Forum Studentów Uniwersytetu Wrocławskiego

Zdzisław Orłowski-Zlotów · Gość

Propozycja propagandowego artykułu prasowego, lub dyskusyjnego w Internecie: ost. aktualiz. tekstu 2007.12.18, jego formuła, przeznaczona nie tylko dla fizyków, zawiera „okrągłe” objaśnienia wzorów fizycznych i obliczeń, czynionych na ich podstawie.

Czy tylko dla fantastów? – W hołdzie Stanisławowi Lemowi - przemyślenia marzyciela, miłośnika astronomii i kosmonautyki:

Temat: •Załogowy lot kosmiczny ze zjednoczonej Europy na Marsa, problemy
i korzyści z zastosowania skutecznego systemu napędowego do komunikacji
i transportu odbywanych w Kosmosie oraz do działań służących obronie Ziemi przed zderzeniami z dużymi ciałami kosmicznymi, udział Polski i Europy w tych działaniach

Koniec roku 2001 i okres gwiazdkowo-sylwestrowy, kiedy to, używając ich w roli na-rzędzia do walki z depresją, zaczynam spisywać swoje uwagi na tytułowy temat jest – z pewnością nie tylko dla mnie, obecnie bezrobotnego – czasem niezbyt sprzyjającym podróżowaniu i podróżom oraz myślom o nich.
Są jednak takie rodzaje podróży, które fascynowały i fascynują wielu ludzi od setek lat, bez względu na porę roku, czy inne okoliczności, a jeszcze się w znakomitej więk-szości nawet nie odbyły.
Mam nadzieję, iż niejeden z czytelników domyśli się i bez czytania tytułu mojego wystąpienia, że chodzi mi o dalekie loty - do planet naszego Układu Słonecznego.
Faktem stało się tylko kilka wypraw ludzi na najbliższy nam Księżyc i był to, od wów-czas do chwili obecnej, szczyt naszych możliwości technicznych i decyzyjnej, wyko-nawczej gotowości.
Zakłada się, a jak na razie wszyscy ważni, w tym i decydenci zgadzają się z tezą, że dalsze wyprawy załogowe – tym razem na Marsa – trwać mają podobno, z racji przyj-mowanych założeń techniczno-organizacyjnych lotu, bez porównania dłużej, niż naj-dłuższa z odbytych wypraw, czyli lot do Księżyca, bo przecież ów następny cel zbliża się do Ziemi w najkorzystniejszym przypadku na 55 mln km, co jest odległością ponad 143 razy większą od tej, która średnio od Księżyca nas dzieli, a na razie nie zanosi się na to, by na trasie marsjańskiej miały zostać użyte pojazdy szybsze niż napędzane ra-kietami na paliwo chemiczne, skracające dzięki zmianie rodzaju napędu, czas takiej projektowanej podróży.
Wiedza zdobywana wiele lat przez naukowców zajmujących się astronautyką na temat sposobów radzenia sobie przez załogi podróżujące w Kosmosie z Ziemi na inną planetę z problemami, jakie postawi przed nimi to tak bardzo przecież nieprzyjazne życiu środowisko – do takiej właśnie podróży ma być wykorzystywana, więcej – specjalnie dla niej jest gromadzona, bo tylko lęki gromadzące się wokół braków owej wiedzy wstrzymują nas ponoć przed odbyciem takiej podróży.
W dużym też stopniu koncentruje się ona na przygotowaniu człowieka – jego ciała
i jego psychiki – do nieważkości i długotrwałego odosobnienia w podróży kosmicznej.
Nawiasem mówiąc środki finansowe przeznaczone dotąd na cele załogowych po-dróży kosmicznych przez aktywne na tym kierunku działania światowe potęgi ekono-miczne nie spowodowały – poza sporadycznymi nieszczęśliwymi wypadkami, które przecież zdarzają się niestety w wielu dziedzinach życia – nawet małego ułamka tych tragedii, do których doszło przy użyciu sił i środków przeznaczanych na cele militarne, znacznie hojniej, niż badania kosmiczne, finansowanych, a z samej swej natury nastawionych na jałową rywalizację przez niszczenie – jałową nawet wtedy, gdy do użycia owych środków, na szczęście wielu ludzi, nie dojdzie.
Przykładem takiej rywalizacji był horrendalny absurd zakończonej niedawno tzw. zimnej wojny, która pochłonęła ogrom zmarnowanego wysiłku ludzkiego i materiałów zaopatrzenia wojsk we wszechstronny sprzęt wojenny i służące temu celowi zaopatrzenie logistyczne, a także po raz pierwszy w historii zagroziła – ludzką działalnością – istnieniu inteligentnego życia na naszej planecie. Wypadki z ofiarami w ludziach, takie jak pożar statku Apollo na wyrzutni, czy katastrofy Challengera lub Kolumbii, lub nieudane powroty radzieckiego kosmonauty Komarowa i trzech innych, to wyniki błędów proceduralnych, technologicznych, lub skutek fanfaronady decydentów, a to jest lekcja, która pozwala takich błędów unikać na przyszłość, natomiast rywalizacja zbrojeniowa w zimnej wojnie groziła nam hekatombą, niczego pozytywnego nie oferując, a działając jak gigantyczna pompa ssąca okradła nas, na nasze własne życzenie, z rekordowo wielkich środków materialnych, ludzkich i straconego czasu.
Wyprawa załogowa na Marsa to jeden z możliwych, konstruktywnych kierunków rozwoju intelektualnego i etycznego naszej cywilizacji, bo preferującego współpracę międzynarodową i warunkujących najbardziej skuteczne rozszerzanie naszej wiedzy o Wszechświecie, a ta ostatnia – jak uczy doświadczenie – służy prędzej, czy później dobru wszystkich narodów świata. Stwierdzenie to zamierzam poniżej wzmocnić własną argumentacją.
Potrzebujemy podjęcia tego rodzaju wyzwania chociażby po to, by w historii świata, w tym zwłaszcza historii naszego kontynentu zapisać nowy, tym razem pozytywny kontra-punkt do morderczych, wojennych szaleństw minionego wieku, które tak ciężko nasz kontynent doświadczyły. Wyprawa na Marsa to dobry przykład takiego wyzwania, któ-remu możemy samodzielnie sprostać, również jako zjednoczeni Europejczycy, co poniżej postaram się udowodnić.
W pasjonującym, wręcz porywającym czytelnika stylu swoje śmiałe poglądy na pro-jekt takiej wyprawy, podejmowanej wyłącznie własnymi siłami przez Stany Zjednoczone Ameryki, przedstawili w swojej książce „Prosto na Marsa” amerykański inżynier, pracujący niegdyś dla NASA – Robert Zubrin i jego współpracownik – były dziennikarz popularnonaukowego pisma „Ad Astra” – Richard Wagner.
Jednym z ich koronnych argumentów – poza (rzecz jasna) finansowymi – za realno-ścią takiego przedsięwzięcia jest użycie tylko sprawdzonych, do dzisiaj stosowanych technik, bez czekania na technologie przyszłości, co w dziedzinie napędu oznacza ograniczenie się do użycia silników na paliwo chemiczne.
W podróżach na Księżyc to wystarczało, ale w drodze na Marsa – jakkolwiek, co inż. Zubrin udowadnia, wystarczyć też może – określi czas przelotu w jedną stronę aż na około 6m-cy. Poniżej uzasadnię negatywną odpowiedź na pytanie, czy na tak długi okres tej podróży musimy się godzić i opowiem o nowych napędach, które mogą ją zdecydowanie skrócić. W jej dotychczasowej wersji, według pomysłu inż. Zubina, na-tychmiast po wyłączeniu silników po ostatnim impulsie napędowym, w którym po zużyciu głównego zapasu paliwa obrany zostanie ostateczny kurs – przelot stanie się beznapędowym, oraz pozbawionym możliwości szybkiego zawrócenia i powrotu, lub zmiany trasy lotu, inercjalnym podskokiem od ziemskiej do marsjańskiej orbity, w czasie którego załodze statku kosmicznego groziło będzie półroczne przebywanie w warunkach pasywnego oczekiwania i nieważkości, o ile przeciw oddziaływaniu tego zjawiska fizycznego na ciała i psychikę podróżników nie zostaną podjęte odpowiednie środki zaradcze.
Nieważkość jest bowiem pierwszym i najważniejszym z groźnych przeciwników stanu zdrowia podróżujących na Marsa kosmonautów, bo powoduje wiele niekorzystnych zmian w ludzkich organizmach, czego od dość dawna jesteśmy już świadomi.
Można z nią walczyć przez wprawianie kosmicznego wehikułu w ruch wirowy lub obiegowy dwu jego części połączonych jakąś liną, lub innym łącznikiem wokół wspól-nego środka masy, wytwarzając w ten sposób namiastkę grawitacji w postaci bezwład-ności masy w ruchu obrotowym zamkniętego, mieszczącego ją, naczynia. Jest to meto-da fizycznie oczywista, ale do tej pory niewypróbowana przez żadne z kosmicznych mocarstw, więc jej wszystkie skutki medyczne, w tym rzekoma nieszkodliwość tzw. efektu karuzelowego, mogą być tylko przewidywane.
Niezbędny będzie także mimo wszystko program intensywnych ćwiczeń sportowych samych kosmonautów na znanych już dzisiaj urządzeniach treningowych oraz używanie ochronnych środków farmakologicznych.
Drugim takim przeciwnikiem jest sam czas. Przyszli marsjańscy badacze (a i odbiorcy ich pracy, oraz wszyscy pasjonaci sprawy i jej tematów) będą się musieli zgodzić na wielomiesięczne oczekiwanie, a sami badacze na ograniczenie ich przestrzeni ży-ciowej równoważne najostrzej odizolowanym więzieniom. Stan techniczny obwodów i systemów podróżującej stacji da się – w funkcji jej ogólnej niezawodności – obliczyć i przewidzieć, ale nie można zapanować nad obniżaniem się jej zdolności służebnych wobec załogi w funkcji sanitarno-estetycznej. Ten fakt oraz najważniejszy – przymusowa i długotrwała, a przy tym jednostajna w wymiarze czasowym ciasnota przestrzeni mieszkalnej, wzmocniona dodatkowo całkowicie dotąd lekceważonym czynnikiem stresogennym, jakim jest hałas pracujących systemów podtrzymania warunków życiowych – obciążą psychikę podróżników do stanu bliskiemu chorobom psychicznym, począwszy od depresji.
Nie będzie to obojętne dla ich zdrowia psychicznego, tak indywidualnego, jak i zespołowego, społecznego, przez co szkodziło będzie więziom towarzyskim, mającym spajać ową podróżującą mikrospołeczność. Próby dowodowe tego rodzaju zagrożenia zostały już w warunkach ziemskich przeprowadzone w dwu amerykańskich ekspery-mentach typu „Biosfera” i udowodniły jego realność.
Zdecydowanie się na napęd chemiczny, jako rzekomo łatwiejszy, bo już nam znany – nie czyni więc sprawy łatwiejszą, ponieważ ustępując przed poszukiwaniami nowych, szybszych napędów przesuwa granicę wzrastających wymagań wobec załogi do poziomu bliskiego kresowi ludzkiej wytrzymałości, a najprawdopodobniej poza tę granicę.
Tryb organizacji życia, pracy i wypoczynku na pokładzie statku dzięki środkom odda-nym do dyspozycji podróżników z pewnością pomoże złagodzić ten syndrom stanu oczekiwania w uwięzieniu, ale nie może go usunąć, czy skrócić.
Załóżmy jednak, że w którymś z minionych prezentów gwiazdkowych dostaliśmy od Świętego Mikołaja gotowy do drogi i w pełni zaopatrzony oraz przebywający na stosun-kowo bliskiej, parkingowej orbicie wokółziemskiej osiemdziesięciotonowy statek ko-smiczny wyposażony w taki rodzaj napędu, który działając nieprzerwanie pozwoli osią-gnąć i trwale utrzymywać stałe przyspieszenie, równoważne ziemskiemu, znanemu nam z szerokości geograficznych Europy, tj. w wymiarze 9,81 m/s2.
Oznaczałoby to likwidację przymusu poddawania się zjawisku nieważkości i wszyst-kim problemom przez nią powodowanym, oraz wiele zmian w innych warunkach ko-smicznego podróżowania, bowiem liniowe przyspieszenie nadawane przez silnik po-dróżującemu wehikułowi równolegle do jego osi pionowej jest na pokładzie tego podró-żującego statku nieodróżnialne w swych fizycznych skutkach od przyspieszenia grawi-tacyjnego, czyli od znanego wszystkim ciążenia. Można też spodziewać się znacznego skrócenia czasu podróży, a poniżej postaram się oszacować rachunkowo wielkość owego skrócenia.
Nieważkość okazała by się w tej sytuacji przeciwnikiem mniej wszechwładnym, a ogrom środków i czasu, poświęcanych dotąd badaniom nad metodami walki z nieko-rzystnymi skutkami jej oddziaływania, zwłaszcza długotrwałego, na stan ludzkiego zdrowia, można by przeznaczyć na inne cele w dziedzinie badań i zdobywania przestrzeni kosmicznej i znajdujących się w niej obiektów. Krótko mówiąc – konieczna jest następująca wymiana: zamiast ogromu problemów powodowanych przez długo odczuwaną nieważkość – nowe napędy, likwidacja problemu nieważkości i skrócenie czasu dolotu do wszystkich obiektów kosmicznych!
Pojazd używał będzie paliwa na tyle wysokoenergetycznego, że – w przeciwieństwie do obecnie używanych silników rakietowych na paliwa chemiczne – za czas pracy silnika w okresie całej podróży ubytek masy tego paliwa i zmniejszenie się w ten sposób masy całkowitej pojazdu możemy zaniedbać, a można to bardzo łatwo udowodnić prostym rachunkiem, o czym poniżej.
Idąc dalej za raz rozpoczętą fantazją wyobraźmy sobie dalej, że ów wspomniany wy-żej hojny darczyńca wyposażył nas w pełną dokumentację techniczną swego prezentu oraz dodał do niej kompletny algorytm, czyli po prostu spis kolejno po sobie następują-cych, czynności użytkowo-obsługowych.
Wiemy więc, co otrzymaliśmy i do czego obiekt ten może posłużyć, co też skwapliwie wykorzystujemy, a możliwości dotarcia do niego na wokółziemską orbitę, skąd dopiero odbędzie się start z użyciem silnika zaprojektowanego i zbudowanego specjalnie do działania w środowisku kosmicznym (chociaż nie tanie i nie dla każdego chętnego, z różnych przyczyn, dostępne) mamy, powiedzmy, od dawna.
Czas podróży, przy ustalonych wyżej parametrach napędu, będzie w połowie nie-ustannym przyspieszaniem prędkości lotu, a drugiej jego części będzie towarzyszyło niezmienne hamowanie, co nastąpi po obróceniu się pojazdu o 180 stopni rufą do kie-runku lotu i niewyłączaniu napędu, przy jednoczesnym i ciągłym, bo niezbędnym w całym czasie pracy silnika, funkcjonowaniu układów stabilizacji i sterowania.
Zadajmy sobie kilka pytań o rodzaj tego napędu i skutki jego działania dla czasu po-dróży. Mechanizmom na razie darujemy, a za najważniejsze uznajmy pytanie: Kiedy będziemy na miejscu? Załóżmy, że nie mieliśmy ochoty czekać tak długo, aż Mars zbliży się dostatecznie i wystartowaliśmy od razu, w chwili, gdy odległość dzieląca nas od bliskiej Marsowi orbity wokółplanetarnej wynosiła w chwili startu – w odpowiedniku ruchu po prostej – 400 mln km, co oznacza lot prawie na drugą stronę Słońca. W odległość tę wliczam – dla uproszczenia – całkowite wydobywanie się pojazdu z ziemskiej studni grawitacyjnej i częściowe ze słonecznej, traktując drogę - podczas ich pokonywania - jako równoważnik części pokonywanej odległości.
Obliczenie trajektorii nie będzie oczywiście proste (trzeba będzie lecieć łukiem ponad Słońcem, lub przynajmniej płaszczyzną ekliptyki), ale pomińmy to, bo na obecnym eta-pie jest to już tylko szczegół dalszych działań realizatorów misji i ich komputerów.
Przyjmijmy, że w tym momencie interesują nas obliczenia najprostsze, z użyciem elementarnych wzorów fizycznych i co najwyżej kalkulatora do ich przeprowadzania, by było trochę szybciej i łatwiej, jako że do szacowania poziomu szukanych wielkości taki tryb poszukiwań i użyte do nich narzędzia w zupełności wystarczą.
Z podstawowych wzorów fizycznych, które powinniśmy pamiętać z okresu nauki w szkole średniej, przypomnijmy sobie ten na zależności w ruchu jednostajnie przyspie-szonym między czasem przebywanej drogi, jej długością i poziomem przyspieszenia.
W sytuacji, gdy drogę i przyspieszenie już przecież znamy, bo ich możliwe wartości zostały już przyjęte na zasadzie założenia – postać interesującego nas wzoru na obli-czenie brakującej wartości, jaką jest czas – zabrzmi w opisie następująco: Czas przeby-cia drogi w wymienianym tu ruchu jednostajnie przyspieszonym (z tym, że na razie bez hamowania u celu podróży) równy jest pierwiastkowi kwadratowemu z ilorazu podwojonej długości drogi, podzielonej przez wartość przyspieszenia.
W symbolicznym zapisie, stosowanym powszechnie w fizyce i technice, ma to oczy-wiście dużo prostszy wygląd: T = √2S/a.
Całkowity czas podróży ma być sumą czasów rozpędzania pojazdu i jego hamowa-nia, które w obecnych, szacunkowych obliczeniach możemy uznać za równe sobie, czyli T1 = T2 i T1 + T2 = Tc. Darowując sobie przydługie opisywanie wzoru na czas podróży powiedzmy od razu, że jego postać symboliczna będzie równa zapisowi: Tc = 2√S/a.
Od wzoru poprzednio podanego różni się on – jak widać – tylko dwójką wyprowadzo-ną przed nawias, czyli reprezentuje sobą wartość większą od wartości porównywanego poprzednika o √2, czyli o mniej więcej 1,41 raza.
Mało jest kalkulatorów kieszonkowych tak prostych, że funkcji pierwiastkowania nie mają, kalkulator jest też w zbiorze programów pomocniczych komputerowego systemu rodziny Windows Office, sądzę więc, iż każdy chętny będzie sobie mógł szybko i łatwo sprawdzić, że podróż do orbity wokółmarsjańskiej (skąd na niego samego jest już nie-daleko) może rzeczywiście trwać w jedną stronę, po przebyciu 400 mln km – i oczywi-ście z wyhamowaniem poziomu prędkości lotu pojazdu do wymaganych orbitowaniem parkingowym paru kilometrów na sekundę – prawie dokładnie 403.855 sekund, czyli około 4 doby, 16 godzin oraz 11 minut. Jesteśmy na miejscu!
Gdybyśmy uznali, że silniki zapewniające stałe, równe ziemskiemu, przyspieszenie są z jakichś tam powodów niedostępne i musielibyśmy zadowolić się silnikami również nieprzerwanie działającymi, ale dziesięciokrotnie, lub nawet stukrotnie słabszymi, to czas podróży wydłużyłby się nam odpowiednio o wartości √10, czyli 3,1623 i 10 krotną, a więc przy dziesięciokrotnym osłabieniu napędu wyniósłby 1.277.102sek, co oznacza 14 dób, 18 godzin, 45 minut i 2 sekundy, a w owym skrajnym przypadku było by to 4.038.550 sekund, czyli 46 dób, 17 godzin, 49 minut i 10 sekund.
Wyliczone wartości czasu wynikają z faktu, że moc silnika warunkuje wprost propor-cjonalnie poziom przyspieszenia w podróży, a przyspieszenie we wzorze na czas po-dróży występuje pod pierwiastkiem.
Jest to nadal dużo szybciej, niż to wyniknie z cytowanych powyżej i poniżej danych, dotyczących odbycia takiej podróży przy użyciu napędu chemicznego, a przytaczanych za inż. Zubrinem.
Proporcjonalnie też do wydłużonego czasu trwania podróży spadłoby zapotrzebowa-nie na pędnik (odpowiednik spalin rakietowych w silniku chemicznym) i energię do jego wyrzucania.
Nadal jest to więc dużo szybszy sposób osiągania celu kosmicznej podróży, niż jest to możliwe przy użyciu wyłącznie silników na paliwo chemiczne, a skrócenie czasu podróży odbywanej w Kosmosie to nie tylko ułatwienie jej przetrwania załodze, ale też i jej potanienie, bo pozwala znacznie zmniejszyć zabierane na nią zapasy żywności i wody, których już wyniesienie na orbitę jest bardzo drogie, oraz pozwoli bez porównania efektywniej wykorzystywać ludzką pracę i wiedzę wielu naukowców. Ponadto zmniejszone zapasy materiałów zużywalnych możemy w części zastąpić większą masą tak czynnych, jak i pasywnych osłon przeciwpromiennych, chroniących kosmicznych podróżników przed promieniowaniem przenikliwym, docierającym ze Słońca i z głębi Kosmosu, co poprawi zdrowotny komfort podróżowania.
Pora zająć się teraz pozostałymi, poza mocą i czasem działania, parametrami na-pędu – znowu z największym możliwym uproszczeniem tematu, bo przecież bawimy się tylko w szacowanie obliczanych wielkości (a poza tym mało który dorastający i dorosły w czynne względem nas działania Świętego Mikołaja jeszcze wierzy, a już zwłaszcza w to, że te prezenty to od niego), pozostawiając więc w spokoju nadzieje na taki dar i nie udając wszechwiedzących wszystko od początku konstruktorów, ale zachowując świadomość, że omawiany pojazd wykonać będziemy musieli sami – zadbajmy tylko o wiarygodność danych fizycznych, a gotowy do drogi pojazd kosmiczny będziemy sobie mogli przynajmniej na razie jakoś wyobrazić.
Z dostępnych na Ziemi surowców energetycznych wykorzystywanych w znanych nam technologiach produkcji i uwalniania energii najbardziej wydajnymi jej źródłami, w przeliczeniu na jednostkę masy jej nośnika są oczywiście pierwiastki promieniotwór-cze.
Wybieramy taki z nich, który w rozpadzie emituje cząstki alfa, czyli po prostu dwukrot-nie zjonizowane jądra helu, które są względnie łatwo sterowalne polem magnetycz-nym, bo każda taka cząstka wokół ujemnego bieguna zwykłego magnesu sztabkowego zakreśla łuk o promieniu 4,5cm.
Będzie to izotop plutonu o masie atomowej 239, który wraz z izotopami innych pier-wiastków promieniotwórczych, przede wszystkim uranu, stosowany jest jako paliwo w reaktorach niektórych, tzw. powielających elektrowni atomowych i główny ładunek eks-plozywny demontowanego w ostatnich czasach arsenału nuklearnego, nie będzie więc nazbyt trudne, pomijając tu politykę i wynikające z niej normy administracyjno - wojskowe, zaopatrzenie się weń do napędu naszego pojazdu.
Tu mała dygresja: technologie energetyczne bazujące na rozpadzie pierwiastków promieniotwórczych należą do ścisłej światowej czołówki pod względem bezpieczeń-stwa użytkowania, pozostawiając daleko w tyle pod względem niewyrządzania szkód w zdrowiu i życiu ludzkim (o ile tylko taki był zamiar jej użytkowania) znakomitą większość spośród wszystkich naszych technik i technologii, którymi traktujemy siebie samych, a także materię ożywioną i nieożywioną oraz zjawiska przyrodnicze, w tym przede wszystkim przepływy i przemiany energii.
O bezpieczeństwie długotrwałego przebywania ludzi w sąsiedztwie pracujących siłowni atomowych użytych do napędu środków transportu przekonują trwające już od dziesięcioleci nieustanne rejsy nawodnych i podwodnych okrętów wojennych, a także kilku lodołamaczy, używanych w Arktyce.
W przypadkach, gdy tym ruchomym nosicielom takich siłowni przydarzało się coś złego to winę ponosiły, co najwyżej, ich inne elementy techniczne, a nie same reakto-ry.
Nawet tak ze swej natury niebezpieczne urządzenia techniczne, jak bomby atomowe w przypadku katastrofy swego nosiciela (bombowce i okręty podwodne z bronią ato-mową na pokładzie) utrzymywały swój poziom zabezpieczeń i mimo znacznych często uszkodzeń korpusów samych bomb i całkowitego zniszczenia ich nosiciela, mającego je nadzorować – nie zadziałały samoczynnie ani razu.
Wszystko to, co napisałem w ostatnich kilku zdaniach to przecież fakty! Mimo to mało jest dla tzw. opinii publicznej, a w rzeczywistości najczęściej dla czystej wody demago-gów pragnących zaistnienia medialnego oraz podobnych im niedouczonych histe-ryków, równie zaciekle eksploatowanych straszaków, jak używanie energii atomowej w ogóle, nawet przeznaczonej dla celów pokojowych i zastosowanej do napędu środków komunikacji i transportu, nie wykluczając tych wynoszonych poza Ziemię.
I jak w każdym przypadku tego rodzaju zachowań – im mniejsza wiedza u owych ignorantów – tym większa histeria, demagogia i wrzawa.
Powinniśmy więc przedstawione wyżej fakty o bezpieczeństwie użytkowania różnych form technologii nuklearnych w ich obronie jak najczęściej przypominać, bo tech-nologie te w zastosowaniu do konstrukcji silników statków kosmicznych będą rozstrzy-gającym czynnikiem sukcesu w zdobywaniu przez ludzi, przez ich fizyczną tam obecność, przestrzeni kosmicznej. Te państwa i ich związki, które są już czynne na kierunku badań kosmicznych i którym jako pierwszym uda się przekonać własne opinie publiczne do powyższego poglądu – wysuną się zdecydowanie na czoło w poziomie uzyskiwanych efektów w dziedzinie badań kosmicznych. Miejmy świadomość, że pogląd ten szybko zyska poziom oczywistości w ocenie tyczącej go sytuacji.
Miało być lekko, łatwo i wesoło, momentami nawet zabawnie ( z racji pierwszego, te-rapeutycznego motywu, który skłonił mnie do tej pracy), ale walki z nachalnie przypominającymi się antynaukowymi fobiami nie sposób prowadzić ze stoickim spokojem, więc proszę o wybaczenie i już wracamy do naszego tematu głównego. Atomowy silnik naszego wymyślonego statku kosmicznego działając – najogólniej rzecz biorąc – na zasadzie magnetycznego zwierciadła parabolicznego wykonanego z twardych magnetyków
i z umieszczonym w jego ognisku reaktorem atomowym o sterowalnej mocy, lub może – w roli owego magnetycznego zwierciadła – z kołowego zespołu rurowych pojemników na ciekły tlen, równoległych wobec siebie i tworzących powierzchnię walca, z dostawionymi na przedzie i tyle owego zespołu pojemników kondensatorami elektrycznymi albo objęcie tych pojemników pierścieniowymi elektromagnesami, wytwarzającymi w każdym przypadku magnesujące ów tlen pole elektromagnetyczne (jak widać możliwości konstrukcyjnych jest sporo i wiele ich z pewnością można dodać) – będzie wyrzucał w przestrzeń kosmiczną strumień cząstek alfa.
Jedną z możliwych też zasad konstrukcyjnych rdzenia atomowego silnika kosmicznego można oprzeć na konstrukcji tzw. cyklotronu, który to przyrząd stosowany już był, a więc jest też i znany od połowy dwudziestego wieku.
Kontrolę nad geometryczną spójnością tego strumienia pędzących jonów helu, czyli cząstek alfa, zapewnią pierścieniowe kondensatory elektryczne o ich sterowalnym po-łożeniu względem osi silnika i zmiennym naładowaniu ładunkiem elektrycznym.
Drugi emiter powinien wysyłać nadwyżkowe elektrony, których liczbowo będzie dwa razy więcej, niż cząstek alfa, co robione będzie po to, by zneutralizować ładunek elek-trostatyczny silnika i całego pojazdu.
Możemy założyć, bo – przynajmniej teoretycznie – nie jest to niemożliwe, że cząstki alfa będą zachowywały całość tej energii, jaką uzyskają w momencie opuszczania emitujących je jąder plutonu. Zadaniem pól magnetycznych nie będzie zwiększanie energii emisji z silnika, a jedynie jej ukierunkowanie na podobieństwo funkcji dysz wylotowych rakiet chemicznych. I zrobią to z łatwością, bo – jak już wyżej wspomniałem – cząstka alfa w polu zwykłego magnesu sztabkowego, używanego chociażby w szkolnych pracowniach fizycznych, pomimo swojej dużej prędkości zakręt o 90 stopni koła wykona na promieniu 4,5 centymetra.
Energia ruchu każdej emitowanej cząstki jest znana, znane są też ich masy spoczyn-kowe, można więc zadać sobie pytania o łączną masę tych cząstek emitowanych w sekundzie pracy silnika przy jego nominalnym ciągu o mocy 784,8kW, lub 1067kM, potrzebnym do wytworzenia i utrzymania dla podróżującego osiemdziesięciotonowego statku założonego, równoważnego ziemskiemu, przyspieszenia i jaką łączną masę owych cząstek silnik ów wyemituje w czasie całej podróży.
Pozwoli to też ustalić masę atomowego paliwa, które na ten cel zostanie zużyte, oraz przy okazji – za inż. Zubrinem – oszacować masę silnika, z kompletem osłon antyradia-cyjnych, na około 4 do 6, a liczny nawet, że będzie to 10 ton. Po to, by odpowiedzieć na pierwsze z tych pytań należy przypomnieć sobie III zasadę mechaniki Newtona, okre-ślającą sposób oddziaływania na siebie nawzajem dwóch ciał fizycznych, oraz zasady zachowania energii. W naszych rozważaniach ciałem pierwszym będzie statek, a dru-gim strumień naładowanych elektrycznie cząstek, odrzucanych z silnika.
Z obu wyżej przywołanych praw fizyki wynika, że energie unoszone przez oba te obiekty w ustalonej jednostce czasu będą sobie równe co do wartości, a kierunki ich rozchodzenia się będą sobie przeciwne. Jest to intuicyjnie oczywiste.
Ciekawe jest jednak, czy z równą łatwością zgodzimy się na wielkość masy cząstek alfa wyrzucanych przez silnik statku w sekundzie pracy silnika. Wielkość tę wyliczymy ze wzoru, który wyprowadzimy z innego wzoru, tego na równoważność obu energii.
Dla oszczędności miejsca i czasu podam wynik końcowy przekształceń, który w opi-sie będzie miał brzmienie następujące: masa sekundowej porcji cząstek alfa wyrzuca-nych przez silnik statku równa będzie iloczynowi masy statku i kwadratu jego prędkości podzielonych przez kwadrat prędkości wyrzucanego strumienia cząstek, co w symbolicznym zapisie fizycznym ma postać: M2 = M1•V12 / V22, gdzie oznaczenia M1 i V1 określają masę statku i jego prędkość, a M2 i V2 określają te same cechy fizyczne sekundowej porcji strumienia cząstek.
Prędkość statku będzie wzrastała co sekundę o 9,81 m/s, a prędkość cząstek alfa wynosi 19.870km/s, więc podniesiony do kwadratu stosunek tych prędkości jest ułam-kiem tak małym, że pomnożona przez niego masa statku da wielkość rzędu 1,95 x 10-5 g/sek., lub w innym zapisie 0,0000195 g/s, co czytamy jako 195 dziesięciomilionowych części grama na sekundę.
Z wymnożenia otrzymanej tu wartości masy sekundowej porcji cząstek emitowanych przez silnik, mnożonej przez łączną wartość czasu podróży dowiemy się, że w całym czasie podróży (tj. w obie strony) wyemitowana będzie masa cząstek alfa równa mniej więcej masie 15,75g, a masa plutonu, zużytego do ich uzyskania wyniesie 941,2g, co oznacza kostkę o objętości 47,5 cm3, lub inaczej – sześcian o boku 3,63cm. Masa ła-dunku rozszczepialnego, umieszczonego w silniku, będzie naturalnie większa, bo jedynie drobna jej część ulegnie promieniotwórczemu rozpadowi.
W przeliczeniu natomiast na wodór, mogący być zużytym, po zjonizowaniu, przez wysokoenergetyczny silnik jonowy, wyrzucający zjonizowane protony z taką samą prędkością, jak miałby to czynić wymieniony wyżej silnik atomowy - była by to ilość tego pędnika na poziomie dwóch litrów skroplonego, ciekłego wodoru! Jest to więc – w po-równaniu do osiąganych mocy – naprawdę minimalne zużywanie pędnika na długo-okresowe osiąganie dużej mocy silnika, co pozwoli takim jonowym silnikom działać całymi latami z jednego ładowania silnika materiałem rozszczepialnym, czy tankowania zbiornika gazem pędnikowym, lub jego frakcją skroploną. Energię zapewni Słońce lub reaktor atomowy.
W przypadku zastąpienia silnika atomowego równoważnym mu silnikiem jonowym, zaopatrywanym w energię z promieniowania słonecznego i wyrzucającym wysokoenergetyczne jony o takich samych prędkościach, jaką mają cząstki alfa, opuszczające silnik atomowy – masa sekundowego wydatku pędnika i jego sumaryczne ilości będą takie same, jak te obliczone wyżej i podane dla cząstek alfa, a ta właśnie konstatacja pozwoliła mi dokonać porównania mas obu rodzajów zużywanych pędników. Promieniowanie słoneczne taki sam poziom mocy, jaki podałem dla omawianego kosmicznego silnika napędowego w jego wersji atomowej, przesyła, na wysokości orbity ziemskiej, średnio przez powierzchnię kwadratu o boku długim na 24,20m i powierzchni 585,672m2.
Silnik chemiczny wyrzucający ze swych dysz gaz o prędkości 3km/s i z wydajnością 0,1744kg/s zużyłby w czasie jednej doby – dla osiągnięcia takiej samej mocy napę-dowej – 15.068,16kg (ponad 15 ton) tych gazów. Jest to marnotrawstwo materii, (którą trzeba przecież z Ziemi wynieść w Kosmos) tak duże, że z pewnością kosmiczny trans-port i komunikacja w działalności inwestycyjno – gospodarczej, a nawet i badawczej nie będą – w dłuższej perspektywie – polegały na używaniu napędu chemicznego.
Z całą pewnością odejdzie on do lamusa historii szybko, a zachowa jedynie swą pozycję przy startach z Ziemi, gdzie nasza atmosfera jeszcze długo ograniczała będzie wybór innych, niechemicznych, metod napędu pojazdów startujących w Kosmos.
Wysokoenergetyczny napęd jonowy w którejkolwiek z form swego możliwego zasto-sowania zmieni sytuację tak bardzo, że wydaje się całkowicie uprawnione nazywanie tej sytuacji nowym, bez porównania intensywniejszym etapem wychodzenia naszej cywilizacji w Kosmos.
Żartobliwe powiedzenie lotnicze określające zależność zdolności lotnych samolotu od możliwości jego silnika mówi: daj mi odpowiedni silnik, a polecę na wrotach od han-garu!
Warto się uśmiechnąć na jego wspomnienie, ale trzeba też i zrozumieć początek za-sadniczej prawdy, jaka się w nim kryje: o zdolnościach lotnych powietrznego środka komunikacji decyduje (poza ważną tu, w środowisku powietrznym, doskonałością aero-dynamiczną samego płatowca) duża moc i proporcjonalna do niej lekkość użytego silnika, a o przebytym dystansie drogi – ilość zabieranego paliwa, jego energetyczna wydajność i sprawność zużywającego je silnika.
Mam nadzieję, iż udało mi się wykazać, że w dziedzinie podróży załóg ludzkich na pokładach statków kosmicznych znaczenie to nie zmaleje, bowiem z porównania po-wyższych obliczeń czasu lotu do okolic Marsa z tymi danymi, które w swoim projekcie takiej wyprawy podaje inż. Robert Zubrin – wynika, że używając odpowiedniego napędu można jej czas skrócić trzydziestoośmiokrotnie (38 razy!) – z 6 m-cy (180 dób) do 4,7 doby.
Wynik ten może być nawet lepszy, gdy konfiguracja obu planet będzie korzystniej-sza, dając mniejszą odległość między nimi, ale dużo ważniejsze jest, że przy użyciu napędu atomowego lub wysokoenergetycznego jonowego można będzie odbyć omawianą podróż – tak odlot jak i powrót – w każdym czasie i kierunku, nie licząc się specjalnie z wzajemnym położeniem planet w chwilach rozpoczynania i kończenia podróży, bowiem tzw. studnie grawitacyjne Ziemi i Słońca oraz każdego innego dużego ciała kosmicznego będą, w każdym wybranym na podróż czasie, w pełni pokonywalne i to w każdym obranym kierunku lotu – dlatego też dysponowalne moce napędowe i czas potrzebny do pokonania owych grawitacyjnych sił hamujących, ograniczające dzisiaj poważnie nasze możliwości, wliczyłem dla uproszczenia do żądanych mocy i warunków potrzebnych dla pokonania całego dystansu drogi. W każdym też momencie trwania podróży odbywanej z użyciem takiego, stosownego do niej, napędu, podróżnicy i dysponenci lotu zachowywali będą pełną zdolność decyzyjną do kształtowania celu tej podróży, z jej natychmiastowym przerwaniem i rozpoczęciem powrotu - włącznie.
Do tej chwili natomiast, z powodu stosowania napędu chemicznego, jako głównego i ewentualnego posiłkowania się przyciąganiem grawitacyjnym planet, jako napędem dodatkowym – elementem decydującym o czasie startu wszystkich misji, nawet bezzałogowych, są bowiem tzw. okna startowe, czyli ograniczone czasowo momenty korzystnego wzajemnego położenia w przestrzeni Ziemi i docelowego obiektu misji, oraz ewentualnych planet pomocniczych, a także zachodzi obowiązek takiego planowania tras sond kosmicznych, w tym i międzyplanetarnych obiektów załogowych, by trasy te położone były prawie całkowicie w pasie ekliptyki, czyli tam, gdzie krążą wszystkie planety i by ich kierunek lotu był zgodny z ruchem planet. Ograniczenie to pokonaliśmy w pełni jak dotąd tylko raz, w wykonanej przez NASA misji badawczej aparatem o nazwie Ulisses, której celem było badanie przestrzeni kosmicznej nad biegunami Słońca, ale była nam do tego celu niezbędna pomoc grawitacyjna Jowisza.
Oczywiste jest też, że podróż rozpoczęta z użyciem napędu wyłącznie chemicznego pozbawiona jest niemal całkowicie swobody manewrowej w skali makro, czyli tej, którą napędy permanentne zapewniają w stopniu całkowitym.
Widać więc wyraźnie, że możliwości, jakie stwarza kosmicznym podróżnikom ato-mowy napęd w porównaniu do tych osiągalnych przy użyciu napędu wyłącznie che-micznego można porównać z proporcją pomiędzy w pełni sterowalnym lotem pasażer-skim transatlantykiem a dryfowaniem tratwą Kon-Tiki, bowiem w zasięgu załóg wypo-sażonych w pojazd o atomowym napędzie znajdzie się nawet Pluton (tym razem jako planeta oczywiście), dokąd można będzie dolecieć z pełną swobodą manewru w czasie całej podróży, sporo czasu popracować i wrócić w czasie poniżej roku!
W liczbach wyglądałoby to następująco: do Plutona (odległość 39,5 j.a. (jednostek astronomicznych), czyli średnio o tę liczbę tyle razy dalej, ile wynosi odległość Ziemi od Słońca) czas podróży w jedną stronę, z wyhamowaniem u celu, wyniósłby 1.551.725s, czyli 17dób, 23godz, 2min, 5s. Do Marsa, przy najkorzystniejszej odległości 55mln km byłby to czas podróży równy 149.754s, czyli 1dobę, 17godz., 35 min. i 54s, czy wreszcie do Księżyca 3godz, 28min. 33s. Napędy permanentne, czyli stałego działania, wykorzy-stujące odrzut cząstek o wysokiej prędkości, wykazują tu swoją bezdyskusyjną przewa-gę nam najbardziej nawet wydajnymi, ale krótko impulsowymi napędami chemicznymi, nawet wspomaganymi w efektach swego działania grawitacyjnie przez mijane planety.
Podany wyżej przykład silnika, dającego stałe przyspieszenie sto razy mniejsze od ciążenia ziemskiego będzie miał moc – dla osiemdziesięciotonowego statku naturalnie – zaledwie 7,848kW, co jest równoważne mocy promieniowania słonecznego, przecho-dzącej na wysokości orbity ziemskiej przez 5,86m2 powierzchni, a na wysokości orbity Marsa przez 16,28m2 powierzchni!
Warunkiem byłoby tylko stuprocentowe wykorzystanie owej energii, co w obecnych technologiach nie jest jeszcze możliwe, konieczne byłoby więc powiększenie owej po-wierzchni wychwytu, ale nie czyni to tego źródła energii nieosiągalnym, bo – na przykład – pięćdziesięcioprocentowa sprawność przejęcia energii promienistej Słońca jest już w dzisiejszych technologiach osiągalna, za wyjątkiem może jeszcze tylko bezpośredniej jej przemiany na energię elektryczną na fotoogniwach, bo one swą sprawnością nie przekraczają, jak na razie, poziomu 20%, a nie musimy się przecież przy takiej przemianie upierać.
Początkiem takiego korzystnego rozwoju sytuacji może być jedynie opracowanie, wytworzenie i skierowanie do użytkowania silników atomowych, lub równoważnych im silników jonowych, zasilanych energią słoneczną, bo bez nich przysłowiowe ko-smiczne odległości przerażać i zniechęcać będą wielu, a czas oczekiwania na wyniki każdej wyprawy liczony będzie – tak jak dotąd – w latach.
Odległości te to bowiem tylko relatywnie wielki straszak – możemy odebrać mu moc oddziaływania na naszą psychikę konstruując opisywane wyżej rodzaje napędów, a przy okazji dostanie się i kolejnym straszakom, jakimi są nieważkość i długotrwała pasywność przelotowa.
Posiadanie wymienionego wyżej narzędzia lokomocji z pewnością też spowoduje, że znacznie wzrośnie tempo gromadzenia wiedzy o bliskich nam obszarach przestrzeni kosmicznej (w obrębie naszego Układu Słonecznego), co oznaczało będzie niespotykanie wielkie potanienie efektów pracy wszystkich uczonych, pracujących dla tej dziedziny wiedzy. Można by się tu bawić w dowolnie efektowne porównania, ale warto uświadomić sobie i pamiętać tylko jeden podstawowy warunek – stanie się to tylko wówczas, gdy zmienimy nastawienie do energii atomowej na dużo bardziej pozytywne, niż to jest dzisiaj, przystępując bez wahań do budowy wykorzystującego ją silnika dla pojazdów kosmicznych.
Tylko wtedy będzie to napęd odpowiedni do stawianych mu zadań, oraz do czasu, jaki godzilibyśmy się na te zadania przeznaczać.
Energia atomowa jest bowiem dla nas takim samym narzędziem kształtowania środowiska jak ogień, bez którego nie sposób przecież wyobrazić sobie powstania i trwania naszej cywilizacji. Energię tę odkryliśmy i zastosowaliśmy do własnych potrzeb (jakiekolwiek by one nie były) stosunkowo niedawno, chociaż towarzyszyła ona życiu na Ziemi pod postacią tzw. promieniowania tła od zawsze, a najnowszą w tej sprawie informacją, odkrytą wspólnie przez naukowców radiologów i biologów jest fakt, że owo promieniowanie tła jest, dzięki takim swym cechom jak niewielkie i bardzo stałe natężenie tego promieniowania – korzystne dla prawidłowego funkcjonowania układu odpornościowego naszych organizmów, bo stymuluje go do wysokiego tempa działania, co - paradoksalnie – ma efekt działania terapii przeciwnowotworowej.
Jako dalszych argumentów na rzecz wygaszania ujemnych opinii, emocji i uprze-dzeń, towarzyszących zaangażowaniu społeczeństw w stosowanie energii atomowej wystarczą porównania statystyczne faktycznych korzyści i rzeczywistych, a nie mitycz-nych strat, jakie przynosi nam stosowanie i zakres użytkowania różnych systemów technologicznych w obróbce materii i obrocie energią we wszelkich dziedzinach działalności, w tym gospodarczej i naukowej, oraz lepsze rozumienie psychologicznych reakcji społeczeństw na efekty funkcjonowania tych technologii i stosujących je systemów technologicznych.
Przykładem najbardziej jaskrawej różnicy w nastawieniu do korzyści i kosztów pono-szonych przy eksploatacji określonych systemów technologicznych może być stosunek – z jednej strony – do motoryzacji, a z drugiej właśnie do energetyki atomowej.
Nawet w najbardziej niekorzystnym dla tej ostatniej roku funkcjonowania, jakim był rok katastrofy w Czernobylu (pomijając tu tylko końcówkę II Wojny Światowej związaną ze zrzuceniem bomb atomowych na Hiroszimę i Nagasaki, kiedy to cele ludzkich za-chowań nastawione były świadomie na niszczenie) – większą liczbą powodowanych ofiar śmiertelnych i tak obciążona była motoryzacja.
Przewaga ta z każdym dniem, a już zwłaszcza z każdym okresem weekendowo- świątecznym i pierwszymi opadami śniegu, rośnie nadal – pomimo osiągania przez fachowców związanych z motoryzacją znacznych sukcesów technologicznych w dziedzinie bezpieczeństwa biernego uczestników ruchu drogowego, ponieważ na całym świecie rośnie liczba samochodów i moc ich silników, mentalność kierowców i środowisko ruchu drogowego zmienia się niewiele, a energetyka atomowa stara się, i to z sukcesami, nie powielać starych błędów.
Dzieje się tak, ponieważ naukowców, inżynierów i techników pracujących w energe-tyce jądrowej i w jej ośrodkach normotwórczych, tak technicznych jak i prawnych owo ponure czernobylskie doświadczenie nauczyło wystarczająco wiele, by mogli oni nie dopuścić do powtórzenia się takiego zdarzenia. Jest na to szansa granicząca z pewno-ścią, bo to zaistniałe spowodowane zostało nie jakimikolwiek błędami konstrukcyjnymi w budowie tego bloku energetycznego, czy energią atomową jako taką, a jedynie ewi-dentnym błędem ludzkim w postaci ignorancji i niefrasobliwości, można wręcz powie-dzieć fanfaronady ośrodka decyzyjnego, którego to błędu algorytm, czyli katalog zda-rzeń został dokładnie rozpoznany i oceniony, a wnioski wyciągnięte z jego oceny wykorzystane zostały do ulepszenia metod budowy i nadzoru nad szeroko rozumianą eksploatacją tego rodzaju obiektów.
Ponadto wykonywanie zaleceń eksploatacyjnych i przestrzeganie norm bezpieczeń-stwa technologicznego w światowym przemyśle nuklearnym jest wspomagane kontrolą, sprawowaną przez wyspecjalizowaną agendę ONZ, jaką jest Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej z siedzibą w Wiedniu, a sprawność i skuteczność tej kontroli jest celem zgodnego działania mocarstw atomowych i szerokiej opinii międzynarodowej.
Na to, by do takiego samego poziomu samokontroli dorósł ogół kierowców samo-chodów, ich pracodawców i innych użytkowników dróg nie ma nawet co marzyć.
Motoryzacja jest i pozostanie najbardziej niebezpiecznym systemem środków tech-nicznych pozostającym w powszechnym użytkowaniu, codziennie bowiem przysparza nam ona dziesiątek ofiar śmiertelnych w wypadkach samochodowych, a mimo to jest i najprawdopodobniej pozostanie nadal powszechnie akceptowana – z całym bagażem skutków swego istnienia, jakie przynosi.
Energetyka atomowa, w tym i jej dział zastosowań przeznaczonych do napędu po-jazdów kosmicznych jest nam nie mniej potrzebna i powoduje znacznie mniej niż motoryzacja rzeczywistych zagrożeń, urojenia przeciwników jej stosowania tych zagrożeń nie zwiększają, bo tylko one same są rzeczywistymi zagrożeniami, a z czasem, gdy zaczną się wyczerpywać węglowe i węglowodorowe źródła energii, któ-rych spalanie ponadto już teraz stało się powodem poważnych kłopotów natury ekologicznej – stanie się ona i tu na powierzchni naszej planety dobrem wręcz podstawowym, starajmy się więc, by była bardziej sprawiedliwie oceniana.
Pasywność, czekanie, aż w bliżej nieokreślonej przyszłości coś samo się zdarzy w zakresie tworzenia kosmicznych napędów atomowych spowalnia w nieuzasadniony sposób rozwój naszej cywilizacji i rozzuchwala wszelkie ignoranckie, w tym i antyato-mowe kręgi opiniotwórcze, przydając im nienależnej pewności siebie. Musimy więc stale i zdecydowanie dawać odpór takim postawom i nie dopuszczać ignorantów do pozycji społecznej decydentów.
Z każdej fobii, w tym i z tej podsycającej i mnożącej lęki przed stosowaniem energii atomowej i opartej na niej energetyki trzeba się leczyć, dążąc do osiągnięcia poziomu racjonalnej oceny zjawisk, bo każda bez wyjątku fobia to tylko choroba świadomości.
No cóż, polemiczna zaciętość wobec przeciwników stosowania energii atomowej znowu mnie nieco poniosła, pora więc się otrzeźwić pytaniem: a co z naszą podróżą?
Jestem optymistą – odbędzie się na pewno, bo przecież nie zrezygnujemy z postępu w dziedzinie dot. nowych technologii w napędach pojazdów kosmicznych!
Oby tylko nie było to takie pewne, że znowu pierwsi będą Amerykanie, którzy już się przecież przygotowują do wyprawy na Marsa, w której użycie takiego napędu było by dużo bardziej celowe, niż chemicznego, na który – uwzględniając realia polityczne, naukowe i ekonomiczne oraz stan świadomości społecznej stojące na przeszkodzie do opracowania w Stanach Zjednoczonych Ameryki napędu atomowego do zastosowań kosmicznych – musiał zgodzić się inż. Zubrin.
Na jego obronę chciałbym tu tylko szybko dodać, że wyboru swojego stanowiska, co do rodzaju napędu, mającego być użytym w pierwszym locie na Marsa dokonał inż. Zubrin po gruntownej analizie sytuacji oraz istniejących obecnie możliwości w tej dziedzinie, a w rozważaniach nt. dalszych etapów badań i eksploracji Marsa w jednym z kolejnych rozdziałów swej książki napisał: ”rezygnacja z kosmicznych reaktorów jądrowych oznacza rezygnację ze zdobycia nowego świata.” Mam nadzieję, iż wielu ludzi zajmujących się odnośnymi dziedzinami nauki i działalności przemysłowej, a wraz z nimi pasjonaci sprawy – tak jak i autor niniejszego – zgodzi się z tym poglądem inż. Zubrina całkowicie.
W uzupełnieniu tej opinii chciałbym tylko z całym przekonaniem dodać, że opanowanie zasad budowy omawianego napędu oznacza szansę wejścia na trwałe do klubu najbardziej liczących się państw i ich związków czynnych w dziedzinie badań kosmicznych, a szansę na to – ze względu na rozwój i upowszechnienie atomistyki badawczej i stosowanej – ma już kilkadziesiąt państw, z których przynajmniej kilkanaście samodzielnie. Życzmy sobie, by Polska nie spóźniła się z przynależnością do tego klubu, a wyprzedzić nas mogą nawet kraje należące do niedawna do tzw. strefy Trzeciego Świata!
Ogólnoświatowemu poziomowi nakładów finansowych, przeznaczanych na badania kosmiczne w lotach do pozaziemskich celów badań, z udziałem załóg ludzkich w takich lotach, wzrostowi tempa tych badań i gromadzenia ich wyników oraz szybkości rozwoju technologicznego w służących m.in. i im działach nauki i techniki najbardziej mogłaby pomóc konstruktywna konkurencja do pierwszeństw w odkryciach, zdrowa rywalizacja w dążeniu do tych odkryć między porównywalnymi potęgami ekonomicznymi i naukowymi. Raz – w wyścigu do odwiedzenia przez ludzi Księżyca – już się ona zdarzyła, a jej korzystne efekty dla zaistnienia dokonań w dziedzinie badań kosmicznych fascynują nas do dzisiaj. Z dzisiejszego punktu widzenia był to brawurowy program – warto namawiać, by, z uwzględnieniem wszelkich narosłych po nim doświadczeń, został powtórzony – i to przez nas – Eu-ropejczyków!
Zjednoczona na obecnym etapie Europa zachodnia wraz z aspirującymi do związku z nią państwami Europy środkowej (stan na koniec roku 2002) i Rosja ze Wspólnotą Niepodległych Państw liczone łącznie posiadają z całą pewnością wystarczający potencjał intelektualny, ekonomiczny, zasobów kadr i środków materiałowych, w tym konstrukcji już powstałych i dających się wykorzystać do omawianego celu, by stworzenia całej infrastruktury potrzebnej do odbycia lotu ludzi na Marsa samodzielnie dokonać!
Lot na Marsa jest więc dobrym przykładem takiego celu, dążenie do osiągnięcia któ-rego może zjednoczyć i zdopingować do działania całą Europę, a z historii wiadomo, że najskuteczniej jednoczą najbardziej ambitne i najtrudniej osiągalne cele, a także
i współzawodnicy, budzący respekt potęgą swych możliwości.
Oby nie zdarzyło się tak, że w determinacji do osiągnięcia takiego celu technologicz-nego Europę wyprzedzi i zawstydzi Azja, która teraz przecież jest jeszcze znacznie bardziej od Europy rozczłonkowana politycznie. Niewiele wskazuje tam, jak na razie, na zmiany, ale i to może się przecież zmienić, bo my tu w Europie dajemy na wielu polach dowód sukcesu w działaniach zjednoczeniowych, a u azjatyckich decydentów wyraźnie ujawnia się dążenie do uzyskania przewagi technologicznej nad światem i odwaga decyzyjna. To dobry przyczynek dla inicjatyw zjednoczeniowych, przynajmniej o charakterze celowym. Doświadczenia w tej dziedzinie ludzkiej działalności w zjednoczeniowym organizowaniu społeczeństw, zdobywane w Europie, mogą być zauważone przez społeczności państw azjatyckich i wykorzystane w roli lokomotywy przyszłej akcji zjednoczeniowej. Trzeba tu jednak dodać, że włączenie się Azji w wyścig do zdobycia Marsa byłoby dla nas najsilniejszym chyba bodźcem dopingującym do działania, oby tylko nie niezbędnym.
Nowoczesna technika projektowania wspomaganego komputerowo pozwala tak dokładnie zbadać i przetestować konstrukcję i działanie najbardziej nawet skomplikowanego produktu, iż niezawodność jego funkcjonowania określona komputerowymi obliczeniami osiąga poziom starannie wypróbowanych prototypów.
Tak przecież było z najbardziej spektakularnym zastosowaniem tej nowoczesnej techniki w przypadku budowy amerykańskiego promu kosmicznego, który w konstrukcji
i testowaniu funkcjonowania powstawał na komputerach wielu firm dwu kontynentów, gdzie dla łączności szeroko wykorzystywano sieć satelitarną, a pierwszy swój lot odbył od razu z ludźmi na pokładzie i po wykonaniu zaplanowanych zadań wylądował zgodnie z założeniami. W podobnym stylu, niestety – z przyczyn jedynie ekonomicznych – jednorazowo, ale za to ze spektakularnym sukcesem wypróbowano w locie bezzałogowym jedyny egzemplarz kosmicznego promu rosyjskiego, nazwany Buran.
Ta technika projektowania nowych wyrobów przemysłowych jest też już powszech-nie stosowana również w europejskich biurach projektowych – dadzą się więc od sa-mego początku odeprzeć ewentualne wątpliwości czy nawet oskarżenia, że tworzone są nowe, niebezpieczne systemy techniczne o nieznanej niezawodności.
Naszym potencjalnym amerykańskim konkurentom z samej NASA – jej kierownictwu oraz Robertowi Zubrinowi osobiście, a także tysiącom jego współpracowników i przyjaciół z Towarzystwa Marsjańskiego – niczego lepszego nie można by życzyć jak właśnie tego, by jakaś inna potęga naukowa i ekonomiczna chciała na serio Stany Zjednoczone
i samą NASA wyprzedzić w dążeniu do takiego trudnego i szczytnego celu, jakim jest pierwszeństwo w lądowaniu ludzi na Marsie i rozpoczęciu przez nich jego badań. Wspomniałem wcześniej, że już raz tak przecież było!
Wielkość funduszy przyznawanych bowiem NASA przez Kongres USA w minionych latach były funkcją dużo bardziej sytuacji politycznej, niż potrzeby naukowej.
USA czując się zagrożone radziecką supremacją w badaniach kosmicznych z prze-widywaną możliwością wykorzystania tej przewagi do celów militarnych (do takich obaw przyznawano się w tym kraju z całą powagą) przystąpiły – decyzją swego prezydenta Johna Kennedy,ego – do zdecydowanej rywalizacji ze Związkiem Radzieckim w dążeniu do pierwszeństwa w wysłaniu ludzi na Księżyc, w którym – jak ogólnie wiadomo – zwyciężyły.
Co również ważne – technologie powstałe dla potrzeb zdobywania Kosmosu wła-śnie w USA najskuteczniej przenoszono do pozostałych, „niekosmicznych”, sektorów gospodarki i techniki, w wyniku czego doszło tam do tak znacznego przyspieszenia w jej unowocześnianiu, że powszechnie akceptowany pogląd mówi, iż rozmiary korzyści, jakie ów szeroko wdrażany postęp technologiczny przyniósł całej gospodarce Stanów Zjednoczonych – spłaciły koszty programu lotów załogowych na Księżyc.
Na owych korzystnych zmianach – poprzez współpracę z gospodarką USA i przez wysiłki na rzecz utrzymania równowagi w konkurencyjności gospodarek skorzystało wiele państw świata. Był to więc tylko wyścig, hazardowa gra, a nie planowo prowadzo-ne działania naukowe, bo politycy bardziej czują rywalizację, niż znaczenie spokojnie
i planowo zdobywanych celów naukowych, a mimo to wyścig ten pozostawił po sobie ogrom korzyści naukowych, technicznych, psychologicznych i ekonomicznych.
Ten korzystny stan rzeczy może się powtórzyć i w przypadku zdobywania Marsa, nie mówiąc już o splendorze uczestnictwa w tak wielkim wydarzeniu, a nikt z uczestników z pewnością nie będzie się czuł przegranym i to bez względu na kolejność osiągania celu.
Także i teraz względy prestiżu mogą się okazać najskuteczniejszym motywatorem, mobilizującym do działania polityków wszystkich stron, biorących udział w opisywanej tu rywalizacji.
Szansę na pewność i wielostronność sukcesu zwiększa 35 lat przemyśleń, jakie miał świat nauki i techniki kosmicznej w ocenie dokonanego amerykańskiego programu kosmicznego, oraz znacznie skromniejszy w tamtych czasach udział elektronicznych technik obliczeniowych w tworzeniu nowych produktów technicznych i w nadzorze nad ich funkcjonowaniem.
Stany Zjednoczone Ameryki będąc głównym fundatorem budowanej obecnie stacji kosmicznej Alfa rozdzieliły zamówienia na sprzęt dla tego programu po takich firmach, by – ze względu na położenie tych firm – pieniądze przeznaczane na realizację tych zamówień trafiały proporcjonalnie do tych samych jednostek administracyjnych (sta-nów), z których pochodziły podatki na nie zebrane.
Ten prosty zabieg polityczno-finansowy okazał się najskuteczniejszym posunięciem socjotechnicznym, zjednującym poparcie amerykańskiego społeczeństwa dla całego programu budowy stacji kosmicznej Alfa.
To bardzo pouczające działanie i doświadczenie, bo pozwoli taką drogą przekonać i Europejczyków, że duży program budowy sprzętu do badań Kosmosu to nie żadne wy-rzucone pieniądze, ale wiele godnie opłacanych stanowisk pracy we własnych krajach w dziedzinach wytwórczości alternatywnej dla produkcji militarnej, zwłaszcza elektronicznej, lotniczej i rakietowej, a także dla nie w pełni wykorzystanych mocy produkcyjnych w cywilnych i militarnych sektorach takiej produkcji. Da ono również nowy impuls do konwersji przemysłu militarnego na cele pokojowe.
Sądzę w związku z tym, że na poparcie programu budowy napędu nuklearnego dla obiektów kosmicznych jego entuzjaści i zwolennicy mogą liczyć również na poparcie sporej grupy zwolenników ruchu pacyfistycznego.
Udział Europy, liczonej jako całości (licząc w tym i Rosję, osłabioną kryzysem eko-nomicznym i mozolnie z niego wychodzącą) w światowym potencjale badań Kosmosu jest obecnie zawstydzająco niski, a przecież dla tego działu badań w dużym stopniu pracują m.in. ludzie kształceni dla potrzeb przemysłu lotniczego, elektronicznego (wli-czając w to i łączność satelitarną), oraz ogólnowojskowego wyposażenia, a także pra-cownicy licznych instytutów uczelnianych.
Wspominanym już wyżej niezbędnym impulsem inicjującym, mającym za zadanie przyjęcie przedstawianego tu celu i zjednoczenie planów krajów europejskich w dziedzinie technik kosmicznych oraz znaczące przyspieszenie realizacji tych planów – ma być, bardzo długo już oczekiwana, decyzja polityczna. Przykładem takiego marazmu jest ślimaczący się program niezależnej, europejskiej nawigacji satelitarnej Galileo.
Dla wypracowania tej decyzyjnej gotowości niezbędna jest zmiana mentalności euro-pejskich polityków, którzy w temacie badań Kosmosu ustawili Europę na pozycji słabiutkiego wasala Stanów Zjednoczonych – z postawy pasywnej na konstruktywnie aktywną, przywódczą i prowadzącą Europę ku światowemu przewodnictwu, zgodnie zresztą z dokumentem, przyjętym przez tych przywódców krajów Unii Europejskiej i nazwanym „Agendą Lizbońską.”
Nie da się tego osiągnąć inaczej niż przez podjęcie radykalnej decyzji wyznaczenia ważnego celu i czasu jego osiągnięcia, ponieważ na krasnoludki liczyć można tylko przy opowiadaniu bajek dzieciom - „Agenda Lizbońska” sama się w życie nie wprowadzi, bo bez gotowości decyzyjnej pozostanie tylko zbiorem pobożnych życzeń. Te sytuację może tylko zmienić nasz lobbing, nie wahajmy się więc przed nim!
J.F.Kennedy potrafił wysłuchać takich głosów doradczych i podjąć decyzje na ich podstawie, czy więc pójście w jego ślady jest dla europejskich polityków niemożliwe?
Redukcje liczebności wielu armii, w tym i europejskich, związane z zanikiem zjawi-ska „zimnej wojny” oraz idące za tym zmniejszanie zamówień na nowy sprzęt wojskowy prowadzą do zwalniania mocy produkcyjnych przemysłu i wykorzystywanych przezeń na cele tej produkcji środków finansowych, które z powodzeniem mogłyby być oddane programom badania Kosmosu, dając w wielu przypadkach zgodne z kwalifikacjami zatrudnienie demobilizowanym obecnie, od kilkunastu lat, kadrom.
Podjęcie tych działań zmniejszyłoby nastroje niespełnienia, frustracje i bezrobocie wśród najwyżej wykształconych i wykwalifikowanych kadr europejskiej inteligencji technicznej kształconej dla wojska i zatrudnianej w nim oraz dla pracowników odnośnych przemysłów, dając im (a z nimi i nam wszystkim) szansę satysfakcji z udziału w jednym z najbardziej ambitnych zadań, podejmowanych przez naszą cywi-lizację.
Zmniejszyć, lub nawet zlikwidować można było by lęk międzynarodowej opinii pu-blicznej przed konsekwencjami bezrobocia wśród naukowców-atomistów i równoważ-nych im pracowników przemysłu zbrojeniowego z byłego Związku Radzieckiego, którzy przy pracach na rzecz stworzenia i w jego następstwie – użytkowania nowoczesnego systemu napędów kosmicznych – byli by grupą fachowców równie obliczalną i akcep-towalną jak ich zachodni koledzy.
Udane przykłady współpracy przemysłów lotniczych państw Europy zachodniej – takie jak francusko-angielski program budowy naddźwiękowego samolotu pasażerskiego Concorde, czy realizowana do dzisiaj współpraca wielu państw z tamtego regionu w ponadnarodowym konsorcjum Airbus – EADS (pomijając przy tym liczne wspólne i na ogół bardzo udane programy zbrojeniowe) – wskazuje, że są to dobre, wewnątrzeuropejskie, wzorce organizacyjne.
Nie potrzeba więc niczego tworzyć od zera, bo nawet w rozwijaniu badań kosmicz-nych kraje Europy (na razie tylko zachodniej) współpracują już w organizacji ESA, two-rząc program budowy rakiet Ariane i wynoszonych nimi satelitów, a w okazjonalnych programach dochodziło już przecież do współpracy większości krajów europejskich, również tych spoza ESA. Bogate doświadczenia z misji odbywanych w lotach załogo-wych w Kosmos przez kosmonautów wpierw radzieckich, a potem rosyjskich też są zdecydowanie nie do pogardzenia, tym bardziej, że w pilotowanym przez były Związek Radziecki programie Interkosmos swoje pierwsze doświadczenia w dziedzinie załogowej obecności ludzi w Kosmosie zdobywały kraje Europy wschodniej.
Ponadto wypróbowana już praktycznie rosyjska rakieta Energia ze swoim stutono-wym udźwigiem jest w stanie z łatwością wynieść na wokółziemską orbitę cały omawiany wyżej pojazd w jednym kursie. Jedyną pretensję można więc mieć za niewykorzystywanie tego istniejącego potencjału ludzkiego, infrastrukturalnego i nagromadzonych doświadczeń.
Jest przecież już to, co najważniejsze – istniejące i potencjalne kadry i instytucje z ich wcale nie małymi doświadczeniami, moce produkcyjne, projekty konstrukcyjne i powstałe na ich bazie produkty, oraz sprawdzone wzorce współpracy.
Jest też nowy, porywający (i tylko obecnie wydający się być szczytem marzeń) cel oraz potencjalny konkurent, który dążeń do osiągnięcia tego celu nie ukrywa (nie byli-byśmy więc sami na drodze do niego), jesteśmy nie mniej przedsiębiorczy niż Amerykanie, a to, czego nam jedynie brakuje dla podjęcia tego tematu badawczego, to tylko wola polityczna.
Jej brak można w pewnym stopniu wytłumaczyć faktem, że jedność wszystkich eu-ropejskich narodów jest dopiero tworzona, nie jesteśmy, co prawda, na początku tej drogi, ale też i daleko nam jeszcze do jej końca. Początek i pierwsza połowa roku 2002, kiedy zacząłem pisać to wystąpienie, to trwający nadal gorący okres negocjacyjny w przyjmowaniu nowych krajów do Unii Europejskiej z najbardziej drażliwym tematem problemów rolnictwa i swobody poszukiwania pracy na całym terenie Unii przez bezrobotnych z krajów wstępujących do niej, dobrze było by więc – dla poprawy nastrojów – poszukać dziedzin życia, w których nie ma takiego skonfliktowania, jak w podstawowych, do tego jeszcze restrukturyzowanych działach gospodarki. Czas, jaki minął od napisania powyższego zdania do końca 2007 roku niewiele, w omawianej tu problematyce, zmienił, niestety.
Badania kosmiczne i rozwój obsługującego je przemysłu mogłyby być takim, jedno-czącym i energetyzującym europejską współpracę naukową, tematem. Tematem wprawdzie nie nowym i z miesiąca na miesiąc wzbogacanym o nowe informacje (na razie niestety tylko z Ameryki), a mogącym być szansą rozwojową dla czołowych technologicznie przemysłów krajów europejskich i pasjonującą przygodą intelektualną dla nas wszystkich. Europa (i nie tylko ona!) potrzebuje perspektywicznych programów technologicznych, dla których zadanie badawczej podróży na Marsa mogłoby być jednym z możliwych zamówień do ich rozwijania.
Motywację do szerokiego i energicznego prowadzenia tej działalności badawczej, włącznie z długotrwałym przebywaniem ludzi na odległych obiektach kosmicznych znacznie pogłębi świadomość wykorzystania zdobywanych tam umiejętności i nowych możliwości dla zapewnienia ludziom spełnienia potrzeby najelementarniejszej, jaką jest potrzeba obronna przed możliwą zagładą całego życia na Ziemi, spowodowaną przez niepowstrzymany w porę przez ludzi upadek na nią komety lub planetoidy.
Było by wspaniale i w pełni dla nas honorowo, gdyby i Polski nie zabrakło wśród krajów realizujących taki program badań i inwestycji w nowe napędy kosmiczne, z jego obronnym rozwinięciem, bo mamy przecież wśród siebie wielu ludzi, którzy umieliby w nim wiele zdziałać. Czas realizowania takiego programu przez Europę mógłby być po-równawczo dużo krótszy od okresu danego w swoim czasie NASA przez prezydenta Kennedy’ego, bo – jak wspomniałem wyżej – nie zaczynalibyśmy od zera, no i bez po-równania wiemy dzisiaj więcej, niż wtedy Amerykanie, na co się porywamy.
A pamiętajmy, że oni jednak mimo wszystko zwyciężyli i to z użyciem takiego poten-cjału naukowego i przemysłowego, który wówczas był niższy od tego, jaki Europa ma dzisiaj, przy tym w przestrzeni kosmicznej nie ponosząc strat w ludziach!
Że nazbyt zuchwałe marzenia na dzisiejszą, polską rzeczywistość gospodarczą?
Po pierwsze – ich cel nie przekracza ogólnoeuropejskich możliwości, z czasem przygotowań porównywalnym z wyznaczonym sobie przez Amerykanów, a po drugie – cóż warte były by marzenia, gdyby przystępowało się do nich ze skarlałą odwagą?
Sumując argumenty za podjęciem się przez całą zjednoczoną Europę zadania wy-słania ludzi na Marsa i szukania w tym zadaniu lokomotywy postępu technologicznego
i cywilizacyjnego (a także politycznego, pomagającego w jednoczeniu narodów naszego kontynentu, bo nic tak mocno nie jednoczy jak wspólnie odniesiony sukces, oraz w przyszłości, oby niedalekiej, również astroinżynieryjnego dla celów obronnych przed zderzeniami z obiektami kosmicznymi) i kończąc obecnie na tym temat można wyrazić nadzieję, że znajdzie się na jej terenie polityk lub ich grupa, którzy ów temat docenią
i pomogą Europie podarować sobie szansę na jedyną w swoim rodzaju, ogólnoeuropejską jedność i satysfakcję ze wspólnego dzieła. Sukces wspólnie odniesiony (a jest on tu jak najbardziej możliwy!) jednoczy – to przecież wiadomo nie od dziś! Trzeba tylko mieć odwagę i niezbędną determinację, by do niego doprowadzić!
Nie bójmy się stanąć do takiej rywalizacji, bo ona nikogo nie upokorzy i nie jest żadną gwarancją przegranej w proponowanym wyścigu, wystarczy tylko być wśród tych, którzy osiągną, zakładany tu, cel!
Stany Zjednoczone Ameryki miały w odpowiednim czasie przywódcę o poziomie determinacji wystarczającym do podjęcia tak trudnej, a zarazem fascynującej decyzji
i bardzo dobrze na tym wyszły.
Kolej na Europę, na Europejczyków, bo i nas stać na zdobywanie najtrudniejszych celów! Miejmy tylko odwagę do tego, by przestać być niemym cieniem Ameryki!
Wierzę w zdolności Europejczyków i ich potencjał intelektualno-ekonomiczny oraz w to, że wielu obywateli Europy podziela moje poglądy. Organizujmy się wokół tego tematu i zabierajmy głos!
Zdzisław Orłowski, Złotów - treść podstawową zakończyłem w okresie luty - czerwiec 2002 roku, rozszerzenia i modyfikacje czyniłem na bieżąco do chwili jego pu-blikacji

Postscriptum z końca kwietnia 2003 roku:
Wojna w Iraku, która tak skonfliktowała Europę wokół stanowiska wobec amerykań-skiej interwencji w tym kraju dowiodła raz jeszcze, że nie ma zbyt wielu dziedzin i kie-runków działań, na których cała Europa wraz z Rosją i państwami wyłonionymi z byłego Związku Radzieckiego mogłyby zamanifestować jedność i niezależność od Stanów Zjednoczonych i innych mocarstw, a programy badań kosmicznych i tworzenia służącego im oprzyrządowania mogłyby takim tematem być.
Przy precyzyjnie zaprogramowanych i konsekwentnie wykonywanych działaniach oraz odrobinie szczęścia nikt przy tym nie zginie i żaden kraj oraz siła polityczna nie zostanie poniżona – a wręcz przeciwnie – mogą one udowadniać własną wartość i tą metodą umacniać własne oraz wspólne poczucie godności, uśmierzając tym samym, przynajmniej w pewnym stopniu, istniejące jeszcze między nami rozdźwięki i różnice polityczne.
Umacnia się też coraz bardziej w świecie przekonanie