Přípravy expedice MARS odstratovaly

Evropská kosmická agentura (ESA) v letošním roce jako cíl výzkumu poprvé výslovně označila přípravu přistání lidí na Marsu a v červnu 2001 přípravy k experimentu, jehož cílem je zjišťovat podmínky pro výpravu několika kosmonautů na Mars. První pokus má být uskutečněn v roce 2002 v Antarktidě. Pokusíme se zasadit do celkového kontextu problémy, jejichž řešení je podmínkou pro přistání lidí na povrchu Marsu.

Reakce lidí při expedici do kosmu známe do značných podrobností na základě dosavadních zkušeností ze simulačních experimentů, prováděných v maketách kabin kosmických lodí, v simulátorech v laboratořích výzkumných ústavů. Jejich doplňkem jsou tzv. alternativní experimenty - pozorování, prováděná během účelově zaměřených expedic do zeměpisných oblastí na zeměkouli, které se do značné míry podobají situaci na Marsu. Konkrétně se jedná o specifické expedice do polárních oblastí (Antarktida) a do pouští (Egypt).

Rozvrh a trvání jednotlivých etap přípravy expedice s lidskou osádkou do kosmu můžeme do značné míry odhadovat na základě dosavadních poznatků. Předpokládáme, že na biologický a lékařský výzkum bude nezbytná doba asi deseti let, stejná doba na navazující technický vývoj a nejméně dalších deset let na vlastní realizaci. S nezbytnou rezervou se tak dostáváme k datu startu marsovské expedice - je to přibližně rok 2040.

Kdo poletí na Mars? 

Vzhledem k prudce rostoucímu čínskému národnímu důchodu a uvážíme-li stav a další vývoj čínské kosmonautiky, můžeme očekávat, že se expedice na Mars stane otázkou prestiže s nejvyšším světovým významem - a tím se vyřeší to hlavní, to jest dostatek finančních prostředků.

Jaká je dnešní představa o expedici na Mars? 

Vlastní letová část kosmické lodi by měla mít dva obytné moduly, v každém tři kosmonauti, a jeden centrální technický a přistávací plus obytný marsovský modul. Poslední část by zůstala na Marsu trvale. Za letu by moduly byly spojeny lany, poloměr soustavy by měl být 50 m. Při jedné otočce za 20 sekund by vznikala odstředivá síla o velikosti 0,5 G, tj. přetížení poloviční než pozemské a o padesát procent větší než marsovské. Při takové hodnotě se negativní biologické účinky beztíže již neprojevují.

Nevýhodou soustavy jsou obtíže při manévrování. Přitažení modulů k centru by uvedlo systém do rychlejší rotace (přibližně jedna otáčka za deset sekund), k jejímu zastavení by byla nutná brzdící energie. Lze uvažovat o zmenšení poloměru soustavy až na 10 m. Mez tvoří reakce, vyvolávané rotací ve vestibulárním systému kosmonautů - při jejím překročení se dostaví nevolnost, závratě a následkem je ztráta schopnosti k práci. Výhodou je zachování dostatečně veliké hodnoty tíže, při daném poloměru a otáčkách prakticky žádné problémy s přídatným urychlením a zachování možnosti práce v beztíží v centrálním modulu (bylo by škoda nevyužít kosmického letu k experimentování v beztíží, které se v pozemských podmínkách nedá napodobit). A to nemluvíme o podstatném zvýšení bezpečnosti rozdělením kosmické lodi na tři samostatné funkce schopné moduly.

Dosud však není rozhodnuto, zda se umělá tíže po dobu letu vůbec bude vytvářet. Významné pro to budou zkušenosti z práce v Mezinárodní kosmické stanici ISS (International Space Station).

Vlastní let se Země do okolí Marsu může trvat 150 - 250 dní. Předpokládá se použití stejné techniky, jako při přistání na Měsíci, to znamená s přestupní stanicí na oběžné dráze kolem cíle. Tu by v případě Marsu měla tvořit jeho družice, Fobos (má český název - Ďas).

Je dostatečně veliká, aby přistání kosmické lodi nemohlo narušit její dráhu. Jeho oběžná rychlost je 2.1 km/sec, tedy příznivá jak pro přistávací manévr na Mars (rychlost bodu při otáčení na marsovském rovníku 0,240 km/sec), tak pro start k návratu na Zemi. Tíže je nepatrná (0.000 004 pozemské - Měsíc 0.166), takže odstartování bude vyžadovat energii spíše na manévrování než na vlastní odpoutání, a velmi blízko (pouhých 6000 km od povrchu Marsu). Má ještě dvě výhody: neodchýlí se od své dráhy (jeho hmotnost jsou 4 bilióny tun) a proto na něm nebude muset zůstat záložní část osádky, která by případně zajišťovala její korekci. Půjde prostě o přelety z jednoho kosmického tělesa na druhé. Fobos bude proto významným cílem dalšího marsovského výzkumu. Jestliže se Čína rozhodne pro Mars, poznáme to nejspíše podle toho, že zahájí výzkum Fobosu.

Trvání pobytu na povrchu Marsu závisí na "okénku" pro odlet (podle vzájemné polohy a především vzdálenosti Země a Marsu) a na podmínkách na marsovském povrchu, především na přítomnosti vody. Zatím předpokládáme, že na Marsu voda spíše je a to ve značném množství. Nikoliv však jako sníh na polárních čepičkách (tam je vrstva sněhu a zmrzlého kysličníku uhličitého silná nejvýše jen několik málo centimetrů), nýbrž jako permafrost, ve věčně zmrzlé půdě těsně pod povrchovou vrstvou prachu. Pokud můžeme odhadovat podle pozemských zkušeností může to být vrstva kilometry silná! Prach je vůbec výrazným činitelem, ovlivňujícím marsovské prostředí. Tak, jako je na Zemi vodní erose, je na Marsu až i geologickým faktorem eolická erose - erose prachem, hnaným větrem. Je i praktickou otázkou, zda v nějaké prašné "bažině" nemohou kosmonauti i utonout!

Faktory, které mohou výrazně situaci ovlivnit, jsou energetické zdroje. Na jedné straně pokročil velmi daleko výzkum iontových motorů a miniaturizovaných jaderných reaktorů. Iontové motory by mohly být v činnosti po celou dobu letu (polovinu urychlovat a polovinu brzdit) a tak by se výrazně zkrátila doba přeletu. Energie z jaderného reaktoru na povrchu Marsu by umožnila získávat vodu i kyslík (z ledu). Intenzita slunečního záření je na Marsu poloviční než na Zemi a energetická situace by za použití slunečních baterií byla velmi napjatá. V současnosti je nemožné se k oběma problémům vyjádřit s určitostí a proto počítáme s dobou pobytu od několika dnů po několik měsíců. Zřejmě by se životní podmínky při práci na povrchu Marsu vlastně nelišily od pobytu v kosmické lodi - stísněný prostor modulu pro pobyt expedice, umělé životní prostředí a občasné vycházky ve skafandru mimo obytný a laboratorní modul. Velká část výzkumu by se asi prováděla na vozítku nebo dálkově ovládanými roboty-automaty.

Připravovaný experiment není obvyklou laboratorní simulací kosmického letu. Jde o tzv. alternativní experiment. Experimentální subjekty budou žít v podmínkách, které jsou téměř shodné s podmínkami na povrchu Marsu. Rozdíl je v intenzitě slunečního záření (na Marsu polovina), složení a tlaku atmosféry (odpovídá výšce asi 30 km a pobyt mimo modul bude možný jedině ve skafandru) a v charakteru marsovského prachu (nejjemnější částice, dosahující rozměru několika molekul, nebyly na Marsu vymyty vodou do mořských usazenin a představují závažný technický problém). To všechno jsou však problémy technicky řešitelné i když neobvyklé; před prachem je možné se chránit využitím Teslova efektu - odpuzování prachu z povrchu těla působením vysokofrekvenčního vysokého napětí. To hlavní, psychosociální problémy soužití malé skupiny v podmínkách sociální deprivace a režim práce a odpočinku budou shodné s pozemskými alternativními experimenty. Den na Marsu trvá o pouhé půl hodiny déle než na Zemi a přitažlivost(třetina) je nad kritickou mezí pro beztíži. Je dostatek zkušeností s pobytem a činností kosmonautů za letu v kosmickém prostoru - v realitě i z laboratorních simulací. Pod patronací NASA a ESA byly tak reakce jednotlivců i malých skupin studovány v laboratořích i v kosmických družicích až po dobu 253 dní. To je dostatečně dlouhá doba, nehledě na to, že po roce 2004, kdy má být ISS operativní, se získají další poznatky z většího počtu subjektů.

Víme, že za beztíže během kosmického letu nemizí hydrostatický reflex, který udržuje dostatečný tlak v hlavě (a mozku) proti hydrostatickým změnám v krevním oběhu ve stoji. Je to specificky lidský reflex. V beztíži vyvolává překrvení mozku s nepříjemnými subjektivními příznaky (plnost v hlavě) i reakcemi (předráždění aparátu pro rovnováhu - z toho závratě a žaludeční nevolnost). Jsou také známé způsoby, jak v beztíži udržovat tělesnou kondici na dostatečné úrovni cvičením. Mimochodem je to především otázka svědomitosti při jejich provádění.

Reálným nebezpečím za letu v kosmickém prostoru je riziko zásahu meteoritem. Exploze při nárazu mikrometeoritu o průměru pouhého jednoho milimetru se dá srovnávat s výbuchem ručního granátu. Předpokládá se však, že ochrana speciální nárazovou stěnou (bump screen) a zachycení specifickou atmosférou, která se vytvoří kolem kosmické družice z prachu, plynů a sublimujících odpadků, bude dostatečná. Toto riziko je potenciálním stresujícím faktorem, avšak kosmonauti si na ně kupodivu rychle zvykají.

Paradoxně zůstává za letu jeden neočekávaný velký problém - nuda. Bude velmi záležet na úpravě vnitřního prostoru (uvažujeme o jeho proměnlivosti, například změnou barvy a charakteru stěn), na způsobu režimu práce a odpočinku i na složení osádky a volnosti při jejich aktivitách. Trváme také na různorodém složení z hlediska rodu, tj. osádka musí být smíšená, ženy a muži.

Druhým závažným problémem jsou tzv. nosokomiální infekce, tj. vzájemná infekce členů osádky mezi sebou. Neexistuje snad laboratorní pokus se sociální deprivací (v prostředí izolace od ostatní společnosti), kde by se nevyskytla nějaká ta rýma resp. infekce horních dýchacích cest. Věnuje se tomu malá pozornost a proto nemáme k dispozici přesné údaje. Epidemie chřipky na palubě kosmické lodi by mohla mít katastrofální následky, nehledě na to, že nevíme, jak se mohou změnit viry v kosmickém prostředí (ionizující záření a beztíže jsou mutagenní faktory, které mohou zasáhnout do jejich genového aparátu).

Posledním problémem jsou obtíže při komunikaci s pozemským kontrolním centrem. Vzdálenost Marsu od Země je nejméně 50 miliónů km, a to znamená zpoždění při komunikaci mezi otázkou a odpovědí kolem osmi minut - minimálně - avšak také až 40 minut. To znamená, že normální diskuse bude nemožná. Vzniká z toho problém se stresujícím jevem, známým jako pocit odtržení u pilotů, létajících ve velkých výškách.

Přes úctyhodný rozsah poznatků o reakcích lidí v kosmických podmínkách narážíme při řešení biologické, psychologické i sociální problematiky dlouhodobých kosmických letů na netušené problémy. V podstatě jsme o nich věděli, avšak nechápali jsme jejich význam! Jedním z těch, které jsme neočekávali, je problém sexu.

Může sex ohrozit let na Mars? 

V této souvislosti chápeme sex především ze širšího hlediska, vyjádřeného Schopenhauerem: "Sex je ta nejdůležitější věc v životě člověka. Neboť bez něj bychom nebyli!" Nejde totiž pouze o otázku sexu jako takového, kde - zejména v maskuliním pojetí - se pod tím rozumí v podstatě koitus a to, co Ovidius označil jako "ars amatoria" - i když to nevylučujeme a počítáme s nimi jako s normální lidskou aktivitou. Když se v roce 1963 na kongresu ve francouzské Nice problematika sexu za kosmických letů posuzovala, došlo se k závěru, že smíšené osádky kosmických lodí z hlediska sexu nebudou za letu v krajním případě dělat nic jiného, než co se občas děje na všech normálních pracovištích na zeměkouli. V každém případě to bude lepší, než aby se na Zemi vracel z kosmu pár sexuálně úchylných gayů. Diagnostika skryté homosexuality je totiž velmi obtížná. I když přístup k sexuálním aktivitám za kosmického letu je stále ještě poněkud prudérní, není třeba pochybovat, že si i sex kosmonauti a kosmonautky vyzkouší vždycky, kdy to bude možné. Technicky se v beztíží setkáváme s jediným problémem, a to je nedostatek pevné opory.

Sex ve femininním pojetí je ovšem pojem mnohem širší a zahrnuje v sobě i základní charaktery rodiny - totiž těhotenství, porod dítěte a péči o dítě vůbec. Beztíže sama neovlivnila biologický vývoj u žádného dosud zkoumaného tvora, od jednobuněčných ke hmyzu přes ptáky až k malým savcům. Souvisí to s pozoruhodným faktem, že činnost žádného orgánu v živém organismu nezávisí na tíži. Koneckonců savčí embryo je během nitroděložního života vlastně také ve stavu bez tíže, protože se volně vznáší v plodových vodách. Takže otěhotnět, donosit dítě a porodit za kosmického letu nepředstavuje z hlediska beztíže problém. Přesto se proti něčemu podobnému musíme kategoricky postavit a děti se v kosmických lodích mohou vyskytovat pouze ve sci-fi. Nejde pouze o riziko genetického poškození plodu kosmickým zářením - to rozhodně není zanedbatelné a vedlo by k vývoji zrůdičky. Především však pokusy I.P.Pavlova se štěňaty, která se narodila a žila v prostorově omezeném prostředí, velmi chudém na smyslové podněty, ukázaly (při srovnání s kontrolní skupinou, která žila v normálních podmínkách), že snížený tok informace vede k nedostatečnému - a nevratnému - zaostávání vývoje centrálního nervového systému. V několika případech duševně nemocných lidí, kteří vychovávali svého potomka v izolaci po mnoho let od narození, se ukázalo, že jestliže se dítě do sedmého roku věku nedostane do normální lidské společnosti, bude nejen psychicky zaostalé, nýbrž stane se z něj debilek - a to natrvalo.

Z hlediska sexuálních rozdílů mezi lidmi dlouhotrvající pobyt v kosmu není vázán na otázku sexu v užším smyslu slova. Celkově není ani tělesná ani duševní výkonnost žen ovlivněna jejich výrazným cyklem, a to ani u vrcholových sportovkyň. Jde spíše o rozdíly podmíněné rodem (anglicky gender) - ženským nebo mužským. Abychom se vyhnuli možnosti sexistického chápání, mluvíme tedy o rodu, a to ve smyslu maskulinity resp. femininity. Biologicky je ovšem skutečností, že ženy i při nižší tělesné výkonnosti a menší pohotovosti k akutní agresi snášejí lépe stres vůbec, zejména pak chronický. Nepochybně to souvisí s jejich bohatší genetickou výbavou. Při posuzování jejich výkonnosti i odolnosti jako členů kosmických osádek se uplatňují i psychické a sociální faktory. Ženám jsou vlastní specifické způsoby kontroly stresu ve formě sociální podpory. Muži, kteří ochrannou funkci sdílení citu i informací nechápou, mluví o "drbech" - a velmi se v tom mýlí. V postoji ke stresujícím faktorům se s výhodou uplatňuje femininní mentalita, charakterizovaná realismem, tolerancí, schopností podřídit se nepřízni a trpělivostí - na rozdíl od agresivní mentality maskulinní. Konečně se v osádce mohou výrazným způsobem uplatňovat ženy při tvorbě a formování sociálních vztahů - zejména ve stresujících situacích. Stávají se výrazným psychosociálním faktorem, zvyšujícím výkonnost i soudržnost kosmické osádky. Pouhá přítomnost žen zvyšuje kvalitu aktivit mužské části posádky. Poněkud zkratkovitě řečeno - muži si před ženami nechtějí zadat. Na druhé straně i u žen působí faktor kompetice, soutěžení, když se chtějí mužům vyrovnat.

Femininní nebo maskulinní mentalita je důležitým činitelem i z hlediska výběru kosmonautů pro cestu na Mars. Uvažujeme i o tom, že by součástí výcviku takové posádky měl být i nácvik způsobů užívání femininní mentality a femininního způsobu řešení sociálních situací ve stresu.

Sex ve femininním pojetí je ovšem pojem mnohem širší a zahrnuje v sobě i základní charaktery rodiny - totiž těhotenství, porod dítěte a péči o dítě vůbec. Beztíže sama neovlivnila biologický vývoj u žádného dosud zkoumaného tvora, od jednobuněčných ke hmyzu přes ptáky až k malým savcům. Souvisí to s pozoruhodným faktem, že činnost žádného orgánu v živém organismu nezávisí na tíži. Koneckonců savčí embryo je během nitroděložního života vlastně také ve stavu bez tíže, protože se volně vznáší v plodových vodách. Takže otěhotnět, donosit dítě a porodit za kosmického letu nepředstavuje z hlediska beztíže problém. Přesto se proti něčemu podobnému musíme kategoricky postavit a děti se v kosmických lodích mohou vyskytovat pouze ve sci-fi. Nejde pouze o riziko genetického poškození plodu kosmickým zářením - to rozhodně není zanedbatelné a vedlo by k vývoji zrůdičky. Především však pokusy I.P.Pavlova se štěňaty, která se narodila a žila v prostorově omezeném prostředí, velmi chudém na smyslové podněty, ukázaly (při srovnání s kontrolní skupinou, která žila v normálních podmínkách), že snížený tok informace vede k nedostatečnému - a nevratnému - zaostávání vývoje centrálního nervového systému. V několika případech duševně nemocných lidí, kteří vychovávali svého potomka v izolaci po mnoho let od narození, se ukázalo, že jestliže se dítě do sedmého roku věku nedostane do normální lidské společnosti, bude nejen psychicky zaostalé, nýbrž stane se z něj debilek - a to natrvalo.

Z hlediska sexuálních rozdílů mezi lidmi dlouhotrvající pobyt v kosmu není vázán na otázku sexu v užším smyslu slova. Celkově není ani tělesná ani duševní výkonnost žen ovlivněna jejich výrazným cyklem, a to ani u vrcholových sportovkyň. Jde spíše o rozdíly podmíněné rodem (anglicky gender) - ženským nebo mužským. Abychom se vyhnuli možnosti sexistického chápání, mluvíme tedy o rodu, a to ve smyslu maskulinity resp. femininity. Biologicky je ovšem skutečností, že ženy i při nižší tělesné výkonnosti a menší pohotovosti k akutní agresi snášejí lépe stres vůbec, zejména pak chronický. Nepochybně to souvisí s jejich bohatší genetickou výbavou. Při posuzování jejich výkonnosti i odolnosti jako členů kosmických osádek se uplatňují i psychické a sociální faktory. Ženám jsou vlastní specifické způsoby kontroly stresu ve formě sociální podpory. Muži, kteří ochrannou funkci sdílení citu i informací nechápou, mluví o "drbech" - a velmi se v tom mýlí. V postoji ke stresujícím faktorům se s výhodou uplatňuje femininní mentalita, charakterizovaná realismem, tolerancí, schopností podřídit se nepřízni a trpělivostí - na rozdíl od agresivní mentality maskulinní. Konečně se v osádce mohou výrazným způsobem uplatňovat ženy při tvorbě a formování sociálních vztahů - zejména ve stresujících situacích. Stávají se výrazným psychosociálním faktorem, zvyšujícím výkonnost i soudržnost kosmické osádky. Pouhá přítomnost žen zvyšuje kvalitu aktivit mužské části posádky. Poněkud zkratkovitě řečeno - muži si před ženami nechtějí zadat. Na druhé straně i u žen působí faktor kompetice, soutěžení, když se chtějí mužům vyrovnat.

Femininní nebo maskulinní mentalita je důležitým činitelem i z hlediska výběru kosmonautů pro cestu na Mars. Uvažujeme i o tom, že by součástí výcviku takové posádky měl být i nácvik způsobů užívání femininní mentality a femininního způsobu řešení sociálních situací ve stresu.

Otázkou zůstává, proč musíme letět na Mars? 

Odpovědí je především parafráze z dobývání Mount Everestu: "Protože tu je!" Z hlediska globální mentality lidstva to není odpověď nijak banální. Připomeňme pouze, co měly za následek objev Ameriky a obeplutí zeměkoule. Jsou tu ovšem problémy zásadního významu, o kterých víme již dnes a jejichž řešení je jedině na Marsu.

Je to především otázka vývoje zemského klimatu. Jestliže se zeptáme, proč roztály ledovce ze čtvrté doby ledové, pak musíme vyloučit vlivy lidských aktivit a musí jít o jev, přesahující dimenze zeměkoule a související se vztahy ve sluneční soustavě vůbec a na Slunci zvlášť. Přesto, že se nám Slunce v oblasti viditelného záření jeví jako stálé, je to přece jen svým charakteru hvězda proměnná (zejména v oblasti rentgenového záření). Jestliže je vývoj klimatu Země důsledkem převážně změn na úrovni sluneční soustavy, pak se musí projevit i na Marsu, synchronně se změnami na Zemi. Pak jsou také veškeré snahy o jejich ovlivnění lidmi odsouzeny předem k nezdaru.

Málo prozkoumaným činitelem jsou změny polarity zemského magnetického pole. Zdá se být nemožné, že by to neovlivňovalo geofyzikální procesy, jako je třeba klima či počasí. Zcela určitě zemské magnetické pole ovlivňuje zemskou ionosféru a Van Allenovy pásy, působí na šíření elektromagnetických vln po zeměkouli (radiových). Mars však podle všeho vlastní magnetické pole nemá. Je to proto, že ho skutečně nikdy neměl, nebo se zrovna převrací? A pokud se zjistí jeho změny v minulosti, budou synchronní se změnami na Zemi?

Dalším problémem je existence života na Marsu. Vylučujeme, že by tam mohla být jakákoliv forma života v tom smyslu, jak ho známe na Zemi. Avšak na Marsu musí být (nebo měly by být) předchůdci života, prebionty, struktury, podobné bakteriím, navýsost složité, avšak neživé. Vznikají v hlubinách vesmíru a na zeměkouli se dostávají v jednom druhu meteoritů, v tzv. kamenných chondritech. Jaký mohl být jejich další vývoj v podmínkách tak odlišných od pozemských? Nepřekvapilo by nás, kdyby se na Marsu našla například nafta! I o pozemské naftě existuje domněnka o jejím kosmickém původu.

Naivní jsou ovšem představy o kolonizaci Marsu. Nejde pouze o to, že ke změně marsovské atmosféry lidstvo nebude mít prostředky ještě po staletích, ba tisíciletích. A je otázka, zda něco podobného může pak mít vůbec smysl! Přeměnit atmosféru planety je proces, který trvá milióny let. Je to doba příliš dlouhá pro lidstvo, jehož existenci (jako průměrnou dobu trvání biologického druhu vůbec) může odhadovat ještě na jeden milión roků. Jde ovšem i o to, zda něco takového je vůbec v principu možné. Atmosféra je součástí celé planety, včetně její polohy ve sluneční soustavě a tedy i ve vesmíru. Budeme si muset zvyknout, že lidé nejsou všemocní a že jsou jevy, které ovlivnit z principu vůbec nejde. Buď jsou tak, jak jsou, nebo nejsou vůbec.

Nakonec sám Mars bude předmětem samostatného studia a není přípustné, aby se do jeho vývoje nějak zasahovalo. Takže své problémy si lidstvo bude muset vyřešit na své Zemi samo. Co tedy očekáváme od výzkumu Marsu? Můžeme snad parafrázovat odpověď konstruktéra prvního obřího dalekohledu v USA, profesora Hubbleho, který na otázku: "Co očekáváte, že ve vesmíru objevíte?" odpověděl: "Očekáváme, že tam objevíme něco, co neočekáváme!"