Pokud chceme dlouhodobě žít na povrchu Marsu, musíme se naučit využívat místní zdroje. S těmi je spojené i pěstování zemědělských plodin. Rostliny mohou být zdrojem potravy, ale také kyslíku a v neposlední řadě vytvoří skvělé prostředí pro odpočinek.
Jak dnes psychologové ví, pro astronauty je důležité občas zapomenout na vědecké přístroje a vyměnit stísněné prostory za připomínku rodné planety. Stavba modulů pro pěstování rostlin na Marsu ale nebude jednoduchá. Rakouský architekt Thomase Herzig a jeho kolegové proto navrhují velmi speciální skleník PNEUMO PLANET.
Skleník v drsných podmínkách
Co musí skleník na Marsu zvládat? Není toho málo. Pro začátek je nutné dopravit ho na povrch planety. Jeho architektura a materiály musí odolat nepříznivým podmínkám rudé planety. Nejde jen o prachové bouře. Na Marsu panují nižší teploty a atmosféra nechrání povrch tak dobře před škodlivým zářením a mikrometeority jako ta pozemská. Pro rostliny jsou navíc půda i vzduch toxické.
Thomasův skleník PNEUMO PLANET ale vyjmenované problémy řeší. Doprava na rudou planetu by byla jednodušší, protože by se přepravoval ve složeném stavu. Skleník o rozloze 450 metrů čtverečních, což odpovídá rozloze asi šesti větších bytů, má hmotnost 2,6 tuny.
Nafukování na Marsu
PNEUMO PLANET počítá s velkým, ale snadným využíváním místních zdrojů – konkrétně marsovské půdy neboli regolitu. Po příletu se skleník roztáhne jako plachta a doslova zahází regolitem, klidně až několika metry zeminy. Stačí k tomu parta astronautů s lopatami nebo robotický buldozer.
Jakmile je plachta pokryta regolitem, začne ji kompresor nafukovat. Vtip je v tom, že regolit zůstane nad skleníkem a ochrání ho před škodlivým zářením z vesmíru, nízkými teplotami i dopady mikrometeoritů. Tenká membrána skleníku unese až pětimetrovou vrstvu regolitu. To na ochranu postačí, protože atmosféra Marsu je řídká a tlak na povrchu 100krát nižší.
Upravená atmosféra
Do skleníku je nutné napumpovat vzduch. Dopravovat ho ze Země by bylo velmi náročné a nákladné. Thomas proto počítá s využitím marsovské atmosféry. Použít ji přímo není možné. Skládá se z 96 % z oxidu uhličitého, který je v této koncentraci nejen pro rostliny jedovatý.
Přeměnit atmosféru na dýchatelné plyny bude patrně jeden z nejnáročnějších úkolů. Vědci navrhují pracovat na něm v noci, kdy teplota klesne na minus 60 °C. Vzduch vysátý z atmosféry bude stlačen a oxid uhličitý zkapalní. Pak jej lze snadno oddělit od ostatních atmosférických plynů, které budou vyfukovány do skleníku pro nafouknutí.
Ani tak ale nebude uvnitř kopie pozemského vzduchu. Výsledná atmosféra se bude skládat z poloviny z argonu, z poloviny z dusíku a nepatrného množství kyslíku a oxidu uhličitého.
Slunce místo umělého světla
Další regolit se navrství po bocích skleníku tak, aby byl dokonale chráněný. Zahrabat moduly pod povrch není novinkou, jenže PNEUMO PLANET nabízí jednu výhodu.
Po stranách skleníku budou instalovány zrcadlové fólie, které tvrdé a nebezpečné záření z vesmíru odfiltrují, ale „měkké“ záření odrazí do skleníku.
Uvnitř tak bude přirozené denní zesílené světlo, což je pro rostliny i psychickou pohodu astronautů lepší než umělé osvětlení. Úhel zrcadlové membrány lze nastavit tak, aby sledoval sezonní úbytek slunečního světla v průběhu roku.
Bezpečnost především
Kvůli bezpečnosti bude mít membrána, ze které je skleník vyroben, dvě vrstvy. Obě vrstvy jsou svařované jako mřížka, takže prostor mezi nimi je rozdělen na jednotlivé vzduchotěsné buňky. Trochu to připomíná bublinkovou fólii pro zabalení balíků, ale bubliny (buňky) budou větší a vedle sebe. Propíchnutí membrány ovlivní vždy pouze buňku. Na průhledných bočních stěnách bude třetí vrstva membrány.
Vzhledem k tomu, že na Marsu je tlak atmosféry velmi malý, lze z v prostoru mezi druhou a třetí vrstvou odstranit vzduch a vzniklé vakuum sníží tepelné ztráty. Nafukovací moduly jsou podle autorů bezpečnější.
Pokud dojde k poškození modulu, musí uniknout více než polovina vzduchu, aby byla ovlivněna nosnost konstrukce. Poté se sice začne strop postupně propadat, ale tlak vzduchu bude zůstávat stejný a podmínky umožní přežití astronautů i rostlin. Pokud to půjde, může být modul pomalu opraven.
Jak ti rostou brambory, Marťane?
Pěstování rostlin na Marsu jsme mohli vidět například ve filmu Marťan, kde hlavní hrdina Mark Watney vsadil na brambory. Některé věci ve filmu i knižní předloze neodpovídají realitě. Na Marsu například kvůli zmíněnému nízkému tlaku nedokáže vítr odnést astronauta nebo ohnout anténu. Jiné věci ale docela sedí. Například využité výkalů astronautů pro přípravu půdy.
Regolit se pro rostliny nehodí, je potřeba ho upravit. K tomu poslouží lidský biologický odpad i bakterie nebo sinice, které rozloží toxické chloristany v regolitu. Podle odhadů je pro obživu jednoho člověka potřeba půda o rozloze asi 370 metru čtverečních, což by mělo odpovídat jednomu skleníku.
Pokud chceme Mars kolonizovat, bavíme se o jiných počtech. Elon Musk chce na Mars posílat stovky lidí ročně. K založení kolonie, která bude nezávislá na Zemi, je potřeba asi 40 tisíc lidí. Ale to je hodně vzdálená budoucnost.
Základna v Měsíci?
NASA se v současné době soustředí na návrat na Měsíc. Už za pár let chce na oběžné dráze Měsíce postavit stanici s názvem Brána (Gateway), která má být odrazovým můstkem pro let na Mars.
Thomas Herzig si ale řekl, proč nepostavit základnu přímo v Měsíci. Základem by byla technologie PNEUMO PLANET, která by ale vzhledem k zranitelnosti struktur na povrchu Měsíce byla zakopána hluboko. Sluneční světlo by se přivádělo šachtou odrazem od velkého zrcadla.
Nafukovací moduly už existují
Firma Bigelow Aerospace vyvíjí nafukovací moduly už pár let. Sloužit mají v otevřeném kosmu. Jeden nafukovací modul BEAM je testován u Mezinárodní vesmírné stanice. Z dalších by v budoucnu mohl vyrůst hotel na oběžné dráze. Firma se kvůli pandemii koronaviru dostala vloni do finančních problémů, takže uvidíme, které z plánů se podaří uskutečnit.
