Mars, SpaceX i Polska. Artur Chmielewski o przyszłości NASA [WYWIAD]

Wojciech Kaczanowski, redakcja Space24.pl: Lądowanie na Księżycu, a następnie ustanowienie tam stałej placówki badawczej ma być jedynie przystankiem w dalszej eksploracji kosmosu. W bardziej odległej perspektywie NASA planuje załogowe lądowanie na Marsie. Dlaczego akurat tam?

Artur Chmielewski, NASA Jet Propulsion Laboratory: NASA bada wszystkie ciała niebieskie w Układzie Słonecznym, bo każde z nich odpowiada na trochę inne pytania. Mars jest ciekawy z punktu widzenia astrobiologii i możliwości życia w innym miejscu niż Ziemia. Mamy ogromną nadzieję znaleźć życie w tak zwanych ocean worlds, czyli światach wodnych, które teraz są dokładnie badane. 

Do tej pory myśleliśmy, że woda jest tylko w miejscach nie za daleko od Słońca, bo wtedy się zamienia w lód i nie za blisko, bo wyparowuje. Woda musi być w stanie ciekłym, żeby istniało życie. Myśleliśmy o tym w przypadku Ziemi lub Marsa. Jeszcze 15 lat temu nie wiedzieliśmy, że jest tyle wody w stanie ciekłym w innych miejscach, ale znajduje się ona pod skorupami lodowymi. Tam też może być życie, gdyż są kominy termiczne i dobre warunki chemiczne.

Mars ciągle jest najlepiej zbadany. Wiemy, że było tam dużo wody – jeziora, rzeki. Zresztą ta woda jest ciągle w postaci lodu, pod powierzchnią Marsa i w północnej czapie lodowej. Jeżeli chodzi o badanie życia i możliwości, że życie istniało na danej planecie, to Mars wciąż jest jednym z najważniejszych i najciekawszych miejsc.

Mars też jest ciekawy z innego powodu. Wiemy, że prędzej czy później w Ziemię uderzy asteroida. Pracuję teraz nad misją na asteroidę Apophis, która przeleci bardzo blisko naszej planety w piątek, 13 kwietnia 2029 r! Nie uderzy w nas, ale przeleci bardzo blisko i będzie dobrze widoczna w Polsce. 

Inna asteroida w końcu w Ziemię uderzy, natomiast nie przypuszczamy, żeby wydarzyło się to w ciągu przynajmniej 100 lat. Ale za setki czy tysiące uderzy, więc jeśli chcemy, żeby ludzkość przetrwała to musi być w innymi miejscu – na Księżycu lub Marsie.

Mars jest też trochę lepszy dla ludzi, bo jest spora grawitacja. Asteroidy lub mniejsze komety mają grawitację tysiące razy mniejszą niż na Ziemi. Na Marsie jest atmosfera, jest trochę tlenu. Przykładowo łazik Perseverance przeprowadził eksperyment, w którym udowodnił, że można tlen ściągać z atmosfery. Generalnie istnieją dobre warunki do stworzenia bazy na Marsie.

Pierwsza misja załogowa na Marsa. Jaka to perspektywa czasowa?

Załogowe lądowanie na Marsie to ciekawa sprawa. Po pierwsze chcemy zbadać Mars wykorzystując roboty, zanim przylecą tam ludzie. Jeśli mamy tam odkryć bakterię, która się wychowała na tej planecie, to muszą to zrobić roboty. Roboty mogą być sterylne, astronauci nie.

Pierwsi astronauci mimowolnie przywiozą ze sobą składniki organiczne, bakterie, żywe organizmy. Dlatego może być bardzo ciężko rozróżnić to, co astronauci przywieźli od tego, co już tam było. Nawet jeśli się uda, to pojawią się sceptycy. Do tego czasu musimy przeprowadzić szereg badań, które pozwolą nam definitywnie ustalić, czy na Marsie jest lub było życie. 

Kwestia lądowania ludzi na Marsie wymaga dużych kosztów. Taka misja szacowana jest na około 300 mld USD. Roczny budżet NASA wynosi teraz około 27 mld USD i uwzględnia inne programy naukowe, których nie można powstrzymać – badania Ziemi, astrofizyczne, badania Słońca, itd. Nawet jakbyśmy przeznaczyli wszystkie fundusze na misję na Marsa, potrzebowalibyśmy ponad 10 lat. Budżet musiałby być znacząco zwiększony.

W latach 60, gdy prezydent Kennedy zapowiedział lot na Księżyc, środki agencji zwiększyły się z 0,5% do 4% budżetu krajowego. Coś takiego musiałoby się stać, ale obecnie są inne potrzeby, tj. pomoc Ukrainie. Jest wiele miejsc zapalnych na świecie i gaszenie tych pożarów to jest priorytet, a nie wszyscy są tak podekscytowani kosmosem jak ja (śmiech).

Głównym problemem są pieniądze, ale gdyby Ziemianie zdecydowali, że chcą polecieć na Marsa i państwa by się złożyły, to byłoby szybciej. Koszt takiej misji nawet dla jednego państwa, takiego jak Stany Zjednoczone jest bardzo wysoki. Jeśli moglibyśmy współpracować z Chinami byłoby dobrze, ale ich podejście jest nieodpowiednie, więc nie współpracujemy.

Jeśli Rosjanie zdecydowaliby, że mądrze jest wydawać pieniądze na rakiety na Marsa, a nie te, które zabijają ludzi, to również byłoby dobrze. Dzięki koalicji wszystkich państw na świecie, moglibyśmy tam szybciej dotrzeć, co byłoby korzyścią dla ludzi. 

Inna sprawa to psychologiczne efekty, gdyż NASA musi zapewnić, że astronauci przeżyją. Jeśli na Marsa leci się 7 miesięcy w kapsule, to musi tam być dobra „atmosfera” (dosłownie i w przenośni). Trzeba też zdać sobie sprawę, że załoga zostanie na powierzchni mniej więcej półtora roku. W momencie startu misji Mars i Ziemia są blisko, ale po wylądowaniu, z uwagi na inną prędkość orbitalną, nasza planeta znajduje się po drugiej stronie Słońca. Trzeba zatem poczekać, aż wróci do najbliższego punktu. 

Lot na Marsa zajmuje bardzo dużo czasu. Załoga musi składać się z chirurga, psychologa, programisty, geologa, itd. To będzie bardzo wymagająca misja. Osobiście uważam, że Pan Elon Musk i SpaceX mogą dotrzeć na Marsa wcześniej, bo mogą podjąć większe ryzyko. NASA musi zagwarantować dobre warunki i pewność, że astronauci wrócą.

Jeśli chodzi o datę, nie będzie to wcześniej niż 2045 r., może kilka lat później, ale stanie się to. Wczesne plany rozważają, że będą trzy misje tak, jak w przypadku Artemis. W pierwszej przeleci wokół Marsa pusta kapsuła. W drugiej poleca astronauci, ale nie wylądują i dopiero trzecia osiądzie na Marsie. Myślimy, żeby astronauci wylądowali w tej drugiej misji na księżycu Marsa – Fobos, który również jest bardzo ciekawy. Wylądowanie na Fobosie jest o wiele łatwiejsze niż na Marsie, bo jest bardzo niska grawitacja i nie ma atmosfery, wiec nie potrzeba tarczy termicznej. To wszystko jest jednak daleką przyszłością.

NASA współpracuje również z podmiotami prywatnymi. Wspomniał Pan o firmie SpaceX należącej do Elona Muska, który jest dość kontrowersyjną postacią. W jednej z zapowiedzi stwierdził, że chce umożliwić transport miliona ludzi i milionów ton na Marsa. Jak przebiega ta współpraca?

Jak najbardziej popieramy SpaceX. Często dostaję pytanie, czy SpaceX to konkurencja dla NASA, ale my jesteśmy w trochę innym biznesie. NASA jest instytucją naukową, a SpaceX dostarcza technologie do podróży kosmicznej. Dzięki pieniądzom NASA firma Elona Muska przetrwała, bo pierwsze dwie rakiety Falcon wybuchły. Pracował nad trzecią, ale gdyby spotkał go ten sam los, firma zbankrutowałaby. 

NASA nie chciała na to pozwolić i dała mu 2 mld USD na zbudowanie różnych technologii. Dzięki tym pieniądzom SpaceX udało się zbudować kapsuły kosmiczne, a także kontynuować prace nad Falconem. Jesteśmy bardzo szczęśliwi, że firmie się tak dobrze powodzi i pracuje nad Starshipem, który kompletnie zmieni podejście do kosmosu.

Czy już teraz NASA rozważa udział SpaceX w misjach na Marsa?

Tak, jak najbardziej. Mieliśmy nawet niedawno spotkanie ze SpaceX, gdzie rozważaliśmy w jaki sposób moglibyśmy wylądować na Marsie, co byśmy przewieźli. Jeśli bylibyśmy w stanie przeprowadzić tankowanie na orbicie i zabrać 100 ton instrumentów… jak zmienia to nasze podejście? Zmienia nam całkowicie. 

Przykładowo łazik Curiosity waży około tonę, a misja kosztowała nas 2,5 mld USD. W takim przypadku chodzi o to, żeby wszystko było mniejsze i lżejsze. Każda śrubka jest opracowana tak, aby ważyła jak najmniej. Każdy element musi być optymalny.

Jeśli moglibyśmy wysłać 100 ton, to gra się zupełnie zmienia. Nie musimy projektować wszystkiego, żeby było optymalne. Nie musi nad tym pracować tysiąc genialnych inżynierów. Budujemy pięć łazików, jak się trzy zepsują to dwa wciąż będą jeździć. Mamy do dyspozycji 100 ton!

NASA nie może mówić, że przewieziemy milion ludzi na Marsa, jeżeli to jest nierealne. Pan Musk może mówić co chce, jest wizjonerem i takich ludzi potrzebujemy. Zresztą potrzebujemy ich w Polsce, żeby mówili ludziom, że są genialni i mogą osiągnąć wszystko. Polacy są bardzo krytyczni wobec siebie i za ostrożni w podejściu do życia (śmiech).

No, ale kiedyś bazy na Marsie będą. Dokładnie nie wiem kiedy, ciężko to przewidzieć. Pan Musk może spekulować na ten temat, my nie możemy. Ja planuję misje 30 lat do przodu i w tej perspektywie nie widzimy ludzi na Marsie. Technologie już są, ale nie ma takich pieniędzy.

Problemy z finansowaniem, o których Pan wspomniał są widoczne w przypadku programuMars Sample Return, który zakłada transport próbek z Czerwonej Planety na Ziemię. W jednym z komentarzy na platformie LinkedIn napisał Pan: Właśnie skończyłem zebranie zespołu Mars Sample Return. Po każdym zebraniu boli mnie głowa, bo nad taką trudną misją jeszcze nie pracowałem!”. Jaka jest przyszłość tego programu?

Mars Sample Return jest niesamowitą misją, szczególnie pod względem naukowym. To, co NASA robi, i uważam to za świetne, jest zebranie co 10 lat grupy najmądrzejszych naukowców, którzy obradują przez około rok nad raportem Decadal Survey. W tym dokumencie ustalane są priorytety dla NASA, które najbardziej przysłużą się ludzkości i nauce. Przykładowo w poprzednim raporcie zdecydowano, że agencja powinna zbadać księżyc Jowisza – Europa. Parę dni temu miałem gości z Polski i pokazywałem im clean room w JPL, gdzie już prawie kończona jest sonda do misji Europa, która powinna wystartować w październiku br. A więc co Decadal Survey mówi, ze powinno być zrobione, to NASA robi.

Administrator NASA analizuje ten raport i wybiera, które misje będziemy mogli zrealizować z budżetem jaki mamy. Mars Sample Return przez ostatnie 20 lat był na szczycie tej listy. Uważam, że ten system dyskusji, dokumentacji i wyznaczenia priorytetów jest niesamowity, bo wtedy nie chodzi o to, żeby wybierać misję naukowca, który ma najwięcej charyzmy, tylko coś, co dostarczy najciekawsze dane naukowe. 

To świetny sposób i powinniśmy to respektować. Jeśli to jest priorytet numer 1 dla nauki światowej, to powinniśmy te próbki przywieźć. W całej sytuacji nie chodzi o to, czy mamy lecieć, tylko kiedy, jak i za jaką cenę. 

Jak? Mieliśmy bardzo skomplikowaną misję, która polegała na tym, że łazik Perseverance zbiera próbki, a następnie wkłada je do zasobnika, który musi zawieźć w pewne miejsce. Tam ma wylądować lądownik, do którego włoży próbki. Lądownik jest wyposażony w rakietę Mars Ascent Vehicle, która wyniesie kapsułę z próbkami na orbitę, gdzie zostanie przechwycona przez europejski statek kosmiczny i zabrana w stronę Ziemi. Potem kapsuła wejdzie w atmosferę Ziemi i wyląduje ze spadochronem na pustyni, gdzie NASA ją odbierze i zbada w hermetycznych warunkach. 

To potwornie trudna misja, która początkowo miała kosztować 5 mld USD, a teraz jest oceniana na 8-11 mld USD. Nie ma na to takich pieniędzy, szczególnie, że priorytety się zmieniły, tj. pomoc Ukrainie. NASA stwierdziła zatem, że opóźnimy misję, a w międzyczasie spytamy przemysł, naukowców i wszystkich ludzi, którzy mają dobre pomysły o to, jak można to zrobić taniej, szybciej i lepiej.

Rozumiem zatem, że Mars Sample Return nie zostanie przerwany?

Nie zostanie przerwany, ponieważ jest to najwyższy priorytet dla nauki. Mieliśmy już tyle tych łazików - Sojourner, Spirit, Opportunity, Curiosity, Perseverance, który jest bardzo zaawansowany i może przeprowadzać mnóstwo badań, ale dalej jest to nic w porównaniu z możliwościami na Ziemi. Perseverance nie jest w stanie znaleźć bakterii. Znalezienie życia jest bardzo trudnym zadaniem, do którego potrzebne jest mnóstwo instrumentów badawczych.

Jeszcze jakiś czas temu obok Perseverance na Marsie był wiropłat Ingenuity, który niestety już nie działa. NASA planuje jednak wysłanie kolejnego, potężniejszego drona o nazwie Condor. W jednym z wywiadów wspomniał Pan, że Polska mogłaby mieć duży udział w misji.

Mars Sample Return trochę się zazębia z następnym wiropłatem. Ingenuity to był zaledwie test technologii. Teraz już wiemy, że możemy latać na Marsie. Pracuję obecnie nad dużym dronem, który będzie wielkości SUVa, dużego samochodu, a nie pudełka do butów (śmiech). Będzie miał 6 wirników, instrumenty naukowe na pokładzie. Nie będzie latał 200, czy 700 m, jak w przypadku Ingenuity, ale 400 km. Wtedy naukowcy mogliby zbadać wszystkie miejsca, do których nie mogą się dostać łaziki.

Helikopter jest też rozważany również z innego powodu. Co w sytuacji, gdy Perseverance zatnie się i nie będzie mógł dostarczyć próbek do lądownika? Współpracujemy teraz z grupą Mars Sample Return, która rozważa plan B zakładający wysłanie helikoptera, trochę podobnego do Condora. Ten, o którym mówię jest nazywany przez nas Chopper, a jego zadaniem byłoby po prostu zbieranie próbek, które w ramach planu B rozrzuciłby Perseverance.

Obecnie rozważane są zatem dwa helikoptery. Jeden do badań naukowych, a drugi do wsparcia Perseverance. Rozmawiamy z Polską Agencją Kosmiczną. Bardzo się cieszymy, że Polacy pokazali swoje kompetencje oraz to, że chcą brać udział w takich misjach. 

Początkowo chcieliśmy, aby Polacy współpracowali z nami przy robieniu odpowiednich wirników. Przykładowo firma Aeroplan z Mielca. NASA z nimi rozmawiała, była pod dużym wrażeniem i jesteśmy zainteresowani ich pomocą. Polacy też są świetni w autonomii, w sztucznej inteligencji, a przecież taki dron będzie musiał myśleć sam za siebie. Nie może być kierowany z Ziemi, ponieważ jest opóźnienie sygnału od 6 do 20 minut. 

Taki dron musi myśleć i sam widzieć odległość od brzegu krateru, znaleźć miejsce lądowania bez głazów, które spowodują, że się wywróci, itd. Jeśli będzie chciał wlecieć do jamy na Marsie, to musi wiedzieć, czy jest bezpiecznie itd. To wszystko wymaga sztucznej inteligencji i Polacy są w tym świetni. Przykładowo firma KP Labs z Gliwic. Poza tym interpretowanie tego, co widzą kamery. Polacy są generalnie bardzo dobrzy w tych kwestiach dronowych. Będziemy liczyć na ich pomoc w projektach Condor i Chopper.

Ingenuity mógł robić zdjęcia na Marsie. Rozumiem, że Condor będzie wyposażony w znacznie lepsze instrumenty.

Zgadza się. Będziemy mieli spektrometr, który pokaże skład chemiczny skał. Chcemy podlecieć bliżej i badać warstwy na brzegach kraterów. Każda warstwa mówi nam o klimacie tysiące, a nawet miliony lat temu. Instrumenty naukowe pozwolą odpowiedzieć na pytania o składzie chemicznym, czy były bombardowania meteorytów, czy była woda, czy były deszcze oraz czy było życie. Dron będzie też wyposażony w kamery o znacznie lepszej rozdzielczości.

Kiedy może wystartować misja Condor?

Myślimy, że będą to okolice 2030 r.

Przyszłość zapowiada się ciekawie. Trzymam kciuki i dziękuję za rozmowę!