Na Księżyc i jeszcze dalej

Moja generacja miała dotąd w kwestii podboju kosmosu pecha. Spóźniliśmy się na chwile tak wiekopomne jak „mały krok dla człowieka, wielki krok dla ludzkości” Neila Armstronga z 1969 roku. Mieliśmy szczęście, jeśli gdzieś na sam koniec Teleexpresu, w ramach ciekawostki, podano informację o kolejnej wymianie załogi na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Wielka era podboju kosmosu w świadomości przeciętnego człowieka się skończyła i zaliczyła błyskawiczny transfer do kategorii „historia”. Uwaga, wchodzi patos: aż do teraz.

Znudzenie kosmosem to na pewno także efekt zakończenia fazy pionierskiej, w której prawie każda misja stanowiła prawdziwy przełom. Obecnie – przynajmniej orbitę naszej planety – mamy właściwie opanowaną, nic więc dziwnego, że wysłanie kolejnego seryjnie produkowanego satelity kolejną seryjnie produkowaną rakietą już tak nie ekscytuje. Kosmos trafił pod strzechy wraz z talerzami telewizji satelitarnej, komórkami z GPS-em czy też w postaci kocy termicznych (stworzonych w ramach jednego z programów NASA) znanych z zestawów pierwszej pomocy.

W 2015 roku mieliśmy na orbicie 1305 aktywnych satelitów, z których ponad połowa należy do prywatnych firm. Kosmosu „używamy” nie tylko do pracy, ale też rozrywki – wystarczy wspomnieć o rosnącej popularności gry Pokémon Go, wykorzystującej nawigację systemu GPS. Zupełnie niezauważalnie wartość rynku technologii kosmicznych na świecie wzrosła do 330 miliardów dolarów i rośnie w tempie 9% rok do roku, co zbliża go do wartości rynku zbrojeniowego. W wymiarze symbolicznym: giganci Airbus i Boeing zmienili nazwy swoich oddziałów zajmujących się dotąd „obronnością” na „obronność i technologie kosmiczne”.

Być może, po latach posuchy, statki kosmiczne zaczynają znów interesować obywateli. Pewnego dnia, grubo po północy napisał do mnie na facebooku Krzysiek, znajomy, z którym nie miałem okazji zamienić słowa dobre parę miesięcy. Wiadomość była krótka – „Oglądasz start SpaceX? Na razie robią lepsze relacje niż lądowania, ale mam nadzieję, że dzisiaj się to zmieni”. Nie ma nic dziwnego w tym, że zainteresowanie publiczności wzbudził właśnie Elon Musk – facet, który potrafił wykreować taką modę na swoje samochody, że ludzie przed salonami samochodowymi ustawiali się w kolejki przypominające te ze zdjęć z lat 80. Skąd to nadzwyczajne zainteresowanie? SpaceX „wrócił do źródeł” i próbuje czegoś nowego: lądowanie pierwszego stopnia rakiety nie udało się wcześniej nikomu w dziejach ludzkości. Znów zaczynamy konkurencję o nowe osiągnięcia, a nie świętujemy sto dwudziestej misji wahadłowca, kolejnego startu czterdziestoletniego Sojuza czy szesnastej wymiany załogi ISS.

Tak wygląda tworzenie historii w praktyce: pierwsze w historii lądowanie rakiety na barce na oceanie

Komercyjne opanowanie orbity naszej planety oznacza w gruncie rzeczy mniej więcej tyle, co postawienie jednego tip-topa w swoim własnym ogrodzie. Przez dziesięciolecia nie wyściubialiśmy z „domu” nosa – z wyjątkiem wysyłania bezzałogowych sond – ale obecny rozmach programów kosmicznych wskazuje na to, że kosmiczny wyścig znów zaczyna nabierać tempa. Celem jest przechwytywanie asteroid, stała baza ludzi na Księżycu, postawienie stopy na Marsie, oswojenie „głębokiej przestrzeni kosmicznej”, czyli tego, co znajduje się za geostacjonarną orbitą naszej planety. Co dokładnie planują najwięksi uczestnicy wyścigu? Jaka będzie w nim rola polskich firm?

Amerykanie – człowiek na Marsie w 2030 roku

NASA. Z całą pewnością najsłynniejsza agencja kosmiczna, osławiona umieszczeniem człowieka na Księżycu w zaledwie dziewięć lat. 12 września 1962 roku na stadionie Uniwersytetu Rice prezydent Kennedy mówił: „zdecydowaliśmy w ciągu dekady polecieć na Księżyc i dokonać innych rzeczy nie dlatego, że są łatwe, ale właśnie dlatego, że są trudne”. Skala wyzwania była nieprawdopodobna: dopiero kilka lat wcześniej, że organizm jest w stanie przeżyć choć sekundę w kosmosie. NASA do tamtego dnia zdołała wysłać na orbitę jedynie czterech astronautów, którzy w sumie wykonali mierne 34 okrążenia wokół planety, spędzając na orbicie ledwie dwie pełne doby.

Płomienna mowa, wsparta szerokim strumieniem dolarów, pozwoliła na Srebrnym Globie wylądować już siedem lat później. Potem jednak ambitne cele się wyczerpały. Loty kosmiczne powoli zaczęły stawać się codziennością, ich temat przestał przyciągać przed odbiorniki miliony ludzi. Budżet agencji został obcięty. W swoich wspomnieniach opisał ten etap Gene Kranz, dyrektor lotów NASA: „Stworzyliśmy wspaniałe zespoły ludzi: to, co nazywamy czynnikiem ludzkim. A potem patrzyliśmy, jak ci ludzie znikają. Patrzyliśmy, jak znikają wielkie firmy konstruujące pojazdy kosmiczne, takie jak Grumann, North American, Lockheed”. Kolejny program kosmiczny – budowa wahadłowca – miał tak naprawdę pociągnąć za sobą już tylko wypracowanie tańszej metody lotów w przestrzeń kosmiczną (zresztą pod tym względem kompletnie się nie udał), niejako przygotowując ją pod komercyjne zastosowanie.

Przez ostatnie dekady, mimo mniejszej uwagi widzów, NASA kontynuowała jednak eksplorację bezzałogową. Łaziki marsjańskie, sondy badające cały Układ Słoneczny (a nawet wylatujące poza jego granicę, jak w przypadku Voyagera 1) pozwoliły zebrać i wiedzę, niezbędną do realizacji nowych wielkich celów: wysłania człowieka na jedną z asteroid do 2025 roku oraz lądowania człowieka na Marsie w latach 30. tego wieku. Tym razem bez zimnowojennej rywalizacji i związanej z nią pompy, z ograniczonymi funduszami, ale i rozsądniejszym planem uruchomienia następnie komercyjnej eksploracji tych terenów.

Krok pierwszy: wysłanie sondy, aby przechwyciła i przekierowała asteroidę na orbitę okołoksiężycową. W latach 20. nowy statek, Orion, ma zabrać na nią astronautów w celu pobrania odpowiednich próbek. W 2018 ma wystartować nowa, najmocniejsza w historii ludzkości rakieta NASA – Space Launch System (SLS). To właśnie zmodyfikowany SLS i Orion mają zabrać człowieka na marsjańską orbitę i pomóc stworzyć bazę na jego powierzchni.

Europa – wydrukowanie bazy na Księżycu drukarką 3D

Jednym z celów działań Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) jest dalsze dogłębne badanie zdrowia i samopoczucia człowieka w kosmosie w celu przygotowania trwających miesiącami misji z ludzką załogą. Dalej robi się jeszcze ambitniej: rozwijanie współpracy ludzi z robotami w przestrzeni oraz finalnie – niezależność misji od Ziemi, na przykład w postaci w pełni autonomicznej stacji orbitalnej.

Podobne kroki – jeśli poważnie myśli o Marsie – musi podjąć NASA. Jednak to właśnie w finalnych celach na najbliższe dziesięciolecia zarysowuje się różnica między tymi dwoma organizacjami. ESA chce opanować rozwiązania pozwalające na eksplorację nie Czerwonego Globu, a Księżyca i orbity wokół niego. Nasz największy naturalny satelita ma się stać bazą do wypadów na przykład na przelatujące niedaleko asteroidy, a stała obecność na jego orbicie ma pomóc rozwijać rynek komercyjnego wykorzystania asteroid. Niezależność od Ziemi czy wysoki poziom wykorzystania robotów są właśnie środkiem do osiągnięcia tych celów. ESA planuje także stworzenie nowego „konia pociągowego” swojego programu kosmicznego: rakiety Ariane 6. Agencja planuje także wybudowanie bazy kosmicznej w punkcie, w którym równoważy się przyciąganie grawitacyjne Ziemi i Księżyca, miałaby ona stać się podstawą do otwarcia drogi na Księżyc, ale także umożliwić np. uzupełnienie paliwa przy bardziej odległych lotach, na przykład w kierunku Marsa. Wreszcie, planowane jest wybudowanie Księżycowej Wioski: stałej bazy na Księżycu, w której będą mogli mieszkać astronauci. Dlaczego Księżyc, a nie Mars? ESA chce ocenić, czy Księżyc można wykorzystać ekonomicznie (na przykład do wydobywania tamtejszych zasobów). Brzmi to realnie: wykorzystanie Marsa to śpiew przyszłości, choćby ze względu na czas lotu: na Srebrny Glob leci się parę dni, na Czerwoną Planetę… rok. Co ciekawe, baza ma się częściowo… stworzyć sama – wykorzystując technikę druku 3D.

Jak będzie wyglądać europejska baza na Księżycu? Właściwie jeszcze nie wiadomo. Wizualizacje w filmie mogą przypominać rzeczywistość w podobny sposób, w jaki wizualizacje z folderów reklamowych deweloperów tylko luźno nawiązują do ostatecznego wyglądu osiedla.

W stronę kosmicznych grantów

Być może największa rewolucją ostatnich lat jest zmiana paradygmatu działania organizacji eksplorujących kosmos. Czasy programu Apollo, w którym wszystkie elementy – od rakiet przez moduły orbitalne po lądowniki – były opracowywane w ścisłej współpracy z agencją kosmiczną, a prywatne firmy służyły jedynie za źródło podzespołów, dawno przeminęły. Obecnie obydwie organizacje starają się jak największą część pracy, nie tylko wykonawczej, ale także koncepcyjnej i projektowej, zlecać firmom komercyjnym. Ma to nie tylko pomóc obniżyć koszty misji, ale także pomóc prywatnym firmom na poważnie zająć się eksploracją przestrzeni.

Tak naprawdę obydwie agencję zaczynają w kosmosie spełniać rolę „państwową”: stają się organizacjami delegującymi pieniądze publiczne, wyznaczają i rozwijają nowe kierunki eksploracji „głębokiej przestrzeni”. Ewoluują w stronę ciał rozdających granty badawcze.

Prywatne firmy wchodzą do gry

Firmą zajmującą się eksploracją kosmosu, która uzyskała najwięcej medialnej atencji, jest bez wątpienia wspomniany wcześniej SpaceX. Obecnie kierują nim dwa cele: rozwój rakiety Falcon 9, której pierwszy stopień ma być w stanie wylądować z powrotem na Ziemi (lub na barce Of Course I Still Love You na oceanie), co ma zmniejszyć o około 30% koszty wysłania kilograma ładunku w przestrzeń kosmiczną. Taka oszczędność – podążając za słowami jednego z oficjeli ESA – jest raczej nieosiągalna dla tradycyjnych rakiet, więc daje spore szanse na zdobycie konkurencyjnej przewagi na rynku wynoszenia satelitów w przestrzeń. Mniej wiadomo o planowanej przez Elona Muska podróży na Marsa. -W jednym z wywiadów wspominał o takiej misji w ciągu 10–20 lat, co jest wręcz niemożliwie ambitnym celem. Tymczasem, po historycznych pierwszych udanych lądowaniach pierwszego stopnia rakiety w tym roku, zbliża się kolejny przełom dla SpaceX. Zaprojektowana w firmie kapsuła Dragon wykonała już bezzałogowy lot na ISS, a w przyszłym roku ma w ramach realizacji kontraktu NASA polecieć z astronautami. Po raz pierwszy człowieka na orbitę wyniesie nie rządowa agencja amerykańska, chińska czy rosyjska, lecz prywatna firma.

Nie zawsze się udaje, ale to właśnie niepewność co do rezultatu przyciąga publiczność. Źródło: Bloomberg/SpaceX

SpaceX, wbrew często ograniczonemu do tej marki przekazowi medialnemu, nie jest jedyną firmą chcącą latać w kosmos. W tym samym 2017 roku na orbitę ma zabrać ludzi także kapsuła Boeinga, CST-100 Starliner. Swoje kapsuły rozwija także Blue Origin (firma założona przez Jeffa Bezosa, współzałożyciela Amazona). Z kolei Virgin Galactic pracuje nad samolotem do wycieczek kosmicznych – SpaceShipTwo, którego pierwszy egzemplarz rozbił się w 2014 roku, w lutym bieżącego roku zaprezentowany został jego następca VSS Unity. Z kolei firma Bigelow Aerospace od kilkunastu lat pracuje nad technologią tańszych, nadmuchiwanych modularnych stacji kosmicznych (habitatów), z których dwa już znajdują się w przestrzeni kosmicznej.

Rosja – czy na Księżycu jest lód?

Rosyjski program kosmiczny padł ofiarą kryzysu w Rosji w latach 90. i silnych cięć budżetowych. Ale pozycja Rosjan w kosmosie wcale nie jest słaba – po zakończeniu lotów wahadłowców to właśnie rosyjskie Sojuzy i ich bezzałogowe wersje Progress są jedyną metodą transportu ludzi i zaopatrzenia do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ISS.

Pomimo tego, że projekt tego statku pochodzi z roku, w którym prezydent Kennedy wygłosił swoje słynne przemówienie o lądowaniu na Księżycu, a sam statek miał być właśnie elementem rosyjskiej ekspedycji lunarnej, to konsekwentne unowocześnianie spowodowało, że rosyjskie rakiety i pojazdy są jednymi z najbardziej niezawodnych i tanich metod dotarcia na orbitę. Pozostaje pytanie: jak długo jeszcze? Bo przy rosnącej prywatnej konkurencji kwestią czasu jest detronizacja leciwego już rosyjskiego staruszka.

Rosjanie od paru lat myślą o następcach swoich kosmicznych pojazdów, a niedawno odkurzyli stary cel: lądowanie na Księżycu. Przygotowano plan pierwszych paru misji bezzałogowych, a także nowych pojazdów kosmicznych. Tworzona rakieta, Angara, odbyła w 2014 roku dwa testowe loty, ale od tamtego czasu nie poleciała ani razu. Ambitne plany wbicia rosyjskiej flagi w powierzchnię Srebrnego Globu w 2029 roku zostały „odłożone na później” przez Putina w styczniu tego roku: ekonomiczna sytuacja Rosji spowodowała konieczność znaczącego obcięcia budżetu z 3,4 tryliona rubli do zaledwie 1,4 tryliona.

Przyjęty równocześnie plan dziesięcioletni zakłada bezzałogową eksplorację Księżyca we współpracy z ESA przez roboty pomiędzy 2018 a 2025 rokiem. Czterdzieści dwa lata po lądowaniu tam Łuny-24, ostatniego do tej pory rosyjskiego pojazdu księżycowego, misja Łuna-25 ma osiąść niedaleko bieguna południowego naszego satelity. Kolejne misje kierować się będą w ten sam rejon: Łuna-27 ma zostać wyposażona w wiertło, które pozwoli zweryfikować doniesienia z rosyjsko-amerykańskiej misji Lunar Reconnaissance Orbiter (2009) o obecności lodu pod powierzchnią księżycowego bieguna.

Rosjanie nie tracą także zainteresowania Marsem i astrofizyką. Symbolem smutnych dla Roskosmosu ostatnich dwóch dekad jest porażka misji Mars-96, której sonda rozleciała się wraz z rakietą w ziemskiej atmosferze niedługo po starcie w roku 2011. Tym razem, we współpracy z ESA, szykowana jest misja ExoMars – pierwsza sonda tego programu jest już w drodze na marsjańską orbitę, gdzie ma badać stężenie metanu. Toczą się także rozmowy o wspólnej misji na Wenus – planetę, na której historycznie to Rosjanie zdołali zrealizować najwięcej badań.

Chiny – solarna elektrownia kosmiczna

Prężnie rozwija się za to chiński program kosmiczny. Państwo Środka zostało trzecim krajem, który własnymi siłami umieścił człowieka na orbicie w roku 2003, kiedy w kosmos wzniósł się Yang Liwei na pokładzie przypominającej Sojuza kapsuły Shenzhou 5. Obecnie Chińczycy skupiają się na podjęciu kroków, które Stany i Rosja mają dawno za sobą – opanowaniu spacerów w otwartej przestrzeni, dokowania dwóch statków kosmicznych czy tworzenia stacji kosmicznych w ramach programu Tiagong. Największa z nich, Tiagong-3 („Podniebny Pałac 3” – można tutaj delikatnie zwątpić co do kreatywności chińskich inżynierów w kwestii nazewnictwa), choć nadal przeszło siedem razy mniejsza niż Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, ma zostać wysłana na orbitę w 2022 roku – dwa lata przed zakończeniem programu ISS – i stać się elementem rozpoczynającej się współpracy dotąd dosyć zamkniętego chińskiego programu kosmicznego z międzynarodowymi podmiotami. Podobnie jak Rosjanie i Europejczycy, pierwszym odleglejszym celem jest Księżyc. To chińska sonda jako pierwsza od wspomnianej misji Łuna-24 wylądowała na Księżycu w roku 2013, a obecnie powstają plany stworzenia stałej bazy księżycowej. Równolegle Chińczycy także planują gospodarcze wykorzystanie terenów między Ziemią a Księżycem, w planach jest powstanie „solarnej elektrowni kosmicznej” złożonej z paneli słonecznych o łącznej mocy kilkuset megawatów, która ma bezprzewodowo przesyłać energię elektryczną na Ziemię.

Poland can into space

Gdzie w tej układance znajduje się Polska? Jakie miejsce powinna zająć? Jesteśmy członkiem ESA, powołaliśmy Polską Agencję Kosmiczną POLSA. Wartość obrotu polskiego rynku technologii kosmicznych w 2015 roku osiągnęła poziom 14 miliardów złotych i rośnie w tempie znacznie przekraczającym wzrost naszego PKB. Nasze zespoły w latach 2011, 2013, 2014 (Politechnika Białostocka) i 2015 (Politechnika Rzeszowska) wygrały University Rover Challenge, zawody na najlepszego łazika marsjańskiego organizowane w Utah. Podobny konkurs– European Rover Challenge – organizowana jest w Polsce od 2014 roku. Studenci z Akademii Górniczo-Hutniczej w 2015 roku zwyciężyli w zawodach CanSat Competition, organizowanych przez NASA, pokonując 59 innych zespołów.

Polscy naukowcy wysłali już w przestrzeń satelity Lem i Heweliusz, mieli udział w budowie marsjańskiego łazika Curiosity, a także w wyposażeniu lądownika Philae, który w 2014 roku wylądował na komecie. Tyle, że jeśli mamy utrzymać takie tempo wzrostu sektora, to – według rozmówców z branży – potrzebujemy około stu nowych kosmicznych inżynierów rocznie, a tylu nie kształcimy. Przypadający nam udział w budżecie ESA (pula środków, która musi zostać wykorzystana w Polsce) częściowo pozwala na rozwój polskich firm, ale przyciąga też zagraniczne wielkie korporacje, które otwierają tu swoje pododdziały. Prawie dwa lata temu powołana została do życia Polska Agencja Kosmiczna POLSA, która zamierza działać na rzecz rozwoju sektora w naszym kraju: od pomocy w edukacji (szczególnie uniwersyteckiej) po wsparcie dla firm w zdobywaniu kontraktów ESA i rozdzielanie własnych grantów.

W krakowskiej siedzibie Klubu Jagiellońskiego wisi na ścianie wielka pocztówka z napisem „2089. Pierwszy Polak na Marsie”. Wśród samych członków Klubu zdania co do jej interpretacji są podzielone – jedni traktują ją metaforycznie, jako wyrażenie bardziej ambitnego podejścia do polskiej państwowości, inni dosłownie – jako cel na miarę tego wyrażonego w 1962 roku przez Kennedy’ego. Mi osobiście wydawała się mało poważnym porwaniem się z motyką na słońce, ale patrząc na nabierający ponownie tempa wyścig do zagospodarowania kosmosu musimy w końcu zadać pytanie o kondycję i rolę w całym tym procesie Polskiej Agencji Kosmicznej oraz krajowych firm. Na poważnie zastanowić się, czy chcemy wnukom pokazać wariację klubowej pocztówki, czy raczej mem Poland cannot into space.