Tomasz Zajkowski
06/09/2020

Nowa Era Kosmiczna

Dobra wiadomość dla astrobiologów!

         Artykuł ten porusza zagadnienia eksploracji kosmosu z punktu widzenia ostatnich przełomowych wydarzeń w zakresie lotów komicznych oraz ich wpływu na badania w dziedzinie astrobiologii.

Treść:

Eksploracja kosmosu niezmiennie porusza wyobraźnię wielbicieli gatunku science-fiction. Na ekranach kin pojawiają się coraz to nowsze wizje przyszłych podróży kosmicznych, a jak wygląda rzeczywistość? Niedawno byliśmy świadkami załogowego lotu kosmicznego zrealizowanego przez prywatną firmę – Space-X. Wydarzenie to otwiera nową erę, w której finansowanie załogowych lotów na Międzynarodową Stację Kosmiczną przestało być wyłącznie domeną agencji kosmicznych, a znalazło się w zasięgu sektora prywatnego.

Za rozpoczęcie tak zwanej Ery Kosmicznej przyjęto datę wyniesienia na orbitę Ziemi pierwszego sztucznego satelity Sputnik w 1957 roku. Od zakończenia w 1975 roku programu Apollo, dzięki któremu astronauci z NASA wylądowali na Księżycu, nie zrealizowano misji kosmicznej, która w równie wielkim stopniu przyciągnęła by uwagę szerokiej publiczności. Czy misja Apollo doczeka się równie imponującego następcy? Być może budowana przez Elona Muska (właściciela Space-X) nowa rakieta o zasięgu międzyplanetarnym umożliwi właśnie taki przełomem (link). Ten miliarder i wizjoner ma już na swoim koncie kilka spektakularnych osiągnięć. Strategia przyjęta przez Muska polegająca na budowie rakiet, których konstrukcja bazuje na klasycznych rakietach XX wieku wykonanych przy użyciu nowoczesnych materiałów z wykorzystaniem zaawansowanej elektroniki sterującej przynosi oczekiwane rezultaty. Space-X stworzyło już rakiety wielokrotnego użytku, i przy ich pomocy dostarcza ludzi do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, ale potencjał nowych rakiet testowanych w zakładach Space-X jest jednak znacznie większy, a sam Elon za główny cel stawia sobie zaludnienie Marsa.

Sukcesy Elona wydają się inspirować również innych miliarderów, którzy inwestują swoje prywatne majątki w sektorze kosmicznym. Richard Branson, właściciel Vergin Galactic otwiera sektor prywatny dla lotów suborbitalnych (link), Jeff Bezos właściciel Amazona szykuje lądownik księżycowy – Blue Moon (link). O tym, że kosmos przestał być domeną instytucji rządowych najbardziej rozwiniętych krajów świadczy również niedawny sukces indyjskiej sondy kosmicznej Mangalyaan (link), którą skutecznie umieszczona na orbicie Marsa. Misja ta kosztowała zaledwie 74 miliony dolarów – mniej niż wynosił budżet filmu „Grawitacja” (link) oraz kilkukrotnie mniej niż analogiczne misje realizowane przez NASA.

Przyspieszający rozwój technologii kosmicznych niewątpliwie zawdzięczmy rozwojowi branży komputerowej. Czterdzieści pięć lat postępu w dziedzinie komputeryzacji to niemal wieczność, a właśnie tyle dzieli nas od zakończenia programu Apollo. Aby nabrać perspektywy, wystarczy zdać sobie sprawę, że moc obliczeniowa komputerów użytych przy nawigowaniu lądownika księżycowego była nieporównywalnie mniejsza niższa niż moc obliczeniowa przeciętnego smartfonu (link). Wspomniane telefony posiadają również znacznie bardziej zaawansowane kamery cyfrowe niż wyprodukowana w 1990 roku kamera kosmicznego teleskopu Hubble’a. Nasuwa się więc pytanie jak ograniczona musi być nasza wiedza o otaczającym nas wszechświecie w porównaniu z obrazem jaki może zapewnić nam dzisiejsza technologia? W roku 2021 planowane jest rozpoczęcie misji kosmicznego teleskopu James’a Webb’a (link), okrzykniętego następcą teleskopu Hubble’a, która powinna wypełnić tę lukę.

Rozwijające się technologie cyfrowe gwałtownie przesuwają granice możliwości poznawczych. W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat mieliśmy do czynienia z prawdziwym przełomem w badaniach kosmosu. Kosmiczny teleskop Keplera wyniesiony na orbitę w 2009 roku, dostarczył danych, które zmieniły dotychczasowy pogląd dotyczący częstości występowania planet w naszej galaktyce. Do dnia dzisiejszego potwierdzono istnienie 4158 (link) planet pozasłonecznych (egzoplanet) – krążących wokół gwiazd innych niż Słońce. Liczba ta zdumiewa, gdy weźmiemy pod uwagę, że przez zrealizowaniem tej misji znanych było zaledwie kilka takich planet. Nowe dane umożliwiły również oszacowanie częstości występowania planet typu ziemskiego znajdujących się w tak zwanej ekosferze, czyli odległości od gwiazdy umożliwiającej występowanie wody w stanie ciekłym a co za tym idzie potencjalne występowanie życia pozaziemskiego. Według wstępnych szacunków w naszej galaktyce powinno znajdować się około 10 miliardów takich planet (link). Dzięki nowym narzędziom badanie możliwości rozwoju organizmów żywych poza naszą planetą przechodzi od spekulacji do fazy badań naukowych.

Jak wspomniano powyżej, poszukiwanie życia pozaziemskiego ściśle związane jest z poszukiwaniem wody w stanie ciekłym – niezbędnej dla rozwoju mikroorganizmów na naszej planecie. Misje kosmiczne ostatnich lat przyczyniły się do pogłębienia wiedzy na temat występowania wody w Układzie Słonecznym. Sondy kosmiczne takie jak Cassini (1997), New Horizons (2006) i Juno (2011) dostarczyły danych wskazujących na możliwość występowania oceanów wody w stanie ciekłym pod powierzchnią księżyców Jowisza i Saturna. W przypadku takich księżyców jak Europa, Enceladus, Ganimedes czy Tryton źródłem energii umożliwiającej roztopienie lodu wodnego są siły pływowe związane z oddziaływaniem grawitacyjnym z planetą, wokół której krążą. Wynika z tego, że poszukując życia pozaziemskiego nie jesteśmy ograniczeni wyłącznie do planet orbitujących stosunkowo blisko gwiazdy – warunki sprzyjające rozwojowi organizmów żywych mogą występować nawet w najdalszych zakątkach systemów planetarnych. 

Astrobiologia jest multidyscyplinarną dziedziną nauki zajmującą się badaniem powstania, ewolucji i rozprzestrzenienia życia we wszechświecie. Wspomniane powyżej przełomowe odkrycia egzoplanet, wykrycie podpowierzchniowych oceanów na księżycach Jowisza i Saturna oraz odkrycie występowania warunków sprzyjających rozwojowi mikroorganizmów we wczesnej historii Marsa (link) przyczyniły się do gwałtownego wzrostu zainteresowania astrobiologią. W świetle tych oraz innych odkryć, NASA uznała astrobiologię za jedną z najprężniej rozwijających się nauk XXI stulecia.

Do najbliższych misji kosmicznych zaplanowanych w celu poszerzenia naszej wiedzy o możliwości występowania życia pozaziemskiego w Układzie Słonecznym należą: Europa Clipper (NASA) (link), JUICE (ESA) (link), Dragonfly (NASA) (link). Zaplanowana na 2020 rok nowa misja łazika marsjańskiego „Persevirence” obejmuje między innymi pobieranie i zabezpieczanie próbek, które będą mogły zostać zabrane na Ziemię przez przyszłe misje kosmiczne (link). Dostarczanie na Ziemię materiału potencjalnie zawierającego mikroorganizmy pochodzenia pozaziemskiego łączy się również z zagadnieniem „ochrony planetarne” (link), kolejnym obszar działań astrobiologów. Działania te mają na celu ochronę naszej planety przed mikroorganizmami pochodzenia pozaziemskiego jak również ochronę środowiska innych planet i księżyców przed mikroorganizmami pochodzenia ziemskiego.

Z punktu widzenia badań astrobiologicznych przesunięcie ciężaru finansowania badań kosmicznych na sektor prywatny rodzi ekscytujące możliwości. Jedną z najbardziej futurystycznych inicjatyw związanych z eksploracją kosmosu jest projekt „Breakthrough Starshot” zaproponowany przez rosyjskiego miliardera Yuri Milner. W ramach tego przedsięwzięcia planowana jest budowa floty niewielkich statków kosmicznych mających na celu zbadanie planet typu ziemskiego krążących wokół najbliższej Słońcu gwiazdy Proxima Centauri (link). Yuri Milner wykupuje również czas pracy najlepszych radioteleskopów na świecie w celu poszukiwania sygnałów cywilizacji pozaziemskich. Projekt ten, nazwany Breakthrough Listen (link), będzie trwał 10 lat. Obserwacje obejmują milion pobliskich gwiazd oraz 100 galaktyk. Poszukiwane są zarówno sygnały radiowe i świetlne na wypadek, gdyby obca cywilizacja próbowała się skontaktować z nami przy użyciu potężnego lasera. Pierwsze dane uzyskane w projekcie Breakthrough Listen opublikowano w kwietniu 2017, a kolejne udostępniane są co 6 miesięcy. Na bazie tego programu zaproponowano również, budzący wiele kontrowersji, program Messaging Extra Terrestrial Intelligence (METI) mający na celu wysyłanie w kosmos informacji o naszej obecności na trzeciej planecie od Słońca.

Na skutek ostatnich wydarzeń, stanęliśmy na progu nowej ery kosmicznej, w której astrobiologia ma szansę odegrać większą rolę niż kiedykolwiek wcześniej. Wyścig kosmiczny z końca ubiegłego wieku motywowany wyścigiem zbrojeń wielkich imperiów został zastąpiony możliwościami finansowymi sektora prywatnego, a wraz z nim rodzą się nowe możliwości badań.