Historia badania kosmosu

ZSRR zaszokował świat wystrzeleniem w 1957 roku pierwszego sztucznego satelity Ziemi. Sputnik - 1 krążył wokół Ziemi i nadawał przeciągłe pi-pip. To był nokaut dla USA, które uważało się za pierwsze mocarstwo świata. Miesiąc później w Sputniku-2 Rosjanie wysłali jako pierwsi na orbitę żywą istotę - psa Łajkę. Potem kolejno w kabinie statku Wostok wystrzelili w kosmos dwa psy: Biełkę i Striełkę, po czym sprowadzili je bezpiecznie na Ziemię. To samo udało się z Czarnuszką i Zwiozdoczką w marcu 1961 roku. Podobnie było z pierwszym udanym przelotem, którego w odległości kilku tysięcy km od powierzchni Srebrnego Globu dokonała radziecka sonda Łuna 1 wystrzelona z Ziemi 2 stycznia 1959 r. Ona pierwsza osiągnęła drugą prędkość kosmiczną i do dziś krąży wokół Słońca jako sztuczna planetoida. Dwa miesiące później amerykańska sonda Pioneer 3 też uzyskała prędkość ucieczki, ale minęła Księżyc w odległości aż kilkudziesięciu tysięcy km (w październiku i listopadzie 1958 r. wystrzelono sondy Pioneer 1 i Pioneer 2, których celem był Księżyc, ale zdołały się one oddalić od Ziemi na odległość tylko ponad 100 tysięcy km. We wrześniu tego samego roku Łuna 2 trafiła w Księżyc, stając się pierwszym zbudowanym przez człowieka obiektem o masie 390 kg, który przeleciał z Ziemi na inne ciało niebieskie. Z kolei Łuna 3, wystrzelona 4 października 1959 r., znalazła się na orbicie okołoziemskiej o tak dużym apogeum, że 6 października obleciała Księżyc w odległości około 6200 km od jego powierzchni i przekazała na Ziemię pierwszy, ale bardzo niewyraźny obraz fragmentu niewidocznej z Ziemi, odwrotnej strony Księżyca.

Po tych pionierskich próbach sięgnięcia Księżyca zaczęły powstawać coraz bardziej skonkretyzowane programy jego eksploracji.

Niewątpliwie jednak największym osiągnięciem było wystrzelenie w Kosmos pierwszego człowieka, którym był radziecki kosmonauta Jurij Gagarin. Stało się to 12 kwietnia 1961 roku. Jego historyczny lot trwał niecałe dwie godziny i było to jedno okrążenie Ziemi na wahadłowcu Discovery (rys. nr 6).

Amerykanie postanowili odpowiedzieć na te radzieckie sukcesy czymś bardzo spektakularnym. Po dyskusjach w gronie doradców prezydent John F. Kennedy 25 maja 1961 roku, zaledwie w sześć tygodni po locie Gagarina, powiedział w Kongresie: "Wierzę, że nasze państwo powinno poświęcić się realizacji następującego celu - ażeby przed końcem bieżącej dekady człowiek wylądował na Księżycu i bezpiecznie powrócił na Ziemię. Żaden inny projekt kosmiczny nie będzie bardziej ekscytujący, nie wywrze na ludzkości większego wrażenia i nie będzie ważniejszy dla dalszej eksploracji kosmosu. Żaden też nie okaże się tak trudny ani tak kosztowny". Strategie były dwie: budowa stacji orbitalnej, z której człowiek poleciałby na Księżyc i druga: budowa potężnej rakiety, która bezpośrednio wyniesie statek kosmiczny na tor ku Księżycowi. Amerykanie przyjęli to drugie rozwiązanie. Budżet NASA został natychmiastowo powiększony o 89%, a liczba współpracowników z 60 do 200 tysięcy. Prace ruszyły bardzo szybko, bowiem Ameryknie bali się, że ZSRR będzie w stanie wysłać ludzi na Księżyc już około roku 1966-67. Dziś wiemy, że ZSRR rzeczywiście "podjął rękawicę". Z niedawno odtajnionych dokumentów wynika, że radzieccy konstruktorzy zaczęli myśleć o konstrukcji księżycowych lądowników już w 1961 roku, a 3 sierpnia 1964 roku Komitet Centralny KPZR zatwierdził program lotu na Księżyc. Kosmonauci mięli tam dotrzeć na rok przed Amerykanami. Rok później amerykańska agencja wywiadowcza CIA informowała o wzmożonych pracach na kosmodromie Bajkonur, budowie nowych stanowisk startowych i hal. W Gwiezdnym Miasteczku pod Moskwą trenowała już załoga, która miała lądować na Srebrnym Globie. Przygotowano lądownik księżycowy i skafander do spacerów. Ale ZSRR nie zdążył wskutek zatrudnienia kilku rywalizujących ze sobą biur konstrukcyjnych, a także małej ilości pieniędzy.

Stany Zjednoczone zaczęły natomiast swoją drogę do Księżyca serią sond księżycowych Ranger, której celem było zrobienie fotografii powierzchni satelity Ziemi. Zdjęcia miały wykonywać pokładowe kamery telewizyjne podczas zbliżania się sondy do powierzchni i drogą radiową natychmiast transmitować je na Ziemię. Uderzenie w powierzchnię Księżyca kończyło pracę sondy. Jak trudnym okazała się realizacja tego zadania świadczy chociażby to, że udało się je wykonać dopiero Rangerom o numerach 7, która miała start 28 lipca 1964 (rys. nr 8) i 8 (start 17 lutego 1965), oraz 9 (start 21 marca 1965). Starty dwóch pierwszych Rangerów w sierpniu i listopadzie 1961 r. nie powiodły się, a cztery następne albo nie trafiły w Księżyc, albo spadły na jego powierzchnię, nie przekazując na Ziemię żadnych obrazów. Program Ranger dostarczył w sumie ponad 10 tysięcy zdjęć powierzchni Księżyca, przy czym najdokładniejsze, wykonane z wysokości około 500 m, miały zdolność rozdzielczą rzędu kilkudziesięciu centymetrów.

Szczegółowe poznanie topografii niemal całej powierzchni Księżyca zawdzięczamy pięciu amerykańskim sztucznym satelitom Księżyca Lunar Orbiter, które zostały wystrzelone z Ziemi w okresie od 10 sierpnia 1966 do 1 sierpnia 1967 r. i okrążały Księżyc na wysokościach od 40 km do kilku tysięcy km. Wykonane przez nie zdjęcia, których zdolność rozdzielcza sięgała 1 m, nie tylko umożliwiły wybór miejsc lądowania przyszłych statków załogowych, lecz także ukazały zdumiewające piękno ukształtowania powierzchni naszego naturalnego satelity (rys. nr 7). Warto dodać, że precyzyjna analiza torów, po których poruszały się sondy Lunar Orbiter, pozwoliła sprecyzować model pola grawitacyjnego Księżyca, co doprowadziło m.in. do odkrycia tzw. maskonów, czyli obszarów koncentracji masy wewnątrz Srebrnego Globu.

Równolegle z programem Lunar Orbiter w okresie od 30 maja 1966 do 7 stycznia 1968 r. wysłano na powierzchnię Księżyca siedem sond Surveyor, których zadaniem było łagodne lądowanie w różnych miejscach i poznanie własności fizycznych oraz składu chemicznego gruntu księżycowego. Misja dwóch sond nie powiodła się, bo nie udało się miękkie lądowanie Surveyorów 2 i 4, ale pozostałe dostarczyły niezbędnych informacji do ostatecznego przygotowania wyprawy załogowej, znacznie wzbogacając jednocześnie naszą wiedzę o Księżycu.

Trzy programy - Gemini (załogowe loty okołoziemskie), Lunar Orbiter (sztuczne satelity Księżyca) i Surveyor (próbniki gruntu księżycowego) - były głównymi elementami przygotowań do realizacji programu Apollo, którego celem było lądowanie człowieka na Srebrnym Globie. Program ten rozpoczął się lotami bezzałogowymi po torze balistycznym statków Apollo 1 i 2 w 1966 r. Podczas przygotowań do lotu Apollo 3 w dniu 27 stycznia 1967 r. w kabinie statku wybuchł pożar, w którym zginęli astronauci: Roger Chaffee, Virgil I. Grissom i Edward H. White. Pierwszy lot ludzi statkiem Apollo 7 (rys. nr 9) wokół Ziemi odbył się dopiero w październiku 1968 r. Ale już w grudniu 1968 r. Apollo 8 z trzyosobową załogą poszybował w kierunku Księżyca. Po raz pierwszy człowiek obleciał Księżyc i spojrzał na jego powierzchnię z wysokości nieco ponad 100 km. Apollo 9 w marcu 1969 r. przeprowadził na orbicie okołoziemskiej pierwsze próby z lądownikiem księżycowym. Podobne manewry, ale już na orbicie wokół Księżyca, wykonała załoga statku Apollo 10 w maju 1969 r. Dwóch astronautów w lądowniku księżycowym, który odłączył się od macierzystego statku, zbliżyło się wtedy do powierzchni Księżyca na odległość zaledwie 15 km.

I wreszcie 16 lipca 1969 r. z Centrum Lotów Kosmicznych im. Kennedy'ego na Florydzie wyruszył "Saturn-Apollo", który składał się z kilku części. Pierwszą była trzystopniowa rakieta, a właściwie trzy rakiety, jedna na drugiej, każda z innymi silnikami o różnej mocy, przystosowanymi do pracy w rzedniejącej atmosferze, stawiającej coraz mniejszy opór, coraz lżejszemu, bo zużywającemu paliwo, statkowi. Stopnie te kolejno odpalane, spadały do oceanu. W dalszą podróż poleciał człon załogowy Columbia, a pod nim upakowany, jak w puszce konserw "Lunar Module", popularnie zwany Lemem - była to łódź wiosłowa do lądowania na Księżycu.

Na orbicie, gdzie Lemowi nie groziło już zniszczenie w ziemskiej atmosferze, przewidziane było wydobycie go i umieszczenie na szczycie całego zespołu. W tym celu Apollo musiał obrócić się o 180 stopni i dopiero potem połączyć się z lądownikiem księżycowym. Podczas lotu wokół Księżyca Lem odłączył się od Columbii, w której pozostał astronauta Mike Collins, by ubezpieczać kolegów. Ponieważ zgubiono drogę, Neil Armstrong w ostatniej chwili musiał zrezygnować z automatycznego sterowania i manewr lądowania wykonał ręcznie, by nie rozbić się o krawędź krateru. Był moment gdy z Ośrodka Lotów Załogowych w Houston padło ostrzeżenie: "Zostało wam paliwa na 30 sekund".

Lem także składał się z dwóch części. Niższa została na Srebrnym Globie, służąc jako platforma startowa drugiej, w której kosmonauci opuścili Księżyc by połączyć się z czekającą na nich na orbicie Columbią. W pobliżu Ziemi oddzieliła się od niej stożkowa kabina lądująca i na spadochronach opadła do Oceanu Spokojnego. Ze 118 metrowego zespołu, jaki wystartował z Ziemi, powróciła kapsuła niespełna czterometrowej średnicy. Mirosław Hermaszewski - polski astronauta powiedział, że "To była niezwykle finezyjnie zaplanowana i mistrzowsko wykonana, koronkowa operacja".

Bezpośrednią transmisję oglądało pół miliarda ludzi. Na powierzchnię Księżyca jako pierwszy zszedł Neil Armstrong. Zestawiając nogę z drabinki, wypowiedział historyczne słowa: "Dla człowieka to jeden mały krok, a dla ludzkości skok ogromny". Ale tak naprawdę nikt dobrze tych słów nie słyszał, ani tego kroku nie widział. Kamera umieszczona w Lemie pokazywała z góry niewyraźną postać w skafandrze i ze zbiornikiem tlenu na plecach (rys. nr 10). Najpierw Armstrong musiał nauczyć się chodzić, bo ważył sześć razy mniej niż na Ziemi. Potem zszedł Buzz Aldrin. Doświadczenia jakie wykonali, z trudem zasługują na to miano - tak były proste. Zainstalowali kamerę telewizyjną, arkusz folii aluminiowej do chwytania wiatru słonecznego, sejsmograf i reflektor do pomiaru odległości. Rozstawili też sztandar amerykański wykonany ze sztywnego plastiku, by imitował dumny łopot w bezwietrznej, księżycowej przestrzeni. Gdyby sztandar był z płótna, zwisałby smętnie. Na jego tle odbyła się rozmowa telefoniczna z prezydentem Nixonem. Potem astronauci zebrali 20 kg księżycowych kamieni, obfotografowali teren i zbadali właściwości gleby.

Cały pobyt na Księżycu trwał 22 godziny, z czego astronauci spędzili chodząc po powierzchni, nie oddaliwszy się od pojazdu lądującego więcej niż 30 metrów. Było to wydarzenie dziejowe.
Do końca 1972 r. odbyło się jeszcze sześć lotów załogowych na Księżyc w ramach programu Apollo. Wszystkie przebiegały według tego samego schematu jak wyprawa Apollo 11, ale każdy następny pobyt ludzi na Księżycu trwał dłużej i był bogatszy w różne eksperymenty. Astronauci ze statku Apollo 12 (19 listopada 1969 r.) - Alan Bean i Charles Conrad wylądowali w odległości 180 m od przebywającego na Księżycu od 20 kwietnia 1967 r. próbnika Surveyor 3, więc go, oczywiście, szczegółowo obejrzeli i przywieźli na Ziemię fragmenty jego aparatury. Umożliwiło to zbadanie wpływu, jaki wywarł na nią długotrwały pobyt na Księżycu. Podczas lotu do Księżyca statku Apollo 13 (11-17 kwietnia 1970) - nastąpiła awaria jednego ze zbiorników tlenu, co uniemożliwiło lądowanie i o mało nie zakończyła się śmiercią astronautów Freda Haisea, Jamesa Lovella i Johna Swigerta. Statek szczęśliwie jednak wodował na Oceanie Spokojnym. Załoga statku Apollo 14 (31 stycznia-9 lutego 1971) - Edgar Mitchell i Alan Shepard przebywała na Księżycu 33,5 godziny i odwiedziła krater odległy od miejsca lądowania o 1,5 km, posługując się przy tym wózkiem, którym rozwożono różne instrumenty pomiarowe do pozostawienia na Księżycu i do którego zbierano próbki gruntu, aby przywieźć je na Ziemię. Astronauci kolejnej wyprawy, Apollo 15 (26 lipca-7 sierpnia 1971) - James Irwin (rys. nr 11) i David Scott przebywali na Księżycu 67 godzin i poruszali się po nim przywiezionym ze sobą pojazdem, zwanym Rover, o napędzie elektrycznym; przejechali nim łącznie 36 km. Dwa ostatnie pobyty ludzi na Księżycu - Apollo 16 (16-27 kwietnia 1972)z udziałem Charlesa Duke i Johna Younga i Apollo 17 (7-19 grudnia 1972) Eugene Cernan i Harrison Schmitt- trwały, odpowiednio, 71 i 75 godzin. Astronauci również posługiwali się Roverem (osiągając prędkość 18 km/h), a wśród przeprowadzonych eksperymentów było m.in. sztuczne wywoływanie fal sejsmicznych poprzez detonacje ładunków wybuchowych, co umożliwiło penetrację skorupy globu księżycowego do głębokości około 900 m. Apollo 16 przywiózł na Ziemię rekordową ilość prawie 100 kg próbek gruntu.

Po powierzchni Srebrnego Globu stąpało łącznie 12 ludzi. Przywieźli oni na Ziemię 380 kg księżycowych skał i kamieni. W księżycowym pyle, którego nigdy nie omiata wiatr pozostawili ślady butów. Po locie Apolla 17 prezydent Richard Nixon powiedział "dość" i odwołał następne planowane wyprawy. Administracja uznała, że 25 mln dolarów, które wydano na urzeczywistnienie marzenia o lądowaniu na Księżycu, to zbyt dużo. Na fali sukcesu Apolla 11 amerykańska agencja kosmiczna NASA planowała dalsze podboje. Myślano o szybkim locie na Marsa (rys. nr 14), budowie promu kosmicznego, stałej zamieszkałej bazy na orbicie okołoziemskiej, a potem na Księżycu. Wszystko to stać się miało jeszcze przed końcem lat siedemdziesiątych. Ale entuzjazm szybko wygasł z powodu braku pieniędzy.

Rosjanie, nie mogąc wcześniej od Amerykanów odwiedzić Księżyca, ograniczyli się do wysłania bezzałogowych sond - całej serii statków Łuna. Po raz ostatni spokój Księżyca zakłóciła Łuna 24 w roku 1976. Jeszcze przez jakiś czas nadawały sejsmografy, pozostawione przez astronautów na Księżycu, lecz w 1977 roku i one ostatecznie umilkły. Srebrny Glob popadł w zapomnienie na niemal ćwierć wieku. USA i ZSRR zarzuciły plany załogowych i bezzałogowych lotów na Księżyc, a także budowy bazy księżycowej (rys. nr 12 i 13).

W połowie lat siedemdziesiątych po raz pierwszy USA i ZSRR zaczęły myśleć o współpracy. Dopiero jednak rozpad ZSRR, kłopoty Rosji z finansowaniem swojego programu kosmicznego i stacji Mir sprawiły, że oba mocarstwa w końcu połączyły siły. 17 lipca 1975 nastąpiło połączenie na orbicie radzieckiego Sojuza i amerykańskiego Apolla. 29 czerwca 1995 Wahadłowiec Atlantis zacumował do rosyjskiej stacji Mir. Amerykanie i Rosjanie podali sobie ręce w kosmosie po raz pierwszy od połączenia Apolla z Sojuzem w lipcu 1975 r. Operacja wymagała wielkiej precyzji. Po raz pierwszy takie kolosy, każdy o wadze 100 ton, łączyły się w kosmosie. Amerykańskie wahadłowce łącznie dziewięć razy cumowały do Mira - było to przygotowanie do wspólnej budowy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

W drugiej połowie lat 90 XX wieku przypomniano sobie o Księżycu. W jego kierunku w poleciało kilka nowych sond. Zaczęto na nowo rozważać budowę tam stałej, zamieszkanej bazy. Ludzie mogą ponownie się pojawić na Księżycu najwcześniej za 20 lat, a pierwsza stała baza - l0 lat później.

Księżyc byłby wymarzoną stacją dla astronomów. Mogłyby tam stanąć teleskopy bez przeszkód obserwujące kosmos. Dna kraterów to wymarzone miejsce na rozpostarcie czasz radioteleskopów, które nie byłyby zagłuszane kakofonią fal radiowych, telewizyjnych, rozmów z telefonów komórkowych na Ziemi. Jednak zasadniczą przeszkodą w planach wykorzystania Księżyca są pieniądze, bo ile może kosztować założenie tam bazy? Wymienia się sumy od 30 mld dolarów do 300 mld. Być może jednak skuszą kogoś naturalne bogactwa naszego satelity. Jest tam krzem, żelazo, wapń, aluminium, tytan i magnez. A największym bogactwem, które moglibyśmy tam wydobywać, jest hel-3 - świetne paliwo jądrowe. Zdaniem fizyków reakcja połączenia jąder helu-3 z jądrami deuteru (izotopu wodoru) może się okazać wspaniałym i bezpiecznym źródłem energii. Energia z księżycowego helu-3 wystarczyłaby Ziemi na wiele tysięcy lat. Naukowcy proponują też zbudowanie elektrowni słonecznej na Księżycu. Energia zebrana przez wielkie panele słonecznych baterii byłaby przesyłana na Ziemię strumieniem mikrofal. Ponadto z Księżyca wygodniej byłoby startować w kosmos niż z Ziemi, gdyż na jego powierzchni panuje sześć razy mniejsza siła ciążenia. Jeśli chcemy kolonizować inne planety Układu Słonecznego, polecieć np. na Marsa, to Księżyc jest najbliższym poligonem, gdzie można będzie założyć bazę startową i wypróbować nowe technologie. Orędownicy założenia stałej bazy na Księżycu zatarli ręce, gdy odkryto ślady wody w księżycowych kraterach podbiegunowych. To mogłoby znacznie obniżyć koszty osiedlania się i ułatwić życie mieszkańcom stałej bazy. Woda może służyć do picia, mycia i zasilania plantacji roślin. Można uzyskać z niej tlen do oddychania, a z mieszanki wodoru i tlenu - paliwo rakietowe. Przyszła baza nie będzie wykonana z betonu. Przyszli inżynierowie międzyplanetarni mogą się raczej wzorować na budowie eskimoskich igloo. Na Księżycu są pokłady regolitu - zbitego pyłu, który powinien kroić się tak jak lód na Grenlandii. Wystarczy więc przywieźć z Ziemi nadmuchiwane domy i pokryć je blokami z regolitu, by powstało przyzwoite schronienie dla astronautów.

Omawiając historię lotów w Kosmos, nie sposób pominąć Mirosława Hermaszewskiego - Polaka, który odbył w charakterze kosmonauty badacza 8-dniowy lot kosmiczny. Jego partnerem, a zarazem dowódcą statku Sojuz 30 był kosmonauta Piotr Klimiuk. Po połączeniu się ze stacją orbitalną, na której pokładzie przebywali W. Kowalonok i A. Iwańczenkow, wykonał szereg eksperymentów z dziedziny medycyny i technologii kosmicznej. Lądowanie nastąpiło w Kazachstanie po 19 godzinach lotu, tj. 126 okrążeniach Ziemi.

Bardzo ciekawym jest fakt, że w roku 1999 do grona mocarstw zdolnych do wysłania człowieka na orbitę dołączyli Chińczycy. Pierwszy chiński statek załogowy, nazwany Shenzhou, choć jeszcze bez ludzi na pokładzie, wystartował 21 października 1999. Bezzałogowy lot trwał 21 godzin i 11 minut, w tym czasie Shenzhou 14 razy okrążył Ziemię. Nie wiadomo, kiedy pierwszy taikonauta ("taikong" w języku chińskim oznacza niebo) zostanie wystrzelony na ziemską orbitę. Program lotów załogowych jest w Chinach otoczony ścisłą tajemnicą. Wiadomo tylko, ze zdjęć, że chiński statek przypomina rosyjskiego Sojuza.

Ale to nie koniec podboju Kosmosu. Ciągle myśli się o Marsie, który w porównaniu z innymi ciałami niebieskimi ma bardzo dogodne warunki do kolonizacji. Jego cykl dobowy jest prawie identyczny z ziemskim. Od 1965 roku datujemy historię badań Marsa, gdzie wypuszczane są zmechanizowane sondy, które penetrują Czerwoną Planetę. Od kilkunastu lat rozważa się jednak możliwość wysyłania ludzi. Pierwszy taki plan SIĘ (Space Exploration Initiative) został opracowany w latach 80 przez NASA. Zakładał on wybudowanie stacji orbitalnej i koloni na Księżycu, gdzie można by uzupełnić zapasy. Plan był ambitny i spójny, wszystko jednak rozbiło się o koszty. Potem na dłuższy czas zarzucono takie plany. Wreszcie w połowie lat 90 inżynier z firmy Lockheed Martin opracował plan Mars Direct, zgodnie z którym lot będzie bezpośredni, bez zatrzymywania się ani na orbicie Marsa, ani na Księżycu. Planuje się wykorzystanie zasobów Czerwonej Planety do wytworzenia paliwa na lot powrotny oraz wody pitnej. Dzięki temu powinno się uniknąć transportowania olbrzymich zapasów. Plan zakłada wysłanie dwóch rakiet co dwa lata. Pierwsza z nich będzie zawierać pojazd powrotny i instalację do produkcji paliwa, a druga moduł mieszkalny. Pierwsza osiągnie cel po 6 miesiącach lotu i po wylądowaniu natychmiast rozpocznie produkcję paliwa. Następnie wysłani będą ludzie w module mieszkalnym, a także rakieta z wyposażeniem i pojazdem powrotnym dla drugiej ekspedycji. Program ten bardzo szczegółowo opisuje wszystkie kolejne kroki, czy jednak to kiedykolwiek nastąpi? Na najbliższy okres planowane są jednak tylko misje zautomatyzowane. Najważniejsze jest jednak to, że już dziś jesteśmy w stanie wysłać ludzi na Czerwoną Planetę i niewątpliwie wcześniej czy później to nastąpi.