Pesymiści twierdzą, że jedyną przyszłością ludzkości jest życie na innych planetach. Optymiści oceniają, że człowiek wyląduje na Marsie w 2024 roku, ale realiści twierdzą, że będzie to możliwe najszybciej w 2030. Sam lot to jednak pestka. Wyzwaniem będzie budowa stacji kosmicznej i życie w niej. Wiemy już bowiem, że promieniowanie zmienia żywy organizm, ingerując w jego genom.
Rakieta z modułem załogowym wystartowała z Centrum Lotów Kosmicznych na przylądku Canaveral 16 lipca 1969 roku. Pokonanie odległości 384 tysięcy kilometrów do Księżyca zajęło trzyosobowej załodze cztery dni. Kiedy misja kosmiczna Apollo 11 osiągnęła Srebrny Glob, jej dowódca Neil Armstrong nadał do bazy komunikat: "Orzeł wylądował". W tym czasie Charles Duke, który jako jedyny człowiek na Ziemi miał bezpośredni kontakt z astronautami, przeżywał chwile grozy. U celu pojawiły się bowiem problemy: komputer lądownika zgłosił bazie błąd, lądowanie przedłużało się i istniała groźba, że zabraknie paliwa. Kiedy więc usłyszał meldunek Armstronga, z wyraźną ulgą odpowiedział mu: "Mnóstwo osób tu przez was zsiniało. Teraz znów oddychamy. Wielkie dzięki!".
Czarny scenariusz
Zapewne nie tylko Duke, ale też Buzz Aldrin, dowódca lądownika, Michael Collins, pilot modułu dowodzenia i sam Armstrong wiedzieli, że w Gabinecie Owalnym na biurku prezydenta Richarda Nixona leży notatka na wypadek klęski misji i śmierci tych, którzy odważyli się wylądować na Księżycu.
Zakładano, że świadkami katastrofy będą miliony ludzi przed telewizorami, opracowano więc scenariusz działań. Na ekranach tv miał pojawić się prezydent z następującym orędziem: "Zrządzeniem losu ludzie, którzy wyruszyli na Księżyc, by w pokoju go badać, pozostaną na nim, by spocząć w pokoju. Ci dzielni ludzie, Neil Armstrong i Edwin Aldrin, wiedzą, że nie ma już dla nich nadziei na ratunek. Ale wiedzą też, że z ich ofiary płynie nadzieja dla całej ludzkości. Ta dwójka składa swoje życie na drodze do osiągnięcia najszczytniejszego celu ludzkości: poszukiwania prawdy i wiedzy. Będą opłakiwani przez rodziny i przyjaciół; będą opłakiwani przez swój naród; będą opłakiwani przez wszystkich ludzi ich świata; będą opłakiwani przez Matkę Ziemię, która odważyła się wysłać dwóch swoich synów w podróż w nieznane. Ich misja sprawiła, że wszyscy ludzie tego świata poczuli się jednością; ich ofiara umocni braterstwo ludzkości.
Po wygłoszeniu orędzia miano przerwać łączność radiową. Widzowie mieli zaś zobaczyć pastora, który nawiązując do ceremoniału morskich pogrzebów, miał powierzyć Bogu dusze umierających astronautów.
Szczęśliwie wspomniany scenariusz nie spełnił się, choć liczono się z nim bardzo poważnie. Po wylądowaniu kapsuły z astronautami na Ziemi wrzucono im do środka specjalne kombinezony. Dopiero gdy je nałożyli, śmigłowcem przetransportowano ich do odpowiednio przygotowanej… przyczepy kempingowej. Kamper, wyposażony w specjalne filtry i system zabezpieczeń, na trzy tygodnie stał się dla bohaterów miejscem odosobnienia. Obserwowano, czy astronauci nie przywieźli ze sobą jakiejś "kosmicznej zarazy", niezidentyfikowanych substancji, a nawet drobnoustrojów, które na Ziemi mogłyby okazać się śmiertelnie niebezpieczne. Kwarantanna okazała się zbędna. Nie ma kosmicznej zarazy, choć jest promieniowanie kosmiczne i cała masa warunków, które jak na razie wydają się nie do spełnienia, by za tym małym krokiem człowieka poszedł wielki skok ludzkości. Skok w nowe galaktyki, na nowe planety.
Gwiezdne wojny
W 1961 roku prezydent USA John F. Kennedy ogłosił, że w ciągu 10 lat Amerykanie wylądują na Księżycu. Była to odpowiedź na spektakularny sukces Związku Radzieckiego z tego samego roku, jakim było wysłanie w kosmos pierwszego człowieka - Jurija Gagarina.
Poważnie do idei lotów kosmicznych podeszła grupa naukowców, która w 1927 roku w Gospodzie pod Złotym Berłem w ówczesnym Breslau (Wrocławiu) założyła Towarzystwo Podróży Kosmicznych. Wśród jego członków byli Rudolf Neber, wojskowy konstruktor lotniczy, Hermann Oberth, fizyk i pionier techniki rakietowej czy Wernher von Braun, kolejny wybitny konstruktor. W 1933 roku naziści po dojściu do władzy w Niemczech rozwiązali Towarzystwo, ale docenili wiedzę i umiejętności jego członków. Von Braun pracował w tajnym ośrodku w Peenemuende nad rakietą balistyczną V2, która miała stać się hitlerowską cudowną bronią i zmienić losy wojny. Nie zmieniła.
Von Braun w pierwszych dniach maja 1945 roku wraz z grupą współpracowników i ocaloną dokumentacją oddał się w ręce armii amerykańskiej. W nowej rzeczywistości nie miało znaczenia, że był członkiem NSDAP. Za oceanem pracował nad rakietą Jupiter, która w 1958 roku wyniosła na orbitę okołoziemską pierwszego amerykańskiego satelitę.
Myliłby się jednak ten, kto uznałby, że przejęcie von Brauna przez Amerykanów zmniejszało szanse Rosjan na sukces w gwiezdnym wyścigu. Rosyjski uczony Konstanty Ciołkowski już w 1903 roku, a więc jeszcze przed pierwszym lotem samolotem, opublikował pracę teoretyczną o locie rakiety. W 1929 roku Ciołkowski opracował teorię ruchu rakiet wielostopniowych, tj. składających się z kilku modułów z własnym silnikiem i źródłem paliwa, w ziemskim polu grawitacyjnym. Opracował także podstawy teorii silnika rakietowego na paliwo ciekłe. To dzięki niej zaczęto konstruować rakiety, które pokonały ziemskie przyciąganie.
Po 1945 roku w Związku Radzieckim za program kosmiczny odpowiadał Siergiej Korolow, który początkowo był skuteczniejszy od von Brauna. To on opracował program Sojuz, realizowany do dzisiaj. Korolow wysłał w przestrzeń okołoziemską pierwszego satelitę w 1957 roku, wywołując szok na Zachodzie, a w 1961 roku pierwszego kosmonautę - Jurija Gagarina i dwa lata później pierwszą kosmonautkę – Walentynę Tierieszkową.
W 1961 roku, po locie Gagarina, wyścig o dominację w kosmosie nabrał tempa. Kiedy w 1962 roku NASA przeprowadziła trzy loty, rok później Rosjanie wystrzeli rakietę już 3 stycznia. Kolejne lata były wyścigiem o to, kto będzie szybszy, kto pierwszy pokona kolejną barierę. W grudniu 1968 roku stało się jasne, że zwyciężą Amerykanie. 21 grudnia rozpoczął się pierwszy lot załogowy w kierunku Księżyca. W Wigilię statek wszedł na jego orbitę i wykonał 10 okrążeń Srebrnego Globu. 27 grudnia załoga wróciła bezpiecznie na Ziemię. Niewiele ponad pół roku później Amerykanie zdobyli Księżyc. Transmisja z lądowania była niedostępna w większości krajów bloku wschodniego. Polska stanowiła na szczęście wyjątek.
Wraz z lądowaniem człowieka na Księżycu pojawiło się pytanie o możliwości skolonizowania innych planet. Rosjanie już w roku 1967, a więc na dwa lata przed sukcesem NASA, zdecydowali się na eksperyment, który miał dać na nie odpowiedź.
BIOS-3, który powstał na Syberii, był dziełem naukowców z Krasnojarskiego Instytutu Biofizyki. Trzech wybranych ludzi, w tym lekarz, spędziło pół roku w specjalnie zbudowanym metalowym pomieszczeniu o wymiarach 15 x 8,4 x 2,5 metra. Obiekt podzielono na cztery pomieszczenia. W jednym badano, jak w środowisku wodnym rośnie pszenica, w drugim warzywa, m.in. buraki i rzepa, w kolejnym znalazły się pojemniki z chlorellą, czyli glonami, które miały zapewniać stały dopływ tlenu.
Eksperyment pokazał, że BIOS-3 nie zapewnia samowystarczalności, a przecież w takim celu go zbudowano. Dzienna produkcja wynosząca 200 gramów ziarna pszenicy i 388 gramów warzyw na głowę pozwalała upiec chleb. Reszta pożywienia pochodziła z zapasów. Okazało się też, że w atmosferze kompleksu jest za dużo tlenu – człowiek oddycha mieszaniną gazów, w której tlen stanowi zaledwie 20 procent, a aż 78 procent to azot. Stosowane zabiegi dawały jednak stuprocentową regenerację powietrza, podobne parametry osiągnięto przy oczyszczaniu wody. Rosjanie wracali do eksperymentu kilkakrotnie w latach 70. XX w. Sam BIOS-3 był oczywiście tajny. Jawnie działała amerykańska stacja Biosfera-2, która powstała na pustyni w Arizonie dzięki milionerowi, filantropowi i ekologowi Edwardowi Bassowi, który wyłożył na ten cel 200 milionów dolarów.
Gigantyczną szklarnię budowano dwa lata. Grupa naukowców wprowadziła się do niej 26 września 1991 roku i mieszkała tam 24 miesiące. Na powierzchni 1,28 hektara pod szkłem znalazła się pustynia o powierzchni 1400 metrów kwadratowych, z dobową amplitudą temperatur 40 stopni Celsjusza, na której miało rosnąć 200 gatunków roślin. Były też bagno, zbiornik wodny imitujący ocean z rafą koralową, sawanna, las tropikalny i poletka, na których uprawiano 50 gatunków warzyw i owoców. W stworzonych sztucznie warunkach dwa lata żyło osiem osób o istotnych kompetencjach zawodowych: lekarz, botanik, informatyk czy inżynier. Uprawiali kukurydzę, pomidory, hodowali drób, świnie i ryby. Kompleks był zasilany w prąd przez dwa generatory o mocy całkowitej 3,5 MW. Jak opisywał prof. Krzysztof Lewandowski z Politechniki Wrocławskiej, członek Mars Society Polska, szybko okazało się, że tak jak u Rosjan, w zamkniętej szklarni nie ma równowagi gazowej. Uprawy co prawda zaspokajały 80 procent zapotrzebowania na żywność, ale dieta osób uczestniczących w eksperymencie była niskokaloryczna, oparta głównie na ziarnach zbóż, fasoli i warzywach. Jednym z najważniejszych procesów, jakie zaobserwowano w tym zamkniętym kompleksie, było wielkie wymieranie: z 25 gatunków kręgowców wyginęło 19. Zginęły wszystkie rośliny wiatropylne i większość owadów. Wyjątek stanowiły mrówki, karaluchy i amerykańskie koniki polne.
Wyprowadzka na Marsa?
Wenus i Mars. Dwie najbliższe nam planety. Pierwsza, choć jest wielkością zbliżona do Ziemi, ma bardzo gęstą atmosferę z dużą zawartością kwasu i dwutlenku węgla. Na drugiej nie ma tlenu, jest za to dużo dwutlenku węgla. Panuje bardzo niskie ciśnienie atmosferyczne i jest bardzo niska grawitacja (zaledwie 30 procent ziemskiej). Problemem jest też brak pola magnetycznego, co wystawia Marsa na silne promieniowanie kosmiczne, które uszkadza połączenia nerwowe w żywym organizmie. Średnia temperatura: minus 55 stopni Celsjusza. Woda jest, ale w postaci czap lodowych na biegunach. Mimo to jednak właśnie Czerwona Planeta wydaje się najbardziej realnym miejscem dla stacji kosmicznej, w której mogliby żyć ludzie.
SpaceX, firma założona przez Elona Muska, miliardera i wizjonera, pracuje nad wysłaniem człowieka na Czerwoną Planetę. Musk przewiduje, że stanie się to w 2024 roku. Eksperci NASA są jednak sceptyczni. Ich zdaniem astronauci polecą na Czerwoną Planetę dopiero po roku 2030, a i tak pierwszy lot nie będzie oznaczał kolonizacji, ale okrążenie planety, która leży od Ziemi w odległości od 50 do... 440 milionów kilometrów. Ta rozpiętość zależy od ułożenia obu planet względem siebie. Sprawia, że lot na Marsa może trwać nawet półtora roku. Na 2028 rok zapowiedział swoją wyprawę na Czerwoną Planetę koncern Lockheed Martin. Rosjanie szkolą już załogę, która zamieszka w stacji na Marsie – sześciu ochotników spędziło w izolacji 520 dni. Ambitne plany miała też Europejska Agencja Kosmiczna, która zamierzała wysłać człowieka na Księżyc w 2023 roku, a siedem lat później - na Marsa. Pokrzyżowała je jednak porażka misji brytyjskiego lądownika Beagle 2 z 2003 roku. Dopiero cztery lata temu odkryto, że Beagle 2 wylądował bezpiecznie na Marsie, ale z czterech paneli słonecznych, które miały zapewnić zasilanie aparaturze pomiarowej, otworzyły się trzy. W takiej sytuacji ogniwa słoneczne lądownika mogły produkować wystarczająco dużo energii, aby zasilić instrumenty naukowe. W zależności od pokrycia pyłem Beagle 2 mógł zbierać dane nawet przez kilka miesięcy, ale nie był w stanie przesłać ich do orbiterów, które miały przekazać je na Ziemię.
Kolonizacja? Nie tak szybko
Kilka lat temu na Uniwersytecie Tor Vergata w Rzymie prof. Massimo De Felici zdobył grant, dzięki któremu zakupił sprzęt do badań w warunkach mikrograwitacji. Analizowano między innymi jej wpływ na zapłodnienie i rozwój zarodka u ssaków. Bo żeby kolonizować inne planety człowiek musi nie tylko żyć gdzieś hen w kosmosie, ale też się w nim rozmnażać.
W zespole profesora De Feliciego znalazł się młody doktorant z Polski, absolwent medycyny, Dorian Nowacki, który obserwował gonady mysich zarodków pozyskanych 11 dni po zapłodnieniu. To połowa mysiej ciąży, która trwa 21 dni. Jego badania wykazały, że mikrograwitacja powoduje zaburzenia w formowaniu się nasieniowodów. – Normalnie komórki się różnicują, czyli wykształcają, i umożliwiają tworzenie się nasieniowodów, które mają transportować plemniki z jąder. W badanych zarodkach dochodziło do swoistego chaosu i w efekcie niewykształcenia się nasieniowodów. A to oznacza postawienie pytania: czy ludzkość jest w stanie ryzykować eksperymenty na ochotnikach, by sprawdzić, jak rozwija się ludzki zarodek w warunkach mikrograwitacji? – podkreśla dr Dorian Nowacki.
Rozmnażanie to nie jedyny, choć zapewne jeden z ważniejszych problemów. Brak ziemskiej atmosfery w kosmosie naraża organizm na niszczące promieniowanie.
Najnowszych informacji o tym, jak promieniowanie kosmiczne wpływa na organizm człowieka, dostarczyła niedawno NASA, która prowadzi od 2015 roku badania z udziałem dwóch astronautów, bliźniaków jednojajowych Marka i Scotta Kelly'ch. Pierwszy przeszedł na emeryturę. Drugiego wysłano na rok na orbitę okołoziemską do stacji ISS. Po powrocie Scotta na Ziemię obu braci przez rok poddawano takim samym badaniom, by uzyskać możliwość porównania zmian, jakie zachodzą w organizmie pod wpływem promieniowania kosmicznego.
– Po powrocie na Ziemię byłem cały opuchnięty. Miałem problemy ze wstaniem z krzesła – wspominał Scott Kelly w rozmowie z BBC. Wyliczał, że cierpiał też na nudności, zawroty głowy, choroby skóry i zaburzenia snu. Szczegółowe badania wykazały, że nastąpił u niego ubytek masy kostnej i mięśniowej oraz wzrost ciśnienia krwi. Pojawiły się też problemy ze wzrokiem. Kluczowe jednak jest to, że zmianie uległo działanie niektórych genów. Naukowcy z NASA zasugerowali, że stres fizyczny i psychiczny na orbicie mógł aktywować setki "kosmicznych genów", które zmieniły układ odpornościowy astronauty, procesy tworzenia kości, wzrok oraz inne procesy zachodzące w organizmie.
W miarę wydłużania się pobytu na Ziemi organizm Scotta Kelly’ego wracał do formy, ale około 7 procent genów astronauty zmieniło się w sposób trwały. Zmiany zaszły m.in. w ekspresji genów kontrolujących funkcje związane z odpowiedzią układu odpornościowego, procesem tworzenia kości, naprawy DNA oraz reakcją na utrzymujące się niedotlenienie organizmu. Stan ten trwa od powrotu astronauty z orbity w 2017 roku. – Często, gdy ciało napotyka coś obcego, aktywuje się reakcja odpornościowa. Wiemy, że istnieją aspekty przebywania w przestrzeni kosmicznej, które nie są przyjemnym doświadczeniem, a to jest molekularna manifestacja ciała reagującego na ten stres – tłumaczył dziennikarzom BBC profesor Christopher Mason z Weill Cornell Medical College, kierujący badaniami bliźniaków. Wspomniane badania są jednymi z najważniejszych, jeśli chodzi o misje kosmiczne. Mają dać odpowiedź na to, w jaki sposób dochodzi do aktywacji "kosmicznych genów", jak zmienia to organizm człowieka i czy – w dalszej perspektywie – zmieni też jego potomstwo… Wyniki badań mają być opublikowane do końca 2019 roku. W marcu tego roku Scott Kelly zapowiedział, że w stacji kosmicznej może spędzić kolejnych dwanaście miesięcy. Dla dobra nauki i ludzkości.
