Księżyc to nowa Australia. Czeka go podbój i kolonizacja

Grzegorz Brona, dr. hab. nauk fizycznych, prezes firmy Creotech Instruments, były prezes Polskiej Agencji Kosmicznej: Nie jestem. W NASA pracują eksperci, którzy nie podlegają bezpośrednio szefowi organizacji i mogą zatrzymać procedurę startową w dowolnym momencie. Wcześniej mogli czuć presję przełożonych, ale po katastrofie promu Challenger z 1986 r., w której zginęła cała siedmioosobowa załoga statku, zmieniono strukturę organizacji. Jeśli podjęto decyzję o przełożeniu startu misji Artemis, na pewno był ku temu istotny powód. Jedna błaha usterka może opóźnić program księżycowy o dobre pięć lat. Pojawiły się informacje o problemach w jednym z silników. Po co ryzykować powodzenie misji, która — jeśli się uda — otworzy nam drogę na Księżyc?

Mowa była również o wycieku wodoru z jednego z silników rakiety. Na ile to poważny problem?

Nie demonizowałbym wycieku wodoru. To gaz, który ma to do siebie, że łatwo przenika przez obudowę, więc niewielkie wycieki zawsze się pojawiają. W tym wypadku wyciek był większy niż zazwyczaj, ale nie był czynnikiem determinującym start. O przełożeniu misji zadecydowały problemy z chłodzeniem silnika. Można przypuszczać, że to błąd odczytu i problem z czujnikiem aniżeli z samym systemem chłodzenia. Trzeba jednak chuchać na zimne. Na pokładzie takiej rakiety znajduje się kilkadziesiąt tysięcy podsystemów, układów elektrycznych, mechanicznych, chemicznych, które muszą zadziałać w jednym momencie. Jasne jest, że mogą pojawiać się błędy. A kiedy silniki są już włączone, nie można ich wygasić.

Hel-3, paliwo przyszłości z Księżyca

Dlaczego właściwie lecimy na Księżyc? Poza oczywistym faktem, że możemy i potrafimy już to zrobić, oraz że chcemy zaspokoić ciekawość i poszerzyć swoją wiedzę o Wszechświecie. Czego szukamy na Księżycu? Jednym z praktycznych aspektów wypraw w Kosmos jest poszukiwanie nowych źródeł surowców. Jakich?

Zacznę od tego stwierdzenia — ponieważ możemy. To jak z Mount Everest. Po co na niego wchodzić? Bo jest. Już Platon 2,5 tys. lat temu powiedział, że od świni odróżnia nas jedna, podstawowa cecha — możemy popatrzeć w niebo. Zastanowić się, skąd pochodzimy, dokąd idziemy i co jako gatunek potrafimy osiągnąć.

Padają argumenty, że takie misje to marnotrawstwo pieniędzy. Być może nie jest to optymalny sposób wydawania środków na naukę, poznawanie Wszechświata, bo w krótkiej perspektywie nic z tej wyprawy nie będziemy mieli w naszym codziennym życiu. Jednak to samo można powiedzieć o wydawaniu pieniędzy na sport, na przykład polską siatkówkę, na operę czy muzea. A to przecież fragmenty ludzkiej działalności, które tę ludzkość definiują.

A co z tego będziemy mieć? Wydaje się, że całkiem sporo. To nie tylko i wyłącznie wyścig poznawczy o to, kto pierwszy zatknie flagę i zostawi odcisk buta na Księżycu. Nie chodzi o to, czy na Księżycu będzie powiewać flaga amerykańska, Unii Europejskiej czy może chińska, ale przede wszystkim o to, by zabezpieczyć kolejny kontynent Ziemi, bo tak mówi się dziś o Księżycu. Można go porównać do Australii 200 lat temu — w następnych dziesięcioleciach będzie przeznaczony do podboju i kolonizacji.

Dalsza część artykułu znajduje się poniżej materiału wideo:

Na Księżycu są też zasoby naturalne, które można wykorzystać. Przede wszystkim Hel-3, izotop pierwiastka, który powstaje w wyniku oddziaływania cząsteczek z wiatrem słonecznym. Hel-3 do powierzchni Ziemi nie dociera, zatrzymuje się w wyższych warstwach atmosfery, a potem ulatuje w przestrzeń kosmiczną. Jego bardzo mała domieszka jest w normalnym, występującym na Ziemi helu. Hel-3 występuje natomiast na Księżycu, gdzie dociera wiatr słoneczny. Pierwiastek osadza się tam, jest wiązany przez regolit księżycowy i można go z Księżyca wydobyć i sprowadzić na Ziemię.

W jakim celu?

Hel-3 jest doskonałym kandydatem na paliwo do przyszłych reaktorów termojądrowych, reaktorów fuzyjnych, które nie działają na zasadzie rozszczepiania jąder atomowych, ale ich fuzji, łączenia jąder atomowych w cięższe jądra przy wydzieleniu odpowiedniej dawki energii. W ten sposób działają na przykład Słońce i inne gwiazdy. My nauczyliśmy się przeprowadzać ten proces w sposób zabójczy, bo w bombach termojądrowych. W tej chwili uczymy się przeprowadzać tę reakcję w sposób całkowicie kontrolowany i długoterminowy. Wydaje się, że w latach 50. XXI w. opanujemy tę technologię. Obecnie kończą się prace nad pierwszą próbną elektrownią termojądrową we Francji. A kiedy proces zostanie opanowany, będziemy potrzebowali wydajnego paliwa do jego podtrzymania. Hel-3 jest takim paliwem i może zapewnić ludzkości praktycznie nieograniczone zasoby czystej energii. Hel-3 łączy się w cięższe pierwiastki niepromieniotwórcze, nie produkuje odpadów promieniotwórczych, jest to więc całkowicie bezpieczna energia i jest jej dużo.

Księżyc jest też bogaty w zasoby ziem rzadkich i różne pierwiastki, których na Ziemi brakuje, łącznie z platyną, itrem i innymi substancjami potrzebnymi do wytwarzania elektroniki precyzyjnej. Można będzie je w przyszłości sprowadzić.

Jest też trzeci aspekt wypraw księżycowych, związany z wojskowością i globalnym bezpieczeństwem. Kto opanuje Księżyc, będzie miał oko na całą Ziemię. W przyszłości, oprócz konstrukcji całkowicie cywilnych, na Księżycu powstaną pewnie konstrukcje wojskowe.

Nowa, zimna wojna w Kosmosie

Duże ambicje związane z podbojem Kosmosu mają Chiny. Trwa chińska robotyczna misja na Księżycu, po jego "ciemnej stronie". W 2021 r. na orbicie Ziemi pojawiła się chińska stacja kosmiczna. Do 2030 r. planowana jest załogowa misja na Księżyc. Czy obserwujemy nową zimną wojnę w Kosmosie, w której ZSRR zastąpiły Chiny?

Mówienie o tej rywalizacji w kategoriach zimnowojennych jest całkiem uzasadnione. Te dwa państwa mocno polaryzują arenę międzynarodową. USA stworzyły Artemis Accords — porozumienie krajów demokratycznych, które chcą lecieć na Księżyc pod przewodnictwem Stanów Zjednoczonych. Podpisała je m.in. Polska, ale też inne państwa europejskie, Kanada, Japonia. Po drugiej stronie są Chiny, które mają swoją strefę wpływów. Dołącza do niej Rosja, która raczej nie będzie współpracowała z Zachodem na polu podboju Kosmosu.

Jak pan wspomniał, Polska jest sygnatariuszem Artemis Accords, stanowi też część Europejskiej Agencji Kosmicznej, która również współpracuje z NASA. Polska Agencja Kosmiczna planuje w końcu narodową misję księżycową. W jakim stopniu możemy odegrać realną rolę w historii podboju Kosmosu?

To bardzo szerokie pytanie, bo dotyczy zarówno o sfery publicznej, jak i prywatnej. Jako państwo współpracujemy z NASA, ESA, ale także Komisją Europejską, która ma własną agencję ds. programu kosmicznego (EUSPA) i własne programy kosmiczne, takie jak Copernicus czy Galileo. Nasz wkład do tych wszystkich programów jest nieznaczny i w przypadku Europejskiej Agencji Kosmicznej wynosi poniżej jednego procenta jej budżetu. W przypadku Niemiec czy Francji to aż 20 proc. Na arenie europejskiej szczególnie się więc nie liczymy, choć w ramach tego procenta jesteśmy w stanie dostarczać niewielkie podsystemy albo systemy dla misji kosmicznych na orbitę okołoziemską, ale też w głęboki Kosmos. W przyszłym roku lecimy na przykład w kierunku Jowisza, za dwa lata lecimy badać Słońce, w 2029 r. w kierunku komety Interceptor.

Są też działania krajowe. Każde większe państwo europejskie, oprócz uczestnictwa w misjach międzynarodowych, realizuje programy narodowe. Mają je Francja, Niemcy, Włochy. Po wyjściu z Unii Europejskiej bardzo uaktywniła się Wielka Brytania. Polska jeszcze krajowego programu kosmicznego nie ma, prace nad nim trwają. Być może zostanie uchwalony do końca tego roku, ale czy będzie zawierał misję na Księżyc, trudno mi powiedzieć. Polska Agencja Kosmiczna pracuje nad wstępnymi fazami takiej misji. Niemniej to temat trudny. Polska posiada w tej chwili dwa niewielkie satelity naukowe w przestrzeni kosmicznej, którym kończy się okres eksploatacji. Myślenie o skoku na Księżyc wydaje się bardzo ambitne, choć nie jest niemożliwe.

Jest w końcu sektor prywatny, niezależny od budżetów wydawanych przez Polskę na programy kosmiczne. W Polsce jest kilkadziesiąt podmiotów sprzedających swoje produkty na arenie międzynarodowej. To nie są firmy aspirujące, tylko o wyrobionej pozycji na rynku. Są trzy strumienie usług, które budują ten biznes: obrazowanie satelitarne, telekomunikacja satelitarna i nawigacja satelitarna. To one generują przychód polskiego sektora kosmicznego. W przyszłości dołączą czwarty i piąty strumień: turystyka kosmiczna (tutaj polskie podmioty raczej nie będą zaangażowane) i zdobywanie zasobów spoza orbity okołoziemskiej, z Księżyca, asteroid czy innych ciał niebieskich. Polskie firmy próbują odgrywać rolę związaną choćby z robotyką kosmiczną, ze sposobami kopania w asteroidach, przenoszenia tych wykopanych substancji w kierunku Ziemi.

Zobacz także: Misja Artemis. Jaki będzie wkład Polaków w historyczny powrót człowieka na Księżyc?

Polski sektor kosmiczny

Orbita okołoksiężycowa to miejsce, na którym potrzebne będą małe satelity, które produkuje m.in. Creotech Instruments. Zapewnią łączność z Ziemią, pozwolą na nawigację wokół Księżyca i obserwację powierzchni satelity. Czy istnieją realne szanse na to, by wokół Srebrnego Globu krążyły faktycznie satelity polskiej produkcji? Jak duża jest konkurencja?

Kilka lat temu zainteresowaliśmy się małymi satelitami, czyli takimi ważącymi poniżej 150 kg. Wcześniej na rynku istniały tylko duże satelity, ważące około 450 kg i więcej, będące w obszarze zainteresowania dużych spółek, jak np. Airbus. Z drugiej strony funkcjonował nurt poświęcony satelitom bardzo małym, nanostatelitom od 1 do 6 kg. Przyglądaliśmy się rynkowi i w 2016 r. doszliśmy do wniosku, że najpewniej w przyszłości pojawi się trzeci trend, który jest trendem pośrednim. Z jednej strony schodzimy z masą satelitów do 20, 30, 50 kg, a z drugiej stosujemy standardy bezpiecznych lotów kosmicznych, odchodzimy od nanosatelitów, które są małe, proste, ale niestety bardzo zawodne w przestrzeni kosmicznej.

Postanowiliśmy założyć, że ten trend rzeczywiście będzie się rozwijał, zainwestowaliśmy więc własne środki i pozyskaliśmy finansowanie zewnętrzne. Opracowaliśmy produkt, a w międzyczasie okazało się, że trend małych satelitów faktycznie ruszył. Znajdujemy się dziś w dobrym miejscu i czasie. W przyszłym roku lecimy z pierwszym testem misji kosmicznej 60-kg satelity. Jeśli się powiedzie, będziemy mieć bardzo szeroki dostęp do rynku, który dopiero się narodził. Firm, które są na tym samym etapie zaawansowania, co my, jeśli chodzi o średnie jednostki satelitarne, jest na świecie bardzo niewiele.

Jakie jeszcze zapotrzebowanie biznesowe może przynieść kolonizacja orbity okołoksiężycowej?

Kiedy zaczęliśmy opracowywać małe jednostki, robiliśmy to z myślą o orbicie okołoziemskiej. Już około 2017 r. uświadomiliśmy sobie jednak, że trzeba od razu myśleć, w jaki sposób te małe satelity transferować na orbitę okołoksiężycową. Warunki panujące wokół Księżyca są zupełnie inne niż te, jakie panują wokół Ziemi. Ziemia jest chroniona przez pole magnetyczne, w związku z tym nie dochodzi tu promieniowanie kosmiczne w takiej ilości, w jakiej dochodzi do Księżyca. Tak jak wokół Ziemi orbitują jednostki obrazujące naszą planetę, tak pewnie w przyszłości pojawią się konstelacje wokół Księżyca, które poszukują np. substancji na Księżycu, które można wydobyć. Jest też kwestia łączności z Księżycem i pomiędzy Księżycem a Ziemią. Systemy telekomunikacyjne na orbicie okołoksiężycowej i samym Księżycu też muszą być specyficzne.

Trzeci aspekt to nawigacja. Na Ziemi posługujemy się systemem GPS, Galileo. Będzie musiał powstać jakiś system, czy to w oparciu o jednostki satelitarne, czy też stacje przekaźników na powierzchni Księżyca.

Zobacz także: Firma z Wrocławia produkuje satelity wielkości pudełka na buty. Wynosi je w kosmos Richard Branson

Robotyka kosmiczna

A poza satelitami?

Zejdźmy z orbity na powierzchnię Księżyca. By to zrobić, trzeba najpierw na Księżycu wylądować, a to o wiele trudniejsze niż lądowanie na Ziemi. Ziemia ma atmosferę, dzięki której możemy wyhamować nasz obiekt. Na Księżycu nie ma atmosfery, musimy więc wykorzystać silniki hamujące. To wiąże się z tym, że musimy je opracować, zapanować nad ich automatycznym uruchomieniem i systemem sztucznej inteligencji, która operuje tymi silnikami. Pomiędzy Ziemią a Księżycem jest ponad 300 tys. km. Wymiana radiowa jest więc opóźniona mw. o 2 sek. Sterowanie takim lądownikiem bezpośrednio z Ziemi nie wchodzi więc w grę.

Po zejściu na powierzchnię Księżyca musimy potrafić się po nim poruszać. Z jednej strony mówimy o ludziach, którzy lądują na Księżycu, natomiast pewnie w większej mierze prace na powierzchni satelity będą wykonywane przez systemy robotyczne. Potrzebne więc będą łaziki umiejące wykonać odwierty, wydobywać i transportować na Ziemię pozyskane substancje. Rozwinie się specjalizacja związana z robotyką powierzchniową.

Ostatnia potrzeba to samowystarczalność baz księżycowych. Agencje kosmiczne już testują drukowanie w 3D z dostępnych na Księżycu substancji, np. regolitu księżycowego. Europejska Agencja Kosmiczna prowadzi studia wykonalności, które mają pokazać, jakie materiały można wyprodukować z tego, co się znajduje bezpośrednio na Księżycu i jak za ich pomocą wybudować np. osłonę na bazę księżycową. Drugi aspekt samowystarczalności to samowystarczalność energetyczna. Na Księżycu pojawia się noc księżycowa, która trwa wiele dni. Wtedy panele słoneczne są bezużyteczne. Stąd Amerykanie pracują nad małymi reaktorami jądrowymi, które mogłyby działać bez przerwy i zapewniać energię dla baz. To kierunek szczególnie eksplorowany przez NASA.

Przywoływał pan Platona i słowa o patrzeniu w niebo, ale mówił też o tym, że Księżyc będzie kolejnym kontynentem przeznaczonym do podboju i kolonizacji. Zastanawiam się nad etycznymi aspektami podboju Kosmosu. Czy wyciągnęliśmy lekcję z czasów kolonializmu, ale także z katastrofy ekologicznej, jaka rozgrywa się na naszych oczach? Jak etycznie eksplorować Księżyc, by nie okazał się kolejnym źródłem zasobów, które wyeksploatujemy, wyjałowimy i porzucimy? Czy w środowisku pojawiają się takie pytania?

Księżyc ma tę bardzo miłą cechę, że jest niezamieszkały. Nie ma na nim nawet żadnych organizmów pierwotnych, bo nie pozwalają na to warunki. Problemy natury etycznej pojawiają się, kiedy mowa o eksploracji Marsa. Czy mamy do niej prawo, gdy wiemy, a przynajmniej spodziewamy się, że na Marsie istnieją mikroorganizmy? Czy eksploracja nie zniszczy ekosystemu planety, bo np. sprowadzimy organizmy, które zjedzą te marsjańskie? To trochę science-fiction, ale naukowcy rzeczywiście te tematy rozważają.

Przy okazji Księżyca nie ma takich dylematów, to jego duży plus, zdejmujący z nas sporo odpowiedzialności moralnej. Jeśli chodzi o zasób surowców na Księżycu, w porównaniu z tym, co dostępne jest na Ziemi, wystarczy ich przynajmniej na następne kilkaset, jeśli nie kilka tysięcy lat. Helu-3 wystarczy na wiele milionów lat.

Pojawia się natomiast pytanie, do kogo Księżyc należy i do kogo powinien należeć? Czy nie dojdzie do utarczek pomiędzy nacjami, jeśli chodzi o zasoby księżycowe? To może się wydarzyć, ale w odległej przyszłości. Na początku mówimy o pojedynczych koloniach oddalonych od siebie o setki, jeśli nie tysiące kilometrów. Więc przez kilkaset lat jesteśmy po bezpiecznej stronie. Oczywiście warto by stworzyć prawo międzynarodowe, które definiuje, czyj jest Księżyc i w jaki sposób można jego zasoby wykorzystać. Takie prawo kosmiczne już nawet powstało, a stworzyło je ONZ. Mówi, że Księżyc i jego surowce to zasób całej ludzkości, a nie konkretnego kraju. Tylko że prawo stanowione przez ONZ ma jeden minus — można się pod nim podpisać lub nie. Więc wszystkie państwa, które mają zdolność polecenia na Księżyc — Stany Zjednoczone, Chiny, Japonia, Kanada, kraje europejskie, nie podpisały się pod tymi regulacjami.