Rozpoczynamy nowy etap eksploracji kosmosu porównywalny do przełomu z czasów rewolucji przemysłowej. Ekscytacja startami SpaceX Elona Muska jest zaraźliwa do tego stopnia, że można uwierzyć, iż za sprawą rozwiązań technicznych udźwigniemy kryzys klimatyczny i wyjdziemy na prostą. Zatrzymajmy się jednak na moment, sprawdzając jakim kosztem dla środowiska dzieją się współczesne rewolucje.
Nowe podejście do eksploracji kosmosu, tzw. New Space, to przede wszystkim zmiana myślenia o podboju przestrzeni kosmicznej – z naukowego na utylitarne. Nie chodzi już tylko o poszerzanie ludzkiego poznania, ale bardziej na realizację konkretnych, praktycznych celów.
Do niedawna starty w kosmos wymagały ogromnych nakładów finansowych, przez co były zarezerwowane dla nielicznych instytucji. Dzięki multimiliarderom – takim jak Musk, Bezos czy Branson (brytyjski miliarder, założyciel ponad 400 firm z grupy Virgin) – orbita okołoziemska stała się nagle osiągalna dla większej liczby osób oraz, co może i ważniejsze, dla przedsiębiorstw. W zasięgu znalazły się bogate złoża surowców czekających na wydobycie. Księżyc – najbliższy obiekt zakusów tej eksploracji – to swego rodzaju “nowy Śląsk”.
Przestajemy być więc marzącymi “Kopernikami” – zamiast czego podwijamy rękawy, zabierając się do robienia interesów.
„New Space” – jak to działa?
Zamiast budowy dużych pojedynczych satelitów, których koszty produkcji oraz wyniesienia na orbitę są ogromne, koncepcja New Space wprowadza praktykę masowej produkcji miniaturowych systemów, które transportowane będą na orbitę dużymi partiami. Zamiast pojedynczej satelity, zdolnej do wielofunkcyjnych zadań i mającej przetrwać ma 25-50 lat, stawia się często na urządzenia jednofunkcyjne, od których oczekuje się żywotności 3-5 lat.
Obecnie Elon Musk oferuje ok. 5000$/kg za przewiezienie sprzętu „Superfalconem” na orbitę. Docelowo obiecuje, że będzie to 10$/kg w ramach projektu Starship. Musk chce produkować nawet kilkadziesiąt pojazdów Starship rocznie. Prawdziwy AliExpress przestrzeni kosmicznej…
Ograniczenia? Kosmiczne śmieci otwierają listę
Obserwacja kosmosu już zaczęła być problematyczna. Dzieje się tak z powodu pozostawionych na orbicie okołoziemskiej “kosmicznych śmieci”. Dodatkowo stanowią one zagrożenie dla nowych obiektów wprowadzanych na orbitę.
Programem, który ma pomóc w rozwiązaniu problemu dalszej eksploracji kosmosu, jest „Space Situational Awareness” (SSA) Europejskiej Agencji Kosmicznej. Jego zadaniem jest zebranie kompletnych i dokładnych danych o ilości obiektów poruszających się po orbicie. Jak również o zagrożeniach z nimi związanych.
Według danych SSA liczba obiektów regularnie śledzonych przez sieci nadzoru kosmicznego wynosi około 35 tysięcy. Ilość satelit znajdująca się na orbicie to natomiast 10,5 tysiąca. Spośród nich ok. 8,7 tys. jest działających (dane na 12 września 2023). Jak wynika z danych serwisu Our World in Data, liczba wypuszczonych obiektów na orbitę rośnie w tempie wykładniczym. W 2016 było ich 221, w 2018 – 454, w 2020 – 1274, natomiast w 2022 – aż 2478.
Era „New Space” a zanieczyszczenie atmosfery
Gdy Jeff Bezos zrealizował pierwszy komercyjny lot Blue Origin posypały się głosy obaw ze strony opinii publicznej, zarzucające ogromne zużycie CO2. W rzeczywistości pojazdy Bezosa nie emitują CO2 – zasilane są ciekłym wodorem i ciekłym tlenem. Starty w kosmos są możliwe przy użyciu paliwa rakietowego zawierającego minimalne lub zerowe CO2. NASA również używa ciekłego wodoru.
Nie we wszystkich przypadkach jest jednak tak kolorowo. “Falcon” od Space X używa kerosenu i metanu, natomiast “VSS Unity” Bransona napędu hybrydowego. W obydwu produktem ubocznym są dwutlenek węgla (CO₂), sadza i trochę pary wodnej. “VSS Unity” generuje ponadto tlenki azotu.
Dla klimatu jest więc to problem. Sadza, dwutlenek węgla, para wodna i tlenki azotu, emitowane przez rakiety, mają efekt ocieplający. Dodatkowym problemem jest uszkadzanie warstwy ozonowej. Eloise Marais z University College London, która kieruje grupą Atmospheric Composition and Air Quality wyjaśnia to zjawisko.
– Mniej więcej dwie trzecie spalin z paliwa jest uwalniane do stratosfery (12–50 km) i mezosfery (50–85 km), gdzie może utrzymywać się przez co najmniej dwa do trzech lat. Bardzo wysokie temperatury podczas startu i ponownego wejścia w atmosferę również przekształcają stabilny azot w powietrzu w reaktywne tlenki azotu. Te gazy i cząstki mają wiele negatywnych skutków dla atmosfery. W stratosferze tlenki azotu i substancje chemiczne powstające w wyniku rozkładu pary wodnej przekształcają ozon w tlen. Zuboża to warstwę ozonową, która chroni życie na Ziemi przed szkodliwym promieniowaniem UV. Para wodna wytwarza również chmury stratosferyczne, które stanowią powierzchnię dla tej reakcji. Zachodzi ona w szybszym tempie niż miałoby to miejsce w innym przypadku – podkreśla Eloise Marais.
Może oznaczać to, że nasza historia sukcesu walki z dziurą ozonową, która do tej pory dawała nadzieję również na powstrzymanie zmian klimatycznych, cofnie się do stanu sprzed porozumienia montrealskiego… wyparuje wraz z ciekłym wodorem i kerosenem.
Start rakiety a emisje CO2
Do tej pory nie było dużej ilości badań na temat wpływu lotów kosmicznych na zanieczyszczenie powietrza. Ilość samych lotów była bowiem niewielka. Jednak przy ambicjach multimilionerów, aby udostępnić turystykę kosmiczną przeciętnemu człowiekowi, liczby zaczynają nabierać wagi.
Samolot zużywa 1-3 ton CO2 podczas długodystansowego lotu. Start rakiety to natomiast 200-300 ton. Według NASA w 2020 było łącznie 114 startów na orbitę. W 2021 było ich 136, a w kolejnym roku 180. Niedługo poznamy statystyki za 2023 rok.
- Możemy spodziewać się dziesięciokrotnego wzrostu liczby wystrzeleń rakiet i emisji w ciągu najbliższych 10–20 lat – ocenia Christopher Maloney, naukowiec z NOAA Chemical Sciences Laboratory.
Czy wygramy wyścig z czasem?
Nieustannie trwają prace nad wynalezieniem paliwa lub sposobu, które pozwoliłyby na bardziej ekologiczne starty kosmiczne. Orbex eksperymentuje z bio-propanem. Jest to paliwo pozyskiwane z substancji pochodnych z produkcji biodiesla, które zmniejszyłoby emisje o 90 procent.
Virgin Orbit, związane z postacią Bransona, próbował z kolei startów horyzontalnych. NASA testuje natomiast Slingshot, którego zadaniem jest wyrzucenie satelit na orbitę za pomocą magnetycznego mechanizmu obrotowego. Alternatyw jest więc wiele.
W niedawno opublikowanej książce “Powstrzymać katastrofę”, autorstwa Tomasza Borejzy, podjęty został temat 9 granic wytrzymałości naszej planety. Komercyjna eksploracja kosmosu może przyczynić się do szybszego osiągnięcia niektórych z nich.
Pozostaje więc pytanie, czy nie czas na zrównoważony rozwój w tej dziedzinie? Czy jednak można liczyć na umiar w przypadku multimiliarderów? Historia uczy, że twarde reguły biznesu mogą być dla klimatu i środowiska bezlitosne.
Zdjęcie tytułowe: shutterstock/Alones
