Przyszłość stacji kosmicznych – rozwój wykładniczy czy regres do średniej?

spacestation

     W 2011 roku podano oficjalnie, że dobiegła końca budowa Międzynarodowej Stacji Kosmicznej -największego przedsięwzięcia naukowo-inżynieryjnego w historii. Pomimo, że Rosjanie jeszcze nie powiedzieli w temacie ISS ostatniego słowa i czekamy na umieszczenie przez nich modułu MLM Nauka (regularnie zresztą opóźniane) to już teraz można zastanowić się co będzie dalej. Interesujący okres to okolice 2025 roku, kiedy to można spodziewać się zakończenia eksploatacji stacji.

Wyobraźnia każe zwizualizować coś równie ambitnego i oczywiście odpowiednio większego. W końcu będziemy mieli dumnie brzmiące lata dwudzieste XXI wieku i każda kolejna konstrukcja powinna być odpowiednio większa, lepsza i nowocześniej wyglądająca względem swojego historycznego pierwowzoru. Doświadczenie zdaje się wspierać ten tok myślenia. Od Saluta 1 do ISS mamy nieprzerwaną ewolucję i wzrost gabarytów kolejnych budowanych kosmicznych placówek.  Z każdą kolejną generacją stacji wzrastał też zasięg międzynarodowej współpracy początkowo w ramach Interkosmosu, Spacelab, Mir-Space Shuttle, aż do wielonarodowego zaangażowania 16 krajów przy budowie obecnego kompleksu orbitalnego.

Od nich się wszystko zaczęło- seria stacji Salut.

Od nich się wszystko zaczęło na serio- seria stacji Salut. Mniej piękne od koncepcji z rozmachem prezentowanych na deskach kreślarskich…jednak to one faktycznie znalazły się na orbicie.

Czy czegoś podobnego można spodziewać się przy przyszłej inicjatywie? Biorąc pod uwagę zmieniające się czynniki ekonomiczne i polityczne istnieją przesłanki do przypuszczenia, że dotychczasowa linia rozwoju stacji orbitalnych będzie wyglądała zupełnie inaczej, niż zdążyliśmy się do tego przyzwyczaić. Na przełomie lat dwudziestych i trzydziestych jest możliwość, że nad nami znajdzie się nie jedna konstrukcja a kilka mniejszych obiektów w tym inicjatywy nieprzypisane pod konkretną flagę narodową bo komercyjne. Obecny moment jest dobrą chwilą na ogólną refleksję nad tą kwestią. Dzisiaj możemy sobie pozwolić na spojrzenie z perspektywy przeszło stu lat planowania jak idealna stacja kosmiczna powinna wyglądać i porównać z realnymi osiągnięciami na tym polu.

Pierwsze szkice i koncepcje opracowane zostały przez wizjonerów, którzy być może urodzili się za wcześnie wyprzedzając swoją epokę. Główne założenia ich konstrukcji skupiały się na krytycznym problemie stworzenia sztucznej grawitacji i to już pół wieku przed pierwszymi lotami w kosmos. Typ pojazdu kosmicznego wykorzystujący ruch obrotowy do wytworzenia ciążenia został zaproponowany na początku XX wieku przez Konstantego Ciołkowskiego w książce „Poza Ziemią” (Вне Земли). Bardziej znaną pracą, która po raz pierwszy w historii zajmuje się stricte budową stacji kosmicznej i wyznacza pewną cezurę czasową dla tego tematu jest „Problemy kosmicznych podróży” (Das Problem der Befahrung des Weltraums) z 1928 roku.

nasitki5

Prezentuje ona konstrukcję znaną z widzenia niemal wszystkim, jednak tylko niektórzy zdają sobie sprawę, że to na co patrzą to coś więcej niż wymysł scenarzystów filmowych. Jest to stacja w kształcie obracającego się koła znana chyba najbardziej z filmu Odyseja Kosmiczna 2001. Autorem koncepcji jest Herman Potočnik Noordung. Jej rozwinięcia podjął się Werner von Braun i zaprezentował swój pomysł publiczności naukowej w 1951 roku. Dwa lata później stacja von Brauna została spopularyzowana za sprawą publikacji w magazynie Collier i w ten sposób Herman Nordung został praktycznie zapomniany jako twórca pierwowzoru stacji kosmicznej dla szerszej publiczności. Innym przykładem był projekt oparty na sferze Bernala z 1929 roku, który wykorzystany został w serii Babilon 5. Przy kilku innych projektach przed erą kosmiczną bardziej lub mniej wyraźnie priorytetowo traktowano sprawę sztucznego ciążenia.

800px-Von_Braun_1952_Space_Station_Concept_9132079_original 1952ColliersMarch22p22

Dlaczego zatem kolejne kosmiczne placówki nie łączą naszej rzeczywistości z propozycjami prekursorów astronautyki załogowej na których pomysłach tak chętnie dla odmiany oparto rozwiązania znane z wielu filmów fantastyczno-naukowych?

Ostrożnie można zaproponować dwa powody tego stanu rzeczy. Od strony technicznej ważnym względem był (i w dużej części obowiązuje do dzisiaj) fakt, że projekty stacji opartych o ruch obrotowy były ekstremalnie dużymi konstrukcjami. Niemal sto lat po zaproponowaniu tych pomysłów wciąż nie dysponujemy efektywnym środkiem wynoszenia dużych elementów na orbitę, które umożliwiłyby zachowanie proporcji 1:1 względem oryginalnych projektów. To co ma zostać umieszczone w przestrzeni do dzisiaj stanowi poważny kompromis pomiędzy planami a realnymi możliwościami. Drugą kwestią i chyba ważniejszą były motywy, którymi kierowały się państwa zdecydowane rozpocząć swój program kosmiczny. Połowa ubiegłego wieku to spolaryzowany świat o dwóch biegunach rozpędzony w zimnowojennej zawierusze. Załogowa eksploracja była wynikiem wyścigu którego cele były ściśle polityczno-wojskowe. Za znany nam dzisiaj kształt stacji kosmicznych odpowiada Związek Radziecki, gdyż to pierwsze propozycje przyszłych stacji Siergieja Korolowa przypominają to co znamy. Ze względu na realia polityczne w których przyszło działać radzieckiemu konstruktorowi projekt nie miał stanowić największego osiągnięcia inżynieryjnego całej ludzkości a w bardzo praktyczny sposób służyć Ministerstwu Obrony Związku Radzieckiego w postaci militarnej stacji służącej rekonesansowi z orbity. W ten sposób zostały zaproponowane w kolejnych latach 1960, 1961, 1962 projekty OS, TOSZ- ciężkiej stacji kosmicznej i OS-1. Gabaryty stacji były ściśle powiązane z możliwościami wynoszenia ładunków i z tego względu od początku były osiągalne. Nie uwzględniając laboratorium kosmicznego USA w postaci Skylaba kolejne stacje wynoszone na orbitę to konstrukcje rosyjskie reprezentujące znaną nam architekturę modułów wynoszonych w całości rakietami nośnymi i łączonych później na orbicie. Pierwsza wielomodułowa stacja kosmiczna Mir zapewniła bogate doświadczenia w eksploatacji i bezpośrednio umożliwiła budowę szczytowego osiągnięcia stacji konstruowanych w ten sposób-Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

ISS_Size_Comparison_1200x700_RK2011

ISS może być uznana za kulminację wielkości tego typu konstrukcji, która szybko się nie powtórzy. Powodem tego stanu rzeczy jest geneza jej powstania. Jest ona efektem wielkiego kompromisu wszystkich stron zainteresowanych obecnością na orbicie i jej historia sięga daleko przed rok 1998 w którym rozpoczęto jej budowę. Dla USA projektowanie i planowanie budowy to lata siedemdziesiąte. Rozmach amerykanów jednak daleko przekraczał ich możliwości. Dla Rosjan technika nie przedstawiała problemu. Mieli osiągnięcia, doświadczenie i sprzęt… ale też lata 80/90te to olbrzymie problemy gospodarcze i ekonomiczne, które spowodowały upadek Związku Radzieckiego i w rezultacie dekadę zapaści finansowej. Sektor kosmiczny nie znajdował się na liście priorytetów chwiejącego się w posadach państwa a plany budowy stacji Mir 2 z drugiej strony były już gotowe. Dla mniejszych agencji kosmicznych innych państw jasne było, że samodzielne umieszczenie placówki na orbicie leży poza dającą się przewidzieć przyszłością, pomimo posiadania technologi umożliwiającej produkcję własnych habitatów/laboratoriów. Dotyczyło to państw europejskich, oraz Japonii. W takiej sytuacji jak widać wszyscy mieli interes, żeby podjąć współpracę. Datą graniczną tej decyzji jest rok 1984, gdy prezydent Regan ogłosił plan wybudowania placówki na orbicie przed upływem dekady… kilka zdań dalej zapraszając do współpracy inne kraje.

W roku 2025 ISS będzie zbliżała się do trzeciej dekady działalności. Większość zaplanowanych eksperymentów państwa zaangażowane prawdopodobnie już przeprowadzą. Ponadto 30 lat utrzymywania kompleksu wymagało zapewnienia ciągłego wysiłku finansowego. Europa swoje cele do tego czasu z pewnością osiągnęła, podobnie Japonia. Nowa realia najprawdopodobniej spowodują zamknięcie rozwoju opracowania załogowych wersji pojazdów transportowych używanych dzisiaj jeszcze w trakcie eksploatacji stacji. Czym będą owe realia, że istniejące od kilkudziesięciu lat agencje kosmiczne zrezygnują z logicznego, jak mogłoby się wydawać kroku, jakim byłoby zbudowanie własnych statków załogowych? Z dużym prawdopodobieństwem zaryzykuje stwierdzenie, że jutro zaczyna się dzisiaj-przynajmniej w dziedzinie rozwoju załogowej astronautyki. Kluczem do tego zagadnienia jest komercjalizacja dostępu człowieka do przestrzeni kosmicznej której początku jesteśmy właśnie świadkami. W takim przypadku agencje narodowe mogą wykorzystać okazję żeby zmniejszyć koszty związane ze swoimi projektami. Jest to kwestia porównywalna do wyborów każdego z nas w życiu codziennym choćby przy wyborze środka transportu. Kupić samochód i go utrzymywać czy mając doprowadzoną pod dom linię tramwajową skorzystać z usług przewoźnika prywatnego a zaoszczędzone pieniądze przeznaczyć na inne szczytne cele (oczywiście w przypadku agencji kosmicznych chodziłoby o wykorzystanie środków na cele naukowe).

Jak zatem będzie wyglądało niebo w 2025 roku dla dzisiejszych amatorów obserwacji przelotów ISS? Nie wróżąc a tylko wyciągając wnioski z danych dostępnych dzisiaj można się pokusić o następujący scenariusz. Z agencji narodowych można się spodziewać aktywności we własnym zakresie dwóch krajów. Przede wszystkim najmniej niepewności szykuje nam CNSA-Chińska Agencja Kosmiczna. Patrząc na konsekwencję z jaką kraj ten posuwa się naprzód za 15 lat możemy liczyć na wielomodułową stację kosmiczną na orbicie. Często określa się ją jako przypominającą rosyjskiego Mira jednak jeżeli różnica będzie na tyle duża co pomiędzy statkami Sojuz a Shenzhou to będzie to z niej czyniło placówkę, która przynajmniej po części będzie stanowiła nową jakość.

Tiangong

Tak ma wyglądać chińska stacja kosmiczna.

Drugim jednak już nico mniej pewnym kandydatem mających aspirację do utrzymania swojej załogowej placówki na orbicie jest Rosja. Kraj posiadający największe doświadczenie w budowie kosmicznych przyczółków ludzkości w kosmosie. Ich plan na chwilę obecną to pogorbowiec ISS w postaci OPSEK. Rosjanie mają w planie odłączenie części swojego segmentu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, gdy przyjdzie na to czas i który byłby zalążkiem nowej samodzielnej konstrukcji. Pomimo, że na pierwszy rzut oka może się to wydawać fantastyczne to są ku temu jak najbardziej realne przesłanki. Najnowszy planowany moduł MLM Nauka, który ma dołączyć do ISS na przełomie 2013/2014 roku nie dość, że będzie miał dopiero 10 lat gdy spodziewana służba stacji dobiegnie końca to oparty jest na architekturze modułów FGB. Oznacza to, że taki pojazd (skonstruowany na bazie statków TKS mających zaopatrywać stacje wojskowe Ałmaz w latach 70tych) będzie posiadał własny system podtrzymywania życia, kontroli lotu, oraz napęd. Wraz z dołączonym modułem NODE będącym zaawansowanym portem cumowniczym całość mogłaby stanowić bazę pod nową, czysto rosyjską stację.

W teorii Rosjanie są w stanie zbudować nową stację jako część struktury ISS. Po zakończeniu życia tej ostatniej "nowa" stacja odłączy się od niej i rozpocznie samodzielną działalność.

W teorii Rosjanie są w stanie zbudować nową stację jako część struktury ISS. Po zakończeniu życia tej ostatniej „nowa” stacja odłączy się od niej i rozpocznie samodzielną działalność.

opsek_ppts_dock_1

Dalej mamy nową jakość-spodziewane projekty będą najprawdopodobniej inwestycjami prywatnymi. Tutaj kończą się rozwiązania jakie znamy i zaczyna coś nowego. Po pierwsze stacja firmy Bigelow składająca się z nadmuchiwanych modułów, których konstrukcja została już przetestowana. Jeden taki moduł miałby wielkość przewyższającą metraż hermetyzowanych pomieszczeń na ISS. W chwili startu mieściłby się na stosowanych obecnie rakietach nośnych a na orbicie przybierał swoje pełne rozmiary. Pokryty specjalnym materiałem z kevlaru byłby stosunkowo dobrze zabezpieczony przed mikrometeorytami. Jest to największa ciśnieniowa konstrukcja jakiej można się spodziewać na przestrzeni najbliższych dekad. Obsługiwana mogłaby być statkami Dragon, oraz CST-100 i stanowiłaby nową jakość w całej historii załogowych stacji orbitalnych. Następne rozwiązanie, którego powodzenia możemy się spodziewać, gdyż wszystkie elementy systemu już istnieją i są przystosowywane do swojej roli ma dla odmiany charakter retro. Dwa kadłuby „militarnych Salutów” z anulowanego programu Ałmaz z lat 70-tych, oraz gotowe kapsuły wielokrotnego użytku WA zostały zakupione przez firmę Excalibour-Almaz. Elementy te mają już cztery dekady, i przez ten czas leżały w rosyjskich magazynach, jakkolwiek kierując się deklaracjami firmy mają przed sobą obiecującą przyszłość. Pozostając przy sprzęcie rosyjskim realną w założeniach wydaje się być Komercyjna Stacja Kosmiczna (CSS) rosyjskiej firmy Orbital Technologies. Proponuje ona niedużą jedno modułową placówkę na orbicie o średnicy trzech metrów i dwudziestu metrów sześciennych przestrzeni ciśnieniowej obsługiwaną przez Sojuzy i perspektywicznie przez ich następce. Za dobrą monetę można uznać fakt, że projekt ma wsparcie finansowe swojego macierzystego kraju. Deklarowana gotowość do wystrzelenia to 2016 rok. Rosjanie są bardzo nastawieni na komercyjny sukces swojego przedsięwzięcia stawiając na turystykę obok opcjonalnego laboratorium na orbicie (stacja firmy Bigelow miałaby mieć charakter ściśle naukowy). Może to przynieść dodatkowe środki finansowe od zainteresowanych milionerów (lub miliarderów) chcących spędzić urlop w nowym miejscu.

um_2

Tak wyglądają deklarowane plany różnych firm i agencji. Na ile projekty te są nastawione na osiągnięcie swojego celu a na ile wykorzystują „kosmiczny” temat, żeby wyróżnić się na rynku pokaże czas. W obecnej rzeczywistości warunek powodzenia jest jeden: przedsięwzięcie musi się opłacać. Poniżej reklamowe wykorzystanie tematu przez magazyn Playboy…tak nie do końca na serio.

playboy-club-space-station-exterior

Reklamy

Informacje Orland Krzyżanowski
Witam na blogu tematycznym poświęconemu historii załogowej astronautyki. Wpisy będą miały charakter artykułów z zachowaniem poprawności formalnej w postaci podania źródeł bądź przypisów w wypadku korzystania z czyjejś pracy. W polskojęzycznym internecie nie ma wielu stron traktujących wybrane zagadnienia szczegółowo a dotyczących mniej znanych zagadnień w postaci koncepcji i różnych studiów dotyczących eksploracji przestrzeni kosmicznej w przeszłości.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s

%d blogerów lubi to: