Základny v kosmu

Tomáš Petrásek, 2007

Lidstvo se v několika příštích desetiletích - řekl bych do roku 2060 - vydá do kosmu se záměrem trvalejšího osídlení, než je pouhá orbitální laboratoř. Pro účely výzkumu a osidlování vesmíru bude nutné budovat obydlí nebo alespoň laboratoře pro trvalý či přechodný pobyt lidí. Současně bude nutné vyvíjet materiály a technologické postupy pro tyto stavby, a zároveň hledat vhodné suroviny někde jinde než na Zemi - doprava ze Země totiž je a asi vždy bude neúnosně drahá díky vysoké gravitaci a atmosféře, což jsou okolnosti, které nesmírně ztěžují start.

Prvním místem, kde základny už máme, je orbita Země. Orbitální stanice zde budou jednou hrát roli přestupní stanice mezi Zemí a vesmírem, stanou se přístavy kosmu. Kromě toho nelze podceňovat ani možné uplatnění nulové gravitace při některých průmyslových postupech, konkrétně v metalurgii a biochemii. Možný je také rozvoj orbitální energetiky, kdy by solární panely na oběžné dráze produkovaly energii, která by se pomocí laserů dopravovala na povrch Země. I jaderné reaktory mohou být jednou uklizeny sem, daleko od všech osídlených míst.

Pobyt člověka ve volném kosmickém prostoru však naráží na nejednu obtíž.

Vzniká tu celé spektrum problémů technického rázu – třeba recyklace jídla, vody a vzduchu.

V meziplanetárním prostoru také panuje stav beztíže, který má na lidské tělo ruinující dopad. Nemluvím o drobnějších obtížích, jako jsou průjmy, zácpy, otoky, závratě a nevolnosti, které lze vydržet či po čase odezní. Objevují se závažné poruchy hojení ran a imunity, které by po delší době mohly být i velmi nebezpečné. Nedostatek tíže také vyvolává degeneraci svalů a kostí, proti níž cvičení pomáhá jen částečně. Ruští kosmonauti, kteří pobývali na Miru i déle než rok, nebyli po návratu obvykle schopni ani odejít po svých. Po delší době by byl i návrat na Zemi velice nebezpečný, ne-li nemožný.

Umělá gravitace zůstává snem scifistů – jedinou náhražkou může být odstředivá síla vzniklá rotací lodě či stanice. Jde však o komplikaci technickou a není to beztak ideální – rotace neimituje gravitaci přesně, vzniká zde tzv. Coriolisova síla se svými matoucími efekty a potenciálně škodlivý gravitační gradient, kdy jsou nohy „těžší“ než hlava. Obojí se vytrácí u rozměrnějších stanic o poloměru desítek až stovek metrů, ale takové prozatím zůstávají jen ve sci-fi filmech.

Ale ať už se lidstvo usídlí kdekoli, bude potřebovat přísun surovin. Potenciálním zdrojem vzdálené budoucnosti jsou asteroidy a Měsíc. Podívejme se na ně tedy podrobněji.

Měsíc

Měsíc je od Země sice dosti daleko v měřítkách pozemských, ale v měřítkách kosmu je to soused. Jeho nižší gravitace jej činí místem, odkud lze snadno vypouštět kosmické lodě nebo transporty surovin, a absence atmosféry jej činí výhodným místem pro solární panely.

První otázkou je, co budou obyvatelé Měsíce dýchat a pít. Kyslík lze vyrobit z minerálů pražením či elektrolýzou, ten nepředstavuje problém.

Nejnedostatkovějšími látkami budou vodík, uhlík, síra a dusík. Ty se totiž v místních horninách nevyskytují nebo jen ve stopovém množství. Bude je proto nutné dovážet, napřed ze Země, později asi z vnější sluneční soustavy.

Velkým bonusem by byl objev zmrzlé vody v trvale zastíněných kráterech v okolí pólů. Mnoho vědců soudí, že na pólech Měsíce existuje permafrost, ačkoli kosmické sondy zatím přinesly jen dosti nejednoznačné výsledky. Existenci a rozsah těchto zásob bude ještě třeba potvrdit podrobnějším průzkumem, zatím na ně nelze spoléhat.

Další otázkou je důvod pro pobyt lidí na Měsíci. Je jich hned několik.

· Měsíc bude výchozím bodem cest k Marsu a dál.

· Měsíc snad bude místem, kde se budou získávat suroviny pro montáž kosmických lodí a orbitálních stanic.

· Tady se budou lodě patrně také montovat.

· Měsíc bude dobrou průpravou pro pozdější osidlování Marsu a jiných těles.

· Dlouhý den a intenzivní sluneční záření činí Měsíc dokonale vybaveným energetickými zdroji.

· Měsíc je ideálním místem pro astronomická pozorování.

· Na Měsíci je alespoň nějaká gravitace, nebude hrozit svalová atrofie.

A našly by se i další. Povězme si něco o surovinách na Měsíci.

V horninách se vyskytují zejména křemičitany. Hojnými prvky jsou vápník, železo, hliník a titan, ve sloučeninách obvykle s kyslíkem. Zejména titanová ruda ilmenit bude nejspíš důležitou surovinou.

Problémem je, že pro výrobu kovů z těchto hornin je potřeba elektrolýza za vysokých teplot a jiné náročné postupy, a zejména hodně energie. To znamená, že napřed bude potřeba postavit velkou základnu s dobrým energetickým a technologickým zázemím, a pak až teprve by bylo možné začít produkovat materiál z místních zdrojů. To je zřejmá nevýhoda oproti třeba asteroidům, kde se kovy, zejména slitina železa a niklu s příměsí kobaltu, vyskytují prakticky ryzí.

Ovšem pokud se podíváme na Měsíc, nemůžeme si nevšimnout kráterů, které způsobily právě dotyčné asteroidy včetně řady železných. Znamená to, že ony kovy na Měsíci budou také. Pokud se dochovaly meteority v neporušeném stavu nehluboko pod zemí, budou výborným zdrojem materiálu, jehož získání a zpracování bude o hodně jednodušší než elektrolýza místní skály. Hledání meteoritů a podobných těles bude jednoduché - pomocí detektoru kovů. I pokud se tato tělesa roztříštila na kousíčky nebo vypařila, stále bude možné získávat ryzí kovy tak, že po povrchu Měsíce budou jezdit stroje s elektromagnety, které budou vybírat zrnka železa z měsíčního prachu.

Meteoritické železo s příměsí niklu a kobaltu se vlastnostmi může blížit oceli, takže jej půjde bez dalších úprav rovnou přetavit a odlévat z něj díly prvních větších základen. Teprve později se rozjede náročnější průmysl, jehož hlavním produktem bude titan, získávaný z ilmenitu.

Dalším těžebním artiklem bude led. Ten se bude patrně dolovat z permafrostu polárních oblastí. Těžba bude probíhat nejspíše zahřátím horniny, z níž se tak uvolní vodní pára, která se odčerpá.

Velkým odvětvím místního průmyslu budou solární panely. Jednou z jejich důležitých složek je křemík, a toho je na místě dost. Výroba je opět energeticky náročná, ale jakmile bude nastartována, bude jeden solární panel pomáhat dělat ty další, takže bude možný plynulý nárůst výroby energie. Účinnost a životnost panelů bude na Měsíci velká, a budou daleko lepším zdrojem než na Zemi. Pak bude Měsíc velmocí v jejich výrobě a bude je dodávat nejen na orbitu Země, ale i na Mars a jinam.

Z čeho se budou stavět základny? Nabízí se samozřejmě kovy, ale není to jediné možné řešení. Druhá možnost jsou „nafukovací“ moduly, tedy segmenty z pružných polymerů, které budou držet tvar díky přetlaku atmosféry uvnitř. Další možností jsou chodby po těžbě, které bude možné přeměnit v základny. Výhoda podzemí je dokonalé stínění před kosmickým zářením, které povrchová, byť sebelépe chráněná stanice nemůže poskytnout. Ovšem nelze prostě do důlních štol napustit vzduch. Skála bude porézní a propustná, takže by se tam dlouho neudržel. Její stěny musí být něčím pokryty. Nabízí se možnost skálu vakuově pokovovat. To znamená, že ve vakuu se rozžhaví kov natolik, až se začne odpařovat. Páry se poté srážejí na stěnách a vytvoří tenkou, ale nepropustnou vrstvičku. Naneštěstí to asi nebude zcela bez problémů, protože při teplotách k tomu nutných by z horniny unikaly plyny, které by povrchovou vrstvičku narušovaly, a tím ohrozily vzduchotěsnost základny. Lepší by bylo nejprve nanášet na stěnu nějaký odolný polymer, který by tuhnul za studena a vytvořil stejně neprodyšnou izolaci. Výrobu tohoto polymeru by mohly obstarávat i geneticky modifikované organismy, které by jej tvořily přímo z odpadů měsíční kolonie.

Myslím, že základna bude muset opustit předpokládaný koncept řízené biosféry, tj. proskleného skleníku s rostlinami, které budou obstarávat recyklaci odpadů a ovzduší. Veškeré pokusy postavit takový soběstačný celek v pozemských podmínkách zcela selhaly. Je to úkol složitější, než jsme schopni zvládnout. Navíc skleněnou povrchovou kopuli nelze odstínit proti nebezpečnému kosmickému záření.

Hlavní obytné prostory proto budou v podzemí, nebo pokryté vrstvou kamení.

Výroba kyslíku bude probíhat elektrolýzou. Biologické postupy zde sice budou, ale budou je mít na starosti organismy nejspíše mikroskopické a zřejmě i geneticky vylepšené. Tak třeba speciální sinice budou recyklovat oxid uhličitý zpět na kyslík, a zároveň budou „naprogramovány“ tak, aby produkovaly biomasu složením optimální pro výživu člověka. Vše bude doplněno dalšími kulturami bakterií, řas (např. Chlorella, Spirulina) a kvasinek, které budou produkovat jednak různé složky lidské výživy, jednak i průmyslové produkty, jako základy plastů.

Vlastní potrava kolonistů se bude vyrábět z těchto organismů průmyslově. Bude pak synteticky dochucena a minimálně chutí si v ničem nezadá s pozemskou stravou. Že se vám tato představa nelíbí? Nevím proč. Stejně se už dnes na Zemi konzumuje řada geneticky modifikovaných organismů, a syntetické příchutě nabývají vrchu nad přírodními. Tak nevím, proč by za pár desetiletí nebylo možné produkovat stravu zpracováním mikroorganismů.

Nectností Měsíce, která si zaslouží samostatnou zmínku, je samozřejmě notoricky známý měsíční prach. Tento velice jemný ostrohranný materiál vzniká drcením hornin dopady meteoritů a také tepelným rozpukáváním. Má značně nepříjemnou tendenci ulpívat na jakémkoli povrchu a proniknout doslova kamkoli. Dostal se i dovnitř přistávacích modulů Apollo.

Prach je samozřejmě zhoubný především pro techniku, kde může způsobovat zadření, opotřebení a v neposlední řadě i zkraty. Dá se předpokládat, že i jeho vliv na trvanlivost a těsnost skafandrů bude krajně nepříznivý. Poněkud nečekanou komplikací je i to, že má alergenní vlastnosti, a pokud pronikne do obytných prostor, může vyvolávat zdravotní komplikace.

Podle některých měření je možné, že prach na Měsíci není tak nehybný, jak by se mohlo zdát. Bez atmosféry tu sice není pravý vítr, ovšem částice větru slunečního dělají snad ještě horší neplechu. Prach totiž mohou elektrizovat, konkrétně na denní straně kladně a na noční záporně. Na rozhraní dne a noci může tedy docházet k jeho přesunům v důsledku rozdílů elektrického náboje.

Znamená to, že i Měsíc zná prahové bouře? Těžko říci. Každopádně pohybující se a elektricky nabitý prach je mnohem nebezpečnější než ten obyčejný. Může pokrývat techniku i astronauty, pronikat i tam, kam by se normálně nedostal a „lepit“ se k povrchům, a způsobovat tak např. přehřátí (prach je dosti tmavý, a černá pohlcuje teplo) anebo oslepnutí optiky i průzorů. Pokud takové přesuny prachu skutečně nastávají ve velkém měřítku, mohou představovat jeden z největších problémů pro osídlení Měsíce vůbec, a zejména pak pro technologická zařízení jako jsou solární panely, skleníky nebo především astronomické přístroje.

Viz http://www.space.com/scienceastronomy/051207_moon_storms.html.

Pozoruhodné je, že tento efekt (dávno před Apollem, v roce 1956) velmi vizionářsky a v podstatě správně popsal Hal Clement v povídce Dust Rag (česky vyšla jako „Mít tak s sebou prachovku...“)

http://science.nasa.gov/headlines/y2005/30mar_moonfountains.htm

Určitým problémem mohou být i zemětřesení (měsícetřesení?), která se na Měsíci stále vyskytují (třebaže vulkanismus už s největší pravděpodobností dávno vyhasl) a někdy mohou dosahovat poměrně značné síly a trvají dokonce déle než pozemská.

http://www.nasa.gov/mission_pages/exploration/mmb/15mar_moonquakes.html

Jak se budou lidé a suroviny dopravovat z Měsíce? To není nedůležitá otázka. Vodík, pokud je na místě vůbec nějaký, bude příliš vzácný, než aby se jím plýtvalo do raket. Ovšem jako palivo lze užít i jemný kovový prach a kyslík, což je palivo pomocných motorů amerických raketoplánů. Obojí lze na Měsíci vyrobit.

Dalším konceptem je magnetická rampa. Princip je podobný jako u vlaků na magnetickém polštáři (MAGLEV), jen zde koleje strmě stoupají k nebi a tam končí. Náklad nebo kosmické lodě mohou být takto urychleny buď rovnou na únikovou rychlost, nebo může být rampa jen výpomocí klasickým raketám. Její provoz bude náročný na energii, ale té je ze slunečních panelů k dispozici neomezené množství.

Jak vidíme, osídlit Měsíc bude sice z počátku obtížné a drahé, ale jakmile bude překročena určitá hranice, stane se provoz základny nejen soběstačným, ale i vysoce ziskovým. Hlavně je osídlení a průmysl na Měsíci skoro nezbytností pro osidlování Marsu a cesty někam dál, třeba jednou i k jiným hvězdám.

Co o Měsíci řeknou jednoduchá čísla?

Sluneční konstanta Měsíce činí 1380 W/m². To je souhrn energie, která na tuto plochu dopadne. Musíme ovšem uvážit, že je k dispozici pouze polovinu doby (ve dne) a solární panely pracují, řekněme, s 20% účinností. Můžeme tedy získat 138 W/m².

Kilometr čtvereční nám dá už 138 MW. Pro srovnání, jeden blok Temelína poskytuje 1000 MW.

Kolik lidí může na Měsíci žít? V ČR máme 158 lidí na čtverečním kilometru, uvažujme tedy stejnou hustotu osídlení i na Měsíci.

Na první pohled by se zdálo, že možný počet obyvatel bude mnohem menší než kolik jich žije dnes na Zemi, protože náš souputník není příliš velký.

Ovšem pozor, Měsíc nemá moře (přesněji řečeno nemá moře s vodou), která na Zemi zabírají nejvíce místa..

Na Měsíc by se při této hustotě vešlo asi 6 miliard lidí! Přitom by měli dostatek místa i energie (V ideálním případě megawatt na hlavu!). Vidíme tedy, že Měsíc je třeba brát jako budoucí osídlený svět v úvahu, a pokud všechno půjde správným směrem, bude jednou na Měsíci víc lidí, než je na Zemi dnes.

Asteroidy

Asteroidy neboli planetky jsou spolu s kometami nejpočetnějším typem těles využitelných pro lidské účely. Obvykle jsou považovány za nudné kusy kamení, ovšem to vůbec není pravda. Každý asteroid je jiný, obsahuje jiné minerály a může poskytovat různé typy surovin.

Proč těžit na asteroidech? Protože to, co chceme, je tam v čisté formě, velkém množství a je to snadno dostupné. Na Měsíci chybí mnoho důležitých surovin, vody a těžších kovů je tam málo, a železo se nachází víceméně výhradně ve formě celkem chudých rud.

Za zmínku stojí fakt, že pozemská naleziště niklu, platiny a mědi leží z velké části v místech, kam kdysi dopadly asteroidy! Současná těžba v hodnotě miliard dolarů je tedy pouhým paběrkováním jejich nepatrných zbytků! To nám nejspíše umožní si představit, jaké bohatství tam nahoře je.

Jaké asteroidy jsou nejvýhodnější?

Prozatím ty, co jsou nejblíže. Patří do skupin Amor, Aten, Apollo, Arjuna. Na některé z nich se lze dostat stejně snadno jako na Měsíc, či dokonce snáze! Bude mnohem levnější vozit na orbitu Země či na Měsíc materiál z asteroidů než ze Země.

Co tam lze nejspíš těžit?

· Kovy. Slitina železa a niklu lze bez dalších úprav použít namísto oceli. Obsahuje jako příměsi také drahé kovy, jako je zlato, platina atd. Zdá se, že těchto kovů je v železe tím více, čím je železa v meteoritu méně.

· Voda. Nutná pro pobyt lidí, a také základ raketových paliv. Rozhodně je výhodné, když na asteroidu vytěžíme nejen železo, ale rovnou též palivo pro jeho dopravu na místo určení.

· Diamanty. V některých meteoritech se vyskytují i tyto vzácné kameny, převážně pouze v průmyslové kvalitě, ale nelze vyloučit ani příjemná překvapení.

· Polovodiče, uhlík, minerální prvky, či třeba jen kamennou drť jako stínění.

Základní dělení podle spektra:

· C – tmavé asteroidy, vesměs podobné uhlíkatým chondritům, či vyhořelé komety (Ceres, Pallas, Juno, Nereus…)

· S – kamenné nebo železnokamenné asteroidy (Ida, Eros…)

· M – asteroidy z čistého kovu (Amun, Kleopatra…)

Tyto třídy jsou však asi spíše umělé a mezi jednotlivými tělesy mohou být nesmírné rozdíly. To konečně ukazují i meteority – nejsou vůbec uniformní, naopak se dělí do mnoha typů. O složení konkrétních asteroidů se mnohdy spíše dohadujeme právě podle srovnání s meteority, a tyto dohady nemusí být vůbec opodstatněné.

Důležitým procesem, který se podílel, či naopak nepodílel na utváření asteroidů, je diferenciace. Můžeme si to představit tak, že planetka, která se z nějakých důvodů roztavila, zafungovala jako vysoká pec – čistá slitina železa, niklu a kobaltu klesla do jejího středu, na povrchu zůstala lehčí bazaltová hornina. Tohoto typu je třeba Vesta, která snad připomíná zmenšeninu našeho Měsíce.

Mnohá další taková tělesa byla později rozbita na kusy, čímž vznikly železné asteroidy z nitra, kamenné z kůry a železnokamenné z přechodné zóny.

Naopak jiná tělesa, řazená v případě asteroidů nejspíše do skupiny C a z meteoritů mezi chondrity, diferenciací neprošla a zůstala homogenní.

Jak tedy můžeme rozdělit asteroidy podle jejich užitné hodnoty?

· Vyhořelé či činné komety. Obsahují vodní led, uhlovodíky, jsou bohaté na dusík. Vynikající zdroj paliva, vody, kyslíku a chemických surovin. Sem asi patří asteroid Nereus.

· Uhlíkaté chondrity bez obsahu ryzího železa. Obsahují vodní led či alespoň hydratované minerály, sloučeniny uhlíku. Např. Ceres, měsíce Marsu.

· Uhlíkaté chondrity obsahující ryzí železo. Některé z nich obsahují zároveň i menší množství vody. To z nich dělá ideální místa pro těžbu. Patrně Pallas.

· Kamenné meteority a povrch diferencovaných asteroidů. V nejbližší době bez větší hodnoty. Sem patří Eros a asi i Vesta.

· Železné asteroidy. Ráj pro každého ocelářského magnáta! Např. Zemi blízký Amun či největší kus železa vůbec, Psyche.

Jak to na asteroidu vypadá?

· Nepatrná gravitace. I největší asteroidy mají zhruba pětkrát nižší přitažlivost než Měsíc, ty, o nichž mluvíme především, pak zcela zanedbatelnou. Může to paradoxně komplikovat těžební práce, znemožní to použití tradičních postupů (takové staré dobré věci, jako jsou bagry, pásové dopravníky či síta, jsou ve stavu beztíže dobré tak do starého železa!). Naopak mikrogravitace umožňuje stavbu rozměrných nepevných konstrukcí (tenká zrcadla solárních pecí, solární panely…) Pohyb astronautů po povrchu může být obtížný, bez raket dokonce nemožný. Stav beztíže je pro člověka nebezpečný, pro trvalý pobyt bude nutné zřídit obří centrifugy.

· Rozměry od stometrových kusů až po téměř tisícikilometrový Ceres.

· Doba rotace 2-5 hodin (průměrně)

· Bez atmosféry. Pouze Ceres teoreticky kdysi mohl mít její náznak.

· Tato tělesa jsou nepevná, popraskaná, porézní, slepená z nesoudržných kusů.

· V případě komet je nutno počítat s explozemi či erupcemi plynů, množstvím prachu a rychle létajících částic (vzpomeňte si na film Armageddon!)

· Nepravidelný tvar. Velké asteroidy jsou kulovité či šišaté, menší a středně velké mají fantastické tvary: „burský ořech“ (Toutatis), „stehenní kost“ (Kleopatra), či jsou dokonce dvojité (Např Ida a její miniměsíček Dactyl).

· Velké množství solární energie, přinejmenším na blízkozemních tělesech. Podmínky jsou stejné či lepší než na Měsíci.

Je otázka, jak to vlastně s asteroidy bude. Těžba jistě nezačne dříve než za 20 let, takže je dnes těžké odhadnout, kde, s jakou surovinou a jakým způsobem začneme.

Za nejpravděpodobnější první cíl považuji chondrit obsahující zároveň vodu i ryzí železo. Voda se uvolní vypékáním, železo rozdrcením horniny a pomocí magnetů. Pro specializovanou těžbu za účelem získání paliv budou však vhodnější exkomety, železo bude možná snáze získatelné na čistě železných asteroidech.

Otázkou je, zda budeme těžit na asteroidu a produkty odvážet, čí zda dopravíme samo těleso k Zemi. Zda si vybereme spíše větší exemplář, či naopak menší sousto. Zda těžba proběhne plně automaticky, či zda pocestují také lidé.

Každopádně půjde o astronomický zisk, a v neposlední řadě o počin vysoce ekologický – konečně přestaneme drancovat zásoby tady na Zemi, znečišťovat své ovzduší a ničit přírodu, a obrátíme se k nevyčerpatelnému zdroji, jehož těžba nepoškodí nikoho a nic.

Asteroidy dříve než jsme čekali?

Mise k asteroidům se obyčejně považují za plán vzdálenější budoucnosti, a když už, tak provedený spíše z donucení, kdyby asteroid ohrožoval naši milou planetu. Zdá se však, že milovníkům kosmických balvanů a hromad štěrku se blýská na lepší časy.
V první řadě se začíná uvažovat o asteroidech v souvislosti s plánovaným návratem Američanů na Měsíc – některé z nich je možné navštívit poměrně rychle a s malou spotřebou paliva, takže je možné, že budou dokonce navštíveny dříve než náš vlastní souputník! O významu takové mise netřeba pochybovat – jednak by nám poskytla představu o asteroidech jako takových, což jsou tělesa nesmírně zajímavá, jednak by nám pomohla s vypracováváním postupů obrany proti nim, jednak by snad mohla napomoci pozdějšímu využití jejich surovin.

http://www.space.com/businesstechnology/061227_asteroid_orion.html

V řadě druhé se objevil zajímavý návrh použít asteroidy jako jakýsi kosmický autobus – jejich výstředné dráhy často protínají dráhy více těles, jmenovitě např. Země a Marsu, takže by nebylo zcela od věci svézt se s nimi, namísto toho, abychom celou cestu spoléhali jen na osamocenou kosmickou loď. Asteroid sice neznamená úsporu paliva, ale zato poskytuje dokonalé stínění před kosmickým zářením – loď můžeme pokrýt jeho materiálem, nebo dokonce zavrtat pod jeho povrch. Radiace je v kosmu skutečný problém – při silné sluneční erupci by se stávající lodi změnily v hrobky, mise k Marsu by musela nést silnou vrstvu ochranného materiálu a i tak by bylo zdraví astronautů v ohrožení. Asteroid nám nabízí ochranu mnohem lepší a navíc víceméně zdarma. Navíc by mohl posloužit i jako zdroj surovin, např. vody nebo uhlíku, pro potřeby posádky či strojů.

http://space.com/businesstechnology/technovel_asteroid_061026.html

Pokud si pustím fantazii na špacír – je nutné se omezit jen na jednorázové využití planetky? Nebylo by možné najít takový asteroid, který protíná dráhu Marsu a zároveň se pravidelně přibližuje k Zemi, a vybudovat na něm trvalou základnu? Eventuálně pozměnit jeho dráhu, aby ještě lépe odpovídala našim potřebám? Rázem bychom měli rozměrné a dobře zabezpečené zařízení na kyvadlové dráze, skutečný výtah, mnohem rozměrnější a pohodlnější než jakákoli myslitelná loď, kam by stačilo jen nastoupit a vystoupit. Snad i palivo by se dalo připravit na místě!

Nebyla by takováto základna mnohem logičtějším krokem než stanice na Měsíci?

Otázkou však je, jak často se přiblížení jednoho konkrétního „autobusu“ k oběma planetám opakuje. Je možné, že příhodná souhra orbit nastává s tak velkými rozestupy v čase, že zbudování trvalé stanice není vůbec možné ani užitečné, a bude nutné omezit se na příležitostné „zneužití“ různých planetek, tak jak se zrovna „namanou“. To už musejí vyřešit astronomové.

Venuše

Venuše je velmi nepříjemná planeta. Podmínky na povrchu jsou tvrdé i pro automaty, lidská návštěva povrchu Venuše, byť v sebeodolnějším dopravním prostředku, je velmi nepravděpodobná a nebezpečná. Navíc má planeta stejnou nectnost jako Země - totiž značnou gravitaci, což znemožňuje laciný transport čehokoli z povrchu vzhůru. Proto se osídlení zdá vyloučené a těžba čehokoli na povrchu skoro nemožná, nebo přinejmenším v střednědobém výhledu nerentabilní. Nemá tedy příliš cenu se Venuší zabývat ani jako potenciálním místem pro průmyslové orbitální stanice.

Na stranu druhou nabízí Venuše prostředí nejpodobnější pozemskému ze všech známých těles – 55 km nad povrchem. Panuje zde pokojová teplota a tlak obdobný horským oblastem Země. Jaké jsou její základní výhody?

1) Obyvatelný prostor může existovat při okolním tlaku – nepotřebujeme žádné pancéřové stěny a složité poklopy. Stěny mohou být velmi tenké, postačuje i silnější fólie z vhodné umělé hmoty, jen když bude neprodyšná. Její protržení nevyvolá žádné dramatické následky – vzduch uvnitř by měl víceméně stejný (nebo o trošku vyšší) tlak jako venku, takže by ucházel jen velmi pomalu, a nebyl by problém trhlinu včas zalepit. Na rozdíl od Marsu a Měsíce, kde sebemenší ztráta hermetičnosti může vést ke katastrofě.
Dokonce ani pro práci venku nejsou nutné kosmické skafandry. Stačila by plastiková kombinéza (proti H₂SO₄) a náustek s kyslíkem!

2) Venku panuje ideální teplota, není třeba topit ani chladit.

3) Atmosféra poskytuje poměrně dobré stínění. Jedinou škodlivou složkou jsou UV paprsky, a ty lze odfiltrovat poměrně snadno. Naproti tomu na povrch Měsíce a Marsu dopadá poměrně silné kosmické záření, které lze zastavit jen obtížně, lidé by se museli zdržovat v podzemí.

4) Gravitace odpovídá pozemské normě. Stav beztíže je pro člověka škodlivý, v delším měřítku snad i smrtící. Nikdo netuší, zda marťanská či pouhá měsíční gravitace bude pro uchování zdraví stačit, a vytváření umělé gravitace v centrifugách je obtížné. Na Venuši bychom se z tohoto hlediska cítili jako doma. Kdyby se ukázalo, že lidský organismus nemůže dlouhodobě snášet gravitaci měsíční ani marsovskou (zatím neexistují žádná data v tomto směru, víme jen, že pozemská je zdravá a nulová smrtící), byla by Venuše jedinou volbou!

5) Je zde nadbytek solární energie. Solární konstanta činí 2 620 W/m², tedy dvojnásobek oproti Zemi a čtyřapůlnásobek toho co na Marsu. Mraky jsou natolik jasné, že i zdola a ze stran přichází velké množství světla. Aktivně létající stroje mohou letět proti větru a proti směru rotace, takže zůstanou trvale na denní polokouli.

6) Atmosféra je složena hlavně z oxidu uhličitého, který má dobrou nadnášecí schopnost. Létat balonem na Venuši a na Zemi je jako plavat v Mrtvém moři a na rybníce. Poměrně malé balony unesou velké náklady, a jako nosný plyn může sloužit cokoli. Výborně poslouží „klasika“ – hélium a vodík, ale obstojně zafungují i plyny získatelné na místě, dusík nebo oxid uhelnatý. Dusíko-kyslíková atmosféra obdobná zemské je sama o sobě nosným plynem!!!

7) Protože je tomu tak, můžeme zde mít velmi velké prostory naplněné dýchatelným plynem, žádné stísněné kobky, jaké asi postavíme na Marsu, Měsíci i jinde.

8) Na místě jsou přítomny všechny důležité prvky (snad jen vodík je velmi vzácný), kyslík lze vyrábět z místní atmosféry, jako raketové palivo lze využít oxid uhelnatý a kyslík.

Samozřejmě tyto výhody jsou vyváženy nutností mít létající, nejspíše balonové, stanice v ovzduší, což znamená dopravit je tam, uvést do provozuschopného stavu, dlouhodobě udržovat v provozu bez fatálních nehod, a zajistit dopravu na orbitu, to vše bez jediného pevného bodu – povrch je tak rozžhavený, že na jeho využití není ani pomyšlení. Osídlení Venuše je proto ryze spekulativní a asi se uskuteční až ve velmi vzdálené budoucnosti, a i to jen pokud pro to budou existovat zvláštní důvody. Ale kdo ví?

Vzdálenější planety

Jak bude vypadat osídlení Marsu? Asi velmi podobně jako na Měsíci. Mars má své výhody i nevýhody. Výhodou je, že na rudé planetě jsou kvanta uhlíku, a nejspíše i dalších prvků, kterých se na Měsíci nedostává. Zejména ledu je tam velké množství. Nevýhodou je pak větší vzdálenost a oproti Měsíci asi třetina slunečního záření. Navíc solární panely budou ustavičně zanášeny charakteristickým marťanským prachem, který též bude ničit skafandry a ostatní techniku. Start z Marsu je také o dost náročnější než z Měsíce.

Výsledkem bude, že Mars nebude takovým metalurgickým rájem jako Měsíc a místní základna bude asi tvořena hlavně z polymerových modulů (uhlík a vodík jsou hojné, což znamená levné plasty). Jinak bude většina základních postupů podobných.

Je otázka, zda je etické a bezpečné budovat na Marsu nějaké osídlení, pokud je tam život. Myslím, že nemáme právo zasahovat do vývoje cizích forem života, a milé by nebylo ani to, kdyby tyto formy zasahovaly do našich záležitostí - třeba formou infekcí. Obávám se ale, že jak se jednou kolonizace vesmíru rozjede, bude v ní asi příliš mnoho peněz, než aby se zastavila z tak „malicherných“ důvodů.

Merkur na tom je co do podmínek podobně jako Měsíc. Možná má na pólech v trvale zastíněných prohlubních zásoby ledu, a zřejmě bohatou zásobu kovů. Solární energie je tam spousta, snad až moc. Proto osídlení může vzniknout nejspíš jen v polárních oblastech. Ale je to trochu z ruky oproti Měsíci a asteroidům, k cestě na Merkur je potřebné enormní množství paliva, snad dokonce více než pro Pluto!

Opět neexistuje konkrétní důvod pro osídlení, pokud by na Merkuru nebyla nalezena nějaká velmi cenná a jinde nenalezená surovina.

Callisto je nejobyvatelnější ze satelitů Jupiteru, protože je situována mimo jeho nebezpečné radiační pásy. Pokud bude k dispozici termojaderná fůze, lze získávat energii z vodního ledu. Jinak je toto místo bez podstatné solární energie a patrně s výjimkou vody bez významnějších surovin. Ganymed je na tom podobně, je sice blíže radiačním pásům, ale je to kompenzováno mírným ochranným magnetickým polem. Uvažuje se i o osídlení Europy, tam je však radiace překážkou skutečně hrozivou.

Základny či kolonie ještě dál od Slunce jsou (v myslitelné době!) nepravděpodobné vzhledem k technickým problémům a nedostatku zdrojů energie. Hlavní otázkou ovšem je, co by tam člověk vůbec dělal. O trvalejších základnách lze uvažovat tam, kde se buď vyskytuje něco zajímavého ekonomicky či průmyslově (což může být Měsíc a asteroidy) nebo vědecky (Europa, Mars). Jinak nemají lidé vůbec důvod se na jiných tělesech usazovat, protože těžbu či výzkum mohou, zejména v době, o které mluvíme, provádět i automaty.

Stále je však diskutabilní, zda je cestování lidí do kosmu v dnešní době a v blízké budoucnosti oprávněné. Argumentů proti je poměrně dost.

Často se tvrdí, že lety astronautů jsou nesrovnatelně dražší než automatické sondy, a i když je člověk efektivnější než automat, při uvážení nákladů už tato výhoda nepřevažuje. Je ale otázka, zda kdybychom od letů s lidmi upustili, šly by veškeré ušetřené prostředky na automatický výzkum. To není jisté – lety s lidmi a bez lidí poněkud o finance kompetují, ale na stranu druhou astronautika přináší oboru prestiž u laiků i politiků, a navíc největší množství sond má za úkol zkoumat podmínky pro budoucí osídlení, takže situace rozhodně není černobílá. Lidé i automaty mají v kosmu své místo, i když samozřejmě o tom, čemu dát v konkrétním případě přednost lze dlouze diskutovat.

Nikdo neví, jak reálné jsou plány na trvalé osídlení kosmu. Založení základny např. na Měsíci je dnes nesmírně drahé a náročné, asi i nebezpečné – je to cesta do neznáma. Nebylo by lepší vyčkat, až nazraje doba, než riskovat debakl? Je v současnosti trvalá přítomnost člověka na Měsíci opodstatněná vědecky, technicky, ekonomicky? Bude taková základna krokem ke skutečné kolonizaci, nebo nákladnou slepou uličkou? To jsou nelehké otázky, které stojí před kosmickými agenturami nejmocnějších zemí, a odpovědět na ně nebude snadné.

Expanze do kosmu z důvodu nedostatku místa na Zemi je utopií. Pokud se někdo ptá proč, ať zodpoví prostou otázku: Proč ještě nevozíme lidi z chudých přelidněných zemí na ISS?

Ve skutečnosti nám na Zemi neschází prostor, s výjimkou měst lidé nežijí nijak namačkaní. Schází „pouze“ jídlo, voda, suroviny a peníze. Tyto problémy nám může pomoci řešit získávání surovin a energie z kosmu, ale nikoli posílání pozemšťanů do vesmírných kolonií. Poslat jednoho člověka do kosmu a vytvořit mu tam ubytování je a jistě ještě dlouho bude mnohem dražší, než celý život krmit deset dalších lidí na Zemi.

Možným důvodem expanze je ale zachování lidstva – je bezpečnější mít více soběstačných center osídlení na různých tělesech, může se to vyplatit při nějaké nečekané katastrofě. A samozřejmě poznání Sluneční soustavy a kosmu nám pomůže některým takovým katastrofám i předcházet (asteroidy, komety) či je aspoň odhalit, předpovědět a pokusit se jim odolat (např. kdyby nás ohrožovala blízká supernova).

Důvody vědecké nejsou zcela evidentní, ale případné mise určitě přispějí technologickému rozvoji netušenými přínosy. A zapomínat nesmíme ani na otázku politickou – že by nás čekal další vesmírný závod? Ovšem, rychlokvašená vítězství vyhnaná vlnou adrenalinu mnohdy zanechávají jen pachuť a žádné trvalé hodnoty, i když na stranu druhou mohou prošlápnout cestu do neznáma a být užitečnější, než se zprvu zdá… Vezměme projekt Apollo, s celou jeho rozporuplností – dodnes nepanuje shoda v tom, zda byl či nebyl předčasný, úspěšný, průlomový, rentabilní…

Myslím, že pokud vše půjde hladce, lidé se snad trvale usadí především na Marsu a Měsíci, kde naleznou vhodnou gravitaci a zdroje. Je zároveň skoro jisté, že ostatní oblasti Sluneční soustavy na dlouho přenechají pouze výzkumným misím a těžebním robotům. Není důvod, proč bychom měli trvale žít na asteroidech či vnějších planetách, navíc by to bylo technologicky mnohem náročnější. Samozřejmě, lidé se nechovají vždy racionálně, a například mocenské soupeření může stimulovat zakládání kolonií všude možně už jen pro prestiž.

Vesmír je nekonečný. Nejen rozměry, ale i možnostmi, které nabízí. Jsou zde nevyčerpatelné energetické zdroje, suroviny v takových množstvích a kvalitě, o jakých se našim průmyslníkům ani nesní. Je to naše výzva a také naděje. Právě v kosmu leží odpověď, jak pokračovat v rozvoji, kde čerpat zdroje pro náš průmysl, a přitom dále nepoškozovat svůj vlastní svět. My, jako lidstvo, jsme přímo povinni vyrvat těm dalekým mrtvým světům jejich bohatství, abychom mohli zachovat to nejcennější – život na planetě Zemi.

Odkazy

http://www.lunar-reclamation.org/papers/europa_outpost_paper.htm

http://science.howstuffworks.com/asteroid-mining1.htm