Turysta kosmiczny – tacy ludzie już chodzą po Ziemi
Lot Tito (on sam niechętnie lubi być określany mianem turysty kosmicznego), jak i kilku innych osób potem, nie był elementem długofalowej strategii kosmicznej turystyki. Tę zdaje się mieć natomiast SpaceX. Warto też zauważyć, że pozaziemska turystyka zakłada loty wielodniowe na co najmniej taką orbitę, jaką ma ISS. Projekt Virgin Galactic, który realizuje brytyjski miliarder Richard Branson, należy zaliczyć do kategorii suborbitalnej, czyli krótkich lotów na bardzo niskiej orbicie wokółziemskiej. Konkurencją dla Elona Muska i jego Space X w kategorii pełnoprawnej turystyki kosmicznej jest Jeff Bezos i jego Blue Origin, a także Boeing.
Na razie większym doświadczeniem i większym rozgłosem wokół projektu może pochwalić się Elon Musk. Przesuwanie daty startu nie jest do końca korzystne wizerunkowo, ale SpaceX nie robi tego bez powodu. Nie bierzmy nawet 2023 roku jako pewnika. Yusaku Maezawa to przecież ten sam człowiek, który zarezerwował bilet na wspomniany wcześniej lot planowany na 2018 rok – lot, w którym miała być wykorzystana załogowa kapsuła SpaceX Dragon. Dziś pewnie wiele osób zakłada się, że Maezawa nie poleci w 2023 roku.
Czy SpaceX przecenia swoje możliwości celowo?
Turystyczna eksploracja Kosmosu to nowa dziedzina i wszystko co się z nią wiąże, jest robione po raz pierwszy. Wcześniejsze loty na ISS wykorzystywały wielokrotnie używane przez kosmonautów i astronautów statki Sojuz. SpaceX ma nowe pomysły, ale też oczekuje optymalnego projektu pojazdu księżycowego. Dlatego nie dziwi fakt, że Elon Musk porzucił lot Dragonem na rzecz czegoś większego. Tylko że, jak to się mówi, każdy kij ma dwa końce.
M.in. wokółksiężycowe loty początkowo będą dostępne tylko dla nielicznych, i to dla tych, którzy są gotowi położyć swoje życie na szali. Bo niestety lot w kosmos nadal jest dla nas bardzo dużym ryzykiem. Co rusz dowiadujemy się nowych rzeczy o przeciwnościach, z jakimi będzie nam dane zetknąć się. Od lat wiadomo, że w przestrzeni niebezpieczne jest promieniowanie. Ale dopiero niedawno za sprawą sondy Gas Trace Orbiter, która bada Marsa, uzyskaliśmy pomiary jak jest ono silne. Lot na Księżyc to tylko kilka dni, krócej niż lot na Marsa, zawsze jednak będzie to ekspozycja wielokrotnie intensywniejsza niż w przypadku lotów suborbitalnych.
Firma taka jak SpaceX nie może wysłać turystów, nie myśląc, co się z nimi stanie. To nie czasy Zimnej Wojny. Owszem, udany lot będzie sukcesem medialnym i na pewno sprawi, że turystykę kosmiczną zaczniemy postrzegać w nowym świetle, ale też ważny jest wizerunek, jaki przygotuje sobie SpaceX przed lotem. W 2023 roku może polecieć co prawda tylko kilka osób, ale ile będzie się emocjonowało tym lotem? Miliony, jeśli nie miliardy. Bez dobrego rozreklamowania wydarzenia będzie ono tylko niszowym przedsięwzięciem, które nie przełoży się na zainteresowanie zamożnych instytucji. SpaceX ma co prawda pieniądze, ale ten biznes wymaga ogromnych inwestycji. Ogłaszając nazwisko Maezawy, Musk sam przyznał, że wsparcie miliardera jest kluczowe.
Dlatego też SpaceX ogłasza pewne rzeczy z wyprzedzeniem, czasem podając nawet mało realne terminy. Loty w kosmos i wokół Księżyca mogą przesunąć się w czasie, szczególnie na początku, ale prędzej czy później do nich dojdzie. Przede wszystkim muszą być dopięte na ostatni guzik.
Turystyka kosmiczna – wymagająca jak żadna inna
Turystyka na Ziemi, szczególnie ekstremalna, wiąże się z ryzykiem, ale to ryzyko możemy zminimalizować przez rozsądne planowanie. Jeśli podczas wspinaczki na Mt. Everest poczujemy się źle, są duże szanse, że ktoś ruszy nam z pomocą. Wędrując po niższych górach, wystarczy unikać ścieżek nieprzeznaczonych dla turystów, by dotrzeć o czasie do celu.
W kosmosie może zawieść wszystko. Nie tylko psychika ludzka, ale sprzęt, elektronika, mogą pojawić się problemy z nawigacją, może zdarzyć się deszcz mikrometeorytów, rozbłysk słoneczny, którego wcześniej nie przewidziano. Dziś astronauci, którzy lecą na ISS, nie mówiąc już o locie wokół Księżyca, zanim tam się wybiorą, przechodzą długie, wieloletnie, wyczerpujące szkolenie. Choć każdy z nich jest ekspertem w swojej dziedzinie, po trosze znają się oni na wszystkim. A i tak nie każdy, który przeszedł szkolenie, ma szczęście obejrzeć Ziemię przez bulaj kosmicznego pojazdu.
Turyści nie mają szans, by przygotować się do lotu tak dobrze jak astronauci. Lecz wizja oglądania Ziemi i innych ciał niebieskich z perspektywy, która dana jest tylko nielicznym ludziom, sprawia, że ochotnicy odrzucą wszelkie obawy. Albo, mówiąc jeszcze inaczej, zgodzą się na ryzyko …że może być to podróż niezapomniana, ale – w jedną stronę.
W przypadku turystyki kosmicznej większość czasu spędzimy w pojeździe. Ewentualnie przejdziemy z niego do modułu stacji orbitującej wokół Ziemi, ale wciąż pozostaniemy w niewielkiej, zamkniętej przestrzeni. Tak jak w przypadku lotów samolotem, start i lądowanie to momenty, w których najwięcej rzeczy może pójść nie tak. W momencie startu siedzimy na milionach kilogramów ciekłego paliwa, które w wyniku najdrobniejszego niedopatrzenia może eksplodować. Wracając, możemy wejść w atmosferę pod złym kątem, odbić się od niej i poszybować w kosmiczną otchłań.
Dzisiejszy przemysł rakietowy nie przypomina tego z czasów misji Apollo. Podstawy są co prawda podobne, ale rakiety SpaceX potrafią robić rzeczy, które nie przyszłyby do głowy inżynierom z NASA w latach 60 XX wieku. Mamy komputery, które są w stanie wiele kwestii zawczasu przeanalizować i zasymulować. To co kiedyś liczono żmudnie miesiącami, robimy teraz w kilka godzin. Wzrosła też precyzja wykonania silników rakietowych.
Na kolejnej podstronie piszemy o potencjalnych ścieżkach rozwoju kosmicznej turystyki.
Dwie ścieżki kosmicznej turystyki
Elon Musk ma marzenia. Plany lotu wokół Księżyca załogowym Dragonem, który zapewnia przestrzeń tylko nieznacznie większą niż ta dostępna od lat astronautom latającym na ISS, zamienił niedawno na plan lotu SpaceX BFR. Celowo nazywam to marzeniem, bo jak inaczej traktować pomysł budowy rakiety mającej wynieść statek BFS (Big Falcon Spaceship) o długości 55 metrów, zdolny pomieścić nawet 100 pasażerów. Księżycowy SpaceX BFR to tylko jeden z wariantów, jest też plan misji na Marsa, a także stosowania tej technologii w transporcie na Ziemi.
Księżycowe plany Muska pokazują jedną ze ścieżek, jakimi może podążyć kosmiczna turystyka. Chodzi o daleką podróż tam i z powrotem, w trakcie której pasażer będzie podziwiał widoki przez okna pojazdu. Taki będzie lot Yusaku Maezawy. Druga możliwość to turystyka polegająca na obserwowaniu Ziemi z odległości setek kilometrów z perspektywy hermetycznych modułów obiegających Ziemię podobnie jak ISS. Ta druga forma byłaby bezpieczniejsza i przez to bardziej akceptowalna (nie tylko ze względów finansowych) dla klientów w początkowej fazie eksploracji kosmosu.
A na jakim etapie przygotowań teraz jesteśmy? Jak różni się projekt SpaceX od misji Apollo i co trzeba zrobić, by 2023 rok okazał się realny?
Człowiek to najmniejszy kłopot
Zanim Apollo 8 okrążył w 1968 roku naszego naturalnego satelitę, niosąc trzech świetnie wytrenowanych astronautów, potrzebne były prawie dwie dekady przygotowań. Najpierw program Mercury, potem program Gemini, w końcu Apollo. To były czasy pionierskie, dopiero uczyliśmy się jak skutecznie pokonać ziemską grawitację, dlatego nie można ich porównywać z tym, co planuje SpaceX. Kilkadziesiąt lat temu trzeba było zbudować rakiety praktycznie od zera. SpaceX korzysta z tamtych dokonań, ma do dyspozycji wydajne maszyny obliczeniowe, za pomocą których można symulować praktycznie wszystko. Przydatne okazały się też postępy w fizyce związanej z dynamiką płynów, spalaniem i napędem odrzutowym.
Astronauci lecący Apollo 8, w tym James Lowell, mieli za sobą wieloletnie treningi i wcześniejsze loty w kosmos. Dzisiejszy turysta będzie musiał wytrzymać praktycznie te same przeciążenia co astronauci. Będzie mu pomagał kombinezon, nowocześniejszy niż kilkadziesiąt lat temu, ale też będzie przeszkadzał brak doświadczenia. Trudno, by turysta był poddawany tak intensywnemu szkoleniu jak astronauci. Ci sprawdzani są na okoliczność dużo mocniejszych przeciążeń niż podczas startu (nawet dwa, trzy razy większych). Dla zwykłego człowieka takie przeciążenie mogłoby być śmiertelne. Każdy turysta przejdzie testy medyczne, które wykluczą ewentualność wylewu, uszkodzenia naczyń krwionośnych w głowie (te są narażone najbardziej) i sprawdzą odporność na sytuacje stresowe.
Kłopotem jest sprzęt, który spełni wymogi lotu turystycznego
NASA inwestuje w swój projekt Space Launch System corocznie około 2 miliardów dolarów. Elon Musk zakłada, że jego projekt Big Falcon Rocket będzie kosztował około 5 miliardów dolarów (widełki są szerokie – od 2 do 10 miliardów). SpaceX chce zdobyć pieniądze nie tylko dzięki pomocy turystów, ale przede wszystkim przez współpracę z NASA (loty na ISS), z Departamentem Bezpieczeństwa i komercyjne zlecenia.
Jednej rzeczy SpaceX nie ma w nadmiarze – czasu. Firma Muska zanotowała wiele sukcesów w ostatnich latach, realizuje loty dostawcze na ISS, ale jednej rzeczy nadal nie zrobiła. Nie wysłała ani jednego człowieka w kosmos, nawet w krótki lot. Załogowa wersja kapsuły SpaceX Dragon czeka na swoje wielkie wejście.
SpaceX potrafi już bezpiecznie posadzić główny moduł napędowy swoich rakiet Falcon 9 na platformie startowej, ale w przypadku Big Falcon Spaceship to będzie kompletnie nowe wyzwanie. Ten pojazd to nie tylko moduł startowy, który dość szybko wraca na Ziemię. BFS odbędzie lot wokół Księżyca, wejdzie z powrotem w ziemską atmosferę i rozpocznie manewr lądowania. Wszystko z ludźmi na pokładzie. Szef SpaceX, Gwynne Shotwell, zakłada że pierwsze testy BFS, suborbitalne loty, zaczną się w 2019 roku. Lot kompletnej rakiety może nastąpić w 2022.
Na ostatniej podstronie m.in. detale techniczne rakiety BFR.
Rakieta SpaceX BFR w porównaniu do Saturna V
Prace nad rakietą, która wyniosłaby ludzi ku Księżycowi, zaczęły się już w 1946 roku, ale dopiero w 1961 roku wyklarował się plan rakiety, którą potem nazwano Saturn V (wcześniejsze prototypy nosiły nazwę Jupiter). Pierwszy próbny start z bezzałogowym Apollo 4 nastąpił dopiero w 1967 roku, potem był kolejny Apollo 6, również bezzałogowy. Dopiero Apollo 8 wyniesiony przez Saturna V z załogą poleciał w kierunku Księżyca.
Kariera Saturna V od projektu do gotowej rakiety to ponad 20 lat prac na udoskonaleniem 111 metrowego giganta, który ważył 2800 ton. Ciąg silników w momencie startu wynosił 34,5 miliona newtonów. Po Apollo 8 były jeszcze dwie misje, które testowały księżycowy lądownik, by Apollo 11 mógł pomyślnie dowieźć pierwszych ludzi na Księżyc.
Wyzwanie jakie staje przed SpaceX w ramach realizacji wizji turystycznych lotów wokół Księżyca wydaje się mniej ambitne. Ale nie można zapominać, że astronauci lądowali na Ziemi w kapsule (w niewielkiej puszce mieszczącej z trudem trzy osoby), która potem nie była już odzyskiwana. BFS nie musi mieć może członu zdolnego do lądowania na Księżycu, ale musi być wyposażony w wyrafinowany system napędowy umożliwiający bezpieczny powrót na Ziemię.
Księżycowy Saturn V miał trzy człony napędowe. Konstrukcja SpaceX pod tym względem jest prostsza. Główny człon napędowy plus pojazd załogowy z zapasem paliwa na potrzebne manewry orbitalne i lądowanie na Ziemi. Obecnie firma jest na etapie rakiety Falcon Heavy. Jeszcze w 2013 roku nośność najpotężniejszej rakiety SpaceX umożliwiała wysłanie w najlepszym razie 16 ton ładunku w lot ku Księżycowi. Strategia SpaceX zakłada minimalizację kosztów, a ta minimalizacja wiąże się z odzyskiwaniem wcześniej użytych członów i silników (paliwa nie da się zastąpić inaczej jak nową porcją). Stopniowo nośność Falcon Heavy rośnie, ale nadal nie są to wartości porównywalne z Saturnem V. Dodatkowo, zapewnienie ponownego wykorzystania członów napędowych zmusza do nawet trzykrotnego zmniejszenia wynoszonej na orbitę masy.
Pierwszy udany start Falcon Heavy miał miejsce w lutym tego roku (ładunkiem był samochód Tesla z manekinem), pięć lat po pierwotnie planowanym terminie. Drugi start ma nastapić w listopadzie, a kolejny w marcu 2019. A to tylko Falcon Heavy. Tymczasem SpaceX BFR, którego elementem jest BFS, ma być wysoka na 118 metrów (nieznacznie wyższa od Saturna V) z podobną zdolnością do wynoszenia ładunków, czyli ponad 100 ton na niską orbitę wokółziemską. Przewidywane jest tankowanie na orbicie, coś czego nie było w czasach Saturna V.
Sam BFS to pojazd, który wyposażono w 7 silników Raptor (konstrukcja nadal rozwojowa, obecnie SpaceX korzysta z kilka razy mniej wydajnych silników Merlin). Wymiary BFS to 55 metrów długości i 9 metrów szerokości (bez uwzględnienia elementów wystających) oraz maksymalna waga około 1440 ton (paliwo i ładunek).
Pierwszy człon SpaceX BFR o długości 63 metrów ma ważyć około 3000 ton i zostanie wyposażony w 31 silników Raptor. Rakieta Saturn V w pierwszym członie napędowym miała 5 silników Rocketdyne F-1, dużo potężniejszych niż Raptory, ale też znacznie większych. Ze względu na fakt, że pierwszy człon BFR musi wykonać całe zadanie wyniesienia BFS na orbitę, ciąg silników będzie prawie dwa razy większy niż ciąg silników pierwszego członu Saturna V, który miał do pomocy kolejny człon.
W porównaniu z misją Apollo oraz modułem dowodzenia i lądownikiem księżycowym (który domyślnie pozostawał na Księżycu) SpaceX proponuje wysłanie ogromnego pojazdu. Moduł dowodzenia miał długość 11 metrów i szerokość 3,9 metra, ważył około 11 ton. BFS ma ważyć 85 ton i to bez setek ton paliwa. Przestrzeń ładunkowa modułu Apollo wynosiła około 6 metrów sześciennych, podczas gdy BFS to 1000 metrów sześciennych. Rozmiar całego SpaceX BFS jest zbliżona do kadłuba dużego samolotu pasażerskiego.
Turyści na Księżycu?
Jak będą wyglądały loty wokół Księżyca, które planuje Elon Musk. Schemat trajektorii lotu pokazuje, że będzie ona zbliżona do tej z misji Apollo, konkretnie do drogi załóg, które nie lądowały na Księżycu. Lądowanie na satelicie Ziemi nie jest brane pod uwagę z prostego powodu – nawet jeśli wykonalne, wprowadza niepotrzebne ryzyko.
Turyści po zaokrętowaniu na pokładzie BFS odbędą lot na orbitę, gdzie po kilku minutach nastąpi separacja BFS od członu wynoszącego. Przez kilkadziesiąt minut będą mogli podziwiać Ziemię z bliska, podczas przygotowań pojazdu do obrania trajektorii wokółksiężycowej. Potem Ziemia będzie umykać im z pola widzenia, stając się coraz mniejsza. Po ponad dwóch dniach dotrą do Księżyca, przed upływem trzeciego ujrzą wschód Ziemi nad powierzchnią naszego satelity, a po trzech i pół dnia zakończą okrążanie. Kolejne dwa i pół dnia spędzą podziwiając oddalający się Księżyc i zbliżającą się Ziemię (o ile będzie to możliwe przy danym ustawieniu statku). Po prawie sześciu dniach rozpocznie się lądowanie BFS na specjalnie przygotowanej do tego celu platformie na Ziemi.
Prawdopodobnie prędzej jednak doczekamy się regularnych lotów na orbitalne turnusy wypoczynkowe niż regularnych wycieczek wokół Księżyca. A do tego momentu minie jeszcze sporo czasu, który przemysł kosmiczny wykorzysta na próby, notując zapewne niejedną porażkę. Aby kiedyś stał się możliwy księżycowy parawaning. | CHIP