Podstawowym problemem występującym przy eksploracji kosmosu są pieniądze. Ponieważ priorytetowymi wydatkami są te obejmujące zdrowie, żywność czy inne podstawowe potrzeby, przeznaczanie dodatkowych funduszy na rzecz tak oderwaną od rzeczywistości, jak kosmos, zaczyna mijać się z celem. Z tym oderwaniem do rzeczywistości oczywiście ironizuję, bo w jednym z tekstów pisałem, dlaczego powinniśmy opuścić Ziemię najszybciej, jak się da. Nie jesteśmy jednak w stanie przeskoczyć pewnych etapów. Dlatego też, dopóki nie uporamy się z najważniejszymi sprawami tu, na Ziemi, wizja podróży do gwiazd pozostanie wciąż tylko i wyłącznie wizją. Mimo to badacze i inżynierowie nie ustają w swoich dążeniach. Rakiety wielokrotnego użytku z sukcesem stworzone przez SpaceX pozwoliły znacząco obniżyć koszt wynoszenia wszystkiego na orbitę. Niemniej nadal są to niebotyczne góry pieniędzy.
Na stutysięczne piętro proszę
Jednym z pomysłów znacznego obniżenia kosztów wynoszenia na orbitę towarów, ludzi, a nawet pojazdów, jest koncepcja ocierająca się miejscami o czyste science-fiction. Kosmiczna winda, bo tak nazywa się owa koncepcja, jest niczym innym, jak obiektem działającym na zasadzie klasycznej windy. Różnica tkwi tylko w skali całego przedsięwzięcia, co niestety sprawia, że na obecną chwilę realizacja pomysłu pozostaje poza naszym zasięgiem.
Ale nie zrażajmy się tym, ponieważ istnieje całkiem spore prawdopodobieństwo, że taka winda kiedyś powstanie. Najważniejszą jej zaletą byłaby możliwość wyniesienia na orbitę towarów bez konieczności używania jakiegokolwiek silnika. Tradycyjna winda działa bowiem na zasadzie przeciwwagi. Kiedy chcemy jechać w górę, to z góry na dół zjeżdża ładunek odpowiednio ciężki tak, by powstała odpowiednia siłą wynosząca nas w górę. Ten bardzo prosty mechanizm zastosowany w znacznie większej skali umożliwiłby nie tylko wyniesienie na przykład rakiety na orbitę, ale jednocześnie nadałby jej ogromną prędkość. Wyliczenia pokazały, że kosmiczna winda umieszczona na orbicie geostacjonarnej (a więc około 35 tysięcy kilometrów nad równikiem) mogłaby rozpędzić pojazd tak, że ten doleciałby nawet do Saturna. I to wszystko bez nawet jednej kropli paliwa.
Widzicie już, dlaczego zrealizowanie tej koncepcji mogłoby być prawdziwą rewolucją? Drugi stopień rakiety Saturn V, jednej z najczęściej wykorzystywanych przez NASA rakiet, ważył prawie pięćset tysięcy kilogramów, z czego niemal 97% tej masy stanowiło paliwo. Wiadomo więc, że im cięższy pojazd, tym mocniejszych silników potrzeba. Im mocniejsze silniki, tym więcej paliwa. Im więcej paliwa, tym cięższy pojazd. I tak w kółko.
Artystyczna wizja kosmicznej windy
Nie wszystko złoto
Kosmiczna winda, oprócz swoich iście futurystycznych zalet, posiada również sporo wad przeszkadzających w realizacji i działaniu. Nawet gdybyśmy w jakiś sposób zorganizowali fundusze, nie posiadamy na chwilę obecną materiałów, z których moglibyśmy zbudować linę takiej windy. Wspominałem, że obiekt musiałby być umieszczony na orbicie geostacjonarnej, a zatem lina musiałaby być długości co najmniej trzydziestu sześciu tysięcy kilometrów. W tej chwili nie posiadamy technologii umożliwiającej wytworzenie liny o takiej długości, która byłaby w stanie utrzymać swój własny ciężar, nie mówiąc już o dodatkowym obciążeniu. Nie chcę tutaj wchodzić w zawiłe ścieżki fizyki, ale dość powiedzieć, że obecne materiały są ponad dziesięciokrotnie słabsze niż ten, z którego powinna zostać wykonana lina. Oczywiście mówimy tu tylko o przypadku Ziemi, bo na obiektach z mniejszą grawitacją sytuacja wygląda znacznie korzystniej. Dla przykładu, na Marsie nawet teraz moglibyśmy zbudować windę, w której wykorzystalibyśmy włókno zrobione z czystego diamentu.
Jeśli jednak uporalibyśmy się z problemem funduszy i materiałów, na naszej drodze stanąć mogłyby inne obiekty poruszające się po orbitach. Widzieliście z pewnością jeden z tych obrazków obrazujących zaśmiecenie przestrzeni wokół naszej planety. Łatwo sobie wyobrazić, że tak delikatna konstrukcja, jak kosmiczna winda, potrzebowałaby idealnie czystej przestrzeni. Najdrobniejszy kawałek metalu mógłby bezpowrotnie zniszczyć linę, nie mówiąc już o utraceniu ładunku, czy, co gorsza, jakiejś załodze. Dlatego też konieczne byłoby nie tylko oczyszczenie tego kawałka kosmosu, ale również opracowanie jakiegoś systemu ostrzegania bądź neutralizowania różnych skał przybywających z dalszych części Układu Słonecznego. Do tego dochodzą warunki atmosferyczne, a także kwestie polityczne. Kosmiczna winda musiałaby być bowiem zrealizowana podobnie jak Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, a więc przy współpracy całego świata.
Możliwości i przewidywania
Pewnym optymizmem napawać może wizja niedalekiej przyszłości, kiedy to do seryjnej produkcji wejdą tak zwane nanorurki węglowe, czyli puste w środku struktury zbudowane ze zwiniętego grafenu. Pierwsze kroki w rozwijaniu tej technologii zostały już poczynione. Ba, sama Polska miała stać się grafenowym mocarstwem. To pokazuje, że jesteśmy na dobrym tropie, zaś głównym wyzwaniem jest opracowanie sposobu pozwalającego na fabryczną produkcję takich materiałów. Postęp, jaki wtedy dokona się w elektrotechnice, nanotechnologii czy optyce, będzie wprost niewyobrażalny. Kosmiczna winda stanie się znacznie bliżej sfery realnej, aniżeli tej obecnej.
Poza tym kosmiczna winda pozwoliłaby na znacznie głębszą integrację społeczeństwa na Ziemi. Przy okazji Międzyplanetarnego Systemu Transportu SpaceX pisałem, że utworzenie kolonii pozaziemskiej mogłoby stać się swego rodzaju katalizatorem zmian. Zmian oczywiście na dobre. Po przejściu pewnego etapu ludzkość mogłaby zrozumieć, że wojny prowadzone między sobą są kompletnie bezcelowe, są marnowaniem czasu, pieniędzy i życia ludzi. Wszechświat oferuje nam znacznie więcej ciekawych wyzwań i tylko od nas zależy, czy zechcemy się ich podjąć.