Niedawny start załogowej misji Crew Dragon Demo-2, zorganizowanej pierwszy raz przez prywatną firmę SpaceX (na zlecenie NASA), stanowi dobrą okazję do przemyśleń nad stanem i przyszłością dalekiej eksploracji kosmosu.
Wysłanie ludzi w kosmos było do tej pory zarezerwowane jedynie dla rządowych agencji, dysponujących wielomiliardowymi budżetami. Misja SpaceX jest więc w tym względzie kolejnym kamieniem milowym w historii podboju kosmosu przez człowieka, a zarazem kolejnym bastionem zdobytym przez komercyjny sektor kosmiczny. Tempo tej „komercjalizacji” jest coraz większe i warto przeanalizować, jak może ona wpływać na dalszą eksplorację kosmosu. Co nas więc czeka w najbliższej przyszłości?
Rewolucja SpaceX
Wśród współcześnie nam żyjących ludzi prawdopodobnie to Elon Musk jest tą osobą, która dzięki zaawansowanym technologiom najbardziej zmienia rzeczywistość wokół nas. Jego firmy dokonują przełomowych wynalazków, przewracając ustalone w ich branżach reguły niemal do góry nogami.
Tak można określić opracowanie systemów powrotu członu (boostera) rakiet Falcon – do miejsca startu (RTLS) i na autonomiczną barkę na oceanie (ASDS). Ponowne wykorzystanie części Falcona radykalnie obniżyło koszty wyniesienia owej rakiety. Finalna kwota tych oszczędności nie jest dokładnie znana, bo zależy od ilości ponownych startów z użyciem odzyskanego boostera. Już teraz jednak cena wyniesienia 1kg ładunku na niską orbitę oferowana przez SpaceX (Falcon9) absolutnie deklasuje rywali. Wynosi bowiem tylko 2,7 tys. USD – podczas gdy w przypadku rakiety Soyuz 2.1 jest to 11,4 tys., a w przypadku rakiety Atlas V (od United Launch Aliance) 13,4 tys. dolarów amerykańskich.
Relatywnie duże oszczędności ma też indyjska PSLV, która jest w stanie wynieść na niską orbitę 1 kg ładunku za 6,5 tys. dolarów. To jednak wciąż ponad dwukrotnie drożej niż w przypadku Falcon 9 od SpaceX. Tak więc mamy naprawdę cenową rewolucję!
Widać ją także przy kosztach lotów załogowych. Ostatnia misja Crew Dragon Demo-2 (2 astronautów) z użyciem Falcona 9 kosztowała 110 mln USD; z użyciem rakiety Soyuz kosztowałaby ponad 170 mln USD!
Wszystkie wyżej wymienione ceny mogą ulec dalszemu obniżeniu, jeśli pomyślnie przebiegną dalsze testy odzyskiwania boosterów w rakiecie Falcon Heavy. Ta rakieta ma ich trzy. Na niską orbitę może wynieść nawet 55 ton ładunku, a na orbitę geosynchroniczną GTO – 22 tony. W przypadku możliwości odzyskiwania pierwszych członów tej rakiety, cena za wyniesienie kilograma ładunku na niską orbitę może spaść nawet do 1 tys. USD! Jeżeli koszty były do tej pory główną barierą w eksploracji kosmosu – wówczas przypadek SpaceX zdecydowanie to zmienia.
Tłok na niskiej orbicie
Z komercyjnego punktu widzenia najbardziej ciekawa i najbardziej dostępna jest tzw. niska orbita (200 – 2000 km nad ziemią). Z ponad 8 tys. satelitów krążących wokół Ziemi, 67 proc. znajduje się właśnie tam. Są to głównie satelity obserwacji Ziemi oraz satelity naukowe. Te pierwsze mogą obserwować naszą planetę za pomocą instrumentów optycznych i radarowych. Miniaturyzacja satelitów i spadające koszty ich wynoszenia sprawiają, że stale ich przybywa. Wynoszone są kolejne konstelacje, liczące od kilkunastu do kilkudziesięciu satelitów. Przybywa także uczelnianych i badawczych cube-satów. Przykładowo: w konstelacji Flock (Planet Labs) od 2014 r. do 2019 r. wyniesiono 300 satelitów, a w konstelacji Lemur 2 (Spire) – 111 satelitów. Do nich co kilka tygodni dołączają kolejne „paczki” sześćdziesięciu satelitów konstelacji Starlink, budowanej przez SpaceX.
Elon Musk wyznaczył sobie ambitny cel: chce za pomocą konstelacji mikrosatelitów zapewnić dostęp do Internetu na całej kuli ziemskiej. W początkowej fazie planowane jest wyniesienie na orbitę 1584 satelitów, mających pracować na wysokości 550 km.
Docelowo cały system ma liczyć 11927 satelitów, rozmieszczonych na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO) na wysokości od 335 km do 1325 km. To tylko jedna z giga konstelacji, jakie planowane są do wysłania na niską orbitę.
Kolejna planowana jest przez innego miliardera Jeffa Bezosa. Planuje on w „Projekcie Kuipera” umieszczenie konstelacji ponad 3 tys. satelitów na wysokości 590, 610 i 630 km. Pierwsze mają znaleźć się na LEO już za rok. Ten rosnący tłok na LEO będzie miał swoje konsekwencje. Z jednej strony wzrastała będzie dostępność usług satelitarnych i będą spadały ich ceny. Jest to niewątpliwa korzyść dla światowej gospodarki. Z drugiej strony rosnąca ilość śmieci kosmicznych staje się zagrożeniem i dla samych satelitów, i dla badań astronomicznych. Trzeba szybko znaleźć receptę na ten problem; z pomocą może tu przyjść np. robotyka kosmiczna.
Górnictwo kosmiczne
Zasoby cennych minerałów i paliw, w jakie bogate są Księżyc, planetoidy i planety, od dawna rozpalają umysły ludzi na Ziemi. Wiadomo, że tam są – jednak na razie nie wiadomo, jak je wydobywać i jak transportować na Ziemię. Dlatego też póki co, wszelkie pomysły związane z pozyskiwaniem surowców w kosmosie nastawione są na umożliwienie lub ułatwienie obecności w tych miejscach ludzi i ich działań. Być może będzie kiedyś możliwy transport surowców na Ziemię. Najpierw czeka nas jednak stworzenie infrastruktury, tj. budowa stałych stacji kosmicznych. Mogą one zajmować się wytwarzaniem z wody i wodoru paliwa do rakiet (na bazie lodu, którego wystarczające ilości znajdują się na Księżycu). Do napędzania rakiet może być też wykorzystywany ciekły metan, możliwy do wytworzenia np. na Marsie. Prace nad tym paliwem do rakiet od kilku lat prowadzi NASA. Amerykanie obok Chińczyków zdają się dziś przewodzić w wyścigu po kosmiczne złoża. Każdy z tych krajów ma swój ambitny plan. USA w ramach programu Artemis planuje ustanowienie stałej obecności ludzi na powierzchni i orbicie Księżyca, w oparciu o wykorzystanie lokalnych zasobów. Chiny już dokonały wielkiego wyczynu w zakresie eksploracji kosmosu. Chińska sonda kosmiczna na początku stycznia 2019 r. wylądowała na „ciemnej stronie Księżyca”. Chodzi o tę z półkul Księżyca, której nie możemy zobaczyć z Ziemi. Prawdopodobnie jest ona bardzo zasobna w izotop Helu-3, który można w przyszłości wykorzystywać jako bardzo wydajne i bezpieczne paliwo w reakcji fuzji termojądrowej.
Walka toczy się także o rzadkie pierwiastki. Na przykład na Księżycu występują duże złoża niemal czystego złota i platyny. W wyścig po te bogactwa stara się włączyć także Europa. Co ciekawe, duże ambicje ma tu mały Luksemburg, który swoją aktywność kosmiczną zamierza koncentrować właśnie na górnictwie kosmicznym. Tego gracza nie można jednak nie doceniać, bo 30 lat temu stworzył segment telekomunikacji satelitarnej i do dziś jest w nim potentatem. Jeśli ktoś myśli, że górnictwo kosmiczne to odległa przyszłość, to zapewniam, że tempo wyścigu mocarstw wskazuje na coś zupełnie innego.
Paweł Pacek
Dyrektor Biura Rozwoju Technologii w Agencji Rozwoju Przemysłu
You must be logged in to post a comment.