má (na vesmírné poměry) nepříliš extrémní vlastnosti - zásobuje tedy svoje okolí nepříliš extrémními částicemi. O to více jich je ve srovnání s vysoce energetickými částicemi, pocházejícími z naší Galaxie. Ty se v grafu nachází v modré oblasti. Ta část grafu, která je zobrazena růžovou barvou, odpovídá extrémnímu záření, které k nám pravděpodobně přicestovalo z jiných (a velice vzdálených) galaxií.

Pravděpodobná hodnota zátěže “radioaktivitou” cestou na Mars

Celá věc má jeden nepříjemný háček. Hodnotu záření v mezihvězdném prostoru zatím jen zhruba odhadujeme na základě toho, co pozorujeme na Zemi. Kosmické záření, které vnikne do naší atmosféry, v ní způsobí vznik spršek sekundárních částic, které sice umíme detekovat, moc ale nevypovídá o skutečné hodnotě vně magnetického pole Země.

První trochu relevantní “vlaštovkou” bylo měření hodnoty ionizujícího záření, které provedla během letu k Marsu sonda Mars Science Laboratory, která později vysadila na povrch rudé planety (dodnes aktivní) rover Curiosity.

Uvnitř odstíněného prostoru byly naměřeny hodnoty kolem 1,8 millisievert za den. Tyto hodnoty jdou “na konto” kosmického záření.

Pro srovnání - během jednoho až dvou dnů by tak (navzdory stínění) obdrželi astronauti na palubě této sondy dávku, která odpovídá celoroční hodnotě přirozeného záření na zemském povrchu.

Co to znamená v praxi?

Jistě si umíte představit, co se stane, když nejste zvyklí se slunit - a na dovolené u moře strávíte hned první den několik hodin na ostrém slunci. A teď si představte, že dostanete celoroční dávku slunečního záření během jednoho až dvou dnů. Další dny dostanete takovou dávku slunečního záření, která odpovídá dávce z příštího roku. A ani tady ještě není vašemu utrpení konec, ozařování bude pokračovat po dobu šesti až devíti měsíců.

Je jasné, že na počáteční otázku o etice si každý odpoví podle svého založení. Není vyloučeno, že se objeví dostatek nadšenců, kteří budou souhlasit s obětováním svého zdraví a života “pro velkou věc”. Koneckonců je to jedna ze strategií přežití lidstva - a není jistě náhodou, že se v opravdu nebezpečných situacích naštěstí vždy našlo dost lidí, kteří se obětovali pro záchranu ostatních.

Přesto existují oprávněné obavy z toho, že ani ochota obětovat život při kolonizaci Marsu moc nepomůže. Dlouhodobé střední zátěže organismu “radioaktivitou” vedou k degradaci mozkové činnosti, zjistili vědci při pokusech na myších.

Jinými slovy - zatím to vypadá tak, že jakkoliv budou kolonizátoři nadšení a ochotní se obětovat, k Marsu přiletí už jen jako trosky, které si nevzpomenou, co vlastně na planetě chtěli.

Zdá se, že k uskutečnění vize výletu na Mars povede až poslední ze čtyř naznačených možností:

zkrácení doby letu na minimum.

Není vyloučeno, že se lidstvu v budoucnu podaří zkonstruovat motory a kosmické lodě, které dovezou naše potomky na sousední planety během několika dní. Pak zůstane degradace organismu na určitém tolerovatelném minimu. Určitě to ale nebude v průběhu příštího roku, desetiletí - a možná ani staletí.

Zdroje k tématu:https://arxiv.org/abs/1404.5890,www.weltraum-akutell.de,www.spektrum.de,www.astronomie.de


Autor: Dana Tenzler | pondělí 13.5.2019 8:00 | karma článku: 31.02 | přečteno: 984x

Další články blogera

Dana Tenzler

Komu vděčíme za objev kofeinu?

Za kofein vděčíme především pilným sběračům na plantážích, kde se pěstují kávovníky. Látku “kofein” pro nás pro změnu objevil před 200 roky vědec, který má na kontě nejeden objev v oblasti chemie. Uhodnete jeho jméno?(délka 5 min)

23.5.2019 v 8:00 | Karma článku: 23.74 | Přečteno: 409 | Diskuse

Dana Tenzler

Kolik vydržíte “radioaktivity”?

A jak je na tom váš psí přítel nebo třeba myš a ryba? Ne každý je stejně citlivý - a někteří savci vydrží v relativním zdraví obdivuhodnou dávku ionizujícího záření. (délka blogu 10 min.)

20.5.2019 v 8:00 | Karma článku: 26.33 | Přečteno: 739 | Diskuse

Dana Tenzler

Proč se nemají házet lahve z modrého skla do kontejneru s hnědým sklem?

Sklo je vlastně optimální materiál k uchovávání potravin. Nemá žádnou vlastní chuť, nevyvanou z něj žádné škodliviny a dá se zhotovit v různých barvách. Má to ale jeden háček. (délka blogu 10 min.)

16.5.2019 v 8:00 | Karma článku: 32.30 | Přečteno: 2476 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Libor Čermák

Včera se objevil první anglický obrazec v obilí roku 2019

Ale to neznamená, že se od podzimu do jara na tomto záhadologickém poli nedělo nic. I v této době se nové obrazce objevovaly. Ve sněhu, ledu a trávě. Pojďte se seznámit s mými interpretacemi těchto nejnovějších obrazců.

23.5.2019 v 12:00 | Karma článku: 17.39 | Přečteno: 617 |

Dana Tenzler

Komu vděčíme za objev kofeinu?

Za kofein vděčíme především pilným sběračům na plantážích, kde se pěstují kávovníky. Látku “kofein” pro nás pro změnu objevil před 200 roky vědec, který má na kontě nejeden objev v oblasti chemie. Uhodnete jeho jméno?(délka 5 min)

23.5.2019 v 8:00 | Karma článku: 23.74 | Přečteno: 409 | Diskuse

Karel Tejkal

Uveďme kosmologii na pravou víru

V půlnočním království žije kreacionista Vendelín Dobrotivý. Jeho koníčkem je kosmologie. Poté, co vrchní inkvizitor vyobcoval téměř všechny heretiky, stal se Vendelín Dobrotivý v půlnočním království zásadní vědeckou autoritou.

22.5.2019 v 16:21 | Karma článku: 9.00 | Přečteno: 326 | Diskuse

Lukas Plachy

Střelba do vlastních řad: Živit se v IT poctivě? Nemožné...

Dnes není nejmenších pochyb o tom, jak báječně se informační technologie rozšířily mezi nás a do našich životů. Obdobně se v jisté báji radovali obyvatele Tróje nad jedním dřevěným koněm. A tím nemám na mysli počítačové viry.

21.5.2019 v 16:17 | Karma článku: 16.53 | Přečteno: 1226 | Diskuse

Zdenek Slanina

Problém zatím ještě pod obzorem: Oslabení ozónové vrstvy stratosférickou leteckou dopravou

Oslabování ozónové vrstvy utlumil Montreálský protokol. Ukazuje se ale, že pokud by měl nastat rozmach letecké dopravy ve stratosféře ve výškách kolem 20 km, mohly by tam uvolňované spaliny vést k oživení problémů s úbytkem ozónu.

21.5.2019 v 15:33 | Karma článku: 23.35 | Přečteno: 2701 |
Počet článků 549 Celková karma 25.25 Průměrná čtenost 970

Zajímám se o přírodní vědy. Píšu o tom, co mě zaujalo při toulkách internetem. Vzhledem k občastým dotazům - ano, skutečně mám vzdělání. Ne, nebudu tu vypisovat všechny svoje tituly, knihy a vědecké práce. Tenhle blog provozuji ve svém volném čase pro radost. 

Pokud vás blog pobaví nebo se v něm dočtete něco zajímavého - je jeho účel splněn. Přijďte si popovídat do diskuze, často je ještě zajímavější než blog sám, díky milým a znalým návštěvníkům. 

Najdete na iDNES.cz