Czy wznowiono loty na Księżyc? Plusy i minusy

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Amerykański program księżycowy Apollo, podobnie jak odpowiedzialna za niego Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA), pojawił się podczas wyścigu kosmicznego: USA i ZSRR próbowały wyprzedzić się poza planetą. Związek Radziecki jako pierwszy wysłał na orbitę sztucznego satelitę Ziemi (Sputnik-1), zwierzę (pies Łajka), mężczyznę (Jurij Gagarin), kobietę (Valentina Tereshkova), Aleksiej Leonow jako pierwszy wszedł na otwartą przestrzeń kosmos, stację Luna-2 i po raz pierwszy w historii Venera-3 poleciała tam, gdzie było jasne.

Osiągnięcia Amerykanów były skromniejsze. Stacje Mariner-2 i Mariner-4 przeleciały w dobrym stanie, odpowiednio, obok Wenus i Marsa, a załogowy statek kosmiczny Gemini-8 po raz pierwszy zdołał zadokować do innego pojazdu na orbicie. Ale uśmiech Gagarina przyćmił te sukcesy. Pozostało tylko jedno - być pierwszym, który wyśle ludzi na Księżyc.

W maju 1961 roku, półtora miesiąca po locie Gagarina, prezydent USA John F. Kennedy powiedział Kongresowi, że do końca dekady amerykańscy astronauci powinni wylądować na powierzchni naszego satelity. Apollo był hojny. W najlepszych latach wydatki NASA przekraczały 4% budżetu federalnego, a 400 tysięcy osób pracowało nad programem księżycowym. Okazało się: 20 lipca 1969 Neil Armstrong wygłosił swoje słynne słowa o małym kroku dla człowieka i ogromnym skoku dla ludzkości.

Amerykanie wysłali na Księżyc jeszcze kilka Apolloes, ale już w 1972 roku prezydent USA Richard Nixon ograniczył program. Pieniądze były bardziej potrzebne na kampanię wojskową w Wietnamie, w kraju były protesty przeciwko tej wojnie i o prawa obywatelskie - ludzie nie mieli czasu na przestrzeń, była recesja gospodarcza na nosie, było odprężenie w stosunkach z ZSRR, a co najważniejsze, generalnie nie było takiej potrzeby. Inne kraje też nie były chętne do wyjazdu.

Szef programów automatycznych i załogowych Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) David Parker przypomniał, że podobna historia miała miejsce na Antarktydzie. Na początku wszyscy ścigali się na Biegun Południowy, a kiedy robota została wykonana, przez pół wieku nikt tam nie wrócił. Dopiero wtedy ludzie zaczęli wyposażać bazy badawcze na kontynencie. To samo stanie się z Księżycem.

Po co wracać

50 lat temu Amerykanie polecieli na Księżyc głównie po to, by po prostu odwiedzić i pokazać swoją siłę. Nawet w tamtych czasach ludzie tak naprawdę nie popierali programu, nawet jeśli był odważny, ale kosztowny i prawie pozbawiony praktycznego sensu (i nadal cieszył się, gdy Apollo osiągnął swój cel). Teraz opinia publiczna również nie jest po stronie NASA. Sondaż z 2018 r. wykazał, że 44% Amerykanów nie uważa powrotu na Księżyc za ważny – niech agencja lepiej zbada klimat i asteroidy zagrażające Ziemi.

NASA ma coś do zareagowania na krytyków.

Do przygotowania wyprawy na Marsa potrzebne są załogowe loty na Księżyc. Podobnie jak na Marsie Księżyc ma słabą grawitację, nie ma czym oddychać, nic nie chroni przed promieniowaniem kosmicznym. Nie da się w pełni odtworzyć tych warunków na Ziemi, a nasz satelita, do którego przelot zajmuje tylko trzy dni, jest najbliższym odpowiednim miejscem testowym. Technologia opracowana na potrzeby programu księżycowego przyda się podczas podróży na sąsiednią planetę. Ponadto, ze względu na słabą grawitację księżyca, rakiety łatwiej startują. Ten argument popiera prezydent USA Donald Trump i szef NASA Jim Bridenstine. To prawda, według ankiety z 2018 r., wśród priorytetów mieszkańców USA, załogowa misja na Marsa zajmuje przedostatnie miejsce - przed załogową misją na Księżyc.

Lot na Marsa wciąż wydaje się być tym samym kaprysem, co program Apollo. Prawdopodobnie pierwsi astronauci po prostu wyjdą na powierzchnię, podniosą bruk, piasek dla naukowców i odlecą. Ale w przyszłości ta i inne planety oraz Księżyc mogą stać się nowymi domami dla ludzi. Mars nigdy nie będzie tak dobry do życia jak dzisiejsza Ziemia, ale nie trzeba będzie spekulować, czy Ziemia, jaką znamy, zniknie. W historii planety miały miejsce katastrofy, które zniszczyły prawie wszystkich mieszkańców lądu i morza. Zderzenie z kometą lub innym dużym ciałem niebieskim jest niezwykle rzadkim wydarzeniem, ale jeśli coś się wydarzy, nie możemy temu zapobiec za pomocą istniejących technologii. Jest to argument, który szczególnie wysuwa założyciel SpaceX, Elon Musk.

Krytycy misji załogowych uważają, że wysyłanie robotów w inne światy jest łatwiejsze, tańsze i bezpieczniejsze. NASA przypomina, że ten argument był dyskutowany w mediach już w latach 60., ale według ekspertów agencji, nawet w nieporęcznych skafandrach kosmicznych ludzie są bardziej wykwalifikowani niż maszyny, co daje przewagę. Niedawnym przykładem jest sonda InSight. Po wylądowaniu na Marsie pod koniec 2018 roku InSight zaczął wiercić w skale, ale skała się nie nadaje: jest zbyt twarda. Inżynierowie próbowali dociskać wiertło mechaniczną ręką, ale do tej pory to nie zadziałało. A w 1972 astronauci Harrison Schmitt i Eugene Cernan naprawili łazik taśmą klejącą, stojąc w księżycowym pyle i kontynuowali. To prawda, że załamanie nastąpiło z powodu zaniedbania Cernana. Z drugiej strony roboty pozostają czujne.

Istnieją również przyziemne argumenty przemawiające za nowym programem księżycowym. Dzięki Apollo pojawiły się przydatne technologie codziennego użytku: buty dla sportowców, odzież ognioodporna dla ratowników, panele słoneczne, czujniki tętna. Nowy program księżycowy stworzy nowe miejsca pracy (krytycy powiedzą: „Po prostu zatrzyma te, które pozostały po Apollo) i stanie się motorem wzrostu gospodarczego, pomoże nawiązać współpracę międzynarodową, a natchnione dzieci i młodzież będą chciały zostać naukowcami i inżynierami. każdy duży, imponujący projekt, również w kosmosie, ale bez astronautów.

Jak dostać się na Księżyc

Roscosmos, ESA, Chińska Narodowa Agencja Kosmiczna (CNSA) zamierzają wysłać ludzi na Księżyc, ale wszyscy nazywają je niejasnymi terminami. W Stanach Zjednoczonych w 1989 roku prezydent George W. Bush zasugerował rozpoczęcie nowego programu księżycowego. Pod kierunkiem jego syna George'a W. Busha NASA opracowała nowy załogowy statek kosmiczny i rakietę, w tym powrót na Księżyc w 2020 roku. Ale projekt został prawie całkowicie skrócony przez administrację Baracka Obamy, kiedy stało się jasne, że nie zostanie ukończony na czas.

Po raz kolejny Amerykanie zaczęli myśleć o Księżycu w 2017 roku, kiedy Donald Trump podpisał Pierwszą Dyrektywę Kosmiczną dotyczącą planów USA poza Ziemią. Początkowo powrót na Księżyc zaplanowano na 2028 r., ale w marcu 2019 r. wiceprezydent Mike Pence ogłosił odroczenie: teraz NASA powinna być na czas do 2024 r.

Nowy amerykański program nosi nazwę „Artemis” – na cześć siostry Apollina ze starożytnych mitów, okrutnej dziewczyny, która była boginią łowów, dzikiej przyrody, czystości i księżyca. Żeńskie imię przypomina też jedno z postawionych zadań – po raz pierwszy kobieta musi stanąć na powierzchni satelity Ziemi. Są trzy główne cele: powrót, wyposażenie stałej bazy i opracowanie technologii lotu na Marsa.

Główną różnicą między Artemis i Apollo jest stała infrastruktura dla przyszłych misji. Po pierwsze, NASA chce zmontować stację Gateway, podobną do ISS, ale mniejszą (40 ton w porównaniu z ponad 400 ton), która będzie latać po bardzo wydłużonej orbicie, zbliżając się, a następnie oddalając od Księżyca. „Bramy” posłużą jako punkt postojowy w drodze na Księżyc i z powrotem na Ziemię, a później – na Marsa lub asteroidy. Przenosząc stację z jednej orbity na drugą będzie można wybrać miejsce lądowania na Księżycu. Astronauci będą mogli w nim spędzić nawet trzy miesiące.

Podobnie jak ISS, nowa stacja będzie miała konstrukcję modułową. Ze względu na napięte terminy przed pierwszym lądowaniem na powierzchni satelity „Brama” będzie gotowa w minimalnej konfiguracji: blok z napędem i przedział załogi. Dodatkowe bloki zostaną dostarczone z Ziemi do 2028 roku. Jeden z projektów zawiera również rosyjską komorę wielofunkcyjną do mocowania innych modułów. Oprócz Roskosmosu stację chcą budować wspólnie z NASA ESA, Japońska Agencja Badań Kosmicznych (JAXA), Kanadyjska Agencja Kosmiczna (CSA) i firmy prywatne.

Aby dotrzeć do Gateway and the Moon, NASA współpracuje z Boeingiem i innymi firmami nad opracowaniem nowej superciężkiej rakiety o nazwie Space Launch System (SLS). Start testowy miał odbyć się w 2017 roku, ale był kilkakrotnie przekładany, a teraz zaplanowano go na drugą połowę 2021 roku. Początkowo na projekt przeznaczono około 11 miliardów dolarów, ale koszty już przekroczyły tę kwotę. NASA powiedziała, że do tej pory tylko SLS jest w stanie przewozić statek kosmiczny z astronautami i ładunkiem, ale w kwietniu 2019 r. Jim Bridenstine po raz pierwszy przyznał, że zmodyfikowana rakieta Falcon Heavy SpaceX może zostać użyta do przynajmniej niektórych lotów. W niedawnych broszurach NASA dotyczących powrotu na Księżyc przypadkowo wspomina się nienazwaną „komercyjną rakietę”.

Statek kosmiczny, którym będą latać astronauci, radzi sobie lepiej. Pierwszy bezzałogowy lot testowy czteromiejscowego Oriona odbył się w grudniu 2014 roku, pomyślnie przetestowano system awaryjny zeszłego lata, a kolejny bezzałogowy start zaplanowano na czerwiec 2020 roku, tym razem wokół Księżyca. Został również przeniesiony na drugą połowę 2021 roku.

Wreszcie, kiedy Orion poleci do Gateway w 2024 roku na SLS, astronauci będą musieli jakoś dostać się na niską orbitę, stamtąd dostać się na Księżyc i wrócić na stację. NASA nie ma jeszcze modułu dowodzenia i zejścia, takiego jak w Apollo. Tylko w kwietniu 2020 roku agencja wybrała trzech wykonawców. SpaceX, Blue Origin i Dynetics otrzymały łącznie 967 milionów dolarów i dziesięć miesięcy na zbudowanie swoich modułów demonstracyjnych. Następnie agencja wybierze najlepszy - na nim i poleci na księżyc.

Zgodnie z warunkami konkursu firmy prywatne będą musiały zapłacić co najmniej 20% całkowitego kosztu swojego projektu. Spowoduje to zmniejszenie wydatków na Artemis, a kwota rośnie: w czerwcu 2019 r. Jim Bridenstein mówił o 20-30 mld USD w ciągu pięciu lat (Apollo, skorygowany o inflację, kosztował 264 mld USD) i wkrótce powiedział, że ma nadzieję na cięcie wydatki kosztem partnerów do niecałych 20 miliardów dolarów Budżet NASA jest zatwierdzony przez parlament, a kongresmeni też wahają się przed powrotem na Księżyc, podobnie jak reszta Amerykanów.

Co się stanie po 2024 roku?

Nawet jeśli NASA uda się wysłać astronautów na biegun południowy Księżyca w 2024 roku (w kraterach tego regionu znaleziono lód wodny, który jest potrzebny do systemów podtrzymywania życia i produkcji paliwa), misja ta nie osiągnie celów nakreślonych przez Biały Dom. Ludzie po prostu odwiedzą satelitę, tak jak kiedyś zrobiły to załogi Apollo, a „długoterminowa obecność” na Księżycu i wokół niego powinna zostać ustalona dopiero do 2028 r.

Wraz z każdą wyprawą satelita otrzyma sprzęt do badania warunków powierzchniowych, badań naukowych, eksploracji geologicznych, a później – wydobycia, przetwarzania surowców, budowy: sond orbitalnych, robotów terenowych itp. Ale co dokładnie NASA chce zbudować na Księżycu, nie jest znane nawet ogólnie.

Z drugiej strony znanych jest już wiele trudności, które utrudniają stworzenie stałej bazy. Księżyc nie ma atmosfery ani pola magnetycznego. To, że ludzie uduszą się bez skafandrów, to połowa problemu: nic nie uchroni ich przed promieniowaniem i zmianami temperatury o setki stopni; asteroidy nie spowalniają ani nie spalają się w wyniku tarcia, a zatem mogą uszkodzić sprzęt; światło nie jest rozpraszane, z tego powodu powstają złudzenia optyczne.

Innym problemem jest księżycowy pył, wszechobecny i ostry: drobne cząsteczki przywierające do sprzętu i skafandrów kosmicznych rysują szkło i prowadzą do awarii, a gdy astronauci rozbierają się, dostają do oczu i płuc, powodują swędzenie, a z czasem prawdopodobnie poważniejsze problemy zdrowotne. Wreszcie dzień na Księżycu trwa 28 dni (dlatego zawsze widzimy tylko jedną stronę: satelita dokonuje obrotu wokół Ziemi w tym samym czasie), a organizm ludzki nie jest do tego przyzwyczajony.

Projekt wioski księżycowej ESA uwzględnia te warunki. Europejczycy chcą wysłać moduły, obok których namioty będą napompowane na powierzchni, a roboty będą drukować wokół tych namiotów coś w rodzaju eskimoskiego iglo, nie ze śniegu, ale z ziemi. Wierzchnia warstwa ochroni przed meteoroidami i promieniowaniem, moduł zostanie podzielony szczelnymi przegrodami, aby kurz nie dostawał się do środka, a oświetlenie można wykonać tak, aby nie zakłócać rytmów biologicznych. Haczyk polega na tym, że to tylko koncepcja bez szczegółowych obliczeń i terminów. Z rosyjską stacją jest odwrotnie: pierwsze elementy bazy księżycowej mają być rozmieszczone od 2025 do 2035 roku, a budowa zostanie zakończona po 2035 roku, ale jak to będzie wyglądać, nie wiadomo.

Jednak z bazą lub bez niej ludzie powrócą na Księżyc. Być może taka była główna kalkulacja administracji Donalda Trumpa, gdy termin przesunięto na 2024 r.: zostało tak mało czasu, że nie można tak po prostu anulować Artemidy. Można i trzeba spierać się, czy cele powrotu są uzasadnione, krytykować zawyżone koszty, ale nikt nie przewiduje, jak potoczy się nowy program księżycowy. Ludzie nie próbowali jeszcze osiedlić się na innym ciele niebieskim - i będzie to epokowe wydarzenie, które wydarzy się na naszych oczach.