Przystanek Księżyc

Po prawie półwieczu badań Księżyca znaleziono wreszcie idealne miejsce na lokalizację bazy załogowej. Jest wyjątkowe, gdyż spełnia dwa podstawowe warunki: dociera tam dużo światła słonecznego niezbędnego do wytwarzania energii, a w pobliżu znajdują się wiecznie zacienione rejony, gdzie odkryto zamarzniętą wodę.


Obrzeża Krateru Shackletona to jedno z najbardziej niezwykłych miejsc w Układzie Słonecznym. Na jego zachodniej krawędzi stoi Góra Wiecznego Światła. Słońce niemalże ciągle rozświetla jej stoki, a ze szczytu roztacza się widok na biegun południowy. Dzięki Słońcu panuje tam dość stabilna temperatura, chociaż długie dnie i noce oraz próżnia sprawiają, że na Księżycu znacznie się ona waha: od minus 170°C do plus 110°C. Nieopodal, do dna mrocznego krateru światło nigdy nie dociera. To tam od 2 mld lat w wiecznych ciemnościach, pęknięciach i szczelinach znajduje się coś, co na naszym satelicie jest cenniejsze niż złoto i diamenty - lód.
Informacje o najlepszej lokalizacji przyszłej kolonii księżycowej pochodzą z wyprawy wojskowej sondy Clementine, która obserwowa- ła Księżyc przez 71 dni w 1994 r. Clementine umieszczono wówczas na tzw. orbicie polarnej, z której przekazała pierwsze w historii cyfrowe obrazy rejonów okołobiegunowych Srebrnego Globu (misje Apollo korzystały z orbity równikowej, by w wypadku zagrożenia astronauci mogli łatwiej wrócić na Ziemię). Sonda fotografowała biegun południowy co dziesięć godzin przez niemal dwa księżycowe dni. Ben Bussey z Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) wykorzystał zebrane informacje do sporządzenia map pokazujących, jak mocno Słońce oświetla różne obszary na powierzchni Księżyca. Widać na nich, że pewne rejony są prawie stale skąpane w blasku słonecznym. Na obrzeżu krateru, którego nazwa pochodzi od nazwiska Irlandczyka Ernesta Shackletona (na początku XX w. wraz z Robertem Falconem Scottem zdobywał Antarktydę), prawie zawsze świeci Słońce. W pobliżu znajdują się też dwa inne obszary - odległe od siebie o zaledwie 10 km - równie hojnie obdarzane światłem przez naszą gwiazdę. Według badaczy, właśnie tam należy budować pierwszą księżycową bazę. W ciągu najbliższych lat na Górę Wiecznego Światła ESA chce wysłać lądownik EuroMoon. "Uważamy, że byłoby to bardzo dobre miejsce na założenie w przyszłości placówki Ziemian. Dwudziestu inżynierów reprezentujących różne dziedziny przemysłu kosmicznego pracuje już nad projektem statku i lądowni- ka EuroMoon. Kosztowałby 200 mln euro i jest dziś technicznie wykonalny" - zapewnia Bernard Foing z ESA Solar System Division w Noordwijk w Holandii. Nie wiadomo, kiedy powstanie pierwszy przyczółek księżycowy. Biorąc pod uwagę możliwości techniczne, jest to osiągalne w ciągu dziesięciu lat. "Wszystko zależy od decyzji politycznych, ale w tym kierunku nie wywierane są żadne presje" - twierdzi Foing. Aby zbudować księżycową bazę, astronauci będą potrzebować lodu i pomysłowości. Od dawna wiemy, że w tamtejszych skałach znajduje się wszystko, co jest potrzebne do życia i rozwinięcia dochodowego przemysłu. Tlen stanowi połowę masy skał; łatwo można go z nich wydobyć, używając niewielkiej ilości energii. Dostarczyłaby jej mała elektrownia atomowa lub słoneczna. Do tej pory brakowało jedynie wodoru. Teraz jego źródłem byłby lód z biegunów; z lodu uzyskiwano by również wodę niezbędnej do picia, mycia i produkcji paliwa rakietowego. W 1994 r. analizując dane z satelity Clementine, badacze doszli do wniosku, że w nie oświetlonych rejonach polarnych może znajdować się lód. Przypuszczenie było wyjątkowo intrygujące, gdyż podczas misji Apollo zebrano dowody na to, że Księżyc jest bardziej suchy niż jakikolwiek skrawek Ziemi. Aby sprawdzić, jak jest naprawdę, w ubiegłym roku wysłano tam niewielki statek Lunar Prospector. Potwierdził on przypuszczenia naukowców zaledwie kilka tygodni po umieszczeniu na orbicie Księżyca. Okazało się, że na naszym satelicie jest co najmniej dziesięciokrotnie więcej wody, niż początkowo przypuszczano. Prawdopodobnie najwięcej znajduje się jej w okolicach bieguna południowego, wewnątrz gigantycznego krateru nazywanego Basenem Aitkena. Głęboki na 6 km, otoczony górzystą krawędzią, która miejscami wznosi się na wysokość 13 km (mierząc od dna), doskonale ukrywa lód przed promieniami słonecznymi. Na Księżycu nie ma wyraźnych pór roku i dlatego Słońce nigdy nie wznosi się zbyt wysoko na polarnym niebie. Stojąc na biegunie, przez cały rok widzielibyśmy, jak gwiazda porusza się w górę i w dół po nieboskłonie wyłącznie o 1,5 stopnia. W ten sposób niziny w pobliżu biegunów, takie jak dna kraterów, mogą nigdy nie "ujrzeć" Słońca. Ilość wody określono na podstawie zawartości wodoru w księżycowej glebie, tzw. regolicie. Wodór jest bardzo lekkim pierwiastkiem i jeśli znajduje się na Księżycu, musi tam istnieć w postaci jakiegoś związku, gdyż jako gaz dawno uleciałby w kosmos. Najprawdopodobniej jest nim woda. "Szczegółowych danych dostarczył Lunar Prospector. Pokazał nam wyraźnie, gdzie znajduje się wodór. W miarę gromadzenia coraz większej ilości informacji okazało się, że nie jest on równomiernie rozmieszczony na powierzchni Księżyca, lecz skoncentrowany w kilku miejscach w pobliżu biegunów" - mówi William Feldman z Los Alamos National Laboratory, analizujący informacje zebrane przez sondę Lunar Prospector. Naukowiec twierdzi, że na każdym biegunie może być ok. 3 mld t wody! Nie wiadomo, jak głęboko znajduje się lód. "Jeśli jest pogrzebany pod warstwą regolitu grubszą niż 50 cm, nasze instrumenty nie widziałyby go. Większość lodu może się jednak skrywać na głębokości ok. 2 m" - dodaje. Dzięki danym zebranym podczas programu Apollo wiemy, że w Księżyc bez przerwy uderzają mikrometeoryty (maleńkie cząsteczki pyłu pędzące z zawrotnymi prędkościami). Rozbijając się o powierzchnię satelity, wzniecają dziesięciokrotnie więcej pyłu, niż same przynoszą. Pył roznosi się po powierzchni i stopniowo pokrywa złoża.


Znajdujące się na Księżycu skały zawierają niemal wszystko, co jest potrzebne do życia i rozwinięcia dochodowego przemysłu

Inni specjaliści próbują też ocenić potencjał ekonomiczny znalezionego lodu, szacując koszt transportu wody z Ziemi na orbitę. Za wyniesienie kilograma ładunku trzeba dziś zapłacić ok. 20 tys. USD. NASA chce obniżyć te koszty dziesięciokrotnie - do 2 tys. USD (za kilogram). Transport 3 mld t wody w kosmos kosztowałby - według obecnego cennika - 60 bilionów USD, a do tego doszłaby jeszcze nieznana cena dostarczenia jej na Księżyc. Zakładając, że przeciętnie człowiek zużywa dziennie 350 l wody do picia, prania i kąpieli, można obliczyć, że w ten sposób 3 mld t wody pozwoliłoby żyć na satelicie tysiącom ludzi przez ponad stulecie, nawet bez konieczności utylizacji zużytej wody!
Na Księżycu jest jeszcze inny skarb: hel-3, izotop rzadko występujący na Ziemi. Hel-3 uważany jest za cudowne paliwo przyszłości, idealnie nadające się do reaktorów termojądrowych, które mogą kiedyś powstać. Dysponujemy już mapami pokazującymi, jak rozmieszczony jest ten izotop na powierzchni satelity. Reaktory termojądrowe nadal istnieją jedynie na deskach kreślarskich; nie wiadomo, kiedy mogłyby się stać komercyjnym źródłem energii. Wytwarzając więcej energii i znacznie mniej odpadów radioaktywnych, byłyby lepsze od obecnych reaktorów. Używałyby jako paliwa trytu (superciężkiego wodoru uzyskiwanego dziś z morskiej wody). Hel-3 byłby jeszcze bardziej wydajny i ekologiczny. Na Księżycu izotop ten istnieje dzięki Słońcu. Strumień cząsteczek zwany wiatrem słonecznym zawiera hel-3 odkładający się w księżycowym regolicie. Najlepszym źródłem izotopu powinny być tzw. morza na niewidocznej stronie Księżyca, gdyż dłużej były wystawione na działanie wiatru słonecznego i Ziemia nie osłania ich przed Słońcem. Nawet jeśli hel-3 jest powszechny na Księżycu, nadal stanowi zaledwie 5 części na każdy miliard części w glebie księżycowej. Aby wydobyć tonę helu-3, trzeba by zatem przetworzyć 200 mln t regolitu. To oznaczałoby zebranie warstwy gleby grubości 2 m z obszaru o powierzchni 10 km2. Pozornie szalony pomysł wart jest zachodu: zaledwie 25 t helu-3 pokryłoby całkowite roczne zapotrzebowanie na energię tak potężnego państwa jak Stany Zjednoczone, a - według obliczeń - energia uzyskana z izotopu wydobywanego na Księżycu i wysyłanego na Ziemię byłaby 250 razy większa niż zużyta do jego pozyskania.
Agencje kosmiczne coraz częściej mówią o powrocie na Księżyc, gdyż nawet ostatnie zdobycze Clementine i Lunar Prospector nie są zadowalające. Planuje się więc kolejne misje, które dokonałyby kompletnej analizy dystrybucji i występowania różnych minerałów na powierzchni Księżyca oraz przeprowadziły szczegółowe badania geologiczne. Najbardziej zainteresowane powrotem na Księżyc są Japonia i państwa Unii Europejskiej. W tym roku poleci tam japońska sonda Lunar-A, by badać wewnętrzną budowę satelity. W 2003 r. Japończycy zamierzają wysłać statek Selene, który krążąc wokół Księżyca, zbierze dane dotyczące jego pochodzenia i ewolucji. Umieści też na powierzchni instrumenty do obserwacji Słońca, sporządzi globalne mapy rozmieszczenia surowców mineralnych i topograficzne, przetestuje nową technologię łagodnego lądowania, niezbędną w przyszłości do bezpiecznego transportu sprzętu i ludzi. Kolejnym etapem badania Księżyca ma być pobranie rdzeni; ich analiza mogłaby wyjaśnić, jak głęboko znajduje się lód. W Europie trwają prace nad kilkoma misjami. "Nie chodzi wyłącznie o naukę. Istnieją także ekonomiczne i technologiczne powody, by znowu lecieć na Księżyc. Chcemy zacząć od umieszczania sond na jego orbicie, później wysłać tam lądowniki. Celem ostatecznym jest stworzenie stałej zautomatyzowanej wioski i wysłanie tam ludzi" - mówi Bernard Foing. Pierwszym krokiem Europy w drodze na Księżyc ma być statek orbitalny SMART-1; jego zadaniem będzie sprawdzenie w praktyce napędu elektrycznego wykorzystującego energię słoneczną. Według inżynierów ESA, jest on bardziej wydajny niż używane dziś silniki na paliwa chemiczne. Start planuje się na rok 2001.