Windą w kosmos: o nowych środkach transportu

2018-09-28
Windą w kosmos: o nowych środkach transportu

Transport to nie tylko środek lokomocji. To wolność, łączność ze światem, dostęp do środków do życia, ale też sposób na przetrwanie. Wzrost liczby ludności sprawia, że potrzebujemy nowych środków transportu. Nie miejskich czy kontynentalnych, ale o zasięgu kosmicznym.

Stephen Hawking był przekonany, że musimy opuścić Ziemię i gdzieś stworzyć nowy dom. I to najlepiej w ciągu najbliższych stu lat, bowiem kierunek, jaki obrała ludzkość i związane z nim zagrożenia (globalne ocieplenie, wojna nuklearna, sztuczna inteligencja) oraz nieprzewidziane zdarzenia losowe (nowe wirusy, uderzenie meteorytu) mogą przesądzić o naszym losie. Na świecie jest grono wizjonerów dążących do tego, aby uczynić z nas gatunek międzyplanetarny, a przynajmniej taki, który znacznie częściej będzie wychylał nos poza atmosferę. Najpierw trzeba opracować nowe formy transportu do i z przestrzeni kosmicznej. Oto pomysły i wizje, jakie są obecnie realizowane lub takie, które mają duże szanse się urzeczywistnić.

Big Fucking Rocket

Równo przed rokiem założyciel Tesli i Space X, Elon Musk, zapowiedział budowę Big Falcon Rocket, następcy Falcon 9 i Heavy Falcon, czyli rakiet pionowego startu i lądowania. BFR, nazywana potocznie Big Fucking Rocket, będzie miała 9 m średnicy, 106 m wysokości i udźwig do 150 ton, co uczyni go największą rakietą w historii. Pierwszy z dwóch członów posłuży do wynoszenia ładunku na orbitę, drugi będzie spełniał trzy funkcje: towarową, załogową i tankowca. Z kolei wersja pasażerska ma mieć 40 kabin dla 80–120 „podróżników”, co jest ewenementem – do tej pory wysyłano jednocześnie do 8 osób. Space X przewiduje kilka funkcji dla BFR. Przede wszystkim będzie to system wynoszący, ale posłuży także jako transport międzykontynentalny dzięki lotom suborbitalnym (statek osiąga w nich przestrzeń kosmiczną, ale jego trajektoria lotu przecina atmosferę – najdłuższy taki lot z jednego punktu Ziemi do drugiego miałby trwać krócej niż godzinę). W dalszej kolejności posłuży jako zaopatrzeniowiec dla baz księżycowych i do podróży międzyplanetarnych, w tym na Marsa.

Rakieta znajduje się w tej chwili w fazie budowania prototypu, a jej testy rozpoczną się na początku 2019 r. Według zaplanowanego kalendarium, dwa pierwsze loty transportowe na Marsa odbędą się już w 2022 r., a ich celem jest odnalezienie wody i rozpoczęcie produkcji paliwa, czyli metanu, które umożliwi powrót na Ziemię z marsjańskim ładunkiem do 50 ton. Możliwość wielokrotnego użytku BFR i jej olbrzymia ładowność umożliwią obniżenie kosztów wysłania jednej osoby w kosmos z 10 miliardów dolarów do stu tysięcy dolarów. Z czasem ten koszt będzie maleć, co przyczyni się do rozbudowy marsjańskiej kolonii, a jak przewiduje Musk, osiągnięcie milionowej osady na sąsiedniej planecie to kwestia 40–100 lat.

Skylon

Brytyjczyk Alan Bond, inżynier mechanik i główny teoretyk tzw. Projektu Dedal, od początku lat 80. pracuje wraz z zespołem nad bezzałogowym orbitalnym samolotem kosmicznym. Gdy pod koniec dekady rząd odciął dofinansowanie, Bond założył Reaction Engines Limited i wspólnie z Uniwersytetem w Bristolu rozwijał pomysły w ramach sektora prywatnego. W trakcie prac udało się zbudować i przetestować kilka innowacyjnych silników, których zwieńczeniem jest ten o nazwie Sabre. Ten unikatowy sprzęt działa zarówno w atmosferze, jak i próżni. W atmosferze będzie napędzany ciekłym wodorem, a po przekroczeniu prędkości Mach 5, w okolicach 28. km nad poziomem morza, ciekłym tlenem, żeby wznieść się na niską orbitę.

Od 2009 r. projekt jest wspierany i finansowany przez Europejską Agencję Kosmiczną, dzięki czemu realizacja przyspieszyła. Sabre przeszedł dziesiątki testów (w zdecydowanej większości pomyślnych) i już za moment będzie montowany w prototypie Skylon – pierwszym samolocie kosmicznym, który wystartuje z pasa startowego, samodzielnie przekroczy granicę atmosfery i znajdzie się w przestrzeni kosmicznej, a także samodzielnie z niej powróci. Próbne loty zaplanowano na 2020 roku. Z kolei pierwsze loty komercyjne miały się odbyć dziesięć lat później, ale dzięki tegorocznemu dofinansowaniu ze strony Boeinga i Rolls-Royce’a (37 mln dol.), uda się skrócić termin o całe pięć lat.

Skylon, prezentujący się niczym okazały pocisk, przetransportuje do 15 ton ładunku i maksymalnie 30 pasażerów, a po powrocie na Ziemię będzie gotowy do ponownego startu raptem po dwóch dniach. Olbrzymią zaletą tego następcy wahadłowców będzie częstotliwość, z jaką będzie latał w kosmos, co umożliwi nie tylko ekspresowe dostawy, ale też szybkie reakcje na nieprzewidziane sytuacje, na przykład ewakuację załogi ISS w razie wypadku. Skylon na pewno znajdzie zastosowanie w wynoszeniu satelitów komunikacyjnych i w kosmicznej turystyce (już sam koncept przebija wchodzącą w fazę końcowych testów turystyczną rakietę New Shepard od Blue Origin, firmy należącej do Jeffa Bezosa, twórcy Amazona), ale może też zrewolucjonizować transport. Z pewnością dzięki niemu zmaleje koszt wynoszenia ładunków w kosmos z obecnych piętnastu tysięcy dolarów za kilogram do sumy mniejszej niż tysiąc.

Kosmiczna winda

Japończycy zbudowali jedną z najbardziej zdumiewających współczesnych budowli, Metropolitan Area Outer Underground Discharge Channel, czyli monumentalny tokijski podziemny system przeciwpowodziowy mogący pompować 200 ton wody na sekundę. Ich celem na najbliższe lata jest kolejna epicka budowla, która dosłownie przyćmi poprzednie – kosmiczna winda.

Obayashi Corporation to firma budowlana z ponad stuletnim doświadczeniem, działająca na całym świecie, która w portfolio ma m.in. dubajskie metro, Stadion Australia, Szybką Kolej Tajwańską, sajgoński podwodny tunel oraz wiele wieżowców, szpitali, stadionów, tam, hoteli, centrów logistycznych, świątyń, browarów itd. Wydaje się więc najodpowiedniejszym przedsiębiorstwem do zrealizowania tak wymagającego i skomplikowanego inżynieryjnie projektu. Budowa kosmicznej windy wiąże się bowiem z wieloma niebezpieczeństwami, zarówno podczas jej konstruowania, jak i samej obsługi. Japończycy twierdzą jednak, że pokonywanie przeszkód jest synonimem inżynierii i już w 2012 r. ogłosili, że do 2050 r. zbudują w pełni funkcjonalną „windę”. Jej kapsuła pomieściłaby 15 osób, ładunek do piętnastu ton, a podróż z prędkością 200 km/h potrwałaby około tygodnia.

Pierwszy problem, jaki muszą rozwiązać, to wytrzymałość konstrukcji, która – aby nie zawalić się pod własnym ciężarem – musi być i lekka, i niezwykle mocna. Receptą może być nanotechnologia i węglowe nanorurki, które już teraz są stukrotnie wytrzymalsze od stali, ale na razie nie jesteśmy w stanie stworzyć z nich dłuższej struktury niż 50 cm. To się może zmienić, jak przewiduje kierownik rozwoju badań, Yoji Ishikawa, już w okolicach 2030 roku. Poza tym główna stacja musiałaby się znaleźć na orbicie geostacjonarnej, co zapewni zachowanie stałej pozycji, czyli na wysokości 36 tys. km, zaś przeciwwaga całej konstrukcji musi być jeszcze dalej, bo na wysokości 100 tys. km. Kolejnym problemem są siły działające na budowlę.Przede wszystkim ziemskie warunki atmosferyczne, zmienne temperatury, siła odśrodkowa czy efekt Coriolisa. Pozostaje też kwestia kosmicznych śmieci i skał zagrażających integralności budowli.

Wyzwań przy budowie kosmicznej windy jest bardzo dużo, ale gra warta jest świeczki. Po pierwsze zapewni ona wręcz nieprzerwany tranzyt w kosmos i z powrotem, maksymalnie obniży koszt transportu, według szacunków – do dwustu dolarów za kilogram, rozwinie kosmiczną turystykę, a zbudowane wokół niej stacje będą doskonałym punktem przeładunkowym do podróży międzyplanetarnych.

Ekspres Solarny

Założyciel Imaginactive, Kanadyjczyk Charles Bombardier, dąży do skonstruowania kosmicznego „pociągu”, systemu transportu międzyplanetarnego, który nigdy się nie zatrzymuje i podróżuje z prędkością 1 proc. prędkości światła (czyli 3 tysięcy km/s). Hipotetycznie Solar Express mógłby zatem przetransportować ludzi i ładunki z Ziemi na Marsa w niecałe 2 dni (a na Księżyc w dwie minuty), a przy tym zmniejszyć zapotrzebowanie na energię i znacząco zmniejszyć koszty. Bombardier chce, żeby – przede wszystkim w celu zmniejszenia zużycia paliwa – Solar Express po prostu nigdy się nie zatrzymywał. Po pierwszym uruchomieniu wykorzysta impet, a potem będzie polegał częściowo na grawitacji ciał niebieskich, wykorzystując paliwa chemiczne (lub energię słoneczną) jedynie do korekt lotu. Pasażerowie i ładunki miałyby być dostarczane i odbierane poprzez specjalne promy, podłączające się do niego w trakcie lotu.

Koncepcja Bombardiera, choć jeszcze niedopracowana i na pierwszy rzut oka karkołomna, wydaje się być sensowna. Obecnie podróż na Marsa trwa od trzech do sześciu miesięcy, i to wtedy, gdy rakieta zostanie wyniesiona w trakcie dogodnego okna startowego, które przytrafia się raz na dwa lata (czyli w trakcie najmniejszej odległości między obiema planetami). Zatem perspektywa szybkiego tranzytu między Ziemią a przyszłą kolonią jest niezwykle kusząca. I wydaje się, że kilkuminutowy lot na orbitę, potem przesiadka i kilkunastogodzinna podróż na Marsa już za jakiś stosunkowo niedługi czas będą w zasięgu ręki. Otworzy się w ten sposób przed nami bezkres możliwości. Pytanie tylko, czy przewidywania Hawkinga się sprawdzą i będziemy zmuszeni uciekać z tonącego statku, czy raczej oddamy się radosnej eksploracji ku pokrzepieniu... konsumpcyjnych zapotrzebowań.

Tekst: Paweł Deptuch

Tekst ukazał się w październikowym numerze miesięcznika Playboy.

Polecane wideo

Dodaj komentarz

© 2016 Marquard Media Polska