Po co nam loty kosmiczne?

Zaplanowany na wczoraj start kapsuły Dragon na szczycie Falcona 9 nie doszedł do skutku z powodu bardzo niekorzystnej aury, ale przyciągnął uwagę całego świata. Już w sobotę odbędzie się powtórka całej procedury, którą można było oglądać na żywo już na kilka godzin przed planowanym startem. W tym jakże "telewizyjna" scena pożegnania się astronautów z żonami (też astronautki) i synami. Oraz rozmowa zamaskowanego Muska (a może zamuskowanego Maska - po angielsku brzmi prawie tak samo) z astronautami.

I przy okazji reklama samochodu Tesla model X,  ... ech mieć taki jeden!

Ameryka (i nie tylko) na Twitterze pod #LaunchAmerica. Obok memów, gifów, selfie czy innych produkcji także i poważne pytania, na które obecni udzielali poważnych odpowiedzi.

I jedno z tych pytań brzmiało dokładnie jak w tytule: Po co nam te loty?

Odpowiedzi na nie udzielił sam Jim Bridenstine (dyrektor generalny NASA). Oprócz podstawowych badań naukowych, które z natury muszą być prowadzone w warunkach kosmicznych (obserwacje astronomiczne, badanie promieniowania słonecznego, pomiary pola magnetycznego itp. itd.) warunki mikrograwitacji otwierają zupełnie nowe warunki dla różnych doświadczeń. Zwrócił uwagę na jeden aspekt: brak zjawiska sedymentacji. Tym samym różnego typu zawiesiny czy emulsje są stabilne. Łatwiej też hodować duże, izotropowe kryształy. A z zagadnień praktycznych to tylko kwestią czasu jest powstanie orbitalnych zakładów metalurgicznych. Nie będą one zajmowały się wytopem metali, bo zwyczajnie nie ma to sensu, ale produkcja drobnych elementów metodą spiekania ma ogromne perspektywy. Takie elementy nie są zbyt duże, ale kosztowne. Na Ziemi są zawsze problemy wynikające z różnej gęstości spiekanych ziaren proszków wieloskładnikowych, co powoduje opadanie ziaren o większym ciężarze właściwym względem tych 'lżejszych'. Przy braku grawitacji raz sporządzona mieszanka w każdym punkcie zachowuje się stabilnie, nawet jeśli jest przemieszczana (umieszczana w formie).

Ale także biologia, medycyna i nauki pokrewne już dzisiaj w kosmosie dokonują ogromnych postępów. Przykładowo pracuje się nad hodowlami tkanek ludzkich in vitro w nadziei, iż któregoś dnia będzie można na orbicie hodować ludzkie tkanki, a nawet organy, do przeszczepów. I dana tkanka (organ) będzie hodowany według DNA biorcy czyli programowo będzie idealnie zgodny biologicznie. Biochemia, farmacja, rolnictwo, listę można ciągnąć i uszczegółowiać.

I, jak wiadomo, badania podstawowe, nawet jeśli laikom i/lub osobom pozbawionym wyobraźni wydają się zupełnie bezsensowne, ostatecznie przynoszą, czasami bardzo nieoczekiwane, ale zawsze korzyści. Współczesna Nauka zaczęła się od Galileusza i jego doświadczeń z wahadłem czy równią pochyłą. Położył ukośnie deskę, spuszczał po niej kuliste kamienie i obserwował, jak się toczą. I od jego obserwacji ruchu po równi pochyłej doszliśmy do dynamiki i praw Newtona, a następnie rachunku różniczkowego i wreszcie równań Ciołkowskiego opisujących uwarunkowania lotów rakiet.

A koszty? No cóż, niedawno widziałem zestawienie: program Merkury 2,66 mld USD, Gemini 11,9 mld, projekt Apollo - uwaga -174,85 mld, wahadłowce 50,13 mld (tylko koszty samych lotów załogowych), Dragon w wersji załogowej 2,41 mld (ze strony NASA), Starliner 3,08 mld (też pieniędzy z NASA) i na koniec projekt ORION kapsuły przewidywanej do lotów załogowych poza orbitę ziemską (debiut przewidywany na przyszły rok) otrzymał do tej pory 23,66 mld USD od NASA. Oczywiście NASA dotuje także inne, niewymienione tu firmy jak Blue Origin czy Sierra Nevada Corporation, ale zatrzymajmy się tylko na lotach załogowych.

Budowa ISS - Międzynarodowej Stacji Kosmicznej - pochłonęła aż 150 mld USD.

Same liczby już wskazują, iż program Apollo (sześć lądowań na Księżycu) był w zasadzie przedsięwzięciem bardziej efektownym, niż efektywnym. Oczywiście, zdobyte doświadczenie jest bardzo pomocne, ale projekt Artemis (lądowania na Księżycu w 2024 roku) w zasadzie jest rozwijany jakby od zera, z zupełnie inaczej ustawionymi celami. 135 lotów wahadłowców (w tym dwa zakończone tragicznie) w praktyce pozwoliły na zbudowanie ISS oraz na umieszczenie ogromnej ilości różnych satelitów, w tym np. teleskopu Hubble'a, który praktycznie otworzył nam oczy na Wszechświat. Należy też pamiętać, iż doświadczenia z budowy wahadłowców wykorzystano przy budowie mniejszych samolotów kosmicznych typu aktualnie krążącego gdzieś wokół Ziemi rakietoplanu X37B czy Dream Chaser, przewidywanego jako towarowy statek do transportu na orbitę i z orbity ziemskiej.

Przy powyższych wydatkach dotacje na kapsuły załogowe Dragon czy Starliner nie stanowią tak kosmicznych sum. Jeden i drugi projekt jest już w zasadzie gotowy, będą już tylko koszty produkcji i utrzymania. Starliner jest przewidywany na 10 misji, Dragon w wersji załogowej na razie ma być jednorazowego użytku, podobnie jak Sojuz. Nie wiemy, oczywiście, ile będzie kosztowało przystosowanie kapsuły Starliner do kolejnego lotu. Wiemy, że w przypadku wahadłowców koszty bywały bardzo duże.

Ciekawe jest zestawienie kosztów w przeliczeniu na jednego astronautę. Lot Starlinerem ma kosztować (jeszcze się nie odbył) około 58 mln "od łebka", podobnie Dragonem. Roskosmos za lot Sojuzem żąda już 82 mln za jedno miejsce.W wahadłowcach jedno miejsce kosztowało od 43 - 214 mln USD (zależnie od okoliczności).

Nowe amerykańskie kapsuły są wyraźnie szersze oraz wyższe od Sojuza. Dzięki temu, mimo iż wewnętrzna objętość komory hermetycznej jest prawie taka sama (Starliner 11 m³, Dragon 10 m³ a Sojuz 8,5 m³) to kapsuły amerykańskie mogą pomieścić do 7 astronautów, a Sojuz tylko 3. Oczywiście, mówimy tu o lotach na orbity ziemskie, czas podróży mierzony w godzinach. Ale uruchomienie regularnych lotów oznacza przełamanie 9-letniego zastoju w lotach orbitalnych, umożliwi zwiększenie personelu na ISS do planowanych 17 osób. Tym bardziej, że już wkrótce pojawi się możliwość rozbudowy Stacji przy pomocy budowanej ciężkiej rakiet New Glenn o średnicy owiewek 7 metrów co daje objętość chronioną owiewkami aż 458 m³. W sam raz na zmieszczenie kolejnych modułów ISS lub elementów do budowy nowych stacji orbitalnych. Dla porównania ładownia promów kosmicznych pozwalała na transport obiektów o maksymalnej średnicy 4,6 m. Ponadto New Glenn będzie miał też wyraźnie większą zdolność wynoszenia ładunków - aż 45 ton na tzw. niską orbitę ziemską (LEO). A nam pozostaje tylko czekać na sobotni start i kolejne...