W październiku 1957 science fiction stała się rzeczywistością: Sputnik, pierwszy posłaniec Ziemi, poleciał w kosmos. Od tego czasu postęp był nieustannie naprzód. Ludzie, mężczyźni i kobiety, wielokrotnie odwiedzali kosmos, prowadzili badania, być może nawet się kochali. Jesteśmy przyzwyczajeni do obserwowania poligonu doświadczalnego dla naukowców w kosmosie, ale czy może on stać się bardziej przydatny dla ludzkości w przyszłości? Czy pewnego dnia będziemy w stanie ekonomicznie skorzystać z działalności przemysłowej w kosmosie, na przykład w postaci kosmicznych fabryk wykorzystujących mikrograwitację?
Rządy finansujące kosztowne misje kosmiczne od dawna szukają sposobów generowania zysków ekonomicznych. Pod koniec lat 90. NASA z zadowoleniem przyjęła każdą inicjatywę, twierdząc, że może wydobywać pieniądze z kosmosu. W trakcie tej zachęty finansowej pojawiło się wiele stwierdzeń o utworzeniu przemysłu orbitalnego. Brak grawitacji pozwoliłby na wzrost kryształów białek potrzebnych do walki z rakiem - powiedzieli. Powiedzieli, że nowe materiały produkowane w stanie nieważkości będą miały nowe użyteczne właściwości. I wiele więcej.
Jednak koszty wystrzelenia materiałów i niezbędnego sprzętu, przetworzenia składników, a następnie powrotu na Ziemię stopniowo pokazały, że pomysły te są nieopłacalne ekonomicznie. Koszt wysłania ładunku w kosmos zbliża się do ceny złota za kilogram. W rezultacie okazuje się, że jakakolwiek produkcja i przetwarzanie w kosmosie będzie zbyt kosztowne, aby w ogóle było opłacalne. Czy nadchodzą jakieś zmiany?
Bliska przyszłość
Mamy już pewne możliwości eksploracji przestrzeni przemysłowej na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Obraca się wokół Ziemi 16 razy dziennie i ma na pokładzie około sześciu astronautów. Na ISS codziennie przeprowadza się szeroki wachlarz eksperymentów biologicznych i fizycznych - w rzeczywistości ISS jest laboratorium mikrograwitacyjnym. Wiele z tych eksperymentów generuje informacje specyficzne dla branży.
Jednym z przykładów jest zrozumienie, w jaki sposób stopione metale płyną podczas odlewania skomplikowanych kształtów, a pomiary właściwości metalu w pobliżu temperatury topnienia. Najlepiej jest to zrobić z próbkami pływającymi w mikrograwitacji. Odkrycia poprawią przyszłą ekonomię i niezawodność odlewania na Ziemi. Warunki mikrograwitacji są ważnym narzędziem w zrozumieniu procesów fizycznych i biologicznych zachodzących na Ziemi.
Film promocyjny:
Niedawno Europejska Agencja Kosmiczna zwróciła się do branży w poszukiwaniu nowych pomysłów na komercyjny udział w ISS. Większość propozycji skupiała się na zapewnieniu taniego dostępu do ISS przy użyciu uproszczonego sprzętu, a nie nowych procesów przemysłowych. Branża ma więc szansę na zaangażowanie się i wypróbowanie nowych pomysłów, ale generalnie koncentruje się na znalezieniu tanich sposobów dotarcia i opuszczenia przestrzeni kosmicznej, nie wspominając o prowadzeniu biznesu w mikrograwitacji.
Czas życia ISS jest ograniczony. ESA podejmie decyzję o wydłużeniu żywotności ISS w grudniu br. Wraz z NASA i najprawdopodobniej stacja będzie działać do 2024 r. Następnie wyjdzie z orbity i zostanie zniszczony do 2030 roku.
Następny krok poza ISS jest obecnie omawiany pod dziwacznym tytułem Deep Space Habitat (DSH). Powinna to być kolonia tymczasowa, oddalona od Ziemi, a nawet od niskiej orbity okołoziemskiej, na której pływa ISS. Zostanie zbudowany przy użyciu sprzętu pozostałego z ISS i będzie przetwarzał materiały z okolic Księżyca lub asteroid, aby utrzymać to środowisko w działaniu, zmniejszając w ten sposób koszty jego utrzymania. Przede wszystkim zwrócą uwagę na wodę i tlen, ponieważ potrzebują około 30 kilogramów na osobę dziennie.
Daleka przyszłość
Dalsze misje eksploracji kosmosu otrzymają znaczny impuls dzięki przetwarzaniu materiałów na asteroidach - zwłaszcza jeśli można je wykorzystać do produkcji paliwa rakietowego lub materiałów budowlanych z nich - ale nie nastąpi to wkrótce. Aktualne propozycje obejmują rozwój asteroid, co obiecuje długoterminowe korzyści ekonomiczne dla wszystkich. Materiały znalezione na asteroidach znajdują się na powierzchni wielu planet, ale w tym drugim przypadku ich wydobycie i przetwarzanie będzie droższe niż jakakolwiek inna opcja. Obecnie planowane są misje mające na celu zagospodarowanie zasobów na Księżycu, satelicie Marsa Fobos i innych ciałach niebieskich, ale ich realizacja rozpocznie się nie wcześniej niż za dziesięć lat.
Nie udało nam się jeszcze zidentyfikować wielu materiałów, które można wytworzyć w mikrograwitacji i wszędzie znajdziemy poważne zastosowania. Możliwości jest mnóstwo. Stworzenie stałej piany poprzez wprowadzenie gazów do mieszaniny roztopionego szkła i ochłodzenie tej masy w warunkach mikrograwitacji (bez grawitacyjnego rozdzielania składników) stworzy materiał budowlany o wytrzymałości stali i odporności na korozję właściwej dla szkła. Bardziej prawdopodobne jest jednak, że produkt z takich fabryk trafi do produkcji innych fabryk i stacji kosmicznych.
Dziesiątki lat temu ludzie marzyli o „koloniach kosmicznych” z dala od Ziemi. Musiały być niezależne od Ziemi w czasach kryzysu i mieć samowystarczalne systemy. Sputnik, ISS, a następnie Deep Space Habitat to kroki w kierunku takich kolonii. Być może po ich stworzeniu to na nich będziemy polegać w procesie życia, oddalając się coraz dalej od Ziemi.
ILYA KHEL