Bogactwa kosmosu – dlaczego nie dla nas ?

Uważam, że nasza cywilizacja mogła być w innym punkcie rozwoju a gospodarka na stałej krzywej wzrostu. Sekretem jest kosmos. Spróbuję to przedstawić.

 

Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели.
Константин Эдуардович Циолковский

Ziemia jest kolebką ludzkości, ale nie można wiecznie pozostać w kołysce.
Konstanty Ciołkowski.

Powyższą maksymę znam jeszcze z dzieciństwa. W onych latach była wręcz „oczywistą oczywistością”. Podróże kosmiczne istniały powszechnie w społecznej świadomości. Co drugi przedszkolak na pytanie: „kim chcesz zostać, jak będziesz dorosły ?” bez wahania odpowiadał: kosmonautą. Nastolatkowie obok plakatów gwiazd rock’a przyklejali, wycięte z miesięcznika Ameryka, fotografie astronautów spacerujących po Księżycu i statku Apollo a później rysunki i zdjęcia wahadłowca. W popularnych dowcipach gość z roku 2000 wysyłał teściową z wycieczką na Księżyc, podstępnie kupując jej bilet w jedną stronę.

Ta przyszłość wydawała się być w zasięgu ręki.

Tymczasem poszło jakoś inaczej. Cała ta rozpędzona technologia oklapła. Nawet w powieściach fantastycznych miejsce kosmosu zajęły jakieś ponure i mroczne zakątki a kosmonautów zastąpili dziwne typki władające magią … względnie piloci parowych sterowców z alternatywnych, goglastych światów steam-punk.

Ta krótka, bo w sumie kilkunastoletnia, epoka zaowocowała trwałym trendem miniaturyzacji układów elektronicznych oraz mocno stymulowała rozwój nauki i techniki. Oczywiście mam tu na myśli również informatykę.

Bardziej pragmatycznie nastawione kobiety, pewnie docenią wynalazki takie jak teflon czy rzepy do ubrań. Nie było by ich, tudzież i wielu innych, gdyby nie wyścig kosmiczny w okresie Zimnej Wojny.

 

Cała para ludzkiej inwencji ostatnich trzech dekad poszła jednak w mikroelektronikę i informatykę. Procesor o mocy obliczeniowej superkomputera strategicznego, z lat Zimnej Wojny, mieści się w telefonie komórkowym umożliwiając oglądanie gołych bab, słuchanie disco na mp3, tudzież różnorodne gry zręcznościowe dla osłabionych umysłowo.

Chciałbym zauważyć, z przekąsem, że znakiem czasów jest to, iż raczej fizycy przekwalifikowują się na informatyków a nie odwrotnie.

Orbitalny złom, którego kilka tysięcy kawałków krąży nam nad głową, jest nadal wynoszony w przestrzeń przez rakiety projektowane w latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych. Być może niektóre lekko zmodyfikowano w latach osiemdziesiątych. Technika ta pozostaje pod kontrolą agencji rządowych małej grupy krajów z klubu kosmicznego. Była kosztowna i nadal taką pozostaje.

Nawet ostatnie spektakularne osiągnięcia Chińczyków, jak łatwo zauważyć, bazują na radzieckich koncepcjach sprzed czterdziestu kilku lat.

W dawnych wiekach niespokojne jednostki wyruszały po skarby nowych lądów. Niemal każda generacja miała swoje Klondike. Pozostawiali w spokoju statecznych kupców i rzemieślników by pomnażali lokalne bogactwo.

W XXI wieku rolę pełnych złota nowych lądów mogły by odegrać nieprzeliczone bogactwa  bliskiego kosmosu, w tym pasa planetoid. Skarby, które pchnęły by światową gospodarkę naprzód, dając pracę, dobra konsumpcyjne i energię dla miliardów mieszkańców planety. A wszystko z mniejszym obciążeniem dla ekologii niż w poprzednich stuleciach. Sama eksploracja układu słonecznego to proces na wiele pokoleń.

Tymczasem kosmonautyka stanęła w miejscu, mimo wszelkich szans rozwoju. Postaram się o tym napisać.

Siedzimy w dołku. Masowe podróże kosmiczne, które wydawały się nieodległe, są przesunięte na nieokreślony termin. Koszt wysłania jednego kilograma na orbitę pozostaje nadal na poziomie 10-20 tysięcy dolarów. Cena niemal zaporowa.

Jest takie słowo stagnacja. Jednak nurtuje mnie pytanie: dlaczego ?

Zdaję sobie sprawę iż większość czytelników stanowią laicy, przynajmniej w tym zakresie. Postaram się więc nakreślić w sposób możliwie potoczny podstawowe zagadnienia związane z lotami w kosmos. Następnie przedstawię SSTO i jego znaczenie. Rozwinę wyobraźnię aby przedstawić zmiany, jakim uległ by w szybkim tempie nasz Świat i czyje interesy mogły by być zagrożone. Ten ostatni punkt uważam za istotny i dający do myślenia.

Wreszcie napiszę o ogromnych bogactwach i potencjalnym impulsie rozwoju całej światowej gospodarki, jakie tkwią w eksploracji kosmosu i układu słonecznego.

Kluczem jest, moim zdaniem, technologia SSTO. Skrót ten rozszyfrowujemy jako Single-Stage-To-Orbit czyli koncepcja jednostopniowego statku orbitalnego wielokrotnego użytku.

No, są też i inne istotne, lecz porzucone technologie, weźmy choćby NERVA czyli:  Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application. Obiecująca lecz, po prostu, porzucona w latach osiemdziesiątych XX wieku. Działające prototypy zostały zezłomowane na odległej pustyni w Nevadzie.

(ten psychedeliczny kawałek pochodzi z roku 1967, w tamtych czasach  idee podróży kosmicznych przenikały nawet do muzyki rock)
 

Podstawowe zagadnienia astronautyki.
 

Prędkości.

Żyjemy na dnie studni potencjału jakim jest grawitacja Ziemi. Ja wiem – brzmi to dołująco  😉 Spróbuję trochę prościej. Gdy chcemy podnieść jakiś przedmiot z powierzchni Ziemi musimy wykonać pewną pracę. Tym większą im wyżej chcemy podnieść. W sensie fizykalnym praca to siła razy przesunięcie, jej jednostką jest Dżul/Joule  pl.wikipedia.org/wiki/D%C5%BCul

Oczywiście podnoszenie można sobie uprościć poprzez podrzucenie. Nadana energia kinetyczna zamieni się w pracę i podrzucony przedmiot osiągnie pewną wysokość. Na przykład: pocisk wystrzelony pionowo z prędkością 500 m/s powinien (teoretycznie !) wznieść się na około 12.5 kilometrów.

Otóż okazuje się, że aby na dobre opuścić pole grawitacyjne Ziemi prędkość ta powinna wynosić ponad 11 km/s. Jest to tak zwana druga prędkość kosmiczna, czyli trochę ponad 40 tysięcy kilometrów na godzinę.

Znamy drugą. A co to jest pierwsza ?
Otóż pierwsza prędkość kosmiczna wystarczy aby coś pozostało na orbicie i nie spadło na Ziemię. Wynosi około 8 km/s czyli trochę ponad 28 tysięcy km/h.

Sporo, nie ? Dla porównania samoloty pasażerskie uzyskują do tysiąca km/h a bojowe 2-3 tysiące km/h.

 

Mikrograwitacja.

Laikom, podsunę intuicyjne wyjaśnienie mikrograwitacji, czyli stanu nieważkości. Otóż wyobraźcie sobie, że siła odśrodkowa w ruchu po kołowej orbicie równoważy siłę przyciągania Ziemi (do środka). Ta równowaga dotyczy każdej cząstki ciała astronauty, który będzie się swobodnie unosił po kabinie. Podobnie też kropla wody, nie tylko będzie wisieć w miejscu ale i przyjmie kształt kulisty – siły są zrównoważone. Powstaje wrażenie jak by Ziemia nie przyciągała.

 

Impuls właściwy.

Weźmy jeden kilogram paliwa (razem z tlenem !) i sprawdźmy przez jaki czas zapewni on ciąg właśnie jednego kilograma (siły). To taki poglądowy wskaźnik jakości napędu rakietowego. Otóż najlepsze współczesne (tlen + wodór) dają około 400 sekund. Oczywiście w próżni wychodzi troszkę lepiej niż w atmosferze.

Zwykłe paliwo rakietowe ma impuls właściwy rzędu 200 – 250 sekund.

Aby poważnie myśleć o podróżach międzyplanetarnych parametr powinien być znacznie większy,  no choćby z 1000 sekund.  A jeszcze lepiej kilkukrotnie większy.

Myślicie, że to niemożliwe ? Faktycznie, nie da się tego uzyskać w oparciu o tradycyjne procesy chemiczne. No więc, prototyp silnika jądrowego, testowany na amerykańskiej pustyni Mojave, w latach 70/80, osiągał 800-900 sekund. Zainteresowanych odsyłam do projektu NERVA.

 

Napędy.

Najskuteczniejszym współczesnym paliwem rakietowym jest wodór spalany w tlenie. No i raczej nie znajdzie się niczego lepszego, przynajmniej jeśli chodzi o procesy chemiczne. Produktem spalania jest rozgrzana para wodna w temperaturze ponad 3000 ° C. 

Teoretycznie trochę lepszy efekt dałby fluor zamiast tlenu, ale trzeba by być wariatem. Pomijając koszt i problemy materiałowe (żrący) – jest on cholernie trujący.

No więc wróćmy do kombinacji: ciekły wodór (paliwo) + ciekły tlen (utleniacz). Maksymalna prędkość wylotowa wynosi około 4 km/s.

Łatwo zauważyć, że jest to zaledwie połowa prędkości potrzebnej by wprowadzić satelitę na orbitę.
 

(silnik rakietowy do Space Shuttle)

 Formuła Ciołkowskiego jest nieubłagana. Masa paliwa musi zatem wielokrotnie przekroczyć masę użyteczną, czyli tą wyniesioną na orbitę. Pod pojęciem paliwo rozumiemy zarówno tlen jak i wodór. Teoretycznie, jeśli prędkość wylotowa jest dwa razy mniejsza stosunek masy całkowitej do użytecznej wyniesie około 7,5, czyli masa paliwa będzie wynosić z 88%. W przypadku zastosowania zamiast wodoru, na przykład nafty – niekorzystny stosunek masa paliwa do masy pojazdu jest jeszcze większy, ponieważ gazy wylotowe mają mniejszą prędkość.

Praktycznie bywa gorzej, choćby ze względu na konieczność pokonania oporu atmosfery.  Aby intuicyjnie pojąć przyczynę proszę sobie uprzytomnić, że oprócz rakiety silnik musi dźwigać jeszcze nie zużyte paliwo … 

Tradycyjnym rozwiązaniem jest rakieta wielostopniowa. Budujemy dużą rakietę z paliwem i silnikiem, na jej szczycie stawiamy mniejszą a na niej jeszcze mniejszą. Można tak dalej, niczym rosyjskie babuszki, ale praktycznie pozostano przy trzech stopniach. Rakieta startuje, osiąga pewną prędkość i wysokość – w pierwszym stopniu kończy się paliwo – więc go odrzucamy. Dalej działa już tylko drugi stopień. Na końcu, po odrzuceniu drugiego – trzeci. Tak wysłano historyczne sputniki jak i astronautów. Startuje wielka rakieta, a tylko malutki jej kawałek, sam koniuszek, dostaje się na orbitę, reszta idzie na straty. Wszystko, oczywiście, jednorazowego użytku.

Łatwo zauważyć, jakie to marnotrawstwo i jakie koszty.

Postscriptum: Jako ciekawostkę dodam, iż pierwsze koncepcje rakiety wielostopniowej stworzył jeszcze w XVII wieku Kazimierz Siemienowicz – oficer i inżynier artylerii Rzeczpospolitej. pl.wikipedia.org/wiki/Kazimierz_Siemienowicz

 

Space Shuttle

Następnym krokiem była koncepcja wahadłowca, space shuttle. Tutaj pomyślano sensownie: skonstruowano samolot orbitalny, wielokrotnego użytku, który odrzucał przy starcie tanie boczne silniki wspomagające na paliwo stałe oraz ogromny zbiornik na paliwo. Te silniki, odzyskiwano, by naładować przed następnym startem. Tylko ten zbiornik był jednorazowego użytku. Cały czas działał ten sam zespół napędowy. Parę akapitów wcześniej jest zdjęcie tego majstersztyku inżynierii, drugiej połowy XX wieku, jakim jest ten silnik rakietowy.

Przy okazji wyjaśnię iż legendarny radziecki Buran nie był, wbrew pozorom, wahadłowcem w tym sensie co amerykański Space Shuttle. Na orbitę wynosiła go rakieta wielostopniowa (o nazwie Energia). Był to załogowy sputnik wielokrotnego użytku z możliwością miękkiego lądowania niczym samolot. Co też było dużym krokiem naprzód.

 

SSTO

Zbudować jednostopniowy pojazd orbitalny, który może wielokrotnie startować, wchodzić na orbitę i lądować. Czyli właśnie Single-Stage-To-Orbit. Nic nie było by tracone, a jedynie uzupełniane paliwo, jak w samolocie.

Pomysł ambitny, tym bardziej, że w produkcji masowej pojazd taki mógłby mieć cenę pasażerskiego liniowca a koszt wysłania na orbitę spadłby wielokrotnie. Na początek przyjmijmy, że z dziesięć razy … Pierwsze koncepcje powstawały już w latach sześćdziesiątych. Bardziej zaawansowane w osiemdziesiątych.

Spójrzmy na projekt PHOENIX. Typowy dla tamtej fazy.

Na ogół wyobrażamy sobie statki kosmiczne smukłe i ostro zakończone, niczym nowoczesne samoloty bojowe. Tymczasem możemy się srodze rozczarować. Te projekty były krępe i pękate. A chodziło by pomieścić w sposób optymalny możliwie duże zbiorniki paliwa.

Były plany małych statków wielokrotnego użytku, wynoszących na orbitę załogę kilku osób i do 10 ton ładunku. Były też i większe.

Japoński projekt KANKOH-MARU, pomyślany jako przedsięwzięcie turystyczne miał wynosić na niską orbitę (200 km) 50 pasażerów. Cenę biletu skalkulowano na 10 tys dolarów. To już byłby wielki krok naprzód ! Kilkudziesięciokrotny spadek kosztów podróży orbitalnej. Planowano zbudowanie wielu takich pojazdów.

 

Wspomnę o jeszcze jednej ciekawej koncepcji: ROTON. Coś jakby połączenie statku orbitalnego i śmigłowca.

Trochę to wygląda jak futurystyczne połączenie młynka do kawy z wentylatorem, ale pomysł był sensowny. W miarę niewielki pojazd orbitalny wielokrotnego użytku – parę osób załogi, ze trzy tony ładowności. Śmigło użyte do wzniesienia pojazdu na wysokość kilku kilometrów i dopiero tam włączały by się silniki rakietowe. Powrót z orbity też kończył by się miękkim lądowaniem zapewnionym przez śmigło. Planowana cena wyniesienia 1 kilograma na orbitę: około 1000 $.

Ciekawostką jest mniej pękaty kształt – otóż konstruktorzy postanowili zastosować paliwo węglowodorowe. W oryginale piszą kerosene, ale nie sądzę aby chodziło o czystą naftę, tym bardziej, że impuls właściwy miał być rzędu 355 sekund (!). Z zachowanych materiałów widać, już próby startu ze śmigłem. Niestety brak funduszów, w firmie Rotary Rocket Inc., spowodował zamknięcie projektu na początku roku 2001.

 

Wszystkie te projekty skończyły się w fazie rysunków lub prostych modeli.

Dociekliwym proponuję lekturę: www.spacefuture.com/vehicles/designs.shtml
Znajdziecie tam wiele pomysłów i projektów pojazdów orbitalnych, niekoniecznie SSTO, choć i takie tam też są. Poza tym są tam przedstawione projekty supersonicznych pojazdów suborbitalnych, które mogą stanowić próbny etap do SSTO lub podobnych koncepcji. 

Ciekawą alternatywą dla SSTO może być (przedstawiony tamże) Spacebus.

 

A tymczasem już w latach 90-tych XX wieku technika osiągnęła poziom umożliwiający praktyczną realizację koncepcji SSTO.

Pojawiły się komputery o sensownej mocy obliczeniowej, zwane workstation. choćby legendarnej firmy Silicon Graphics. Rozwinęła się inżynieria materiałowa.

Nowoczesne szybkie komputery, wraz z odpowiednim oprogramowaniem, pozwalają na sensowne projektowanie optymalnej konstrukcji z nowoczesnych, lekkich a mocnych materiałów.

Tu chciałbym zwrócić uwagę, iż cały program lądowania na Księżycu zrealizowano dysponując komputerami wykonującymi po kilkaset tysięcy operacji na sekundę oraz pamięcią nie przekraczającą kilkudziesięciu kilobajtów.

A najdziwniejsze, że właśnie wtedy o SSTO zrobiło się cicho …

Z jednym pozytywnym wyjątkiem: Skylon.

 

Brytyjski samolot kosmiczny Skylon.

Jedną z zasadniczych różnic pomiędzy samolotem odrzutowym a rakietą jest to iż samolot zabiera tylko paliwo – czerpiąc tlen z powietrza, natomiast rakieta oprócz paliwa musi jeszcze dźwigać tlen (lub inny utleniacz). Co ciekawsze, jeśli używamy mieszaniny tlenu i wodoru – masa tlenu ośmiokrotnie przewyższa masę wodoru,czyli paliwa. Co zresztą łatwo sprawdzić porównując ich masy atomowe w molekule H₂O.

A gdyby tak część tlenu pobrać z powietrza, zanim statek osiągnie kosmiczną próżnię ? Właśnie ta idea leży u podstaw konstrukcji brytyjskiego samolotu kosmicznego SKYLON.

Skylon ma startować jak samolot i jako samolot osiągnąć prędkości hypersoniczne na samej granicy atmosfery. Później, gdy powietrza już brak, osiągnie orbitę korzystając z wewnętrznych zbiorników tlenu. Paliwem cały czas jest wodór, tyle że tlenu nie trzeba dźwigać aż tyle …

Zaprojektowano, będące cudem techniki, silniki SABRE, które mogą działać zarówno w trybie odrzutowym (nawet przy kilkukrotnej prędkości dźwięku) jak i rakietowym. No cóż, obecnie mamy szybkie komputery umożliwiające takie obliczenia inżynieryjne.

Skylon ma startować z lotniska jak samolot, osiągać orbitę okołoziemską oraz, wracając, lądować jak samolot. Planowany ładunek 15 ton. Ilość pasażerów przewidywana do 24.

Prace konstrukcyjne trwają już ze trzydzieści lat. Obecnie, nareszcie, wsparte przez Unię Europejską (Czasem w Brukseli zrobią coś rozsądnego.).

SKYLON zredukuje koszty wysyłania na orbitę do poziomu £ 600-700 za kilogram. Czyli niemal dwudziestokrotnie (£ – funt brytyjski).

No ale nie wiem czy będzie łatwo. I to z powodów niekoniecznie technicznych …

Brytyjczycy mają klucz do przyszłości. Nie tylko ich, ale może nawet całego cywilizowanego Świata. Trzymajmy kciuki aby tego nie utrącono …

 

A teraz trochę fantazji … 🙂

 Rozpuśćmy nieco wyobraźnię – jak zmienił się Świat  z pojazdami takimi jak SSTO .

No więc: powszechne samoloty orbitalne w cenie liniowca pasażerskiego. Koszt wyprawy na orbitę obniżone, co najmniej, dziesięć razy (a w perspektywie i więcej). Na własne SSTO mogły by sobie pozwolić co większe korporacje. Skończyła by się dominacja agencji rządowych, przestrzeń okołoziemska uległa by prywatyzacji. W niedługim czasie los ten spotkał by i Księżyc.

Nastąpi wzrost popytu na ciekły wodór i tlen. Obecnie paliwo to jest jeszcze relatywnie drogie. Ale za popytem ruszyła by podaż, przy coraz niższych kosztach produkcji i transportu.

Co potrzeba aby uzyskać oba gazy w stanie ciekłym ?
Wodę  i energię elektryczną. Wystarczy dokonać elektrolizy wody następnie uzyskane gazy sprężyć, skroplić i zapakować do odpowiednich pojemników.

Wody nie brakuje. Energii też. Wystarczy ją nałapać.

Przyzwyczailiśmy się do tego, iż energia elektryczna jest dostępna non-stop, 24 godziny na dobę. Już nawet godzinna przerwa wywołuje powszechny rwetes i zapchanie linii telefonicznych pogotowia energetyki. Takie podejście narzuca tradycyjne elektrownie na paliwa kopalne bądź rozszczepialne. Ich lokalizacja też nie jest przypadkowa. Drogo, nieekologicznie, ale zapewnione jest w miarę ciągłe ich działanie.

Energia wiatru zależna jest od kaprysów pogody. Podobnie jest z energią słoneczną zmienną w zależności od pory dnia, roku i chmur na niebie.

Elektroliza nie musi się toczyć 24 godziny na dobę. Zasilane naturalną energią wytwórnie wodoru można lokalizować również w terenach odludnych. Wodę można dowieźć cysterną.

No i możemy wyobrazić sobie powstające, jak grzyby po deszczu, liczne małe wytwórnie na terenach nieużytków, stepów, pustyń. Jakaż to szansa dla Trzeciego Świata z tanią siłą roboczą. W ciągu dekady powstanie ogromny przemysł.

Przełom nastąpi z chwilą gdy cena wodoru spadnie poniżej ceny paliw kopalnych.

Jak szybko to nastąpi ? No więc proszę spojrzeć na czasy gdy siła ludzkiej inwencji poszła w elektronikę. W połowie lat siedemdziesiątych komputer z pamięcią 128 kB i procesorem umożliwiającym  paręset tysięcy operacji na sekundę kosztował 100 tysięcy dolarów. PDP 11/45 miał kształt sporej szafy. W połowie lat osiemdziesiatych maszynę o podobnej mocy obliczeniowej stawialiśmy na biurku za cenę kilkuset, no maksymalnie tysiąca dolarów. Taki był trend, który jeszcze, z rozpędu, się utrzymuje.

Wodór jest paliwem ekologicznym, Spalając się tworzy zwykłą wodę. Nie ma szkodliwych odpadów ani gazów cieplarnianych.

Jest sprawą oczywistą iż naruszy to interesy międzynarodowych korporacji związanych z ropą naftowa. Ich rola spadnie. Nie trzeba być zwolennikiem teorii spiskowych, by zauważyć iż stanowią wielkie światowe lobby, połączone wspólnotą interesów

Na pewno nie będą czekać bezczynnie. Co więcej przypuszczam, że działają już od wielu lat. To co piszę z pewnością zostało wymodelowane przez ich analityków.

Gdy koszty lotów orbitalnych spadną kolejne dziesięć razy, tak że wyprawa będzie ciut droższa od podróży międzykontynentalnej pasażerskim liniowcem. Nastąpi druga faza – szybkiego rozwoju napędów zdolnych wynieść kosmonautów w kierunku innych planet, a może przede wszystkim pasa asteroid. Wiadomo, że nie nadają się do tego paliwa chemiczne. Stanie otwarta droga wobec alternatywnej energii termojądrowej, być może z wykorzystaniem helionu (piszę o tym w następnym rozdziale). Jak by nie było tradycyjne, brudne źródła energii odejdą do lamusa.

Wiadomo, że zmieni to ustalony porządek interesów Świata. Wielkie korporacje energetyczne stracą na znaczeniu, Powstaną nowe gałęzie gospodarki.

Nie można niedoceniać „hamulcowych” – oni, na pewno, już działają !

 

Bogactwa kosmosu, czyli po co tam lecieć.

Czytelnicy wielkiego wizjonera, jakim był Sir Arthur C. Clarke czy też powieści Ben Bova  powinni się orientować w tym o czym chcę napisać. A właściwie to chcę nakreślić, szkicowo coś, co jest ogromnym zagadnieniem. Chciałbym jeszcze wspomnieć, że ta giełda pomysłów pozostaje nadal otwarta – każdy może dołożyć swoją cegiełkę.
 

Orbita wokółziemska.

Już obecnie satelity zapewniają globalną telekomunikację, lokalizację GPS, prognozę pogody … Prosty przykład – to właśnie dzięki nim, popijający piwo, student może ściągnąć najnowszego pornola z San Fernando Valley  😀

Wielki wizjoner Konstanty Ciołkowski opisywał przestrzenne ogrody szklarniowe, w których można by cały rok hodować dorodne warzywa i owoce. Nawożone, oczywiście z recyklingu w obwodzie zamkniętym. Nie wiem na ile zostanie to zrealizowane. Ale na pewno jest w tym coś. Przynajmniej inspirująca wizja.

Tymczasem stan nieważkości, zwany mikrograwitacją oraz wysoka próżnia to wspaniałe warunki do przeprowadzenia procesów technologicznych trudnych lub niemożliwych na powierzchni Ziemi. Kryształy, polimery, nanomateriały …

Ktoś, kiedyś zauważył, że właśnie na orbicie można odlać niemal doskonałe kulki z metalu.

A, na przykład farmacja. Ponoć właśnie orbita otwiera przed nimi nowe możliwości.

Ciekawostką może być zastosowanie medyczne – orbitalne kliniki w stanie nieważkości.

Innym pomysłem są orbitalne elektrownie słoneczne. Ogromne płaszczyzny odbierające światło Słońca, nie zakłócone przez atmosferę. Cała ogromna moc była by przesyłana do odbiorników w wybrane punktach Ziemi, skondensowanym strumieniem mikrofal. Energia taka mogła by być tania, bez gazów cieplarnianych lub odpadów radioaktywnych. Wydaje się być ekologiczna. Oczywiście zieloni, i w tym przypadku, poszukają „dziury w całym”, taka ich rola.

 

Księżycowy helion.

Ten izotop helu (en.wikipedia.org/wiki/Helium-3) uważany jest za klucz do bezpiecznej i czystej energetyki jądrowej. Niestety na Ziemi występuje w ilościach znikomych. Jest go sporo w skałach powierzchni Księżyca, naniesionego przez miliardy lat wiatrem słonecznym. 

W każdym razie jest to kąsek na tyle łakomy iż opłacało by się go wydobywać i przywozić na Ziemię, być może przy obecnym stanie techniki rakietowej. A jeśli ceny lotów orbitalnych spadną dziesięć lub kilkadziesiąt razy … ?

Dodatkowym atutem byłby impuls do rozwoju robotyki, w tym mini i mikrorobotów A może nawet i nanobotów, o których nieśmiało się wspomina od pewnego czasu. pl.wikipedia.org/wiki/Nanoroboty
 

KREEP.

Ta występująca na powierzchni Księżyca skała zawierająca duże ilości metali ziem rzadkich,. Więcej o tym zagadnieniu w sekcji poniżej.

 

Asteriody.

Zasoby metali ziem rzadkich, w skorupie ziemskiej, są małe (jak, zresztą, sama nazwa sugeruje). Dodatkowo szacuje się iż wystarczy ich tylko na najbliższe 10-20 lat. Niestety są niezbędne i nie do zastąpienia we współczesnej technice opartej na półprzewodnikach. Ceny idą ostro w górę. Chiny, zaczynają już gromadzić zapasy strategiczne.

Zainteresowanym sugeruję spojrzeć na : img.labnol.org/files/how_many_years.jpg
 

Odwołam się do prostego, kuchennego, przykładu jakim jest gotowanie zupy lub robienie galarety. Otóż łatwo zauważyć iż to co cięższe opada na dno, lżejsze (choćby groszek) łatwiej znaleźć na górze, na samej powierzchni gromadzi się lżejszy od wody tłuszcz.

Otóż czymś w rodzaju gęstej zupy była kiedyś nasza planeta. Najpierw gorąca i płynna, później zastygała. No nie do końca – jej jądro jest nadal ciekłe. By pozostać przy analogiach kuchennych – niczym jajko na miękko.

Łatwo zatem zrozumieć, że im bliżej powierzchni tym trudniej znaleźć cięższe pierwiastki. W tym metale szlachetne oraz ciężkie metale ziem rzadkich. Skorupa Ziemi składa się głównie z lekkich pierwiastków – krzemu, magnezu, aluminium. Te cięższe pozostały w niedostępnej głębinie.

A gdybyśmy, w wyobraźni, przecięli Ziemię niczym jabłko ? Wszystkie te skarby były by na wierzchu.

Nie ma jednak takiej potrzeby. W naszym układzie słonecznym, za orbitą Marsa, krążą miliony kawałków skał. Asteroidy. To jakby cała planeta pociosana na kawałki. Można mieć dostęp do każdej jej warstwy.

Asteroidy mają różną wielkość. Niektóre to niemal małe planety. Większość to drobne okruchy skalne. Skatalogowano ich już kilkaset tysięcy. Prawdopodobnie jest z parę milionów planetoid o średnicach kilometra, lub więcej i dziesiątki milionów mniejszych aż po prawdziwą drobnicę.

Otóż znajdziemy tam wszystkie potrzebne nam pierwiastki. Praktycznie całą tablicę Mendelejewa. Nie mam wątpliwości, że co poniektórzy, myśląc o planetoidach, już liczą pieniądze. Ciężkie pieniądze.

Gdy ruszy nowa „gorączka złota” w rolę górników forty-niners wcielą się astronauci.  Może się okazać, iż uważane dotąd za cenne kruszce – złoto czy platyna – to zwykłe metale, dla każdego. Ziemię czeka zupełnie nowa epoka.

Każdy posiadacz samochodu wie jak dokuczliwa jest korozja … A gdyby, zamiast je malować nietrwałą farbą, pokryć warstwą platyny ? No powiedzmy stopem platyny z irydem, który jest twarszy. Oczywiście, bez przesady – mniej więcej kilogram platyny na samochód klasy F126p. Tym bardziej, że taki, pochodzący z kosmosu, metal miał by swoją cenę: coś ze 100 – 200 złotych za kilogram. 🙂

 

Czy jest to możliwe ?

Otóż trzydzieści kilka lat temu nie wydawało się możliwe, aby przeciętnego człowieka było stać na komputer, w dodatku o tak fantastycznej mocy obliczeniowej i małych rozmiarach.

Oczywiście nie załatwią tego za nas skostniałe i zbiurokratyzowane  agencje rządowe typu NASA. Potrzebny jest wolny rynek oparty na kalkulacji i ludzka przedsiębiorczość.

Powstały by nowe gałęzie technologii. Trzeba będzie, na przykład, skonstruować praktyczny silnik jonowy. Teorię znamy od lat, pierwsze mini prototypy już działały. Ale teraz trzeba będzie pomyśleć na serio i za grube pieniądze. Oczywiście po drodze muszą powstać małe, lekkie stosy atomowe, co też już było ćwiczone. A może wreszcie pojawi się impuls do praktycznego wdrożenia energii termojądrowej ?

No ale nie zapominajmy, że są wielkie korporacje i całe państwa, które czerpią nieprzebrane zyski z obecnego status quo. Z handlu ropą naftową i gazem ziemnym, spekulacji drogocennymi kruszcami i metalami … Nie łudźmy się, że łatwo z tego zrezygnują.