Kosmos stanowi sezam pełen niewyczerpalnych skarbów. Niestety otwarcie go okazało się być przedsięwzięciem niezmiernie trudnym i kosztownym nawet wówczas, gdy już nauczyliśmy się w ograniczonym zakresie to robić.
Kosztowne sięganie w kosmos
Cena wyniesienia na orbitę jednego kilograma ładunku w początkach kosmonautyki zbliżał się niemal do miliona dolarów. Wraz z dojrzewaniem technologii spadła ona do 5–8 tysięcy dolarów w latach 60. XX w., jednak zatrzymała się na tym poziomie, aż do początków wieku obecnego. Opracowany w latach 70. program wahadłowców kosmicznych, który miał przyczynić się do jej obniżenia, okazał się być, niestety jedynie kosztowną pomyłką, wymagając wydatków większych nawet niż klasyczne rakiety, w efekcie czego po zakończeniu zimnej wojny Amerykanom bardziej opłacało się wynosić swoje ładunki, korzystając z usług Rosskosmosu i jego poradzieckich rakiet, niż angażować do tego celu własne promy kosmiczne.
Wyjście z ekonomicznego klinczu przyniosły dopiero wysiłki prywatnych firm astronautycznych jak: SpaceX, Virgin galactic czy Blue Origin, które dzięki bardziej biznesowemu podejściu do tematu, oraz dzięki możliwości wykorzystania postępu technologicznego, jaki nastąpił w ciągu ostatnich dekad mogły stworzyć zdolne do automatycznego powrotu i lądowania początkowe stopnie rakiet, co pozwoliło na obniżenie ceny do 1500 dolarów. Elon Musk obiecuje, co prawda obniżenie w Starshipe tego kosztu do ledwie 10 dolarów za kilogram, jednak deklarację tę wypada zaliczyć jedynie do kategorii „twitterowego marketingu”. Podana wartość odpowiada z grubsza cenie paliwa zdolnego wytworzyć tyle energii, ile ma kilogram masy rozpędzony do pierwszej prędkości kosmicznej, bez uwzględniania oporów aerodynamicznych, ani faktu, że 9x% zużywanego paliwa służy jedynie wynoszeniu samego paliwa. Zrealizowanie niniejszej zapowiedzi przy wykorzystaniu silników chemicznych nie wydaje się zatem absolutnie możliwe, bardziej realna do osiągnięcia w przyszłości wydaje się kwota rzędu 100–200 dolarów.
Marzenie o wieży do nieba
Koncepcja windy kosmicznej ma obecnie ponad stulecie, wywodząc się jeszcze od idei Konstantego Ciołkowskiego, jednego z pionierów kosmonautyki. Jednak dopiero wynalezienie nanorurek węglowych udostępniło ludzkości materiał mający wystarczającą wytrzymałość, by móc prowadzić rozważania na temat podobnej budowli, inaczej niż tylko w ramach czystego eksperymentu myślowego.
Ściśle rzecz biorąc, nie byłaby to nawet winda, lecz rodzaj pionowej linii kolejowej, po której mogłyby wspinać się bądź zjeżdżać ładunki. Jeden jej koniec zakotwiczony byłby na powierzchni Ziemi, drugi zaś przyczepiony do satelity umieszczonego nieco powyżej orbity geostacjonarnej zapewniająca krążącemu po niej obiektowi zachowanie stałej pozycji nad wybranym punktem równika Ziemi. W efekcie jego siła odśrodkowa stanowiłaby przeciwwagę dla obciążenia wywieranego przez masę liny. W dużym uproszczeniu przypominałoby to ciężarek obracający się na uwięzi.
Skonstruowanie takiej megastruktury pozwoliłoby na radykalne obniżenie kosztów wynoszenia ładunków, do najniższego możliwego fizycznie poziomu, zrównując je z ceną energii potencjalnej nadanej podnoszonemu z gruntu obiektowi plus straty wynikające z oporów ruchu. W praktyce mogłoby to oznaczać wymarzone przez Muska kilka dolarów za kilogram, zaś uwzględniając fakt, że winda taka jest w stanie odzyskiwać część energii ładunków sprowadzanych w dół, transportując na przykład wydobywane z Księżyca surowce, potencjalnie potrafiłaby ona generować nawet dodatni bilans energetyczny. Poruszające się po jej prowadnicach transportery przesuwałyby się jednak przez otaczające Ziemią pasy radiacyjne Van Allena, pełne wysokoenergetycznych cząstek schwytanych w pułapkę przez ziemskie pole magnetyczne i dokonywały tego w znacznie wolniejszym tempie niż robią to obecnie rakiety, co skutkowałoby otrzymaniem przez ludzi śmiertelnej dawki promieniowania i wymagało albo odpowiednio grubych osłon, albo też stosowania windy jedynie do celów towarowych.
Faktycznie stworzenie podobnej konstrukcji, mogłoby rozpocząć prawdziwą rewolucję, czyniąc opłacalnymi przedsięwzięcia takie jak: górnictwo księżycowe czy budowa pozaziemskich elektrowni słonecznych.
Praktyczne problemy i zagrożenia
Pomimo teoretycznej wykonalności nasze aktualne możliwości w zakresie produkcji nanorurek sytuują podobny projekt w perspektywie odległych dekad. Nawet w dalszej przyszłości inwestycja tego typu pozostanie kosztownym, najprawdopodobniej międzynarodowym projektem. Nie jest przy tym pewne, czy okaże się ona w realnych warunkach wystarczająco trwała, występuje tu bowiem wiele zagrażających czynników. Zderzenie z satelitą lub śmieciem kosmicznym może prowadzić do uszkodzenia cięgna tego kosmicznego wyciągu. Jeszcze bardziej szkodliwe mogą okazać się mikrometeoroidy, które z uwagi na niewielki wymiar pozostają praktycznie niewykrywalne, mając jednocześnie dużą energię, zderzenia z nimi byłyby zatem nieuniknione. Na swoim dolnym odcinku lina wystawiona byłaby na korozję i zmienne warunki pogodowe. Jej konstrukcja mogłaby też działać jak gigantyczny piorunochron, przenosząc ładunki elektryczne pomiędzy różnymi warstwami atmosfery.
Obliczenia wskazują, iż – paradoksalnie – ewentualna katastrofa tak monstrualnej konstrukcji nie wywołałaby większych szkód na powierzchni planety. Nawet gdyby w całości spadła ona na Ziemię, dziesiątki tysięcy kilometrów jej zwojów spłonęłoby w większości w atmosferze.
Mira Żmijewska
