autor: Piotr Cieśliński
konsultacja: Krzysztof Ziołkowski

CZŁOWIEK POZA ZIEMIĄ

Gdyby nie kosmiczny wyścig USA i ZSRR - jedna z najważniejszych rywalizacji zimnej wojny - nie wiadomo, czy do tej pory człowiek stanąłby na Księżycu
Wyścig w kosmosie
Najważniejsze loty
Stacje orbitalne
Wspólne przedsięwzięcia na orbicie
Promy kosmiczne
Baza na Księżycu?
Chińczycy w kosmosie
Dwunastu na księżycu
Turystyka kosmiczna
Bohaterowie lotów
Najwyżej, najwięcej, najdłużej, czyli rekordy

Wyścig w kosmosie

    Przypomnijmy, że najpierw ZSRR, który zawsze swoje kosmiczne zamierzenia utrzymywał do ostatniej chwili w tajemnicy, zaszokował świat wystrzeleniem w 1957 r. pierwszego sztucznego satelity Ziemi. Sputnik-1 krążył wokół Ziemi i nadawał przeciągłe pi-pip. To był nokaut dla USA, które uważały się za pierwsze mocarstwo świata. Miesiąc później w Sputniku-2 Rosjanie wysłali jako pierwsi na orbitę żywą istotę - psa Łajkę. W sierpniu 1960 r. wystrzelili w kabinie statku Wostok dwa psy, Biełkę i Striełkę, po czym sprowadzili je z powrotem bezpiecznie na Ziemię. Potem to samo udało się im z psami Czornuszką i Zwiozdoczką (marzec 1961). Była to próba generalna. Następnym razem w ciasnej kabinie Wostoka zmieścili człowieka - Jurija Gagarina. Jego lot był już prawdziwym ciosem dla prestiżu Stanów Zjednoczonych. Zwłaszcza że już dwa lata wcześniej Łuna-3 nadesłała pierwsze zdjęcia drugiej, niewidocznej strony Księżyca. Amerykanie postanowili odpowiedzieć na te radzieckie sukcesy czymś bardzo spektakularnym. Po dyskusjach w gronie doradców prezydent John F. Kennedy 25 maja 1961 roku, zaledwie w sześć tygodni po locie Gagarina, powiedział w Kongresie: „Wierzę, że nasze państwo powinno poświęcić się realizacji następującego celu - ażeby przed końcem bieżącej dekady człowiek wylądował na Ksieżycu i bezpiecznie powrócił na Ziemię. Żaden inny projekt kosmiczny nie będzie bardziej ekscytujący, nie wywrze na ludzkości większego wrażenia i nie będzie ważniejszy dla dalszej eksploracji kosmosu. Żaden też nie okaże się tak trudny do osiągnięcia ani tak kosztowny". Strategie były dwie: budowa stacji orbitalnej, z której człowiek poleciałby na Księżyc (popierali ją wojskowi, bo można było wykorzystywać mniejsze rakiety mające zastosowanie bojowe), i druga: budowa potężnej rakiety, która bezpośrednio wyniesie statek kosmiczny na tor ku Księżycowi. Amerykanie przyjęli to ostatnie rozwiązanie. Budżet NASA został natychmiast powiększony o 89 procent, a liczba współpracowników z 60 do 200 tysięcy. Prace ruszyły z kopyta. Amerykanie bali się, że ZSRR będzie w stanie wysłać ludzi na Księżyc już około roku 1966 lub 1967. Dziś wiemy, że ZSRR rzeczywiście podjął rękawicę. Z niedawno odtajnionych dokumentów wynika, że radzieccy konstruktorzy zaczęli myśleć o konstrukcji księżycowych lądowników już w 1961 roku, a 3 sierpnia 1964 r. Komitet Centralny kpzR zatwierdził program lotu na Księżyc. Kosmonauci mieli tam dotrzeć na rok przed Amerykanami. Rok później amerykańska agencja wywiadowcza CIA informowała o wzmożonych pracach na kosmodromie Bajkonur, budowie nowych stanowisk startowych i hal. W Gwiezdnym Miasteczku pod Moskwą trenowała już załoga, która miała lądować na Srebrnym Globie (jej szefem miał być Aleksiej Leonow, który w 1965 r. pierwszy wyszedł w otwartą przestrzeń kosmiczną). Przygotowano lądownik księżycowy i skafander do spacerów na Srebrnym Globie. Ale ZSRR nie zdążył - wskutek zatrudnienia kilku rywalizujących ze sobą biur konstrukcyjnych, a także małej ilości pieniędzy. Poniżej - krótkie kalendarium tego wyścigu z czasem.

Najważniejsze loty


Łajka nie miała szans wylądować. Zginęła albo z braku powietrza, albo spaliła się wraz ze statkiem  - Pierwsze kroki na Księżycu.

To zdjęcie Aldrina zrobił Armstrong (jego postać odbija się w hełmie)

Stacje orbitalne

Salut

    Przegrawszy wyścig na Księżyc, Rosjanie skupili się na programie budowy stale zamieszkanych stacji orbitalnych, na jak najdłuższej obecności na orbicie. W kwietniu 1971 r. wynieśli pierwszą w historii stację orbitalną - Salut-1. Pierwszej załodze nie udało się otworzyć włazu do stacji, a więc kosmonauci po kilku godzinach wrócili na Ziemię. Sześć tygodni później druga załoga dostała się do środka Saluta i przebywała na stacji 22 dni. Niestety, podczas powrotu kapsuła Sojuza-11 rozhermetyzowała się i zginęło troje kosmonautów: Gieorgij Dobrowolski, Władysław Wołkow i Wiktor Pacajew. Nie udał się lot następnej stacji Salut-2 w kwietniu 1973 r. Zanim została zamieszkana - zniszczył ją wybuch silnika manewrowego. Krótko były na orbicie kolejne dwa Saluty. Dopiero Salut-4 (koniec 1974 r.) był udaną stacją. Zapoczątkował serię lotów długotrwałych, w których Rosjanie bili kolejne rekordy. W roku 1975 Piotr Klimuk i Witalij Siewastianow spędzili tam 63 dni. We wrześniu 1977 r. wyniesiono stację Salut-6 - przystosowaną do cumowania bezzałogowych statków Progress, które mogły uzupełniać zapasy dla załogi. Jurij Romanienko i Gieorgij Grieczko mieszkali w Salucie-6 aż 96 dni, do marca 1978 r. Następcą Saluta-6 był Salut-7, wyniesiony w kwietniu 1982 roku. Na obu tych stacjach miało miejsce aż 10 długotrwałych pobytów, rekordowy trwał 237 dni.

Skylab

Pierwsza amerykańska stacja orbitalna. Wyniesiona na orbitę w maju 1973 r. Czterokrotnie cięższa od Saluta, mająca powierzchnię taką, jak mały domek jednorodzinny. Gościła trzy trzyosobowe załogi. Ostatnia z nich spędziła tam aż 84 dni (rekord pobili dopiero Grieczko i Romanienko na Salucie-6). W 1974 r. w wyniku błędu technicznego Skylab obniżył za bardzo orbitę i Amerykanie zostali zmuszeni opuścić go na zawsze. Kilka lat później spadł na Ziemię. Nie spalił się w całości podczas przejścia przez atmosferę. Jego kawałki spadły m.in. w Australii. Nowej stacji Amerykanie nie zbudowali - skupili się na budowie promów kosmicznych. Dopiero w latach 80., za kadencji prezydenta Ronalda Reagana, powstał projekt stacji Freedom (Wolność). W latach 90. Amerykanie zaprosili do wspólnej budowy stacji (zwanej teraz Międzynarodową Stacją Kosmiczą) Rosję i inne kraje.

Mir

Najdłużej na ziemskiej orbicie. Pierwszy moduł Mira wystrzelono w kosmos w lutym 1986 r. Potem do niego dołączyły kolejne moduły: Przyroda, Kryształ I i II, Spektr, Kwant. Stacja przez 13 i pół roku okrążyła Ziemię ponad 77 tysięcy razy, gościła ponad stu kosmonautów, na jej pokładzie Walery Poliakow pobił na przełomie 1994-95 roku rekord nieprzerwanego pobytu w kosmosie - 438 dni. W 1997 r. z Mirem zderzył się bezzałogowy Progress, uszkadzając moduł Spektr. Eksperci naliczyli w historii stacji 1600 mniejszych i większych awarii. Rosjanie nie mają pieniędzy na jej reperację i odnowienie. Zdecydowali więc zniszczyć Mira. Po raz ostatni przebywali tam Wiktor Afanasjew, Siergiej Awdiejew oraz Francuz Jean-Pierre Heignere. 27 sierpnia 1999 opuścili Mira. W lutym lub marcu 2000 r. ma dotrzeć do niego ostatnia załoga, zdemontować co cenniejsze urządzenia. Kiedy załoga ta wróci na Ziemię, stacja zostanie zepchnięta z orbity w atmosferę. Cała nie spłonie. Rosjanie chcą tak poprowadzić trajektorię śmiertelnego lotu Mira, żeby resztki stacji wpadły do Pacyfiku.

Stacja MIR

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna

Ma być następcą Mira. Największe przedsięwzięcie w przestrzeni kosmicznej od czasu lotów na Księżyc. Budowana wysiłkiem 16 krajów: USA, Rosji, 12 krajów Unii Europejskiej, Kanady i Japonii. Miała kosztować 17 mld dolarów. Ale dziś niezależni eksperci twierdzą, że pochłonie nie mniej niż 60 mld dolarów. Głównym celem stacji będą badania naukowe, m.in. hodowla materiałów półprzewodnikowych o niespotykanej na Ziemi czystości czy synteza nowych związków i leków. Stacja ma być też krokiem do dalekich załogowych lotów i przemysłowej eksploracji kosmosu. Pierwszy jej moduł, rosyjską „Zarię", wyniesiono 20 listopada 1998. Drugi, amerykański moduł łącznikowy „Unity", poleciał dwa tygodnie później (oba na zdjęciu). Wyniesienie kolejnego modułu, mieszkalnego, opóźnia się. Terminów nie dotrzymują Rosjanie, odpowiedzialni aż za jedną trzecią prac i zbudowanie kilku modułów. Jeśli nie będzie dalszych opóźnień, pierwsza załoga, Amerykanin William Shepherd i Rosjanie Jurij Gidzenko i Siergiej Krikałow, zamieszka na stacji w 2000 r. Całość ma zostać zakończona do 2004 r. Wtedy na stałe będzie tam pracować siedmioosobowa załoga. W stacji będzie przestronnie, jak we wnętrzu dwóch samolotów Boeing Jumbo Jet. Wraz z rozłożonymi bateriami słonecznymi będzie miała rozmiary boiska piłkarskiego.

Promy kosmiczne

Prace nad samolotem kosmicznym wielokrotnego użytku rozpoczęły się w USA już pod koniec lat 60. NASA szukała sposobów obniżenia kosztów lotów kosmicznych. Spodziewano się, że pojazd taki często kursowałby na orbitę i z powrotem, niczym prom. Stąd nazwa. Po zakończeniu programu Apollo i obcięciu budżetu NASA, gdy zarzucono ambitne programy załogowego lotu na Marsa i stałej bazy na Księżycu, starczyło pieniędzy na prom. Pierwszy prom miał wystartować w 1978 r., ale prace opóźniły się o kilka lat. Program okazał się dużo kosztowniejszy niż planowano. Zbudowano flotyllę czterech promów (Columbia, Challenger, Atlantis, Discovery), a po katastrofie Challengera dołączył jeszcze Endeavour. Do końca 1999 r. promy odbyły 96 lotów (w tym nieudany Challengera). Ich następcą będzie Venture Star, konstruowany przez Lockheed Martin. Podobnie jak dzisiejsze promy, wystartuje na orbitę pionowo, po czym wyląduje na pasie zwykłego lotniska. Ma kursować raz na tydzień i zmniejszyć koszty podróży kosmicznych aż o 90 proc. Wkrótce nastąpi start prototypu. Również w ZSRR powstawał samolot kosmiczny wielokrotnego użytku. Prace zaczęto jeszcze w połowie lat 60., za życia Siergieja Korolowa. W latach 1982-1984 Rosjanie prowadzili tajne próby z mniejszym modelem. Potem zbudowali już samolot w skali 1:1. Nazywał się Buran, czyli „śnieżna zamieć", i był bardzo podobny do amerykańskich promów. Skonstruowano też potężną rakietę nośną Energia, która miała wynieść Burana w kosmos. Energia po raz pierwszy wystartowała 15 maja 1987 r. Buran odbył pierwszy i jedyny lot 16 listopada 1988 r. Bezzałogowa misja trwała trzy godziny i 25 minut. Buran okrążył Ziemię dwa razy. Po tym locie w ZSRR obcięto fundusze na budowę promów. Oficjalnie zakończono program w 1993 r. Pochłonął 20 mld rubli. Zbudowano w sumie trzy Burany. Pierwszy stoi na kosmodromie Bajkonur. W drugim, w parku Gorkiego w Moskwie, znajduje się restauracja . A trzeci pojawia się na rozmaitych wystawach lotniczych.
Krótkie Kalendarium

Chińczycy w kosmosie

Chińczycy w 1999 r. dołączyli do grona mocarstw zdolnych do wysłania człowieka na orbitę. Pierwszy chiński statek załogowy, nazwany Shenzhou, choć jeszcze bez ludzi na pokładzie, wystartował 21 października 1999. Bezzałogowy lot trwał 21 godzin i 11 minut, w tym czasie Shenzhou 14 razy okrążył Ziemię. Nie wiadomo, kiedy pierwszy taikonauta („taikong" w języku chińskim oznacza niebo) zostanie wystrzelony na ziemską orbitę. Program lotów załogowych jest w Chinach otoczony ścisłą tajemnicą. Wiadomo tylko, ze zdjęć, że chiński statek przypomina rosyjskiego Sojuza.

Baza na Księżycu?

W drugiej połowie lat 90. XX wieku przypomniano sobie o Księżycu. W jego kierunku w poleciało kilka nowych sond. Zaczęto na nowo rozważać budowę tam stałej, zamieszkanej bazy. Ludzie mogą ponownie się pojawić na Księżycu najwcześniej za 20 lat, a pierwsza stała baza - 10 lat później. Księżyc byłby wymarzoną stacją dla astronomów. Mogłyby tam stanąć teleskopy bez przeszkód obserwujące kosmos. Dna kraterów to wymarzone miejsce na rozpostarcie czasz radioteleskopów, które nie byłyby zagłuszane kakofonią fal radiowych, telewizyjnych, rozmów z telefonów komórkowych na Ziemi. Jednak zasadniczą przeszkodą w planach wykorzystania Księżyca są pieniądze. Ile może kosztować założenie tam bazy? Wymienia się sumy od 30 mld dolarów do 300 mld. Być może jednak skuszą nas naturalne bogactwa naszego satelity. Jest tam krzem, żelazo, wapń, aluminium, tytan i magnez. A największym bogactwem, które moglibyśmy tam wydobywać, jest hel-3 - świetne paliwo jądrowe. Zdaniem fizyków reakcja połączenia jąder helu-3 z jądrami deuteru (izotopu wodoru) może się okazać wspaniałym i bezpiecznym źródłem energii. Energia z księżycowego helu-3 wystarczyłaby Ziemi na wiele tysięcy lat. Naukowcy proponują też zbudowanie elektrowni słonecznej na Księżycu. Energia zebrana przez wielkie panele słonecznych baterii byłaby przesyłana na Ziemię strumieniem mikrofal. Ponadto z Księżyca wygodniej byłoby startować w kosmos niż z Ziemi, gdyż na jego powierzchni panuje sześć razy mniejsza siła ciążenia. Jeśli chcemy kolonizować inne planety Układu Słonecznego, polecieć np. na Marsa, to Księżyc jest najbliższym poligonem, gdzie można będzie założyć bazę startową i wypróbować nowe technologie. Orędownicy założenia stałej bazy na Księżycu zatarli ręce, gdy odkryto ślady wody w księżycowych kraterach podbiegunowych. To mogłoby znacznie obniżyć koszty osiedlania się i ułatwić życie mieszkańcom stałej bazy. Woda może służyć do picia, mycia i zasilania plantacji roślin. Można uzyskać z niej tlen do oddychania, a z mieszanki wodoru i tlenu - paliwo rakietowe. Przyszła baza nie będzie wykonana z betonu. Przyszli inżynierowie międzyplanetarni będą się raczej wzorować na budowie eskimoskich igloo. Na Księżycu są pokłady regolitu - zbitego pyłu, który powinien kroić się tak jak lód na Grenlandii. Wystarczy więc przywieźć z Ziemi nadmuchiwane domy i pokryć je blokami z regolitu, by powstało przyzwoite schronienie dla astronautów.

Futurystyczna modułowa baza na księżycu.

Tak artysta wyraża sobie przyszłą bazę na marsie

Dwunastu na księżycu

Po pierwszym locie na Księżyc nastąpiło jeszcze sześć, w tym jeden nieudany:     W księżycowym pyle, którego nigdy nie omiata wiatr, pozostawili ślady butów. Po locie Apolla-17 prezydent Richard Nixon powiedział „dość" i odwołał następne planowane wyprawy - loty Apollów: 18, 19 i 20. Administracja uznała, że 25 mld dolarów, które wydano na urzeczywistnienie marzenia o lądowaniu na Księżycu, to zbyt dużo. Na fali sukcesu Apolla-11 amerykańska agencja kosmiczna NASA planowała dalsze podboje. Myślano o szybkim locie na Marsa, budowie promu kosmicznego, stałej zamieszkanej bazy na orbicie okołoziemskiej, a potem na Księżycu. Wszystko to miało się stać jeszcze przed końcem lat siedemdziesiątych. Ale entuzjazm szybko wygasł. Na większość z tych planów poskąpiono pieniędzy. Rosjanie, nie mogąc wcześniej od Amerykanów odwiedzić Księżyca, ograniczyli się do wysłania bezzałogowych sond - całej serii statków Łuna. Po raz ostatni spokój Księżyca zakłóciła Łuna-24 w roku 1976. Jeszcze przez jakiś czas nadawały sejsmografy, pozostawione przez astronautów na Księżycu, lecz i one w roku 1977 ostatecznie umilkły. Srebrny Glob popadł w zapomnienie na niemal ćwierć wieku. USA i ZSRR zarzuciły plany załogowych i bezzałogowych lotów na Księżyc, a także budowy zamieszkanej bazy księżycowej.

Edwin Aldrin w chwilę po zatknięciu amerykańskiej flagi. Astronauci mieli z nią kłopot, bo nie chciała pionowo stać Futurystyczna modułowa baza na Księżycu Columbia, pierwszy z floty promów kosmicznych przygotowuje się do kolejnego lotu

Wspólne przedsięwzięcia na orbicie

W połowie lat 70. po raz pierwszy USA i ZSRR zaczęły myśleć o współpracy. Dopiero jednak rozpad ZSRR, kłopoty Rosji z finansowaniem swojego programu kosmicznego i stacji Mir sprawiły, że oba mocarstwa w końcu połączyły siły.     Amerykanie i Rosjanie podali sobie ręce w kosmosie po raz pierwszy od połączenia Apolla z Sojuzem w lipcu 1975 r. Operacja wymagała wielkiej precyzji. Po raz pierwszy takie kolosy, każdy o wadze 100 ton, łączyły się w kosmosie. Amerykańskie wahadłowce łącznie dziewięć razy cumowały do Mira - było to przygotowanie do wspólnej budowy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Turystyka kosmiczna

Już niedługo monopol agencji państwowych na załogowe loty w kosmos zostanie przełamany. Kilka prywatnych konsorcjów zabrało się na serio do budowy pasażerskich pojazdów orbitalnych. Kilka takich konstrukcji ma za sobą pierwsze testy. Pionierów turystyki orbitalnej można z grubsza podzielić na trzy grupy zależnie od konstrukcji, w jaką inwestują. Konserwatyści wykorzystują rakiety startujące pionowo. Przykładem jest Mayflower. Tankowanie paliwa i usadzanie pasażerów odbywa się w pojeździe zanurzonym w wodzie. Potem start pionowo w górę i lądowanie na powierzchni oceanu. Właśnie powrót na twardy grunt sprawia najwięcej kłopotów. Inżynierowie chcą w tym celu zastosować zestaw spadochronów, paralotnie sterowane satelitarnym systemem GPS, a nawet składane śmigła przypominające wirnik helikoptera - wysuwają się w drodze powrotnej. Tak ma działać rakieta Roton, czyli połączenie rakiety i helikoptera. Wznosi się na orbitę dzięki silnikowi rakietowemu, natomiast ląduje jak helikopter. Pierwsze udane próby prototyp odbył w 1998 i 1999 r. Konstruktorzy chcą wykorzystać go do przewożenia paczek kurierskich pomiędzy Japonią, Europą i Ameryką Północną. Najmniej popularne jest wykorzystanie hamującego działania silników rakietowych, bo wymaga zabrania na orbitę dodatkowego paliwa. Druga grupa budowniczych marzy o wykorzystaniu istniejących już lotnisk. Takie kosmoloty powinny startować o własnych siłach i gdzieś na wysokości 20 - 30 tys. metrów tankować paliwo, włączać silniki rakietowe i skakać na orbitę (przykładem jest Cosmos Mariner, który będzie mógł lądować nawet na Okęciu). Mogą też zostać wyniesione na grzbiecie dużego samolotu, np. naddźwiękowego - jak brytyjski Ascender (buduje go firma Bristol Space Planes). Ascender poleci w górne warstwy atmosfery na grzbiecie specjalnego naddźwiękowego samolotu, dopiero na wysokości 40 km odłączy się i wzniesie na orbitę. Ciekawy wariant tego pomysłu opracował Burt Rutan. Jego samolot Perseus (prototyp startował we wrześniu 1998 r.) może wynieść załogowy pojazd kosmiczny znacznie wyżej - na wysokość 60 kilometrów. Z kolei firma Kelly Space Technology chce holować swój pojazd kosmiczny Eclipse za rufą Boeinga 747, na wysokości 40 km włączy silniki rakietowe, poleci na orbitę i wróci tak jak dzisiejsze promy kosmiczne. Początkowo Eclipse powstawał jako pojazd przeznaczony do transportu satelitów na orbitę. Wersję pasażerską zaprojektowano dopiero wtedy, gdy okazało się, że można będzie zarobić na turystach. Co dalej? Orbitalne hotele, stadiony i kasyna gry? Pola golfowe, obozy harcerskie na Księżycu?

Bohaterowie lotów

Najwyżej, najwięcej, najdłużej, czyli rekordy


Powrót do stronyXXXV Zjazdu Fizyków PolskichPowrót do strony głównej Encyklopedii Kosmosu
   E-mail:ptf@physics.uwb.edu.pl