Vesmír ve 21. století

Kosmické projekty začátku nového tisíciletí

Předvídat nejbližší budoucnost je vždy lákavé. I za cenu toho, že většina těchto prognóz se nakonec nevyplní. Ovšem pokud se týká dalšího vývoje kosmonautiky, můžeme si nejbližší dvě desetiletí aspoň rámcově představit. Samozřejmě, některé chystané projekty mezitím zhasnou, jiné budou zápasit s technickými problémy, některé trendy předběhnou nové vědecké objevy. Nicméně většinu projektů a trendů budeme jako diváci sledovat.

Co nás omezuje
Dnešní cíle kosmonautiky pro začátek 21. století jsou na různém stupni plánování a úvah. Když se nad nimi zamýšlíme, musíme se opírat o několik základních zkušeností z doby minulé, stejně jako o současné trendy rozvoje vědy a techniky. Předně svět prostupují různé informační sítě, které využívají družic. Lidé jsou na tato pojítka stále víc odkázáni a závislí, což zvyšuje zranitelnost všech lidských činností. To je myslím základní změna kvality života. Bohužel její úplné budoucí obrysy dnes v plné šíři dohlédnout nedokážeme.

Při prognózách pronikání do kosmu musíme počítat s několika omezeními:
1. Plánované termíny realizace všech projektů se zpožďují buď z důvodů finančních anebo technických, leckdy z obou. Kromě toho při vývoji nové techniky se vždy vynořují nové, dosud neznámé potíže, které musí vědci a inženýři pracně překonávat. S tím, jak bude množství a rozsah mezinárodních projektů přibývat, může toto zpožďování narůstat. Nejvýraznějším příkladem je zpoždění výstavby Mezinárodní kosmické stanice ISS zaviněné Ruskem jeho odborníci jsou sice technicky zdatní, ale vláda nemá peníze na stavbu svých modulů a vypouštění raket.
2. Často musíme počítat s technikou, která dosud není vyvinutá anebo je teprve ve stadiu úvah. Z toho tedy vyplývá jistá neurčitost cest a termínů k dosažení uvažovaných cílů. Vzhledem k multidisciplinárnosti rozvoje tohoto světa nejsme schopni odhadnout, co všechno může kosmonautiku ovlivnit, jak do jejího vývoje třeba zasáhnou nové objevy v biologii a ve fyzice.
3. Nevíme, jestli nové technické prostředky plus stále rostoucí finanční nároky neutlumí dnešní kolumbovské představy o výpravách lidí do vzdálených končin vesmíru. Jinými slovy: jestli pro určitou dobu, než se podaří kosmickou dopravu zásadním způsobem zlevnit, nebude výhodnější, aby okolní svět propátrávaly pouze automaty.
4. Zlevnění a zjednodušení výroby raket a družic, které zvýší dostupnost kosmické dopravy, zřejmě přivedou do vesmíru některé státy, které dnes řadíme mezi rozvojové či dokonce teroristické. Pak vyvstane otázka, jaké ambice si tam vytyčí a nakolik budou slučitelné se zájmy zemí, které se do vesmíru dostaly dřív.
5. Svět především průmyslově vyspělé státy stále víc využívá družice spojové, meteorologické, navigační, dálkového průzkumu a další. Tyto tzv. užité anebo také národohospodářské družice přinášejí novou kvalitu do našeho života. Vzniká tím závislost, která však dělá naši civilizaci zranitelnější kromě závad technických, kdy třeba může nastat zahlcení některých sítí, musíme počítat s útoky teroristických skupin anebo států. Představme si například, že někdo vyšle rádiový signál, kterým zablokuje činnost jednoho z řídících počítačů planetoletu s lidmi, který směřuje na Mars, a za jeho opětovné zprovoznění bude žádat výkupné či splnění nějakých vyděračských požadavků. Zatím vypadá takové riziko absurdní, ale do poloviny šedesátých let také nikdo nepomýšlel na to, že levicoví teroristé začnou unášet letadla na Kubu.
Doprava Země vesmír
Předně musí konstruktéři postavit laciný a spolehlivý stroj, který zajistí mnohonásobnou dopravu mezi Zemí a nízkou drahou ve výši 200 350 kilometrů. Původní předpoklady se totiž nesplnily provoz nynějšího amerického raketoplánu je příliš drahý, o sovětské koncepci Energija Buran ani nemluvě. To je dnes největší úkol americké NASA. Tato kosmická agentura tradičně ověřuje nové koncepce na létajících strojích pod označením X. Firma Lockheed Martin v Kalifornii nyní staví stroj X-33, avšak jeho realizace se dočkáme nejdřív v roce 2002. Jeho úkolem bude vynášet náklady na oběžnou dráhu. Další modely typu X (např. X-34 startující z velkého dopravního letadla) budou následovat. Kromě toho financuje NASA u Boeingu dva velké projekty. Předně sérii strojů nazvaných Future X, které mají být pokračováním jednostupňového kolmo startujícího a přistávajícího nosiče Delta Clipper. A potom tam studují mnohonásobně použitelné nosiče třetí generace HRST (Highly Reusable Space Transportation), u kterých má vynesení 1 kg na oběžnou dráhu přijít na pouhých 200 400 dolarů. Tyhle stroje by mohly létat ve druhé dekádě 21. století. Firma Kelly Space Transportation spolupracuje s NASA a Pentagonem na bezpilotním raketoplánu Eclipse Astroliner, který má vozit do vesmíru družice o váze 1,5 tuny. Také americké vojenské letectvo uvažuje o novém plavidle o aerokosmoplánu. Supersonický suborbitální stroj by měl buď létat na nízkou oběžnou dráhu anebo během jedné hodiny dosáhnout kteréhokoliv místa na zeměkouli. Také několik amerických firem se pokouší ve své vlastní režii a za velkých finančních obtíží vyvinout nosiče pro mnohonásobné použití. Firma Rotary Rocket již vykoušela prototyp Rotonu kombinující raketové motory a helikoptérovou vrtuli na čpičce. Roton by mohl být prvním pilotovaným kosmickým plavidlem provozovaným soukromou společností. Cena za vynesení kilogramu užitečného nákladu by měla být desetkrát nižší, než dosud tedy 450 dolarů. Společnost Pioneer Rocketplane vyvíjí pilotovaný raketoplán Pathfinder. Tento stroj má startovat jako letadlo, ve výšce 9 km nabere z čekajícího tankovacího letadla 60 tun kapalného kyslíku a pomocí ruských motorů RD-120 se dostane do výšky 113 km. Z této letové hladiny vypustí raketu s družicí o váze až 2,5 tuny a vzápětí se vrátí.
Je zajímavé, že Spojené státy jsou dnes prakticky jedinou mocností, která druhou generaci mnohonásobně použitelných plavidel pro trasu země vesmír vyvíjí. Třebaže ruští konstruktéři předkládají různé projekty, tamní firmy a státní organizace nemají na jejich stavbu peníze. Západoevropská ESA, která původně počítala s malým raketoplánem Hermes, od něho nakonec z finančních důvodů upustila. Japonci už mnoho let staví vlastní bezpilotní raketoplán HOPE (H2 Orbiting Plane Experiment), avšak koncem roku 1999 Japonsko vývoj H2 kvůli technickým potížím ukončilo.
Průkopnická dřina tedy zůstává pouze na Američanech a to není dobře. Ukazuje to, že na takovou obrovskou šířku problémů nemají ostatní státy ani kapacitu, ani peníze. Nezbytná konkurence při vývoji těchto plavidel se tedy zužuje pouze na USA.
Nové výhledy techniky
Vývoj techniky jde prudce dopředu. Zatím si umíme představit některé výhledy na nejbližších 10 15 let. Dobu vzdálenější ovlivní práce základního výzkumu, které nyní probíhají. Další vlna mikrominiaturizace elektrotechniky s vyšší spolehlivostí plus nanotechnika, která miniaturizuje mechanické části, přinese vývoj nových prostředků. Zatím se tradičně připravují pro americkou armádu a bezpečnostní složky. Zkoušejí se například prototypy průzkumných automatických letadel o velikosti včely. Peter V. Panetta, šéf oddělení pro vývoj nanodružicové techniky v Goddardově kosmickém středisku NASA v Greenbaltu, loni upozornil, že vzrůstá zájem o malé družice.
Připravovanou nanotechniku chce kosmická agentura testovat v roce 2003 na třech dvacetikilogramových mikrodružicích. Věnce specializovaných miniaturních družic přispějí k poznávání blízkého vesmíru ve srovnání s dosud používanými velkými tělesy přímo revolučním způsobem. Měření tohoto typu chce zahájit NASA v roce 2008 vypuštěním stovky jednokilogramových nanodružic jednou raketou. Tato tělesa se široce rozestoupí na dráze a budou zjišťovat úroveň záření přicházejícího od Slunce i záření odraženého od Země v obrovském prostoru. Novou cestu ke zlevňování a zkvalitňování kosmických výzkumů a provozu nabízí nafukovací konstrukce. Po zatvrdnutí pomocí nově vyvíjených látek se stanou stejně pevné jako konstrukce z materiálů postavených na Zemi. Nafukovací materiály budou skladné a lehké, takže k jejich vynesení do vesmíru postačí slabší rakety a to podstatně zlevní provoz. Jejich použití bude široké. Velká nafouknutá kola auta usnadní jízdu po členitém terénu Marsu. Prostorné nafukovací moduly pro lidi na orbitálních stanicích i na nejbližších nebeských tělesech zajistí větší životní komfort. Sondy vybavené plachtami o rozměrech mnoha čtverečních kilometrů, které se rozvinou až na dráze, by mohl pohánět sluneční vítr. Prodloužení životnosti a zlevnění provozu všech kosmických strojů v blízkosti Země přinesou družice s plně automatizovanými roboty. Jako obvykle jsou jejich průkopníky vojáci, agentura pro vojenský výzkum DARPA. Tyto družice označované jako ASTRO (Autonomous Space Transport and Robotic Orbiter) mají kroužit na nízkých drahách, odkud by létaly kontrolovat technický stav vojenských družic na drahách vyšších a současně by je doplňovaly palivem či pracovními látkami. Vedle toho NASA vyvíjí v rámci programu telerobotiky sérii aparatur vybavených umělou inteligencí pro všechny druhy činností včetně oprav v otevřeném vesmíru, autonomního řízení různých strojů včetně vozítek pro Mars a podobně. V roce 2004 by měly aspoň polovinu všech prací mimo paluby kosmických plavidel a na povrchu nebeských těles dělat automaty.

Družice pomáhají lidem
V obrovském množství národohospodářských družic zřejmě vévodí družice spojové. Ty dosud povětšinou létají na geostacionárních drahách 36 000 km nad rovníkem. Nové generace určené pro radiotelefonní spojení se umisťují na dráhy podstatně nižší, kde jich musí tuto službu obstarávat mnohem víc. Díky tomu mohou zůstat mobilní telefony via kosmos v té miniaturní podobě, jak je známe, když používají klasických pozemských převaděčů. Jakmile přejdeme na tyto kosmické aparátky, pak postačí jediný pro provoz na celém světě budeme se moci dorozumět s kýmkoliv, napojit se na internet, zachytit vysílání pražského rozhlasu v Kalifornii, dovolat se pomoci v nebezpečných situacích pouhým stisknutím knoflíku SOS a určovat svou polohu podobně jako pomocí navigačních družic GPS, atd. Přitom spojové, navigační a i další družice se budou propojovat a integrovat. Miniaturní mobilní telefon se stane pro každého obyvatele vyspělých zemí stejnou nezbytností jako tužka či peněženka. Později se nepochybně splní představa amerických inženýrů ze sedmdesátých let a dostane tvar náramkových hodin o váze 60 gramů a pohánět ho bude sluneční baterie. Samozřejmě bude mít přemnoho funkcí, z nichž některé možná nedokážeme předpovědět, ale rozhodně bude obsahovat záznamník s velkou pamětí, kódy přístupu k bankovnímu účtu a zprávu o aktuálním zdravotním stavu majitele. Ovšem tady se vynořuje další tíživá otázka informačního věku: jak chránit tyto údaje před lidmi nepovolanými, kdo z příbuzných v případě nehody či úmrtí s nimi může manipulovat, a jak umožnit okamžitý přístup k lékařským údajům pouze lidem od záchranné služby? Bohužel běžnému použití těchto služeb kriminálním podsvětím se už zabránit nedá. Když vypadla z činnosti spojovací družice Galaxy, nejvíce to postihlo distributory tvrdých drog v USA a Kanadě, kteří byli odkázáni za pagery. Doba rozkvětu těchto družic je teprve před námi. A přijde na úplně nové úrovni díky nové generaci počítačů a spojovacích cest, rovněž díky příchodu metod používaných u špionážních družic. Dnešní špionážní zobrazovací družice, které létají ve výškách 300 800 km nad Zemí, umožňují nejen sledovat rakety, letadla, ponorky, tanky, ale také objekty o velikosti několika centimetrů, možná i milimetrů, zaznamenávají tepelné stopy na desetiny stupně Celsia staré několik hodin a zachycují veškeré rádiové hovory. Po skončení studené války se i v této oblasti ledacos odtajnilo. Američané a Rusové prodávají snímky ze šedesátých a začátku sedmdesátých let, na kterých jsou objekty o velikosti až dva metry. To má ohromný význam například pro ekologický výzkum, protože zachycují stav přírody před čtvrt stoletím. Ve Spojených státech začali v roce 1999 vypouštět první družice dálkového průzkumu Země, které mají rozlišení okolo jednoho metru. Zpravodajské služby, Pentagon a vláda se dohodly, že záběry z nich bude skupovat specializovaný úřad a jedině ten bude oprávněn je prodávat zájemcům. Vlastně nejde o nic jiného, než o cenzuru těchto dat. Tímto způsobem by se mělo předejít tomu, aby se nedostaly do rukou teroristických skupin a států. Jenže to je jenom fikce jednou se k nim stejně prokousají, jako se Sověti prokousali za peníze, někdy dokonce směšné částky, k informacím z některých amerických špionážních družic v 80. letech.

Startoviště pro kolumbovské cesty
V roce 1998 se konečně začala stavět mezinárodní orbitální stanice ISS, dříve známá jako Alfa. Se zpožděním dvou let, protože Moskva neměla peníze na platby a Američany trápily některé technické problémy. A tak místo května 1998 by měla přistát na zárodku ISS první tříčlenná posádka dva Rusové a Američan nejdřív koncem letošního roku, datum není určeno. Zůstane tam 165 dnů. Vzhledem k těmto potížím bude stanice dokončena o rok a půl později a bude stát přinejmenším 24 miliard dolarů. Stanice ISS má sloužit nejméně dvacet let a bude mít prakticky stejné úkoly jako Mir: astronomická pozorování, pokusy směřující k výrobě různých elektronických prvků a vysoce čistých léků pomocí stavu beztíže, studium lidského organismu a některých pokusných zvířat při dlouhodobém kosmickém letu. Na Miru se rovněž testovala některá zařízení určená pro ISS. Na této stanici se zase budou zkoušet systémy, které konstruktéři připraví pro stálou základnu na Měsíci a první let k Marsu.

Kam dřív na Měsíc, nebo na Mars?
Ve Spojených státech sílí hlasy po vytvoření programu letu lidí na Mars, případně pro vybudování stálé základny na Měsíci. Měl by to být stejně ambiciózní projekt jako Apollo, tentokrát však v americké režii s mezinárodní účastí tedy jako ISS. Nicméně žádné strategické rozhodnutí nikdo neudělal, ani se k tomu nechystá. Ovšem současně probíhá řada výzkumů směřujících k Marsu, jejichž pravý význam se zčásti kamufluje, aby nepodráždil některé kongresmany. V Americe padají různé termíny. Optimisté hovoří o roce 2008, realističtější se zdát být konec druhého desetiletí možná k 50. výročí přistání Apolla na Měsíci, jak si přál prezident George Bush, tedy v roce 2019. Je jasné, že před vysláním lidí musí Mars důkladně prozkoumat automaty. Američané počítají s celou perutí. V poslední době měly jejich mise úspěch, takže když na podzim 1999 selhaly dvě sondy, postavili kongresmani a novináři vedení NASA takřka před soud. S haváriemi zaviněnými i nezaviněnými je třeba při průzkumu neznámých světů počítat. I se ztrátami lidí. Ohledně podoby pilotovaného letu na Mars zatím existuje spousta názorů. Občas se také nesměle diskutuje o tom, jestli má člověk právo vysadit se na jiné planetě, kde už nějaká forma života existuje, byť života na mikroskopické úrovni. Zastánci meziplanetárních expedic tuto myšlenku vždycky překřičí: Musíme tamní život zkoumat v jeho prostředí! Domnívám se však, že jestliže najdeme známky života na Marsu, na měsících Jupitera a jinde, pak bychom měli omezit vysílání automatických sond na jejich povrch, protože stoprocentní sterilizaci těchto aparatur nemůžeme zaručit, a sám člověk nemá žádné právo tam vstupovat. Při debatách o cestě na Mars zůstává v pozadí návrat člověka na Měsíc a stavba stálé základny na jeho povrchu. Část odborníků by se bez takové stanice obešla, zatímco druhá ji považuje za nezbytný předpoklad pro marsovskou expedici. Z hlediska logiky by bylo přirozené, kdyby nejdřív vyrostla základna na Měsíci a potom lidé letěli na Mars.

Suroviny z vesmíru?
Odborníci posuzují možnost těžby surovin na Měsíci a z asteroidů. V podstatě se jedná o dvě otázky. O využití surovin z povrchového materiálu pro zajištění osadníků na Měsíci to je jedna věc. A potom o dobývání materiálu pro jiné využití, například na stavbu kosmických plavidel, na výrobu pohonných látek a podobně. Teoreticky je to víceméně vyřešeno. Praktické zkoušky dělali Američané s horninami, které dovezli astronauti z Měsíce. Všechno ukazuje na to, že obyvatelé lunární osady se mohou po určité době stát poměrně vysokou nezávislými na dovozu ze Země, přičemž vynaložené úsilí na to by bylo přijatelné. Ovšem tady vyvstává otázka ekologická: Nakolik tato těžba poškodí povrch Měsíce a nakolik to může v budoucnosti vadit? Vzhledem k tomu, že se zatím uvažuje pouze o drobné těžbě pro zajištění života několika desítek lidí, tak se lunární ekologii patrně nikdo nevěnoval. Nicméně myslím, že z toho jednou vznikne stejná otázka, jakou budeme muset brzy řešit v Antarktidě.

Mezihvězdné lety už nejsou fantazií
Lety ke hvězdám a mezi hvězdami jsou osvědčenými náměty sci-fi. Podle nezávislých předpovědí sovětských a amerických vědců z osmdesátých let by se měly přesunout do sféry reality ve 3. tisíciletí. Výpravy automatů mají být reálné v polovině 21. století, lidí ve 22. století, jedna americká prognóza uvažovala o roce 2140. Známý mozkový trust, jakým je Hudsonův ústav, vytýčil toto ohraničení: start bude možný teprve tehdy, až celkové náklady na expedici nepřevýší dvě procenta hrubého ročního produktu obyvatel sluneční soustavy, to znamená až to nebude omezovat rozvoj civilizace v jiných směrech. V březnu 1998 se tímto úkolem poprvé zabývalo sympozium vědců, které uspořádala Laboratoř tryskových pohonů. To byl klíčový okamžik poprvé o tom jednala vládní agentura NASA. Samozřejmě před cestou k nejbližší hvězdě Alfa Centauri by se měly uskutečňovat kratší mise nejen k poslední planetě, k Plutu, ale i za jeho dráhu. Ze stovky hvězd, kterou astronomové napočítali v okruhu 22 světelných let okolo nás, by mohlo mít planety asi třináct. Zdá se, že mezi ně patří i Alfa Centauri, hvězda, k níž máme nejblíž. Proto je logické, že právě o ní se nejvíce hovoří v případě uvažované mezihvězdné cesty. Světlo k této hvězdě ovšem od Slunce letí více než 4 roky, hvězdolet založený na současné technice by putoval k Alfě Centauri několik desítek tisíc let. Odborníci proto uvažují o zcela nových typech pohonu. Přitom vycházejí z předpokladu, že automat, jemuž by trvala cesta padesát či více let, je zbytečný mezitím by mohla dorazit k cíli jiná sonda založená na vyspělejší technice. Politici a plánovači budou také muset opět odpovědět na klíčovou otázku: pokud na cizí planetě nalezneme život, nakolik se můžeme vměšovat do jeho chodu?