Od Apollo do Artemis – pytania o sens misji załogowych

USA było już późne popołudnie, kiedy 13 grudnia 1972 r. astronauta Eugene Cernan, dowódca misji Apollo 17, postanowił wygłosić bardzo krótką mowę na Księżycu. Za chwilę miał wejść po drabince do lądownika Challenger i w ten sposób stać się ostatnim – jak do tej pory – człowiekiem, który stał na największym satelicie Ziemi. Na tę okoliczność przygotował kilka podniosłych zdań. Mówił m.in., że opuszcza Srebrny Glob z nadzieją, iż ludzkość wróci na niego w nieodległej przyszłości.

Przerwa okazała się jednak bardzo długa.

Naukowiec w załodze

Wyprawa Apollo 11 z lipca 1969 r. przeszła do historii jako jedno z najbardziej doniosłych i spektakularnych wydarzeń w dziejach. Dlatego wiele osób zapamiętało nazwisko ­Neila Armstronga, pierwszego człowieka, który postawił stopę na Księżycu, i jego zdanie o „małym kroku dla człowieka, ale wielkim skoku dla ludzkości”.

Z Apollo 17 jest inaczej. Mało kto wymieni choćby jednego jej uczestnika. Nawet Amerykanie, bo ich entuzjazm do księżycowych misji dość szybko opadł. Z wyjątkiem Apollo 13, którego lot omal nie skończył się tragedią, kolejne, udane już lądowania na Srebrnym Globie i spacery astronautów prezentowały się na ekranach telewizorów niemal identycznie, a większości ludzi nie interesowały naukowe szczegóły misji. Pierwszy krok Armstronga śledziło na żywo ponad pół miliarda widzów na całym świecie. Ostatni spacer ludzi po Księżycu nie znalazł się nawet na czołówkach wieczornych wiadomości największych amerykańskich stacji telewizyjnych.

Tymczasem misja Apollo 17 okazała się wyjątkowa nie tylko dlatego, że była ostatnia. Astronauci Eugene Cernan i Harrison Schmitt (Ronald Evans, trzeci członek załogi, pozostał w module dowodzenia na okołoksiężycowej orbicie) pobili wiele rekordów poprzedników. W trakcie trzech spacerów spędzili łącznie ponad 22 godziny poza lądownikiem Challenger (załoga Apollo 11 tylko 2,5 godz.), oddalając się od niego na 7,6 km. Czterokołowym łazikiem Lunar Roving Vehicle pokonali prawie 36 km, o 10 więcej niż poprzednia wyprawa, ustanawiając rekord prędkości (18 km/h) mimo uszkodzenia tylnego błotnika (został naprawiony mapą i taśmą klejącą).

Harrison Schmitt był też pierwszym naukowcem, który znalazł się w księżycowej załodze – miał doktorat z geologii obroniony na Harvardzie. To efekt nacisku, jaki na NASA wywierała National Academy of Sciences. Środowisko uczonych nie chciało bowiem, żeby na Księżyc latali jedynie piloci, dlatego agencja wybrała i przeszkoliła grupę sześciu astronautów naukowców, wśród nich Schmitta.

Włączenie go do załogi okazało się bardzo dobrą decyzją. Na miejsce lądowania wyznaczono trudną, ale dzięki temu ciekawą geologicznie, okolicę: dolinę Taurus-Littrow. Znajdował się w niej m.in. krater Shorty, którego zbadanie było jednym z celów misji. Podczas drugiego spaceru po Księżycu Schmitt zauważył, że pod regolitem (warstwą pyłu i żwiru), który po prostu odgarnął nogą, znajduje się pomarańczowy osad kontrastujący ze wszechobecnym szarym gruntem i skałami.

Pobrane próbki okazały się stopionym materiałem pochodzenia wulkanicznego, w którym odkryto również czarne drobiny. Wprawdzie naukowcy wiedzieli, że ok. 4,4 mld lat temu występowały na Księżycu całe morza płynnej magmy, ale nietypowe ślady oceniono jako o co najmniej miliard lat młodsze. Zatem jego skorupa musiała pozostawać aktywna stosunkowo długo, co uznano za jedno z najważniejszych odkryć całego programu Apollo.

Polityka w kosmosie

Mimo tych niewątpliwych osiągnięć, amerykańscy politycy, mający na głowie m.in. krwawą i kosztowną wojnę w Wietnamie, dostrzegli znużenie opinii publicznej lotami na Księżyc. Fundusze NASA zostały obcięte, zmuszając agencję do skasowania trzech ostatnich wypraw (o numerach 18, 19 i 20) i tym samym zakończenia całego programu. Okrojony budżet przeznaczono na budowę promów kosmicznych, czyli pojazdów zdolnych latać tylko na stosunkowo niską orbitę okołoziemską.

Temat powrotu na Srebrny Glob pojawił się dopiero z okazji 20. rocznicy lotu Apollo 11. Prezydent George Bush ogłosił wówczas plan pod nazwą Space Exploration Initiative, który zakładał m.in. wysłanie ludzi na Księżyc, a następnie na Marsa. Pomysł pozostał tylko na papierze, bo za czasów jego następcy, prezydenta Billa Clintona, NASA postawiła na „szybsze, lepsze i tańsze” misje bezzałogowe. Kolejny zwrot to epoka prezydenta Busha juniora. W styczniu 2004 r. ogłosił on, że Księżyc znów staje się głównym celem amerykańskiego programu kosmicznego, a ludzie mieliby na nim wylądować nie wcześniej niż w 2015 r., ale nie później niż w 2020 r.

Jednak Baracka Obamy taki pomysł nie ekscytował, za to wyprawa na Marsa, być może poprzedzona lądowaniem na planetoidzie, owszem. Dlatego Kongres przeznaczył spore pieniądze na Space Launch System (SLS), czyli budowę potężnych rakiet w sporym stopniu opierających się na częściach i technologii pochodzących z promów kosmicznych przechodzących wówczas na emeryturę. Miały być porównywalne lub nawet potężniejsze niż Saturn V, który wynosił w kosmos statki Apollo. Zadziałał tu także czynnik społeczno-polityczny, bo kosztujący miliardy SLS dawał pracę tysiącom potencjalnych wyborców w różnych stanach.

Kiedy nastał Donald Trump, również i jego zainteresowanie wzbudzał Mars, bo dzięki lądowaniu pierwszych ludzi na Czerwonej Planecie Ameryka mogłaby „znów stać się wielka”. Zapał nowego prezydenta szybko jednak ostygł, gdy szef NASA grzecznie mu wytłumaczył, że nie ma na to szans przed upływem pierwszej kadencji. Nawet gdyby agencja otrzymała gigantyczne pieniądze, jakimi jeszcze nigdy nie dysponowała. Dlatego administracja Trumpa wykonała zwrot ku Księżycowi, na którym – z woli prezydenta – NASA miała znów umieścić ludzi (przed 2024 r.), a następnie zbudować bazę i szykować się do skoku na Marsa. Tak powstał program Artemis, czyli po polsku Artemida. Imię greckiej bogini, m.in. łowów i płodności, zostało wybrane nieprzypadkowo – była siostrą bliźniaczką Apolla. No i chciano, by tym razem na Księżycu wylądowała pierwsza kobieta.

Choć po wyborze na stanowisko prezydenta Joe Bidena pojawiły się obawy, że znów nastąpi zmiana priorytetów NASA, nie anulował on jednak projektu poprzednika. 16 listopada tego roku z Centrum Kosmicznego im. Kennedy’ego na Florydzie wystartowała najpotężniejsza rakieta (SLS) od czasów programu Apollo realizująca pierwszą misję programu Artemis. Jej główny 65-metrowy moduł napędzały cztery silniki zasilane 2,76 mln litrami ciekłego wodoru i tlenu, a wspomagały go dwie boczne rakiety na paliwo stałe (koncept przejęty z wahadłowców). W górnej części SLS umieszczono zaś załogowy pojazd Orion, który właśnie wraca na Ziemię z lotu w pobliżu Księżyca. Na razie tylko z trzema manekinami wyposażonymi w tysiące czujników, dzięki którym da się ocenić, na co będą narażeni (m.in. przeciążenia, promieniowanie kosmiczne) członkowie czteroosobowej wyprawy załogowej Artemis II. Ma ona wystartować wiosną 2024 r., ale nie zakończy się lądowaniem na Księżycu. Ono, w ramach misji Artemis III, planowane jest w kolejnym roku – na Srebrnym Globie będzie przebywać przez niecały tydzień dwoje astronautów (pozostała dwójka pozostanie na około­księżycowej orbicie).

Problemy do rozwiązania

Pod kilkoma względami Artemis bardzo się różni od swojego brata bliźniaka. Po pierwsze, Amerykanie zaprosili do współpracy inne kraje. Moduł serwisowy – jeden z dwóch, z których składa się Orion – został wyprodukowany przez Europejską Agencję Kosmiczną. Pomoże ona również w konstrukcji niedużej stacji przesiadkowej Gateway (przejście) na orbicie Księżyca, a załogi nie będą złożone wyłącznie z amerykańskich astronautów (już w Artemis II ma wziąć udział Kanadyjczyk).

Po drugie, NASA współpracuje na bezprecedensową skalę z prywatnymi firmami. SpaceX Elona Muska nie tylko wygrała konkurs na budowę lądownika księżycowego Starship Human Landing System, ale także wyniesie go w kosmos za pomocą własnych rakiet. Będzie to pionierska operacja, gdyż Starship HLS najpierw poleci na orbitę wokół Ziemi. Tam zaczeka na dodatkowe paliwo, które dostarczą rakiety SpaceX, i ruszy w kierunku Księżyca, by przyjąć na pokład część załogi z Oriona.

Po trzecie, miejscem lądowania astronautów ma być południowy biegun Księżyca, a dokładnie okolice krateru Shackleton, którego wnętrze jest schowane cały czas w cieniu, dzięki czemu może się tam znajdować zamrożona woda (przyniesiona np. przez komety). Na jej obecność wskazują m.in. dane sondy Lunar Prospector, badającej Księżyc z orbity pod koniec lat 90.

Przebywanie dwuosobowej załogi w rejonie bieguna będzie oznaczało narażenie ludzi na ogromne różnice temperatur oraz pracę z latarkami jako jedynymi źródłami światła. Dlatego w NASA powstają nowe kombinezony wytrzymujące nie tylko skrajne gorąco i zimno. Mają się też same oczyszczać – dzięki wplecionym nanorurkom węglowym – z wszechobecnego pyłu. Składa się on z drobinek o ostrych krawędziach (pod tym względem przypomina sproszkowane szkło), a ponieważ jest naładowany elektrycznie, łatwo osiada na skafandrach i potrafi je uszkadzać, czego doświadczyli astronauci misji Apollo. Może być też groźny dla płuc. NASA ma więc sporo problemów do rozwiązania, dlatego nie jest jeszcze pewne, że powrót ludzi na Księżyc nastąpi za trzy lata. Poza kwestiami technicznymi mogą bowiem pojawić się przeszkody natury politycznej.

Do tego czasu Artemis pochłonie aż 93 mld dol. (licząc od 2012 r.), a tylko 8 proc. obywateli USA uważa, że powrót na Księżyc powinien być dla NASA priorytetem (7 proc. wskazuje Marsa). Woleliby, by agencja skupiła się na badaniach związanych z ochroną klimatu oraz szukaniu planetoid zagrażających Ziemi. Jeśli więc Artemis III dojdzie do skutku, nie wiadomo, co nastąpi dalej. Amerykańska agencja kosmiczna planuje bowiem pauzę w lotach załogowych do 2028 r., a niedługo później budowę pierwszej bazy księżycowej. Tylko czy ta przerwa nie potrwa znacznie dłużej, skoro każde wystrzelenie rakiety programu Artemis będzie kosztowało ok. 4 mld dol.? Za czasów Apollo budżet NASA stanowił aż 4,5 proc. federalnego, dziś jest 9 razy mniejszy.

Roboty na pokład

Z załogową misją księżycową jest jeszcze jeden kłopot. Po co, mianowicie, chcemy wrócić na Srebrny Glob? Odpowiadając na to pytanie, obecny szef NASA Bill Nelson wygłasza standardową formułkę o wspieraniu odkryć naukowych, zapewnieniu korzyści ekonomicznych, inspirowaniu przyszłych pokoleń naukowców i inżynierów. Mówi też o konkurencji z innymi państwami. Tym razem nie będą to Sowieci, ale Chińczycy, którzy coraz śmielej poczynają sobie w kosmosie – ostatnio ukończyli budowę własnej okołoziemskiej stacji orbitalnej, a trzy lata temu wysłali łazika na Księżyc i też przebąkują o locie załogowym oraz budowie stałej bazy.

Amerykańska dziennikarka Marina Koren w „The Atltan­tic” opisuje swoje rozmowy z ekspertami o podróżach kosmicznych. Wielu z nich, nieco zawstydzonych jakby wygłaszali bluźnierstwo, przyznaje po cichu i nieoficjalnie, że nie ma naprawdę przekonujących argumentów, by wysyłać ludzi na Srebrny Glob i dalej, na Marsa. Roboty, owszem. Ale człowiek wcale nie musi tam lecieć, bo wiążą się z tym liczne i poważne problemy.

Astronautom trzeba zapewnić wodę i żywność, co w tym drugim przypadku podczas krótkiej misji na Księżyc nie stanowi kłopotu, jednak w trakcie wyprawy na Czerwoną Planetę stanie się niebagatelnym zadaniem logistycznym. Być może astronauci będą zmuszeni sami uprawiać rośliny i wytwarzać z nich pożywienie. Nie wiadomo również, jak zareaguje ludzkie ciało, które nie jest przystosowane do długiego przebywania w kosmosie przeszywanym przez groźne promieniowanie, m.in. pochodzące ze Słońca (jesteśmy przed nim chronieni dzięki polu magnetycznemu Ziemi).

A to niejedyne zagrożenie. Na przykład w 2020 r. prestiżowe czasopismo medyczne „The New England Journal of Medicine” poinformowało o badaniach przeprowadzonych wśród jedenaściorga zdrowych astronautów, którzy spędzili dłuższy czas (przeciętnie 7 miesięcy) na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Sprawdzano, jak w stanie nieważkości zachowują się płyny w ludzkim ciele. I okazało się, że zahamowaniu może ulec normalny przepływ krwi w żyłach – potrafi ona powędrować w odwrotnym kierunku niż normalny. Co gorsza, u jednego z astronautów wykryto zakrzep (choć w rodzinie nie było żadnych tego typu problemów), co wymagało podawania mu leków – otrzymał w sumie 33 zastrzyki, a następnie doustny lek przeciwzakrzepowy, który musiał dopiero dostarczyć statek transportowy. NASA nie była bowiem przygotowana na taką okoliczność. Co ciekawe, po powrocie na Ziemię stan astronauty zaczął się szybko poprawiać i po dziesięciu dniach po zakrzepie nie było śladu. Czy reakcja jego organizmu na stan nieważkości była wyjątkowa? Nie wiadomo.

Na razie nauka nie daje ostatecznej odpowiedzi na pytanie, czy ludzki organizm jest w stanie przetrwać w niezłej kondycji długotrwałą wyprawę kosmiczną. Być może będzie ona brzmiała: nie.

Te wszystkie problemy znikłyby, gdybyśmy zdecydowali, że od tej pory wyłącznie roboty będą w naszym imieniu eksplorować kosmos. Taka byłaby – przynajmniej na ten moment – najbardziej racjonalna decyzja. Oszczędzająca ludzkie zdrowie i życie, ale i pieniądze, bo wysłanie maszyn jest znacznie tańsze.