Eksploracja kosmosu

13 grudnia 1972 – Harrison Schmitt na tle modułu księżycowego LM oraz pojazdu LRV.

Eksploracja kosmosu – fizyczna eksploracja przestrzeni kosmicznej, zarówno przez bezzałogowe próbniki, jak i załogowe pojazdy kosmiczne. Rozwój dużych silników rakietowych na paliwo płynne, w pierwszej połowie XX wieku pozwolił na praktyczne spojrzenie na eksplorację kosmosu.

Bieżące przesłanki za eksploracją kosmosu to m.in. postęp naukowy i zapewnienie przetrwania ludzkości. Pojawiły się też ważne pytania polityczne i etyczne dotyczące eksploracji kosmosu, która często była wykorzystywana jako jeden z przejawów rywalizacji geopolitycznej, takiej jak na przykład zimna wojna.

Początki eksploracji kosmosu były napędzane przez wyścig kosmiczny pomiędzy ZSRR a Stanami Zjednoczonymi. Dwa bardzo ważne wydarzenia, umieszczenie na orbicie Ziemi pierwszego obiektu – sztucznego satelity Sputnik 1 4 października 1957, i lądowanie pierwszego człowieka na Księżycu 20 lipca 1969 w amerykańskiej misji Apollo 11, są często określane jako granice tego pierwszego okresu. Wiele ważnych celów zostało osiągniętych przez Związek Radziecki jako pierwszy, jak umieszczanie pierwszego człowieka w kosmosie – Jurija Gagarina na pokładzie pojazdu Wostok 1 w 1961 roku, czy pierwszy spacer kosmiczny, dokonany w roku 1965 przez Aleksieja Leonowa. W roku 1971 Rosjanie wystrzelili na orbitę pierwszą stację kosmiczną, Salut 1.

Po pierwszych 20 latach eksploracji, ciężar badań został przeniesiony z jednorazowych lotów na osprzęt wielokrotnego użytku, czego przejawem jest amerykański program lotów wahadłowców. Konkurencja zmieniła się we współpracę, co widać na przykładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Od początku lat 90. XX wieku osoby prywatne zaczęły interesować się turystyką kosmiczną. Duże rządowe agencje badań kosmosu zaczęły ponownie pracować nad załogowymi misjami na Księżyc i być może na planetę Mars po roku 2030.

Pierwszy lot kosmiczny

Pierwszym lotem kosmicznym (suborbitalnym) był lot niemieckiej rakiety MW 18014 (rakieta typu A4), która osiągnęła wysokość 176 km, wystrzelona z Peenemünde 20 czerwca 1944 roku^[1].

Pierwsze loty orbitalne

Pierwszym obiektem, który został pomyślnie umieszczony na orbicie Ziemi, był radziecki satelita Sputnik 1. Satelita ten wyniesiony został 4 października 1957 roku. Miał masę około 83 kg i prawdopodobnie poruszał się po orbicie Ziemi na wysokości około 250 km. Posiadał dwa nadajniki radiowe, pracujące na częstotliwościach 20 i 40 MHz, które emitowały impulsy, odbierane przez wszystkie radia na powierzchni planety. Analiza sygnałów radiowych została użyta do oceny gęstości elektronów w jonosferze, a temperatura i ciśnienie były przekazywane bezpośrednio poprzez długość impulsów. Sputnik 1 został umieszczony na orbicie za pomocą rakiety R-7. Satelita spalił się w atmosferze 3 stycznia 1958.

Sukces Rosjan spowodował przyspieszenie amerykańskiego programu kosmicznego, który bez powodzenia próbował wystrzelić satelitę Vanguard 1 na orbitę dwa miesiące później. 31 stycznia 1958 Amerykanie pomyślnie wystrzelili próbnik Explorer 1 za pomocą rakiety Juno. Wcześniej muszki owocowe zostały pierwszymi zwierzętami w kosmosie.

Pierwszy człowiek w kosmosie

Pierwszym załogowym lotem kosmicznym była misja Wostok 1, w czasie której 27-letni kosmonauta Jurij Gagarin 12 kwietnia 1961 r. dokonał jednego kompletnego okrążenia Ziemi w czasie ok. 1 godziny 48 minut. Obecnie rocznica pierwszego załogowego lotu w kosmos jest obchodzona jako Dzień Kosmonautyki, a także Noc Jurija.

Lot Gagarina odbił się na całym świecie szerokim echem nie tylko ze względu na pokaz przewagi radzieckiego programu kosmicznego nad amerykańskim, ale także ze względu na oczywisty początek nowej ery – ery załogowych lotów kosmicznych.

Pierwszy Amerykanin w kosmosie, Alan Shepard odbył lot w miesiąc po locie Gagarina w ramach programu Mercury. Jednakże pierwsze wejście na orbitę odbyło się dopiero prawie rok później – pierwszym obywatelem USA, który obleciał Ziemię w przestrzeni kosmicznej, był John Glenn. Chiny pierwszego astronautę umieściły w kosmosie dopiero 42 lata później. Na pokładzie pojazdu Shenzhou 5 poleciał pułkownik Yang Liwei.

Kluczowe postacie wczesnej eksploracji kosmosu

Marzenia o dostaniu się do zewnętrznych granic ziemskiej atmosfery zbliżyły się do praktycznej realizacji poprzez technikę rakietową. Niemiecka rakieta V2 była pierwszym sztucznym obiektem, który znalazł się w kosmosie, pokonując problemy z ciągiem i materiałami. W czasie ostatnich dni II wojny światowej technologia ta została pozyskana przez Amerykanów i Rosjan, wraz z jej projektantami. Początkowo dalszy rozwój techniki rakietowej był podyktowany pracami nad międzykontynentalnymi rakietami balistycznymi (ICBM – Inter-Continental Ballistic Missle), które mogłyby być nośnikami broni atomowej. Jednakże kiedy ZSRR wysłało pierwszego człowieka w kosmos, Stany Zjednoczone ogłosiły „wyścig kosmiczny” z Rosją.

Konstantin Ciołkowski, Robert Goddard, Hermann Oberth i Reinhold Tilling stworzyli zręby technologii rakietowej na początku XX wieku.
Wernher von Braun był głównym inżynierem nazistowskich Niemiec w zakresie prac nad rakietą V2. W ostatnich dniach wojny poprowadził konwój pracowników niemieckiego programu rakietowego do linii amerykańskich, gdzie się poddali i zostali przetransportowani do USA, gdzie pracowali nad rozwojem rakiet amerykańskich (stało się to w ramach operacji Spinacz, gdyż jako naziści nie mogli oficjalnie otrzymać azylu w Ameryce). Von Braun otrzymał amerykańskie obywatelstwo i poprowadził zespół, który stworzył i pomyślnie wystrzelił Explorera 1, pierwszego amerykańskiego satelitę. Później von Braun kierował Centrum Lotów Kosmicznych im. Marshalla, gdzie wraz z zespołem opracował rakietę Saturn V, która wyniosła pojazdy załogowe na Księżyc.
Początkowo, w wyścigu w kosmos wygrywał Siergiej Korolow, do którego osiągnięć należy rakieta R-7 i program Sojuz, który jest aktywny po dziś dzień. Korolow stał za pierwszym satelitą, pierwszym mężczyzną, pierwszą kobietą na orbicie, a także za pierwszym spacerem kosmicznym. Do chwili śmierci, jego tożsamość pozostawała ściśle strzeżoną tajemnicą. Nawet jego matka nie wiedziała, że jest on odpowiedzialny za stworzenie radzieckiego programu kosmicznego.

Inne kluczowe postaci to:

Walentin Głuszko był głównym projektantem silników w ZSRR. Głuszko zaprojektował wiele silników używanych w radzieckich rakietach, ale stale pozostawał w konflikcie z Korolowem.
Wasilij Miszyn, główny projektant podlegający bezpośrednio Korolowowi. Był prawdopodobnie pierwszym Rosjaninem, który przyjrzał się projektowi przechwyconej rakiety V2. Po śmierci Korolowa, Miszyna obarczono odpowiedzialnością za niepowodzenie Rosjan w osiągnięciu wielkiego propagandowego sukcesu, jakim byłoby umieszczenie pierwszego człowieka na Księżycu.
Bob Gilruth prowadził Kosmiczną Grupę Zadaniową, a także był dyrektorem 25 załogowych lotów kosmicznych. To Gilruth zasugerował Kennedy’emu, żeby to Amerykanie podjęli śmiałe wyzwanie w osiągnięciu Księżyca, co miało przywrócić pozycję lidera w wyścigu kosmicznym.
Christopher C. Kraft Jr. był pierwszym dyrektorem lotu NASA. Kraft nadzorował rozwój Kontroli Misji, a także związanych z nim technologii i procedur.

Krytyka

Wykonywanie pewnych zadań przez ludzi jest znacznie droższe, niż gdyby te same zadania były wykonywane przez roboty czy maszyny. Ludzie potrzebują dużych pojazdów kosmicznych, które są w stanie zapewnić podtrzymanie życia w surowych warunkach przestrzeni kosmicznej. Do wymogów stawianych przed takimi pojazdami należy zapewnienie hermetyczności i stabilności temperatury, wytwarzanie zdatnego do oddychania powietrza, odpowiednie zapasy jedzenia i picia, odprowadzanie nieczystości, systemy komunikacji głosowej, bezpieczeństwa (jak na przykład urządzenia do ewakuacji załogi), urządzenia medyczne itp. Istnieje także kwestia bezpieczeństwa pojazdu w ogólności. Utrata robota to tylko stracone pieniądze, natomiast w przypadku utraty załogi ludzkiej katastrofa rozpatrywana jest już w zupełnie innych kategoriach. Biorąc pod uwagę powyższe, bezpieczeństwo misji bezzałogowych nie podlega tak wielkim naciskom. Wszystkie dodatkowe koszty są porównywane z zaletami posiadania ludzi na pokładzie statku kosmicznego. Niektórzy krytycy uważają, że kilka przykładów zadań, gdzie ludzka interwencja jest niezbędna, nie równoważy gigantycznych kosztów wysyłania ludzi w kosmos.

XXI-wieczni orędownicy podróży kosmicznej kontynuują snucie marzeń o skrzydlatych pojazdach kosmicznych, obracających się stacjach orbitalnych, bazach księżycowych i koloniach na Marsie. Niektóre z tych wizji spełnią się. Jednakże w znacznym stopniu te motywujące wizje stoją na fundamentach z piasku... Eksploracja kosmosu nie jest XXI-wiecznym odpowiednikiem szlaku oregońskiego, a już na pewno nie jego romantycznej wizji, która obecna jest w świadomości współczesnych ludzi.

Roger D. Launius & Howard E. McCurdy, Imagining Space

Inni krytycy, tacy jak fizyk, laureat nagrody Nobla, Richard Feynman, głoszą, że w kwestii technik podróży kosmicznej nigdy nie osiągnięto przełomu. Oponenci tej opinii odpowiadają, że oprócz dużej ilości danych planetarnych, nieosiągalnych w inny sposób, rozwinięto bardzo dużo technologii pobocznych, takich jak komputer, laser itp.

Niektórzy krytycy twierdzą, że ze względu na gigantyczne odległości w przestrzeni kosmicznej, człowiek nigdy nie będzie w stanie osiągnąć więcej niż orbita Ziemi, lub – w najlepszym przypadku – odwiedziny naszych najbliższych sąsiadów w Układzie Słonecznym, a i to – pomijając jakiekolwiek postępy w obecnie czysto teoretycznych rozważaniach nad podróżami z prędkością nadświetlną – pochłonie olbrzymie ilości zasobów i będzie wymagało bardzo złożonego pojazdu, który i tak pomieści tylko niewielką grupkę ludzi. Osoby wspierające ideę podróży kosmicznych głoszą, że problemy te są nieistotne, ponieważ prawdziwa wartość podróży w kosmos tkwi w zapewnianiu idei, na której mógłby się skupiać prestiż narodu i patriotyzm. Sugerują oni, że właśnie z tego powodu administracja Billa Clintona blisko współpracowała z Rosją w kwestii Międzynarodowej Stacji Kosmicznej – Rosja dostała coś, z czego może być dumna, a przez to uzyskała czynnik stabilizujący w sytuacji niepokojów wewnętrznych. Z tego punktu widzenia, ISS jest stratą pieniędzy, na którą można sobie pozwolić, widząc w tym inne cele.

Niektórzy ludzie mają także obiekcje natury moralnej patrząc na olbrzymie koszty programów kosmicznych. Mówią, że tylko ułamek kwoty, na jaką opiewają budżety misji kosmicznych, miałby olbrzymi wpływ, gdyby przeznaczyć ją na walkę z chorobami i głodem na świecie. Jednakże w porównaniu z innymi kosztownymi przedsięwzięciami, takimi jak akcje zbrojne, eksploracja kosmosu otrzymuje bardzo niewielki procent ogólnych wydatków budżetów państw prowadzących programy kosmiczne (w przypadku USA – prawie zawsze poniżej 0,5%).

Ogólnie opinia publiczna popiera eksplorację kosmosu – zarówno załogową, jak i bezzałogową. Według ankiety, przeprowadzonej w lipcu 2003 roku, 71% obywateli USA zgodziło się ze stwierdzeniem, że program kosmiczny jest „dobrą inwestycją”, w porównaniu do 21% obywateli, którzy się sprzeciwili [1].

Niektóre osoby popierające eksplorację kosmosu, takie jak Robert Zubrin, skrytykowały pomysły orbitalnego montażu pojazdu kosmicznego, skłaniając się ku bezpośredniemu podejściu do załogowej eksploracji, które reprezentuje na przykład program Mars Direct.

Kolonizacja kosmosu

Osobny artykuł: Kolonizacja kosmosu.

Kolonizacja kosmosu, zwana czasem osiedlaniem się w kosmosie i humanizacją kosmosu, jest stałym i autonomicznym (samowystarczalnym) przebywaniem w miejscach poza Ziemią, zwłaszcza na naturalnych satelitach lub planetach (Księżyc, Mars itp.).

Agencje kosmiczne

Pomimo że jak do tej pory tylko Stany Zjednoczone, ZSRR/Rosja i Chiny umieszczały ludzi w kosmosie w ramach swoich programów kosmicznych, wiele innych krajów posiada własne agencje zajmujące się lotami w kosmos. Agencje te projektują i wystrzeliwują satelity, przeprowadzają badania naukowe i koordynują dobór astronautów. W Europie Europejska Agencja Kosmiczna jest instytucją, która skupia wiele krajów. Niektóre kraje, takie jak Indie, Japonia i Francja, umieściły na orbicie własne satelity.

Osobny artykuł: Lista agencji kosmicznych.