1. Astronomia i astronautyka od szamanów po podróże w kosmos

Transkrypt

1 1. Astronomia i astronautyka od szamanów po podróże w kosmos Człowiek już od wielu tysiącleci stara się poznać świat, który go otacza. Chęć poznawcza skupiała się głównie na przedmiotach materialnych, których mógł dotknąć, ale także na pojęciach abstrakcyjnych oraz obiektach, których nie był w stanie osiągnąć. Jednym z bardziej intrygujących zjawisk było niebo z niezliczoną ilością jasnych punkcików, zwanych gwiazdami. Nic zatem dziwnego, iż z czasem coraz więcej zainteresowania (również ze względu na religie, np. druidzi celtyccy, kapłani egipscy) zaczęto poświęcać czasu na pogłębianie wiedzy na temat Wszechświata. Pierwszymi astronomami byli kapłani, szamani, druidzi, którzy z gwiazd wyczytywali nastroje bogów, przyszłość. Później, w czasach starożytnej Grecji i Rzymu, nad wyglądem kosmosu (oraz wszelkimi zagadnieniami z nimi związanymi) zaczęli zastanawiać się filozofowie greccy. Opanowawszy geometrię (Euklides), z powodzeniem jako pierwsi zastosowali ją do pomiarów na niebie (Hipparch, Apoloniusz z Pergi, Eratostenes, Eudoksos z Knidos). Nawet w tych czasach została wyprowadzona teza, iż Ziemia krąży wokół Słońca po orbicie kołowej (Arystarch z Samos). Jednak główny pogląd, który został zaakceptowany przez ówczesny świat nauki (jeśli można go tak nazwać), był dziełem Klaudiusza Ptolemeusza (heliocentryzm wokół Ziemi krążą wszystkie ciała niebieskie). W późniejszych czasach problem wyglądu i umiejscowienia Ziemi we Wszechświecie nie zaniknął. W średniowieczu wiedzę na ten temat poszerzali uczeni islamu, a wśród nich najwybitniejsi Nasir al-din al-tusi i Uług-Beg. Okres nowoczesny jednak należy bezsprzecznie do polskiego myśliciela, prawdziwego człowieka renesansu, wielkiego reformatora astronomii Mikołaja Kopernika. W ślad za nim poszli dwaj wybitni badacze: Galileusz i Johannes Kepler. Na przełomie XVI i XVII wieku pojawił się w Anglii pierwszy mechanik nieba, jak zwykli o nim mówić, niejaki Isaac Newton, człowiek, który stworzył główne podstawy nie tylko fizyki (fizyka klasyczna), ale również grunt do dokładniejszych badań nieba. Po nim nadchodzą czasy coraz intensywniejszej eksploracji nieba i zadawani coraz to ciekawszych pytań (paradoks Olbersa). W rozważania natury astronomicznej włączają się naukowcy zajmujący się innymi dziedzinami wiedzy (np. Euler i Gauss, Einsten). Na świecie powstają nowe metody badawcze, instrumenty obserwacyjne są ciągle udoskonalane (np. teleskop Hubble a). Na szczytach gór powstają wielkie obserwatoria, wyposażone w kolosalne narzędzia optyczne. Następnie - jeszcze potężniejsze od nich - radioteleskopy ustawione z dala od miast. Po kilku wiekach panowania" mechaniki nieba i penetracji Układu Słonecznego, w czasach nam współczesnych (XX wiek) na pierwszy plan wysuwa się astrofizyka, a coraz donioślejszą rolę w tych badaniach odgrywa radioastronomia. Na świecie działa coraz więcej ośrodków zajmujących się tego typu zagadnieniami (jeden z największych znajduje się w Porto Rico, gdzie powierzchnia 330-metrowego radioteleskopu ma aż 7,5 hektara). Badacze zapuszczają się w głębiny odległe o miliardy lat świetlnych, zbliżając się w ten sposób coraz bardziej do rozpoznania prawdziwego oblicza Kosmosu (Shapley, Hubble, Zwicky, Ambarcumian), wykrywając bogactwo gwiazd, galaktyk, supergalaktyk i obłoków supergalaktyk. Przed wieloma laty zaczęto kierować aparaturę badawczą ku Księżycowi za pomocą rakiet, czego ukoronowaniem było lądowanie ludzi na jego powierzchni. Obecnie podobną aparaturę kieruje się ku najbliższym planetom (Merkury, Wenus, Mars i Jowisz), przygotowując jednocześnie na te wyprawy człowieka. I choć okres podbijania kosmosu za wszelką cenę już minął, to jednak pozostaje on wciąż problemem intrygującym oraz Jakub Tomczak, praca udostępniona na zasadzie Creative Commons 1

2 niespełnionym marzeniem nie tylko pisarzy science-fiction, ale również wielu ludzi. Dlatego też w niniejszej pracy skupię się nad zagadnieniami astrofizyki. 2. Kilka słów o sondach Na początku należałoby wyjaśnić, co to jest sonda. Sonda kosmiczna (próbnik kosmiczny), jest to bezzałogowy statek kosmiczny, wyposażony w urządzenia badawcze, wysłany poza Ziemię w celu zebrania informacji o innych częściach Układu Słonecznego i przestrzeni kosmicznej. Po szybkim zaznajomieniu się z pojęciem sondy, warto zadać pytanie: po co sondować Układ Słoneczny? Odpowiedź jest prosta - ciekawość i przezorność. Ziemskie zasoby powoli wyczerpują się, Ziemia przeludnia i zaśmieca odpadami. Być może trzeba będzie w przyszłości przenieść się na inną planetę, drugą Ziemię? Aby jednak tego dokonać, najpierw należy taką przyjazną planetę znaleźć i być przygotowanym do przeprowadzki. Ale to nie wszystko. Jednym z głównych celów misji kosmicznych jest również odkrycie, czy życie narodziło się i istnieje poza Ziemią. Być może jesteśmy tylko wybrykiem natury, gdyż na razie jakichkolwiek form życia nie odkryto poza naszą planetą. Do tej pory też nie potwierdziły się sensacyjne doniesienia naukowców amerykańskiej agencji kosmicznej NASA z sierpnia 1996r., jakoby na marsjańskim meteorycie AHL84001 miały być ślady mikroorganizmów. Wiemy już, że w Układzie Słonecznym próżno szukać jakichkolwiek form życia (tym bardziej inteligentnych). Ale we Wszechświecie? W minionych stuleciach, zanim człowiek nie postawił kroku na powierzchni innej niż ziemska, panował większy optymizm. Ludziom wydawało się, że nie tylko planety, ale i Księżyc zamieszkany jest przez jakieś stwory. Później, już wieku XX., wzrok astronomów zwrócił się ku Wenus. Wydawało się, że na tej planecie panują wspaniałe warunki do powstania życia. Twierdzono, że Wenus może być w takim stadium, w jakim Ziemia znajdowała się w epoce węglowej. Jednak pierwsze próbniki, które dotarły do Wenus w latach 60., rozwiały te nadzieje. Ludzkie maszyny były gniecione jak puszki pod wpływem ciśnienia atmosferycznego, które jest tam sto razy większe niż na Ziemi. Następnie okazało się, że żadna planeta Układu Słonecznego nie jest na tyle podobna do Ziemi, by można by ją zasiedlić. W nadchodzącej dekadzie do poszukiwań życia pozaziemskiego, albo chociaż dogodnych warunków do zamieszkania, szykują się całe flotylle sond. Lata 90. przyniosły decydujące zmiany w bezzałogowym podboju dalekiego kosmosu. Amerykanie, którzy przodują w badaniach kosmosu (choć sytuacja ta zmienia się i na czoło wybijają się Chiny), zmienili swoją strategię bezzałogowych lotów. Zamiast, jak w latach 70. i 80., wysyłać olbrzymy najeżone jak największą liczbą przyrządów, postawili na dużą ilość bardzo tanich statków. Mówiąc o sondach, należałoby również wspomnieć o technice lotów pozaziemskich. Na razie loty sond kosmicznych przypominają wystrzelenie kamienia z procy. Próbnik wyrywa się spod władzy ziemskiego ciążenia na pokładzie rakiety. Ostatni stopień rakiety odpalany jest na ziemskiej orbicie i nadaje sondzie odpowiednią prędkość, by mogła pomknąć ku innej planecie. Dalej sonda leci siłą bezwładu. Ma jedynie niewielki zapas paliwa, żeby czasami korygować kierunek lotu, oraz żeby wejść na orbitę planety i wylądować. Próbnik ma mało paliwa, gdyż wyniesienie każdego kilograma więcej na orbitę drogo kosztuje. W zamian sondy rozpędzają się, korzystając z siły grawitacji innych planet. Taka technika oszczędza paliwo (i pieniądze), ale zabiera czas. Galileo np. leciał do Jowisza aż sześć lat. Jakub Tomczak, praca udostępniona na zasadzie Creative Commons 2

3 Co w przyszłości będzie napędzało próbniki? Dla bezzałogowych sond kosmicznych na razie najlepszy będzie napęd jonowy. Pierwsza sonda napędzana silnikiem jonowym, zwana Deep Space 1, już wyruszyła w podróż. Niesie niewielki zapas paliwa - płynnego gazu ksenonu. Jony ksenonu są rozpędzane w polu elektrycznym silnika sondy i wyrzucane z niego z wielką prędkością. Jest to napęd cichy, ekologiczny i bardzo wydajny. W gabinetach konstruktorów rozwijane są też zupełnie fantastyczne (na razie) koncepcje. Jedną z nich jest napęd żaglowy. Sonda rozwijałaby na orbicie żagiel, zbudowany z superlekkiego materiału, który łapałby powiewy wiatru słonecznego, czyli naładowanych cząsteczek (elektronów i protonów) wyrzucanych ze Słońca. Wiatr słoneczny odpychałby sondę od Słońca, kierując ją w odległe rejony Układu Słonecznego, po opuszczeniu którego sonda musiałaby oczywiście tak ustawić swój żagiel, by złapać wiatr innych gwiazd i pomknąć dalej, żeglując w przestrzeni międzygwiezdnej, niczym dawni żeglarze po ziemskich oceanach. Inna wersja tego pomysłu mówi, że żagle próbnika będą popychane przez wiązki potężnych laserów, umieszczonych na ziemskiej orbicie. Niezwykle słaby wiatr słoneczny nie zdoła popchnąć zbyt ciężkich sond. Ale w tej chwili rozważa się konstrukcje miniaturowych sond, małych i inteligentnych, których cała chmara będzie penetrować Układ Słoneczny. 3. Badania ciał planetarnych za pomocą obiektów kosmicznych 3.1.Budowa obiektu kosmicznego Jak zostało już wspomniane, do badania ciał planetarnych służą próbniki oraz statki załogowe. Nie można, mówiąc o nich, nie wspomnieć o ich budowie (czyli wyposażeniu i istotnych elementach takich jak rakieta nośna i ogół współpracujących urządzeń naziemnych). Wymieńmy zatem najważniejsze elementy. Zespół urządzeń naziemnych spełnia funkcje usługowe, doradcze i kierownicze w odniesieniu do samego obiektu kosmicznego i jego rakiety nośnej. Umożliwia on sprawdzanie działania urządzeń, ich zespołów i całości lotu, utrzymywanie łączności, przetwarzanie danych pomiarowych, podejmowanie decyzji, przesyłanie sygnałów rozkazodawczych, instrukcji itd. Rakieta nośna odgrywa oczywiście rolę środka transportu (i w zasadzie niczego więcej). Najistotniejszy jest sam obiekt kosmiczny. Jego rola i zadania mogą być rozmaite, w zależności od tego, czy jest to próbnik kosmiczny (księżycowy, planetarny, międzyplanetarny, słoneczny), czy statek załogowy oraz jaki jest cel lotu (czy misja jego polegać ma na prostym przelocie, zbliżeniu się do danego ciała niebieskiego, staniem się sztucznym satelitą, wysyłce lądownika i wreszcie realizacji powrotu na Ziemię). W każdym jednak obiekcie kosmicznym można wyróżnić dziesięć ważnych podukładów: aparaturę do pomiarów naukowych, aparaturę do pomiarów samego obiektu (pomiarów technicznych), kadłub, źródło energii elektrycznej, urządzenia łączności (aparatura radiowa), podukład napędowy, urządzenia do sterowania usytuowaniem obiektu kosmicznego, urządzenia klimatyzacyjne, urządzenia do kierowania i sterowania obiektem kosmicznym, przelicznik pokładowy (maszyna cyfrowa). Między wszystkimi tymi podukładami oraz między obiektem kosmicznym, rakietą nośną i zespołem urządzeń naziemnych występuje nie mniej niż czterdzieści pięć powierzchni styku. Jeśli jednak uwzględnimy istnienie różnego rodzaju powierzchni styku między tymi samymi podukładami oraz różnorodność aparatury badawczej obiektu kosmicznego, liczba tych powierzchni Jakub Tomczak, praca udostępniona na zasadzie Creative Commons 3

4 zwiększy się dziesięciokrotnie. Wymieniany tu typowe powierzchnie styku, które mogą wystąpić między dwoma podukładami:. 1) przestrzenne (usytuowanie, objętość, kąt bryłowy) 2) elektryczne (energia, napięcie); 3) elektromagnetyczne (zakłócenia łączności radiowej); 4) magnetyczne (zakłócenie działania przyrządów); 5) promieniste (promieniowanie jądrowe); 6) mechaniczne (budowa, wstrząsy, wibracja); 7) cieplne (przepływ ciepła, temperatura); 8) informacyjne (tempo przepływu informacji, wielkość porcji informacji); 9) biologiczne (przenoszenie drobnoustrojów). Nie są to oczywiście wszelkie możliwe powierzchnie styku, a przykłady w nawiasach to tylko niekompletna ilustracja. Rozpatrywanie podukładów obiektu kosmicznego rozpocznę od kadłuba, na którym spoczywa całe wyposażenie obiektu, zarówno sztucznego satelity, jak i próbnika międzyplanetarnego. Zadaniem kadłuba jest jednak nie tylko podtrzymanie aparatury i urządzeń wraz ze wszystkimi przewodami. Musi on być dostatecznie wytrzymały na działanie warunków zewnętrznych podczas całego okresu lotu kosmicznego - od chwili startu, kiedy występują znaczne przyspieszenia i drgania, aż do końca trwania misji. Kadłub zapewni również utrzymanie odpowiednich warunków wewnętrznych w obiekcie, niezbędnych do prawidłowego działania aparatury badawczej i innych urządzeń. Aparatura do pomiarów naukowych obejmuje wszystkie urządzenia, których zadaniem jest dostarczenie informacji bądź o warunkach występujących w otaczającej przestrzeni, bądź o ciałach niebieskich. Istnieje ponadto aparatura badawcza przeznaczona do realizacji zadań we wnętrzu obiektu kosmicznego. Są to: urządzenia związane z obserwacją zmian i zachowania się różnych materiałów, przedmiotów a także organizmów żywych lub ich części w wysyłanym obiekcie. Chodzi tu o badania wpływu warunków lotu kosmicznego i warunków panujących w przestrzeni poza Ziemią. Aparatura do pomiarów parametrów próbnika czy statku służy przede wszystkim do kontroli warunków, jakie panują w jego wnętrzu. Uzyskane informacje, dotyczące np. rozdziału temperatury czy ciśnienia występującego w różnych częściach lub przedziałach obiektu, umożliwiają zorientowanie się w sytuacji istniejącej- czy warunki we wnętrzu obiektu są zgodne z przypuszczeniem i czy odpowiadają planowanym przy jego konstrukcji. Nie jest to tylko ciekawość naukowa lub techniczna. Wyniki tego rodzaju pomiarów umożliwiają wykrycie ewentualnych odchyleń od założonych wartości różnych parametrów i stanowią wskazówkę dotyczącą usterek oraz błędów popełnionych przy projektowaniu i budowie obiektu kosmicznego oraz nieprawidłowości występujących w okresie jego eksploatacji. Źródło energii elektrycznej spełnia w obiekcie kosmicznym bardzo ważną rolę. Bez niego nie mogłyby działać przyrządy i urządzenia. Nie funkcjonowałaby też aparatura radiowa, a przy braku łączności z Ziemią poszedłby na marne cały wysiłek włożony w budowę i wysłanie próbnika czy statku załogowego. Pokładowe źródło energii elektrycznej musi oczywiście spełniać szereg surowych warunków, podobnie jak poprzednio omówiona aparatura badawcza i aparatura do pomiarów technicznych. Urządzenia łączności to aparatura radiowa-nadawcza i odbiorcza. Aby zwiększyć i uniknąć niespodzianek stosuje się nadmiarowość - podwaja lub nawet potraja ilość zminiaturyzowanych radiostacji. Każda z nich działa niezależnie i w razie potrzeby mogą się one z powodzeniem zastąpić. Ważną rolę w urządzeniach łączności spełniają anteny. Jakub Tomczak, praca udostępniona na zasadzie Creative Commons 4

5 Szereg obiektów kosmicznych jest wyposażonych we własny podukład napędowy, który umożliwia utrzymanie położenia na określonej orbicie, lub jej zmianę. Zmiana orbity nie byłaby możliwa, gdyby nie byłoby się w stanie wpłynąć na odpowiednią zmianę usytuowania obiektu. Do zmiany usytuowania obiektu służą zespoły silniczków rakietowych. Odpowiednie ukierunkowanie w przestrzeni umożliwiają sprzężone z tymi silniczkami szukacze Słońca, gwiazd, planet. Urządzenia klimatyzacyjne spełniają ważną rolę umożliwiającą działanie wszelkiej aparatury oraz astronautów, poprzez utrzymanie odpowiedniej temperatury, wilgotności, ciśnienia atmosfery wewnętrznej itd. Urządzenia do kierowania i sterowania obiektem kosmicznym odbierają sygnały rozkazodawcze z przelicznika pokładowego lub bezpośrednio ze stacji naziemnej i przekazują je do odpowiednich podukładów. Urządzenia te umożliwiają również ustalenie aktualnych współrzędnych położenia obiektu kosmicznego w przestrzeni oraz oddziałują w kierunku zmniejszenia odchyleń kursu od zadanych wartości. Przelicznik pokładowy stanowi mózg obiektu kosmicznego. W pamięci tej zminiaturyzowanej maszyny cyfrowej są zawarte instrukcje działania całego obiektu. Przelicznik samoczynnie lub na sygnał radiowy z Ziemi uruchamia i wyłącza w odpowiedniej kolejności, zależnie od powstałej sytuacji, różne urządzenia i przyrządy. 3.2.Badanie ciał planetarnych Po zapoznaniu się z budową obiektu kosmicznego, przejdźmy do zagadnienia związanego z badaniem ciał planetarnych. W badaniach tych wyróżnić można szereg etapów. Faza pierwsza to poznawanie otoczenia ciał niebieskich. Dotyczy on takich zjawisk, jak: występowanie pól magnetycznych, strumieni cząstek naładowanych, promieniowań elektromagnetycznych, pól grawitacyjnych. Ponadto obserwuje się kształt planety czy jej satelity naturalnego, bada rozkład mas, rozmiary i ogólne własności ewentualnej atmosfery. Za pomocą aparatury telewizyjnej, foto-telewizyjnej czy fotograficznej uzyskuje się obrazy powierzchni ciała planetarnego, rejestruje mikrofale czy promieniowanie podczerwone, niosące informacje o rozkładzie temperatur. Spektrometry nadfioletu dostarczają danych na temat np. górnych warstw atmosfery. Analogiczne przyrządy dla podczerwieni pozwalają na poznanie składu atmosfery dolnej i rozpoznawanie pewnych cech powierzchni ciała planetarnego. Potem przychodzi kolej na bezpośrednie sondaże atmosfery - wyznaczanie jej ciśnienia, temperatury, składu, ruchów, tworzenia się zawiesin, zamgleń i obłoków. Jeśli już mowa o poznawaniu powierzchni ciała niebieskiego, to niemożnością jest nie wspomnieć o lądownikach. Ich aparatura służy do poznawania powierzchniowej warstwy gruntu i głębszych partii ciała niebieskiego. Bada się własności mechaniczne: spoistość, wytrzymałość, gęstość a także skład chemiczny i mineralny gruntu. Prowadzi się pomiary sejsmiczne, bada miejscową pogodę" i klimat". Ponadto wykonuje się wiercenia, aby uzyskać próbki spod powierzchni. W wykonane otwory zakłada się sondy do badania strumienia ciepła przenikającego z głębi ciała planetarnego. Równolegle prowadzi się pomiary promieniowania jonizującego. Co więcej, wykonuje się zdjęcia panoramiczne oraz szczegółowe bliższego i dalszego otoczenia lądownika. Rejestr wymienionych rodzajów badań ma za cel zorientowanie w zasadniczych kierunkach poznawczych, daleki jest jednak od kompletnego obrazu. Po lądownikach nieruchomych, wyposażonych ewentualnie w układy powracające na Ziemię (jak np. w przypadku Łuny 16), przychodzi kolej na stacje ruchome (takie jak Łunochod I) - umożliwiające prowadzenie zdalnych badań większych połaci terenu. Jakub Tomczak, praca udostępniona na zasadzie Creative Commons 5

6 4.Kosmiczne osiedla - kolonia O Neilla W niniejszym punkcie, po przedstawieniu budowy i celu działań sond badawczych, chciałbym przedstawić obiekty, które umożliwiłyby (w razie niemożności znalezienia przyjaznej do życia planety, albo w razie potrzeby długiego podróżowania między planetami), a mianowicie osiedla kosmiczne. Na początku XX wieku wielki myśliciel z Kaługi, Konstanty Ciołkowski, wysunął ideę, by stworzyć w przestrzeni międzyplanetarnej stację kosmiczną. Zwrócił on uwagę na konieczność wytworzenia sztucznej grawitacji przez wprawienie stacji w ruch, wykorzystanie promieniowania słonecznego do zasilania w energię. Ponadto wskazał na potrzebę hodowli zwierząt i roślin na tym obiekcie. Ciołkowski znalazł swych następców wśród Hermanna Obertha i Potočnika (Hermann Noordung). Proponowali oni, by stacja kosmiczna miała kształt pierścienia, z nieruchomą maszynownią w środku, która przekształcałaby energię promieniowania słonecznego w elektryczność. Ideę Potočnika-Noordunga spopularyzował Werner von Braun. Równolegle pomysły wielkich stacji kosmicznych rozwijał autor powieści fantastyczno-naukowych Arthur Clarke. Natomiast Darell Romick w połowie lat 50. zaproponował budowę kosmicznych obiektów w kształcie walców. W owym czasie pomysły te nie wydawały się poważne. Idee kosmicznych osiedli zaliczano raczej do sfery fantazji literackiej. Minęło jednak zaledwie około dwudziestu lat i sprawa ta stała się przedmiotem poważnych prac badawczych. Latem 1975r. w uniwersytecie kalifornijskim im. Stanforda oraz w Ośrodku Badawczym Amesa zrealizowano dziesięciotygodniowy program projektowania systemów technicznych. W programie zaangażowanych było 19 profesorów inżynierii, fizyki, nauk społecznych oraz architektury. Dyrektorem technicznym całego przedsięwzięcia był Gererd O Neill. Po sześciu tygodniach prac powstał projekt kolonii, która przyjęła nazwę kolonii O Neilla. Stanowi ona osiedle dla 10 tysięcy ludzi, którzy mieliby tam normalnie pracować i żyć wraz z rodzinami. Kolonia jednak nie będzie krążyć wokół Ziemi, lecz będzie znajdować się w stałym położeniu, w równych odległościach od Ziemi i Księżyca - w tak zwanym piątym punkcie libracyjnym Langrange a (L 5 ). Sama kolonia O'Neilla to ogromny pierścień o średnicy prawie dwóch kilometrów. Grubość jego natomiast wynosić ma około 130 metrów. Centralna część konstrukcji, umieszczona w samym środku płaszczyzny pierścienia, przypomina piastę koła. Tutaj znajdować się ma kosmodrom umożliwiający komunikację z Ziemią i Księżycem. Z tego specyficznego lotniska wybiega symetrycznie sześć tuneli o średnicy 15 metrów, łączących je z okalającym pierścieniem. Tędy właśnie miałyby płynąć strumienie ludzi, towarów, urządzeń, elementów - jedne do kolonii, drugie w przeciwną stronę. Ludzie zamieszkiwać będą we wnętrzu pierścienia. Aby stworzyć jeden z podstawowych warunków umożliwiających normalne życie, pracę, poruszanie się - ciążenie czy raczej jego skuteczną namiastkę, wprawia się ową całą kolistą kolonię w powolny ruch obrotowy. Łatwo wykazać, że dla stworzenia grawitacji takiej jak na Ziemi wystarczy jeden pełny obrót pierścienia w ciągu minuty. Wielkie problemy stanowiłaby produkcja żywności. Dotychczas rośliny hodowano w przestrzeni poza Ziemią tylko w bardzo niewielkich ilościach i to jedynie dla celów naukowych, pragnąc poznać ich zachowanie się i rozwój w warunkach przede wszystkim nieważkości. Dlatego przy próbach stworzenia rolnictwa kosmicznego natrafi się z pewnością na różne trudności i przeszkody. Światło słoneczne dostępne będzie w obfitości, nie sprawi również trudności utrzymywanie odpowiednich temperatur i atmosfery potrzebnej roślinom do oddychania. Będą one po postu wchłaniały dwutlenek węgla wydalany przez ludzi, a wydalały potrzebny Jakub Tomczak, praca udostępniona na zasadzie Creative Commons 6

7 im tlen. Wiadomo jednak, a stwierdzili to badacze radzieccy, że właśnie w takich sztucznych warunkach mogą tworzyć się również gazy szkodliwe dla człowieka, takie jak groźny tlenek węgla (czad). Rośliny w kolonii O'Neilla będą musiały być hodowane bez gleby, na przykład na podkładzie ze sztucznego tworzywa piankowego i odżywiane wodnym roztworem odpowiednich soli mineralnych i innych substancji. Nie jest wykluczone, że szczególnie w niezwykłych przecież warunkach kosmicznych rośliny zaczną się degenerować lub też podlegać różnym, nieznanym nam dotąd schorzeniom. Nie sposób uprawiać je zupełnie sterylnie, przy nieobecności bakterii i innych organizmów, które są niezbędne do zapewnienia odpowiedniego środowiska życiowego. Organizmy jednak w warunkach kosmicznych mogą ulegać rozmaitym przemianom i na przykład mogłyby powstawać wtedy również takie ich odmiany, które wywrą zdecydowanie zły wpływ na całą hodowlę (i nie tylko). Przypuśćmy jednak, że uda się opanować wszystkie wyżej wspomniane trudności. Z jednego metra kwadratowego ogrodu kosmicznego dziennie można by otrzymać 125 gramów owoców i jarzyn. Dla podtrzymywania ciągłej produkcji nieodzowna jest, na każdą osobę żyjącą w kolonii, powierzchnia uprawna 6 metrów kwadratowych, utrzymująca roślinność o masie 26 kg. Hodowano by też zwierzęta. Ponieważ kozy dostarczają dwukrotnie więcej mleka od krów w przeliczeniu na masę ciała, one są kandydatkami do obór kosmicznych. Przewiduje się również hodowlę kur i królików. Na każdego mieszkańca osiedla przypadałoby ponad 2 litry mleka koziego, 143 gramy mięsa króliczego i 15 gramów jajka kurzego. Problemami jednak nie byłyby tylko kłopoty z uprawianiem roślin i hodowlą zwierząt, lecz z człowiekiem. Załóżmy, że zamykamy rodzinę czteroosobową na rok w osiedlu kosmicznym. Każda z tych osób ma inne potrzeby, a możliwości rozrywki są bardzo ograniczone. Wydaje mi się, iż okres tego roku byłby przez tę rodzinę odliczany niczym wyrok, który odsiadują więźniowie. Uczucie zamknięcia, może nawet lekkiej klaustrofobii, mogło by wpędzać ich w różnego rodzaju lęki lub depresje. Dlatego, aby misja osiągnęła cel i żeby ludzie mogli lepiej poznać i skolonizować wszechświat, należałoby ciągle przeprowadzać różnego typu badania, które obejmowałyby zachowanie ludzi i przyrządów w kosmosie. 5. Zakończenie. Mars najbliższa przyszłość? W dzisiejszych czasach, po wieloletnich badaniach i doświadczeniach posiadamy wiedzę, którą można wykorzystać do lotów międzyplanetarnych. Po lądowaniu na Księżycu i przełomie jaki w związku z tym się dokonał, czyli lądowaniu na innym ciele niebieskim, ludzie dość sceptycznie wypowiadają się na temat kolejnych prób podbicia kosmosu przez człowieka. Układ Słoneczny jest ciągle badany i poznawany przez liczne sondy, które krążą i wciąż dostarczają nam ciekawych informacji o innych planetach. Jednak informacje te nie są optymistyczne, gdyż mówią one o braku możliwości zasiedlenia sąsiednich ciał niebieskich. Ostatnie badania powierzchni Marsa przez lądownik Pathfinder skłoniły naukowców do podjęcia próby organizacji misji z udziałem człowieka na Czerwoną Planetę. Jednakże w tej trzyletniej misji powstać może bardzo wiele problemów związanych z człowiekiem. Trudności te stara się rozwiązać Narodowy Instytut Badań Biomedycznych w Kosmosie (NSBRI). NSBRI bada zagadnienia biomedyczne i do roku 2010 ma przekazać NASA rekomendację: tak albo nie dla misji na Marsa. Głównym problemem podróżowania w kosmosie jest ubytek masy kostnej, które to zagadnienie może zniweczyć całą misję. Inne trudności, takie jak utrata masy mięśniowej, została już rozwiązana przez Inessę Kozłowską, fizjologa z Instytutu Problemów Jakub Tomczak, praca udostępniona na zasadzie Creative Commons 7

8 Biomedycznych w Moskwie. W ciągu 25 lat pracy z astronautami opracowała czterodniowy cykl ćwiczeń, obejmujący rozciąganie sprężyny, jazdy na rowerze i biegania na mechanicznej bieżni. Zapobiega on utracie masy mięśniowej, ale problem masy kostnej pozostał. Kolejne niedogodności, które są niepokojące w tej trzyletniej wyprawie, to promieniowanie Słońca, czyli miliardy ton zjonizowanego gazu o olbrzymiej sile. Równie niebezpieczne, a nawet groźniejsze jest promieniowanie z Drogi Mlecznej lub innych galaktyk. Pozostaje jeszcze jeden, bardzo istotny problem - zdrowie psychiczne astronautów. Są oni narażeni na ogromny stres związany z niebezpieczeństwem utraty życia oraz z ciągłym przebywaniem z tą samą grupą ludzi. Aby zapobiec sytuacją stresowym, NASA stwierdziło, że należy zająć załogę pracą, jednak nie można zapomnieć o pozostawieniu im czasu wolnego. Oczywiście, trudności związanych z misją na Marsa jest wiele, lecz większość z nich jest już rozwiązana. Laurence Young, dyrektor NSRBI, zapytany, czy uda się dotrzymać terminu lotu na Marsa, odpowiedział, że tak, a może nawet uda się wcześniej. Przeciwnicy badań NSBRI, którzy uważają, że istnienie tej organizacji jest zbędne, są w błędzie. Bardzo wiele odkryć związanych z badaniami kosmonautów znajduje zastosowanie w medycynie. Historycy uważają, że sukces misji na Marsa nie byłby przełomem, jakim było lądowanie na Księżycu. Jednak powodzenie tej misji ukazałoby nadzieję na ewentualną kolonizację planet. Przypuszczam, że jeżeli Mars okazałby się zdolny do osiedlenia, to odżyłby pomysł budowy stacji kosmicznych, takich jak kolonia O Neilla. Uważam również, iż sukces misji na Marsa spowodowałby dynamiczny rozwój lotów międzyplanetarnych, a motywy z książek fantastyczno-naukowych o skolonizowaniu Wszechświata stałyby się bardziej realne. Autor: Jakub Tomczak Jakub Tomczak, praca udostępniona na zasadzie Creative Commons 8