Przeskocz do treści

Delta mi!

Mała Delta

Opowieści o podróżach w Kosmos

Michał Bejger

o artykule ...

  • Publikacja w Delcie: maj 2013
  • Publikacja elektroniczna: 30-04-2013
obrazek

Któż nie chciałby być jak pilot Pirx? Osadzona w bliskiej przyszłości (XXI, XXII wiek?) opowieść w stylu retro o przygodach pilota statków międzyplanetarnych rozwija wyobraźnię kolejnego pokolenia. Szczególnie interesujący jest opis technologii, z której korzysta Pirx...

obrazek

(...) W ciągu następnych dni pochłonęła Pirxa matematyka. Za każdym nowym włączeniem stos grzał się coraz bardziej, zarazem jego wydajność malała. Świadczył o tym wzrastający wolno, lecz nieubłaganie przeciek radioaktywny. Skomplikowanym rachunkiem starał się wydozować czasy napędu i chłodzenia, podczas przestojów reaktora przerzucał cyrkulację mrożącego płynu z burtowych ładowni w głąb rufowych, gdzie panowała iście tropikalna temperatura. To lawirowanie między sprzecznymi wielkościami wymagało cierpliwości – przesiadywał przy Kalkulatorze, szukając metodą prób i błędów najlepszego rozwiązania. W rezultacie przebyli czterdzieści trzy miliony kilometrów ze znikomym opóźnieniem. Wyłączając reaktor, który miał stygnąć aż do lądowania, Pirx odetchnął skrycie. Jedną z osobliwości dowodzenia starym frachtowcem było to, że widywał gwiazdy daleko rzadziej aniżeli na Ziemi. Nie był ich zresztą ciekaw – nawet czerwonej jak miedziak tarczki Marsa; wystarczyły mu kursowe wykresy. (...)

Stanisław Lem „Terminus”

Wielotonowe, przepastne, poruszane tradycyjną technologią odrzutową statki przywodzą na myśl żaglowce opisywane przez Josepha Conrada, i taki jest też klimat trwającej tygodniami międzyplanetarnej żeglugi (obecnie wysłanie sondy na Marsa zajmuje 150-250 dni, w zależności od położenia planet). Czy podobnie będzie wyglądał nasz świat, w którym niezbędne surowce będą wydobywane z krążących wokół Słońca asteroid, a wczasy będą spędzane na luksusowych kosmicznych liniowcach bądź na Marsie?

Obecnie, praktycznie na naszych oczach, dokonuje się ekonomiczna rewolucja przejęcia przestrzeni kosmicznej z rąk państw przez sektor prywatnych inwestorów. Firma SpaceX (Space Exploration Technologies Corporation) wysłała w poprzednim roku kapsułę Dragon do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, używając własnej rakiety nośnej Falcon 9, a na rok 2013 zapowiada umieszczenie w przestrzeni kosmicznej pierwszego prywatnego geostacjonarnego satelity. Kolejna firma, Planetary Resources, ogłasza swoje plany dotyczące eksploracji przelatujących blisko Ziemi asteroidów; celem jest poszukiwanie i wydobywanie cennych surowców. W tym samym czasie NASA przeżywa ciężkie chwile; po wycofaniu z lotów ostatniego wysłużonego wahadłowca Amerykanie muszą korzystać z pomocy Rosji w zaopatrywaniu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, a budżet agencji jest z roku na rok zmniejszany. Dodatkowo, dynamicznie rozwijające się Chiny i Indie planują swoje własne misje kosmiczne (pierwszy taikonauta osiągnął granice Kosmosu w 2003 r.), stację orbitalną, a nawet stację badawczą na Księżycu! Czy data wyznaczona na 2025 rok jest realistyczna, czy nie – trudno powiedzieć, natomiast wiele wskazuje na to, że USA tracą pozycję lidera w kosmicznym wyścigu, a na erę powszechnych, załogowych lotów kosmicznych musimy jeszcze poczekać. Symbolicznie, w 2012 r., po trwającym 35 lat locie sonda Voyager I stała się pierwszym wykonanym ludzką ręką przedmiotem na granicy Układu Słonecznego (bardzo daleko, a jednocześnie bardzo blisko w kosmicznej skali odległości – 5 godzin świetlnych). Za Voyagerem podąża próbnik New Horizons, którego celem jest zbadanie w 2015 r. karłowatej planety – Plutona, obiektów z pasa Kuipera, a później obszarów poza Układem Słonecznym.

obrazek

Głównym problemem trapiącym projektantów międzygwiezdnych podróży jest wydajne źródło napędu. Obecnie stosuje się kombinacje różnych metod, spalania mieszaniny gazów lub paliwa stałego. W latach 60. i 70., a więc w czasie, gdy powstawały „Opowieści o pilocie Pirxie”, napędem przyszłości była energia jądrowa. Wśród proponowanych projektów pojazdów międzyplanetarnych i międzygwiezdnych wyróżnia się idea silnika statku kosmicznego Orion, zaproponowana przez Stanisława Ulama w 1946 r., a rozwijana w latach 60. przez m.in. Freemana Dysona. Pomysł polega na serii kontrolowanych wybuchów jądrowych zapewniających odrzut. Masa takiego statku byłaby ogromna: od kilku tysięcy ton w Układzie Słonecznym, do milionów ton w przypadku podróży między gwiazdami, kiedy to statek byłby jednocześnie autonomicznie funkcjonującym miastem (przypuszczalnie w kształcie obwarzanka, który obracając się wokół osi, zapewniałby sztuczną grawitację; zob. także „Opowiadanie Pirxa”). Nie wspominając już o problemach z finansowaniem takiego projektu, rozwój jądrowego napędu odrzutowego został zahamowany przez traktat o ograniczeniu (1963 r.) i całkowitym zakazie (1996 r.) prób z eksplozjami jądrowymi. Inne, powstałe w drugiej połowie XX w. pomysły nosiły nazwy Dedalus (termojądrowy napęd w bezzałogowym próbniku, który według obliczeń powinien dotrzeć do gwiazdy Barnarda, znajdującej się w odległości math lat świetlnych, w około 50 lat) i Walkyria (energia dostarczana w procesie anihilacji antymaterii).

Energię jądrową zamierzano wykorzystać również w projekcie Prometeusz (2003-2005 r.), w którym reaktor jądrowy służyłby do wytwarzania elektryczności potrzebnej do zasilania silników jonowych. Mini-reaktor służy tu do wytwarzania pola elektrostatycznego bądź elektromagnetycznego, które z kolei rozpędza jony (zwykle rtęci lub ksenonu), powodując odrzut.

Silnik jonowy może działać dłużej niż tradycyjne silniki na paliwo stałe i mimo mniejszego odrzutu może rozpędzić statek do większych prędkości. Elektrostatyczny silnik jonowy NSTAR wykorzystano w sondzie Deep Space I, wysłanej do badania asteroidy Braille’a i komety Borrellyego, natomiast z silników następnej generacji korzysta sonda Dawn, badająca planetoidy Vesta i Ceres.

Inną metodą, która ma szansę sprawdzić się głównie blisko gwiazd, jest żagiel słoneczny. Żagiel słoneczny działa podobnie do zwykłego żagla – siłą napędową jest ciśnienie promieniowania oraz energetycznych cząstek i gazu. Pierwszym satelitą stosującym tę technologię jest japoński żaglo-latawiec, nazwany – nomen-omen – IKAROS (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun). IKAROS przeleciał w 2010 r. obok Wenus, a obecnie żegluje po przeciwnej do Ziemi stronie Słońca.

Puszczając wodze fantazji, możemy zastanowić się, co byłoby, gdybyśmy dysponowali nieskończonym źródłem energii – praktycznym ograniczeniem byłyby wtedy jedynie prawa fizyki. Wymyślony przez Miguela Alcubierrego (1994 r.) sposób przemieszczania się [1], porównywany do znanego z serialu „Star Trek” napędu warp, polega na umiejętnym zakrzywianiu przestrzeni wokół statku. W teorii zakrzywienie czasoprzestrzeni umożliwiłoby podróż z prędkością większą od prędkości światła! Znajdujący się wewnątrz czasoprzestrzennego bąbla statek „kurczy” przestrzeń przed sobą, a  „rozciąga” za sobą, przesuwając się w ten sposób w kierunku celu i nie odczuwając w żaden sposób ogromnych przyspieszeń (przestrzeń wewnątrz bąbla jest płaska). Zasilanie tego typu statku wymaga niezwykle efektywnego źródła energii, być może pochodzącej z anihilacji egzotycznej materii. Wśród innych problemów rozważanych przez teoretyków jest zabójcze dla załogi promieniowanie Hawkinga, powstające na krawędzi bąbla, trudności w sterowaniu oraz niszczycielska dla wszystkiego wokół destrukcja po dotarciu na miejsce.

obrazek

Dwuwymiarowa wizualizacja zakrzywionej czasoprzestrzeni napędu warp.

Dwuwymiarowa wizualizacja zakrzywionej czasoprzestrzeni napędu warp.

Pozostaje jednak mieć nadzieję, że gdy ludzkość osiągnie dostatecznie wysoki poziom rozwoju technologicznego, upora się z tymi wszystkimi problemami, a wielomiesięczne podróże między planetami (wielopokoleniowe między najbliższymi gwiazdami!) staną się atrakcyjną formą wypoczynku – o walce z nudą, brakiem grawitacji i promieniowaniem kosmicznym będziemy wtedy czytać już tylko w science fiction w stylu Lema.