Złotówka zainwestowana w przestrzeń kosmiczną wraca do gospodarki w postaci 7 zł – przekonuje dr hab. Grzegorz Brona, były szef Polskiej Agencji Kosmicznej. Naukowiec ocenia m.in. projekt szybkiego Internetu z orbity, plany zasiedlenia Marsa i górnictwa na Księżycu. Odpowiada też na pytanie, jakie miejsce w epoce Space 4.0 zajmuje Polska.
O co toczy się gra o kosmos? Nie chodzi przecież tylko o rozwój nauki.
Kosmos to przede wszystkim mocno rozwijający się rynek, o kilka procent rocznie, i tak pozostanie przez dłuższy czas. Ten rynek rozrasta się jak Wszechświat po Wielkim Wybuchu. Obszar związany z nauką, międzynarodową stacją kosmiczną, lotami na Marsa czy wysyłanymi daleko sondami to tylko kawałek tego tortu, jego 20%, może mniej. Część komercyjna jest warta obecnie 280 mld dolarów. Przeciętny Amerykanin, bo to w tym kraju zrobiono takie badania, każdego dnia korzysta około 80 razy z dobrodziejstw technologii kosmicznych – sprawdza swoje położenie za pośrednictwem nawigacji, dzięki obrazowaniom z orbity wie, jaka będzie pogoda, ogląda telewizję zza oceanu poprzez łącza satelitarne. Nad naszymi głowami znajduje się teraz kilka tysięcy satelitów, a w ciągu najbliższej dekady ich liczba wzrośnie do 30 tysięcy. Dostarczą one nowych, olbrzymich możliwości dla Ziemi. Takim głośnym projektem jest Internet z kosmosu Elona Muska. A to dopiero początek. Musk, ale też Richard Branson, założyciel Virgin Galactic, czy Jeff Bezos, do którego należy Blue Origin, już w tym roku chcą wysłać turystów w przestrzeń kosmiczną. Wisienką na tym torcie jest górnictwo kosmiczne, czyli zasoby, po które prędzej czy później sięgniemy. Mówiąc o kosmosie, myślimy o nauce, ale to całkiem przyziemny, materialny sektor.
Kosmos to nieziemskie pieniądze…
Trzy strumienie finansowania z kosmosu to zobrazowania satelitarne, nawigacja (GPS czy europejski Galileo) i telekomunikacja. Kolejnym będą turystyka kosmiczna i – choć może to na razie zakrawać na fantastykę – zasoby kosmiczne, czyli korzystanie z różnych dobrodziejstw z Księżyca czy asteroid sprowadzonych bliżej Ziemi.
Nie obawia się Pan, że pandemia zastopuje tę eksplorację?
Nie, to są olbrzymie pieniądze i jeszcze mocno niezagospodarowany obszar. Duże organizacje międzynarodowe kładą obecnie nacisk na współpracę z prywatnymi firmami, a prywatni inwestorzy zobaczyli, że kosmos na siebie zarabia i to całkiem sporo. Złotówka zainwestowana w przestrzeń kosmiczną wraca do gospodarki w postaci 7 zł, oczywiście w pewnej perspektywie. Nie znikną też niektóre nasze potrzeby. Może pandemia nawet wpłynie przyspieszająco na rozwój branży. Dzisiaj rozmawiamy za pomocą łącz zdalnych, w przyszłości może będziemy korzystać z Internetu z kosmosu. Pewne rzeczy przechodzą w sferę wirtualną, a kosmos jest idealnym miejscem, by połączyć ze sobą użytkowników ekosystemu ziemskiego.
Już od jakiegoś czasu mówi się, że kosmos może uratować co najmniej jeden z ziemskich gatunków – ludzi. Ale czy może uratować Ziemię, której zasoby intensywnie zużywamy?
To przede wszystkim ludzie powinni ratować Ziemię, ale kosmos może dostarczać odpowiedniej perspektywy. Wiedzielibyśmy pewnie mniej na temat zmian klimatu ziemskiego, gdyby nie obserwacje z orbity. Podczas zdarzeń, do których będzie dochodzić przez te zmiany, kosmos będzie pomagał nam w zarządzaniu kryzysowym, komunikacji i skoordynowaniu działań. Z kolei nawigacja pomaga monitorować zagrożone gatunki za pomocą nadajników GPS. Inny przykład to wykrywanie plastiku w morzach i oceanach. Wielka wyspa plastiku na Pacyfiku ma już rozmiary Alaski i jest monitorowana z przestrzeni kosmicznej.
Drugim aspektem są technologie opracowywane na potrzeby sektora kosmicznego, które prędzej czy później znajdują swoje zastosowanie na Ziemi. Od termicznych koców ratunkowych, które są w karetkach pogotowia, a były stworzone przez NASA w latach 60. ub. wieku, po buty sportowe inspirowane obuwiem astronautów, którzy wylądowali na Księżycu. Takich przejść między sektorem kosmicznym a ziemskim jest wiele. Czy te technologie nas uratują, zależy od tego, w jaki sposób je wykorzystamy – czy do polepszenia życia naszego gatunku, czy po to, by sprzedać więcej butów.
Początek podboju przestrzeni pozaziemskiej, napędzany rywalizacją USA i ZSRR, był bardzo intensywny. W ciągu nieco ponad dekady wynieśliśmy na orbitę pierwszego satelitę, pojawili się pierwsi kosmo- i astronauci, pierwszy raz człowiek wylądował na Księżycu. Potem było mniej szumnie. Ostatnio tempo kosmicznego wyścigu jakby się zwiększyło – plany nowych misji są imponujące. Co na to wpłynęło – nowi gracze, jak Chiny, Japonia, Indie, komercjalizacja tego sektora i wielkie wizje biznesowe, choćby Elona Muska, a może to po prostu kwestia nowych technologii?
W krótkiej historii podboju kosmosu można wyróżnić cztery epoki. Pierwsza to czas wielkich astronomów, jak nasz Kopernik, którzy obserwowali z Ziemi, co dzieje się na nieboskłonie. Druga epoka nadeszła z początkiem wyścigu kosmicznego i była zdominowana przez dwa kraje – USA i ZSRR. Trzeci okres podboju kosmosu przypada na lata 90. ub. wieku – to moment, kiedy ambicje dwóch superpotęg zmalały i kosmos został trochę zapomniany. Choć cały czas jeszcze istniały „dinozaury” poprzedniej epoki w postaci promów kosmicznych czy międzynarodowej stacji kosmicznej. Tak dochodzimy do czwartej ery, nazywanej Space 4.0, kiedy opracowano technologie, dzięki którym można w stosunkowo tani sposób – w porównaniu z tym, co było wcześniej – udać się w kosmos. Żyjemy w epoce komercjalizacji kosmosu, Elona Muska, kilkudziesięciu sporych firm amerykańskich, ale i europejskich, które śmiało patrzą w niebo, a nawet dysponują własnymi flotami satelitów.
Jakie miejsce w epoce Space 4.0 zajmuje Polska? Na co mamy realne szanse i czy w ogóle stać nas na branie udziału w wyścigu kosmicznym?
Jeśli chce się czerpać z kosmosu, trzeba w niego odpowiednio zainwestować, od tego się nie ucieknie. Polska od 2012 roku jest członkiem Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i, w mojej opinii, powinniśmy stawiać na tę współpracę nie tylko z powodów finansowych, ale też dla know-how. Polska nie miała wcześniej tak dużych ambicji kosmicznych. Oczywiście, od lat 70. ub. w. działa Centrum Badań Kosmicznych – pramatka całego polskiego sektora kosmicznego. Przystąpienie do ESA otworzyło jednak przed nami możliwość partycypacji w międzynarodowych projektach i czerpania z tego wiedzy. Przez ostatnie 9 lat polskie podmioty – naukowe, przemysłowe, edukacyjne – zrealizowały dla ESA ok. 200 projektów. Przełożyło się to na wiedzę i świadomość możliwości, jakie daje kosmos. Dzisiaj w Polsce technologiami kosmicznymi zajmuje się już ok. 50 firm. Szybko nadrobiliśmy dystans do światowej czołówki, a za tym powinno pójść odpowiednie finansowanie i odpowiedniej jakości i wielkości projekty krajowe, co się do tej pory jednak nie wydarzyło. Mam nadzieję, że oprócz sektora międzynarodowego, w którym są osadzone polskie podmioty, powstanie również sektor krajowy, publiczny, w którym będą się one mogły zakotwiczyć.
Z jednej strony mamy naukę, z drugiej biznes, z trzeciej państwo i jego agendy – kto właściwie nadaje ton „kosmosowi” w Polsce, kto nim dowodzi?
Nie ma jednego ośrodka, który by dowodził całym sektorem kosmicznym. Można patrzeć na negatywne strony: jeśli jest lider, który wyznacza odpowiedni kierunek, to można zajść dalej. Ale co, jeśli ten lider się pomyli i dojdziemy do przepaści? Brak takiego lidera – za to posiadanie dużej liczby firm, instytucji naukowych oraz państwowych, które są zainteresowane kosmosem – może, wbrew pozorom, być naszą silną stroną. Szczególnie, jeśli mówimy o kosmosie 4.0., czyli nie czasie budowania bardzo drogich systemów, a działania w sposób zwinny. Takim koordynatorem działań w naszym kraju jest do pewnego stopnia Polska Agencja Kosmiczna, której liczba realizowanych projektów rośnie z roku na rok. Obszarem kosmicznym zainteresowane są też poszczególne ministerstwa odpowiedzialne za naukę, przemysł czy obronę narodową.
Jakie więc Polska, jako państwo, powinna mieć priorytety w zakresie swojej agendy kosmicznej?
Takim ogólnokrajowym priorytetem powinna być współpraca z Europejską Agencją Kosmiczną, by transfer know-how był pod kontrolą, a agencja nie tylko narzucała nam projekty, w których możemy uczestniczyć w ramach misji realizowanych przez Francję, Niemcy czy inne duże kraje, ale żebyśmy sami wychodzili z własnymi inicjatywami projektów międzynarodowych. Wtedy mamy szansę przeskalować nasze możliwości. (…) Z drugiej strony powinniśmy budować odnogę krajową, która będzie zdefiniowana pod kątem naszej niezależności. Mam nadzieję, że projekty związane z MON uaktywnią się w poszczególnych obszarach, czyli telekomunikacji czy pozyskiwaniu niezależnych danych z obrazowań satelitarnych. Tego za nas międzynarodowa agencja nie zrobi, to są nasze potrzeby krajowe, związane z zapewnieniem bezpieczeństwa.
Porozmawiajmy o tym, co będzie się działo 100 i więcej kilometrów nad naszymi głowami w ciągu najbliższych 10-15 lat. Wspomniał Pan już Elona Muska, który sukcesywnie wysyła na orbitę okołoziemską swoje satelity. W sumie ma ich być 12 tysięcy, a system ma zapewnić tani i szybki Internet dla całego globu. Czy projekt Starlink bardziej Pana zachwyca, czy włącza czerwoną lampkę?
Czasami włącza się taka czerwona lampka, ale potem się uspokajam, bo na szczęście Musk nie jest jedyny. Podobne konstelacje chce wysłać Wielka Brytania w ramach projektu OneWeb czy Korea Południowa w ramach współpracy tamtejszego rządu i Samsunga. Gdyby tylko jeden podmiot miał zapewnić Internet z kosmosu, docelowo znacznie tańszy niż ten na Ziemi, okazałoby się, że wszyscy przeszliby pod skrzydła tej firmy, a to mogłoby się skończyć źle dla bezpieczeństwa dostępu do informacji. Skoro jednak są inne firmy i instytucje, które o tym myślą, to mniej się obawiam.
Musk ma w ogóle idée fixe związaną z tanim udostępnianiem przestrzeni kosmicznej. Poza Internetem rozwija rakiety wielokrotnego użytku. Jeszcze kilka lat temu cena wysłania kilograma ładunku w kosmos mieściła się między 15 a 25 tysięcy dolarów. W tej chwili, jeśli znajdzie się „promocję”, może to być nawet 5 tysięcy dolarów. Są więc już firmy, które mają setki obserwujących nas satelitów, a w przyszłości pojawi się ich jeszcze więcej. Za 10-15 lat obraz Ziemi wykonywany w trybie online będzie normą.
Poza ryzykiem monopolizacji informacji pojawia się też problem śmieci. Na orbitach zrobi się bardzo tłoczno przy tylu satelitach. Jeśli nie uporamy się z kosmicznymi śmieciami, zatrzaśniemy sobie drogę do wszechświata?
Śmieci rzeczywiście robi się coraz więcej. Nawet obiekty wielkości 1 cm mogą być zagrożeniem, bo poruszają się bardzo szybko, kilkanaście-kilkadziesiąt tysięcy kilometrów na godzinę. To są prędkości kilkunastokrotnie większe od lecącego pocisku. Jeśli taki obiekt trafi w międzynarodową stację kosmiczną, może spowodować spore uszkodzenia. W 2009 roku zderzyły się dwie satelity, amerykański i rosyjski, i najgorsza nie była wówczas ich utrata, ale powstanie sporej liczby nowych śmieci kosmicznych. Z jednego satelity robi się nagle sto tysięcy odłamków, które zagrażają kolejnym satelitom. Tak może rozwijać się na orbicie lawinowa reakcja, opisana już w latach 70. ub. w. jako syndrom Kesslera. Stało się to częścią fabuły filmu „Grawitacja” z Sandrą Bullock i Georgem Clooney’em.
Dlatego coraz bardziej myślimy o śmieciach kosmicznych – jak je wykrywać i jak usuwać. UE ma program temu dedykowany – EUSST, którego Polska jest uczestnikiem. Nasze firmy i instytucje państwowe dostają dofinansowanie na budowę teleskopów, które z Ziemi szukają śmieci kosmicznych. Polska ma w tej chwili najszerszą sieć teleskopów na kuli ziemskiej, która dostarcza UE sporo danych. Jeśli wiemy, że kosmiczny śmieć pojawi się w pobliżu międzynarodowej stacji kosmicznej, to stacja robi unik. Gorzej, jeśli pojawi się na trajektoriach satelity, który nie ma silników albo skończyło mu się paliwo. Dlatego w pierwszej kolejności staramy się nie dodawać śmieci kosmicznych. W tej chwili podmioty z USA i Europy nie mogą wysłać satelity, który nie ma systemu deorbitacji, by po zakończeniu misji np. spalić się w atmosferze. To nie jest jeszcze przepis międzynarodowy, ale większość agencji się do niego stosuje. Polscy studenci z Politechniki Warszawskiej testowali niedawno żagiel deorbitacyjny, który ciągnąc się za satelitą oddziałuje z resztkami atmosfery i powoli wytraca jego prędkość, by w końcu spaść i spłonąć w atmosferze. Były dwie takie próby, druga zakończyła się pełnym sukcesem. Być może zostanie to sprzedane do firmy komercjalizującej takie systemy.
Czyli polscy studenci zbudowali kosmiczną żaglową śmieciarkę?
Nie, to był żagiel. Ale buduje się też kosmiczne śmieciarki, bo coś trzeba zrobić z satelitami, które już są w kosmosie i nie mają takich systemów. Japoński prototyp kosmicznej śmieciarki został niedawno wystrzelony na orbitę. Będzie ona podlatywała do satelitów i fizycznie zgarniała je na pokład lub w kierunku ziemskiej atmosfery. Jest szansa, że nie zatrzaśniemy więc sobie bramy do wszechświata. Myśli się o tym na forach krajowych, międzynarodowych, a nawet w ONZ.
Co jeszcze ciekawego będzie działo się w kosmosie?
Otwiera się perspektywa dla górnictwa kosmicznego. Nie mówimy tutaj o sprowadzaniu węgla kamiennego czy ropy naftowej, jako że dinozaury nie zamieszkiwały raczej innych planetach, nie liczymy na pokłady takich materiałów w kosmosie. Chodziłoby raczej o hel-3 – izotop, którego na Ziemi nie ma, a na Księżycu jest dzięki wiatrowi słonecznemu. Być może w przyszłości pojawi się zapotrzebowanie na ten pierwiastek, bo jest on wymagany do przeprowadzenia fuzji termojądrowej, czyli wytworzenia energii w procesie podobnym do zachodzącego na naszej gwieździe, Słońcu. Badania nad kontrolowaną fuzją termojądrową wciąż trwają. W tym dziesięcioleciu ma ruszyć pierwszy eksperymentalny reaktor w ramach programu ITER we Francji w Cadarache. Może za 10-20 lat powstaną nowe komercyjne reaktory i wtedy pojawi się konkretne zapotrzebowanie na paliwo pochodzące z Księżyca. Fuzja termojądrowa to Graal czystej energii. Mówi się też o sprowadzaniu w przyszłości asteroid na orbitę ziemską, żeby pozyskiwać z nich metale ziem rzadkich. Taka misja badawcza miała być wykonana już w latach 20. tego wieku. Niestety, NASA miała cięcia budżetowe.
Czyli kosmos jednak uratuje Ziemię.
Jeśli patrzymy 30-40 lat do przodu i mówimy o energetyce, to tak. W krótszej perspektywie istotne będzie obserwowanie i uczenie się, jak nasz gatunek oddziałuje na przyrodę.
Snujemy wielkie plany, a niezmiennie, od początku podboju kosmosu, mamy jeden podstawowy problem utrudniający nam jego eksploatację – przyciąganie ziemskie. Jest jednak kilka pomysłów na to, jak to zmienić – rakiety wielokrotnego użytku, windy kosmiczne. Który z nich ma największą szansę zrewolucjonizować nasze poznawanie wszechświata?
To jest pytanie o perspektywę czasową. Rakiety Falcon Elona Muska już odchudziły koszty wynoszenia obiektów w przestrzeń kosmiczną. Ta cena jeszcze zmaleje, jeśli uda mu się wdrożyć rakiety Starship, które są obecnie testowane w Teksasie i póki co wybuchają średnio raz na miesiąc. To jest krótkoterminowy przełom, który dokonuje się na naszych oczach. Długoterminowym, który mi się marzy, jest winda kosmiczna. Byłaby to długa lina zawieszona na orbicie geostacjonarnej, 36 tys. km nad powierzchnią Ziemi, po której można by się było „wdrapać”. Może się wtedy okazać, że koszt wyniesienia ładunku na orbitę będzie porównywalny do biletu na samolot. Brakuje nam jeszcze tylko technologii – nie wiemy, jak osiągnąć taką wytrzymałość liny. Czytałem jednak niedawno artykuł, że jesteśmy już w stanie rozpiąć taką linię na samej orbicie. Chiny zapowiedziały, że jak nie tyle Bóg da, co partia pozwoli, to około 2060 roku będziemy mieć prototyp windy kosmicznej.
Mars. Kiedy człowiek zacznie się na nim rozgaszczać – 2033, 2048? Czy uważa Pan, że jeszcze za naszego życia powstaną tam pierwsze miasta-kolonie?
To zależy, kogo się słucha. Elon Musk mówi, że za chwilę, ludzie już prawie wchodzą do tej rakiety, która wybucha raz na miesiąc. Obiecuje, że do lat 30. tego wieku pierwszy człowiek poleci na Marsa, choć nie daje gwarancji, że wróci. Ja podchodzę do tego ostrożnie, Musk jest wielkim wizjonerem, ale często przesadza. Z kolei NASA mówi, że pierwszy będzie Księżyc i z tym Marsem to nie tak hop siup. Najpierw trzeba zbadać, jak żyje się w stanie nieważkości poza ochronnym oddziaływaniem pola magnetycznego Ziemi. Amerykańska agencja chce zbudować bazę na Księżycu i pozyskiwać stamtąd zasoby. Ten cel prawdopodobnie wysyci NASA na najbliższą dekadę i Czerwona Planeta poczeka do przełomu lat 30. i 40. Ale nie śpią też Chińczycy, który zapowiedzieli, że w 2030 roku ich ludzie, tajkonauci, wylądują na Księżycu. Może jeśli zapowiedzą też loty na Marsa, to program kosmiczny NASA przyspieszy.
Mars to najlepszy kierunek?
Najlepszym kierunkiem jest Księżyc – jest niemal na wyciągnięcie ręki, 1 sekundę świetlną od Ziemi, a Mars to odległość ok. 20 minut świetlnych od naszej planety. Na Księżycu jest łatwiej wylądować, jest tam po co latać – jest hel-3. Mars to przede wszystkim symbol, wyzwanie dla człowieka, a nie cel, który przyniesie konkretne frukta ekonomiczne. Do Księżyca podchodzimy bardziej merkantylnie.
Pieniądze, ambicje, dostęp do informacji, dostęp do surowców, interesy narodowe, bo nawet ja pytałam o rodzaj polskiej kosmicznej racji stanu – nad naszymi głowami dzieje się więcej niż na co dzień widzimy. Nie obawia się Pan wojny o kosmos?
Przyglądam się mocno uwarunkowaniom prawnym związanym z przestrzenią kosmiczną. Traktat o pokojowym wykorzystaniu przestrzeni kosmicznej został sygnowany przez prawie wszystkie kraje. Jednak traktat o wykorzystaniu Księżyca nie został podpisany przez USA, Rosję i inne państwa, które na Księżyc mogą polecieć. Jeśli chodzi o dalekosiężne cele, to kraje, które dysponują większymi możliwościami, będą decydować o tym, co się będzie działo w przestrzeni kosmicznej i będzie to raczej prawo siły, niż siła prawa. Mam jednak nadzieję, że zostanie zachowana równowaga. Z drugiej strony, przestrzeń kosmiczna jest ogromna, więc to tak, jakby się obawiać w XV wieku, że dojdzie do wojen o Amerykę Północną. Do większych konfliktów bazujących na podboju doszło, gdy sytuacja zaczęła się tam zagęszczać. Liczę, że przez kilkadziesiąt, jeśli nie kilkaset lat przestrzeń kosmiczna będzie wystarczająco duża, by pomieścić ambicje wszystkich stron.
Przynajmniej przez te kilkadziesiąt do kilkuset lat… Pocieszające.
Zobaczymy, może potem polecimy w kierunku gwiazd.
Biorąc pod uwagę to wszystko, o czym mówiliśmy, plany, wizje, nadzieje i obawy, jak Pan myśli – kto podbije kosmos?
Chciałoby się powiedzieć, że to gatunek ludzki podbije kosmos i będziemy współdziałać ku większemu celowi, zjednoczeni udamy się tam, gdzie – jak w Star Treku – jeszcze nikt nie dotarł. Jednak nie do końca w to wierzę. Zawsze ze sobą rywalizowaliśmy, w krótszej perspektywie trzeba więc patrzeć na kraje, które mają doświadczenie kosmiczne i pieniądze, a takim państwem są Stany Zjednoczone. Mówi się, że Chiny depczą im po piętach, ale – w mojej opinii – jeszcze przez 20-30 lat pozycja USA będzie niezagrożona i to ten kraj będzie rozdawać większość kart. Potem pojawi się większa demokratyzacja. Coraz śmielej patrzą w kierunku kosmosu Chiny, Rosja, ale też ESA, Indie, Japonia, Korea. Tych graczy robi się coraz więcej i to chyba dobrze, że przestrzeń kosmiczna nie będzie należeć do jednego supermocarstwa. A w dalszej przyszłości może to ludzkość będzie podbijała kolejne planety i poleci do gwiazd jako Zjednoczona Federacja…
Rozmawiała Małgorzata Gorol
