Tytuł oryginału

THE FUTURE OF HUMANITY

Terraforming Mars, Interstellar travel, Immortality and our destiny beyond Earth

Copyright © 2018 by Michio Kaku

All rights reserved

Projekt okładki

Magdalena Palej

Zdjęcie na okładce

artpartner-images/Getty Images

Redakcja i korekta

Anna Kaniewska

ISBN 978-83-8352-495-5

Warszawa 2023

Wydawca

Prószyński Media Sp. z o.o.

02-697 Warszawa, ul. Gintrowskiego 28

www.proszynski.pl

Kochającej żonie Shizue

oraz córkom Michelle i Alyson

Podziękowania

Pragnę podziękować niżej wymienionym uczonym i ekspertom, którzy wspaniałomyślnie poświęcili tyle czasu, by podzielić się ze mną swoimi przemyśleniami podczas wywiadów, jakie przeprowadziłem z nimi podczas pisania tej książki i w trakcie moich programów radiowych i telewizyjnych. Ich głęboka wiedza i mądre spojrzenie na naukę były dla mnie ogromną pomocą.

Pragnę również podziękować mojemu agentowi Stuartowi Krichevsky’emu, który od wielu lat niezmordowanie stara się, by moje książki spotkały się z życzliwym przyjęciem. Mam wobec niego ogromny dług wdzięczności. Właśnie do niego zawsze w pierwszej kolejności zwracam się z prośbą o pomoc, gdy potrzebuję porady.

Dziękuję także Edwardowi Kastenmeierowi, redaktorowi moich książek w wydawnictwie Random House, za cenne pomysły i uwagi, które pomogły mi skupić się na tym, co najważniejsze. Jak zawsze, dzięki jego radom książka jest o wiele lepsza. Wprowadzane przez niego pewną ręką poprawki są widoczne w całym tekście.

Na moją wdzięczność zasługują następujący pionierzy i wybitni specjaliści w swoich dziedzinach:

Peter Doherty, laureat Nagrody Nobla, Klinika Dziecięca St. Jude

Gerald Edelman, laureat Nagrody Nobla, Instytut Badawczy im. Ellen Browning Scripps

Murray Gell-Mann, laureat Nagrody Nobla, Instytut Santa Fe i Caltech

Walter Gilbert, laureat Nagrody Nobla, Uniwersytet Harvarda

David Gross, laureat Nagrody Nobla, Instytut Fizyki Teoretycznej im. Kavliego

Henry Kendall, laureat Nagrody Nobla, MIT

Leon Lederman, laureat Nagrody Nobla, Politechnika Stanu Illinois

Yoichiro Nambu, laureat Nagrody Nobla, Uniwersytet Chicagowski

Henry Pollack, Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu nagrodzony Pokojową Nagrodą Nobla

Józef Rotblat, laureat Nagrody Nobla, szpital św. Bartłomieja w Londynie

Steven Weinberg, laureat Nagrody Nobla, Uniwersytet Teksański w Austin

Frank Wilczek, laureat Nagrody Nobla, MIT

Amir Aczel, autor książki Uranium Wars

Buzz Aldrin, astronauta, NASA, drugi człowiek w historii, który postawił stopę na Księżycu

Geoff Andersen, Akademia Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych, autor książki The Telescope

David Archer, geofizyk, Uniwersytet Chicagowski, autor książki The Long Thaw

Jay Barbree, współautor książki Kierunek Księżyc

John Barrow, fizyk, Uniwersytet w Cambridge, autor książki Kres możliwości?

Marcia Bartusiak, autorka książki Einstein’s Unfinished Symphony

Jim Bell, astronom, Uniwersytet Cornella

Gregory Benford, fizyk, Uniwersytet Kalifornijski w Irvine

James Benford, fizyk, prezes Microwave Sciences

Jeffrey Bennett, autor książki Beyond UFOs

Bob Berman, astronom, autor książki Secrets of the Night Sky

Leslie Biesecker, specjalista w dziedzinie genomiki medycznej, Narodowe Instytuty Zdrowia

Piers Bizony, autor książki How to Build Your Own Spaceship

Michael Blaese, Narodowe Instytuty Zdrowia

Alex Boese, założyciel serwisu Museum of Hoaxes (Muzeum Oszustw)

Nick Bostrom, transhumanista, Uniwersytet Oksfordzki

ppłk Robert Bowman, dyrektor Institute for Space and Security Studies

Travis Bradford, autor książki Solar Revolution

Cynthia Breazeal, dyrektorka Center for Future Storytelling, MIT Media Laboratory

Lawrence Brody, specjalista w dziedzinie genomiki medycznej, Narodowe Instytuty Zdrowia

Rodney Brooks, były dyrektor Laboratorium Sztucznej Inteligencji w MIT

Lester Brown, założyciel i prezes Earth Policy Institute

Michael Brown, astronom, Caltech

James Canton, autor książki The Extreme Future

Arthur Caplan, założyciel Wydziału Etyki Medycznej w Akademii Medycznej Uniwersytetu Nowojorskiego

Fritjof Capra, autor książki The Science of Leonardo

Sean Carroll, kosmolog, Caltech

Andrew Chaikin, autor książki A Man on the Moon

Leroy Chiao, astronauta, NASA

Eric Chivian, lekarz, Lekarze Przeciw Wojnie Nuklearnej

Deepak Chopra, autor książki Twój super-mózg

George Church, profesor genetyki, Akademia Medyczna Uniwersytetu Harvarda

Thomas Cochran, fizyk, Natural Resources Defense Council

Christopher Cokinos, astronom, autor książki The Fallen Sky

Francis Collins, dyrektor Narodowych Instytutów Zdrowia

Vicki Colvin, chemiczka, Uniwersytet Rice’a

Neil Comins, fizyk, Uniwersytet Stanu Maine, autor książki The Hazards of Space Travel

Steve Cook, Centrum Lotów Kosmicznych im. Marshalla, rzecznik NASA

Christine Cosgrove, współautorka książki Normal at Any Cost

Steve Cousins, program budowy robotów osobistych w laboratorium Willow Garage

Philip Coyle, były sekretarz stanu w Departamencie Obrony Stanów Zjednoczonych

Daniel Crevier, informatyk, dyrektor naczelny Coreco Imaging

Ken Croswell, astronom, autor książki Magnificent Universe

Steven Cummer, informatyk, Uniwersytet Duke’a

Mark Cutkosky, inżynier, Uniwersytet Stanforda

Paul Davies, fizyk, autor książki Superforce

Daniel Dennett, dyrektor Centrum Kognitywistyki na Uniwersytecie Tuftsa

Michael Dertouzos, informatyk, MIT

Jared Diamond, laureat nagrody Pulitzera, Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles

Mariette DiChristina, redaktor naczelna „Scientific American”

Peter Dilworth, naukowiec, Laboratorium Sztucznej Inteligencji w MIT

John Donoghue, twórca portalu BrainGate, Uniwersytet Browna

Ann Druyan, scenarzystka i producentka, Cosmos Studios

Freeman Dyson, fizyk, Instytut Badań Zaawansowanych w Princeton

David Eagleman, neurobiolog, Uniwersytet Stanforda

Paul Ehrlich, ekolog, Uniwersytet Stanforda

John Ellis, fizyk, CERN

Daniel Fairbanks, genetyk, Utah Valley University, autor książki Relics of Eden

Timothy Ferris, pisarz i producent, autor książki Coming of Age in the Milky Way

Maria Finitzo, filmowiec, specjalistka od komórek macierzystych, laureatka Nagrody Peabody’ego

Robert Finkelstein, robotyk i informatyk, Robotic Technology, Inc.

Christopher Flavin, członek instytutu Worldwatch

Louis Friedman, współzałożyciel Planetary Society

Jack Gallant, neurobiolog, Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley

James Garvin, naukowiec, NASA

Evalyn Gates, Muzeum Historii Naturalnej w Cleveland, autorka książki Teleskop Einsteina

Michael Gazzaniga, neurobiolog, Uniwersytet Kalifornijski w Santa Barbara

Jack Geiger, współzałożyciel organizacji Physicians for Social Responsibility

David Gelernter, informatyk, Uniwersytet Yale

Neil Gershenfeld, dyrektor Centrum Bitów i Atomów w MIT Media Laboratory

Paul Gilster, autor książki Centauri Dreams

Rebecca Goldburg, ekolożka, Pew Charitable Trusts

Don Goldsmith, astronom, autor książki The Runaway Universe

David Goodstein, były prorektor Caltechu

J. Richard Gott III, fizyk, Uniwersytet w Princeton, autor książki Time Travel in Einstein’s Universe

Stephen Jay Gould, biolog, Uniwersytet Harvarda

Thomas Graham, ambasador, ekspert w dziedzinie kontroli zbrojeń i nierozprzestrzeniania broni, doradca sześciu prezydentów

John Grant, autor książki Corrupted Science

Eric Green, dyrektor Narodowego Instytutu Badań Genomu Ludzkiego

Ronald Green, specjalista w dziedzinie genomiki i bioetyki, Dartmouth College, autor książki Babies by Design

Brian Greene, fizyk, Uniwersytet Columbia, autor książki Piękno Wszechświata

Alan Guth, fizyk, MIT, autor książki Wszechświat inflacyjny

William Hanson, autor książki The Edge of Medicine

Chris Hadfield, astronauta, Kanadyjska Agencja Kosmiczna

Leonard Hayflick, Akademia Medyczna Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco

Donald Hillebrand, dyrektor Wydziału Systemów Energetycznych w Narodowym Laboratorium Argonne

Allan Hobson, psychiatra, Uniwersytet Harvarda

Jeffrey Hoffman, astronauta, NASA, MIT

Douglas Hofstadter, laureat nagrody Pulitzera, autor książki Gödel, Escher, Bach

John Horgan, dziennikarz, Politechnika Stevensa, autor książki Koniec nauki

Jamie Hyneman, prezenter programu Pogromcy mitów

Chris Impey, astronom, Uniwersytet Arizony, autor książki The Living Cosmos

Robert Irie, informatyk, projekt Cog, Laboratorium Sztucznej Inteligencji MIT

P. J. Jacobowitz, dziennikarz, „PC Magazine”

Jay Jaroslav, Human Intelligence Enterprise, Laboratorium Sztucznej Inteligencji MIT

Donald Johanson, paleoantropolog, Instytut Pochodzenia Człowieka, odkrywca Lucy

George Johnson, dziennikarz naukowy, „New York Times”

Tom Jones, astronauta, NASA

Steve Kates, astronom, prezenter programów telewizyjnych

Jack Kessler, profesor medycyny, Northwestern Medical Group

Robert Kirshner, astronom, Uniwersytet Harvarda

Kris Koenig, astronom, filmowiec

Lawrence Krauss, fizyk, Uniwersytet Stanu Arizona, autor książki Fizyka podróży międzygwiezdnych

Lawrence Kuhn, filmowiec, autor programów Closer to Truth

Ray Kurzweil, wynalazca i futurolog, autor książki The Age of Spiritual Machines

Geoffrey Landis, fizyk, NASA

Robert Lanza, ekspert w zakresie biotechnologii, szef Astellas Global Regenerative Medicine

Roger Launius, współautor książki Robots in Space

Stan Lee, założyciel wydawnictwa Marvel Comics i twórca Spider-Mana

Michael Lemonick, były redaktor naukowy w magazynie „Time”

Arthur Lerner-Lam, geolog i wulkanolog, Instytut Ziemi na Uniwersytecie Columbia

Simon LeVay, autor książki When Science Goes Wrong

John Lewis, astronom, Uniwersytet Arizony

Alan Lightman, fizyk, MIT, autor książki Sny Einsteina

Dan Linehan, autor książki SpaceShipOne

Seth Lloyd, inżynier i fizyk, MIT, autor książki Programming the Universe

Werner R. Loewenstein, były dyrektor Laboratorium Fizyki Komórek na Uniwersytecie Columbia

Joseph Lykken, fizyk, Fermilab

Pattie Maes, profesor realizująca program Media Arts and Sciences w MIT Media Laboratory

Robert Mann, autor książki Forensic Detective

Michael Paul Mason, autor książki Head Cases

W. Patrick McCray, autor książki Keep Watching the Skies!

Glenn McGee, autor książki The Perfect Baby

James McLurkin, informatyk, Uniwersytet Rice’a

Paul McMillan, kierownik programu Space Watch

Fulvio Melia, astrofizyk, Uniwersytet Arizony

William Meller, autor książki Evolution ℞

Paul Meltzer, Centrum Badań Onkologicznych, Narodowe Instytuty Zdrowia

Marvin Minsky, informatyk, MIT, autor książki The Society of Mind

Hans Moravec, Instytut Robotyki Uniwersytetu Carnegie Mellon, autor książki Robot

Philip Morrison, fizyk, MIT

Richard Muller, astrofizyk, Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley

David Nahamoo, IBM Fellow, Zespół Technologii Języka Naturalnego w IBM

Christina Neal, wulkanolożka, U.S. Geological Survey

Michael Neufeld, autor książki Von Braun

Miguel Nicolelis, neurobiolog, Uniwersytet Duke’a

Shinji Nishimoto, neurolog, Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley

Michael Novacek, paleontolog, Amerykańskie Muzeum Historii Naturalnej

S. Jay Olshansky, biogerontolog, Uniwersytet Stanu Illinois w Chicago, współautor książki The Quest for Immortality

Michael Oppenheimer, ekolog, Uniwersytet w Princeton

Dean Ornish, profesor medycyny, Uniwersytet Kalifornijski w San Francisco

Peter Palese, wirusolog, Akademia Medyczna Icahna przy szpitalu Mount Sinai

Charles Pellerin, były dyrektor wydziału astrofizyki w NASA

Sidney Perkowitz, autor książki Hollywood Science

John Pike, dyrektor GlobalSecurity.org

Jena Pincott, autorka książki Czy mężczyźni naprawdę wolą blondynki?

Steven Pinker, psycholog, Uniwersytet Harvarda

Tomaso Poggio, specjalista w dziedzinie kognitywistyki, MIT

Corey Powell, redaktor naczelny magazynu „Discover”

John Powell, założyciel JP Aerospace

Richard Preston, autor książek Strefa skażenia i The Demon in the Freezer

Raman Prinja, astronom, University College London

David Quammen, specjalista w dziedzinie biologii ewolucyjnej, autor książki The Reluctant Mr. Darwin

Katherine Ramsland, specjalista w dziedzinie medycyny sądowej, Uniwersytet Salezjański w Pensylwanii

Lisa Randall, fizyk, Uniwersytet Harvarda, autorka książki Ukryte wymiary Wszechświata

Martin Rees, astronom, Uniwersytet w Cambridge, autor książki Przed początkiem

Jeremy Rifkin, założyciel organizacji Foundation on Economic Trends

David Riquier, instruktor kreatywnego pisania, Uniwersytet Harvarda

Jane Rissler, była członkini panelu ekspertów Związku Zaniepokojonych Naukowców

Joseph Romm, członek organizacji Center for American Progress, autor książki Hell and High Water

Steven Rosenberg, przewodniczący sekcji immunologii onkologicznej w Narodowych Instytutach Zdrowia

Oliver Sacks, neurolog, Uniwersytet Columbia

Paul Saffo, futurolog, Uniwersytet Stanforda oraz Institute for the Future

Carl Sagan, astronom, Uniwersytet Cornella, autor programu popularnonaukowego Kosmos i książki pod tym samym tytułem

Nick Sagan, współautor książki You Call This the Future?

Michael H. Salamon, specjalista w dziedzinie fizyki w NASA, członek zespołu realizującego projekt Beyond Einstein

Adam Savage, prezenter programu Pogromcy mitów

Peter Schwartz, futurolog, założyciel firmy Global Business Network

Sara Seager, astronom, MIT

Charles Seife, autor książki Sun in a Bottle

Michael Shermer, założyciel Stowarzyszenia Sceptyków i magazynu „Skeptic”

Donna Shirley, była kierownik realizowanego przez NASA Programu Badań Marsa

Seth Shostak, astronom, Instytut SETI

Neil Shubin, specjalista w dziedzinie biologii ewolucyjnej, Uniwersytet Chicagowski, autor książki Nasza wewnętrzna menażeria

Paul Shuch, inżynier lotnictwa, emerytowany dyrektor SETI League

Peter Singer, autor książki Wired for War

Simon Singh, pisarz i producent, autor książki Big Bang

Gary Small, współautor książki iMózg

Paul Spudis, geolog i specjalista od badań Księżyca, autor książki The Value of the Moon

Steven Squyres, astronom, Uniwersytet Cornella

Paul Steinhardt, fizyk, Uniwersytet w Princeton, współautor książki Nieskończony Wszechświat

Jack Stern, lekarz, specjalista w dziedzinie komórek macierzystych, profesor neurochirurgii, Uniwersytet Yale

Gregory Stock, Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles, autor książki Redesigning Humans

Richard Stone, dziennikarz naukowy w magazynie „Discover”

Brian Sullivan, astronom, Planetarium Haydena

Michael Summers, astronom, współautor książki Exoplanets

Leonard Susskind, fizyk, Uniwersytet Stanforda

Daniel Tammet, autor książki Urodziłem się pewnego błękitnego dnia

Geoffrey Taylor, fizyk, University of Melbourne

Ted Taylor, fizyk, projektant amerykańskich głowic jądrowych

Max Tegmark, kosmolog, MIT

Alvin Toffler, futurolog, autor książki Trzecia fala

Patrick Tucker, futurolog, World Future Society

Chris Turney, klimatolog, Uniwersytet w Wollongong, autor książki Ice, Mud and Blood

Neil deGrasse Tyson, astronom, dyrektor Planetarium Haydena

Sesh Velamoor, futurolog, Foundation for the Future

Frank von Hippel, fizyk, Uniwersytet w Princeton

Robert Wallace, współautor książki Spycraft

Peter Ward, współautor książki Rare Earth

Kevin Warwick, ekspert od cyborgów, Uniwersytet w Reading

Fred Watson, astronom, autor książki Stargazer

Mark Weiser, naukowiec, Xerox PARC

Alan Weisman, autor książki The World Without Us

Spencer Wells, genetyk i przedsiębiorca, autor książki The Journey of Man

Daniel Werthheimer, astronom, SETI@home, Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley

Mike Wessler, projekt Cog, Laboratorium Sztucznej Inteligencji MIT

Michael West, dyrektor generalny AgeX Terapeutics

Roger Wiens, astronom, Narodowe Laboratorium Los Alamos

Arthur Wiggins, fizyk, autor książki The Joy of Physics

Anthony Wynshaw-Boris, genetyk, Uniwersytet Case Western Reserve

Carl Zimmer, biolog, współautor książki Evolution

Robert Zimmerman, autor książki Leaving Earth

Robert Zubrin, założyciel Towarzystwa Marsjańskiego

Prolog

Pewnego pięknego dnia około siedemdziesięciu pięciu tysięcy lat temu ludzkość była o włos od wyginięcia[1].

Gigantyczny wybuch w Indonezji wyrzucił do atmosfery olbrzymią chmurę popiołu, dymu i odłamków skalnych, które spadły na obszar o powierzchni wielu tysięcy kilometrów. Erupcja wulkanu Toba była tak gwałtowna, że zalicza się ją do największych tego typu katastrof na przestrzeni minionych dwudziestu pięciu milionów lat. W powietrzu znalazło się 2800 kilometrów sześciennych pyłu – jest to wprost niewyobrażalna ilość. W wyniku tego olbrzymie obszary Malezji i Indii zostały przysypane pokrywą popiołu o grubości sięgającej nawet dziewięciu metrów. Trujący dym i pyły dotarły ostatecznie do Afryki, siejąc po drodze śmierć i zniszczenie.

Wyobraźmy sobie na chwilę chaos, jaki musiał wtedy zapanować. Nasi przodkowie musieli być przerażeni, czując gorąco bijące z miejsca wybuchu i widząc obłoki szarego pyłu przesłaniające Słońce. Zapewne wielu straciło życie w wyniku uduszenia i zatrucia gęstą sadzą i pyłem. Potem temperatura gwałtownie spadła, wywołując „wulkaniczną zimę”. Wszędzie jak okiem sięgnąć wymierały rośliny i dzikie zwierzęta, pozostawiając po sobie jałowy, opustoszały krajobraz. Ludzie i zwierzęta błąkali się po spustoszonych terenach w poszukiwaniu resztek pożywienia, było go jednak tak mało, że większość z nich zmarła z głodu. Wyglądało to tak, jak gdyby umierała cała Ziemia. Nieliczni, którym udało się przeżyć, mieli tylko jeden cel: uciec jak najdalej od tej zasłony śmierci, która opadła na ich świat.

Bardzo możliwe, że ślad po tym kataklizmie wciąż jest wyraźnie widoczny w naszej krwi[2].

Genetycy zwrócili mianowicie uwagę na intrygujący fakt, że wszyscy ludzie mają niemal identyczny kod DNA. Inaczej jest na przykład u szympansów, wśród których między dwoma dowolnymi osobnikami występuje większe zróżnicowanie genetyczne niż w całej ludzkiej populacji. Patrząc na ten problem z matematycznego punktu widzenia, można dojść do wniosku, że w okresie, w którym doszło do erupcji wulkanu Toba, większość ludzi musiała zniknąć z powierzchni Ziemi i została nas tylko garstka – około dwóch tysięcy osób. To niezwykłe, ale ci nieliczni, brudni i obszarpani ludzie byli naszymi przodkami, swoistymi Adamami i Ewami, których potomstwo zaludniło ostatecznie całą planetę. Wszyscy jesteśmy niemal swoimi dokładnymi klonami, braćmi i siostrami, potomkami tej garstki ocaleńców, którzy bez trudu zmieściliby się w sali balowej współczesnego hotelu.

Gdy maszerowali przez jałowe tereny, nie mieli nawet pojęcia, że pewnego dnia ich potomkowie opanują wszystkie zakątki naszej planety.

Obecnie, gdy spoglądamy w przyszłość, coraz wyraźniej widzimy, że wydarzenia sprzed siedemdziesięciu pięciu tysięcy lat mogły być w istocie jedynie próbą generalną przed katastrofami czekającymi nas w przyszłości. Uświadomiłem to sobie w 1992 roku, gdy dotarła do mnie zdumiewająca wiadomość o odkryciu pierwszej planety krążącej wokół odległej gwiazdy. Tym samym astronomom udało się dowieść, że planety mogą istnieć poza Układem Słonecznym. Był to ważny przełom w naszym rozumieniu Wszechświata. Zaraz potem ogarnął mnie jednak smutek, ponieważ poznałem dalszą część komunikatu: ustalono mianowicie, że ta odległa planeta krąży wokół martwej gwiazdy, pulsara, który wybuchł kiedyś w postaci supernowej, prawdopodobnie uśmiercając wszystkie organizmy żywe, jakie mogły wcześniej zamieszkiwać planetę. Żadna istota żywa znana nauce nie może przetrwać śmiercionośnego rozbłysku energii jądrowej, do jakiego dochodzi, gdy w pobliżu wybucha gwiazda.

Wyobraziłem sobie cywilizację, która mogła istnieć na tej planecie. Istoty świadome tego, że ich macierzysta gwiazda umiera, próbujące ze wszystkich sił przygotować ogromną armadę statków kosmicznych, które pozwoliłyby im się przenieść do innego układu planetarnego. Na planecie musiał zapanować totalny chaos, gdy spanikowani i zdesperowani mieszkańcy próbowali wepchnąć się do statków kosmicznych i zająć ostatnie miejsca w odlatujących rakietach. Wyobrażam sobie, jakie przerażenie musiało ogarnąć tych, którzy zostali na miejscu i musieli zmierzyć się z czekających ich losem, gdy słońce na ich niebie w końcu wybuchło.

Wniosek płynący z tych rozważań jest równie nieubłagany, jak same prawa fizyki – wydaje się mianowicie, że ludzkość nieuchronnie będzie musiała się kiedyś zmierzyć z jakimś zdarzeniem zagrażającym istnieniu całego naszego gatunku. Czy wtedy, podobnie jak nasi przodkowie, wykażemy się odpowiednią siłą i determinacją, by przetrwać, a może nawet ponownie rozkwitnąć?

Jeśli weźmiemy pod uwagę wszystkie organizmy żywe, jakie kiedykolwiek istniały na Ziemi, od mikroskopijnych bakterii po strzeliste lasy, ociężałe dinozaury i pomysłowych ludzi, przekonamy się, że ponad 99,9 procent z nich ostatecznie wyginęło. Oznacza to, że wymieranie jest czymś normalnym i rachunek prawdopodobieństwa nieubłaganie działa na naszą niekorzyść. W ziemi pod naszymi stopami znajdujemy skamieliny, które są jednoznacznym dowodem istnienia w przeszłości wielu pradawnych form życia. Mimo to do czasów obecnych przetrwała ich tylko garstka. Przed nami na Ziemi rozwijały się miliony gatunków, miały swoją chwilę chwały, a potem przywiędły i wymarły. Taka jest kolej rzeczy.

Bez względu na to, jak wiele znaczy dla nas widok cudownego, romantycznego zachodu Słońca, zapach świeżej bryzy morskiej i ciepło letniego dnia, kiedyś to wszystko się skończy i nasza planeta przestanie być przyjazna dla życia. Natura ostatecznie zwróci się przeciwko nam, tak jak zwróciła się przeciwko wszystkim tym wymarłym organizmom żywym.

Wielka historia życia na Ziemi pokazuje, że organizmy, którym przychodzi się zmierzyć z niesprzyjającym środowiskiem, muszą w sposób nieunikniony wybrać jedną z trzech możliwości: mogą opuścić to środowisko, przystosować się do niego lub zginąć. Jeżeli jednak sięgniemy wzrokiem odpowiednio daleko w przyszłość, dostrzeżemy w końcu tak wielką katastrofę, że dostosowanie się do nowych warunków będzie praktycznie niemożliwe. To oznacza, że będziemy musieli albo opuścić Ziemię, albo wyginąć. Innej drogi nie ma.

Wielkie katastrofy zdarzały się już wielokrotnie w przeszłości i nie ulega wątpliwości, że nastąpią również w przyszłości. Na Ziemi doszło już do pięciu wielkich cyklów wymierania gatunków, podczas których z powierzchni planety zniknęło nawet 90 procent wszystkich organizmów żywych. Jest jasne jak Słońce, że muszą się wydarzyć następne epizody masowego wymierania.

W skali dziesięcioleci powinniśmy się zmierzyć z zagrożeniami, których źródłem nie jest przyroda, ale głównie działalność człowieka i jej skutki, wynikające z naszej głupoty i krótkowzroczności. Grozi nam globalne ocieplenie, które może doprowadzić do tego, że ziemska atmosfera zwróci się przeciwko nam. Musimy stawić czoło zagrożeniom wynikającym z wyścigu zbrojeń, takim jak rozprzestrzenianie się broni jądrowej w najbardziej niestabilnych politycznie obszarach naszego globu. Musimy się zmierzyć z ryzykiem pojawienia się broni biologicznej, wykorzystującej śmiercionośne drobnoustroje, takie jak roznoszone drogą powietrzną wirusy AIDS czy Eboli, które mogłyby się przenosić z człowieka na człowieka za sprawą zwyczajnego kaszlu lub kichnięcia. Pojawienie się takich zarazków mogłoby doprowadzić do wyginięcia 98 procent ludzkości. Co więcej, musimy sobie poradzić z problemem rozrastającej się populacji ludzi, która zużywa zasoby naturalne w zastraszającym tempie. W pewnym momencie możemy po prostu przekroczyć możliwości Ziemi w tym zakresie i zgotować sobie ekologiczny Armagedon, gdy zaczniemy walczyć ze sobą o ostatnie zasoby planety.

Oprócz nieszczęść, które sami na siebie sprowadziliśmy, musimy się również liczyć z klęskami naturalnymi, nad którymi nie mamy większej kontroli. W skali tysiącleci grozi nam nadejście kolejnego zlodowacenia. W ciągu ostatnich stu tysięcy lat znaczna część powierzchni Ziemi była przykryta pokrywą lodową o grubości sięgającej nawet kilometra. Niegościnne środowisko i mroźne warunki pogodowe doprowadziły do wyginięcia wielu zwierząt. Potem jednak, około dziesięciu tysięcy lat temu, lody zaczęły topnieć. To krótkie ocieplenie zaowocowało nagłym pojawieniem się współczesnej cywilizacji, dzięki której ludzie rozprzestrzenili się po całej planecie i zaczęli się rozwijać. Rozkwit ten nastąpił jednak w okresie międzylodowcowym, a to oznacza, że w ciągu najbliższych dziesięciu tysięcy lat czeka nas kolejne zlodowacenie. Gdy już nastąpi, nasze miasta znikną pod zwałami śniegu, a cywilizacja upadnie, przygnieciona grubym lodem.

Musimy się także liczyć z możliwością, że superwulkan pod Parkiem Narodowym Yellowstone któregoś dnia obudzi się ze swojej drzemki, rozerwie Stany Zjednoczone na części i spowije całą Ziemię duszną, trującą chmurą sadzy i pyłu. Poprzednie erupcje nastąpiły 630 000, 1 300 000 oraz 2 100 00 lat temu. Każde z tych zdarzeń dzieli od siebie około 700 000 lat, a zatem możemy się spodziewać, że w ciągu najbliższych 100 000 lat dojdzie do kolejnego gigantycznego wybuchu.

W skali milionów lat musimy się zmierzyć z groźbą uderzenia w Ziemię dużego meteoru lub komety podobnej do tej, jaka przyczyniła się do wyginięcia dinozaurów 65 milionów lat temu. Wtedy na naszą planetę spadła skała o średnicy wynoszącej około 10 kilometrów. Uderzyła w półwysep Jukatan na terenie dzisiejszego Meksyku, wyrzucając w powietrze rozpalone odłamki skał, które spadały rzęsistym deszczem na całą Ziemię. Powstała wówczas chmura była podobna do tej, jaka uformowała się po wybuchu wulkanu Toba, ale znacznie od niej większa. Obłoki pyłu przesłoniły Słońce i doprowadziły do obniżenia się temperatury na całej kuli ziemskiej. Na skutek wyginięcia roślin załamał się cały łańcuch pokarmowy. Roślinożerne dinozaury ginęły z głodu, a wkrótce potem taki sam los spotkał ich mięsożernych kuzynów. Ostatecznie w wyniku tej katastrofy z powierzchni Ziemi zniknęło 90 procent wszystkich organizmów żywych.

Przez całe tysiąclecia żyliśmy w błogiej nieświadomości niebezpieczeństw, jakie wiążą się z tym, że Ziemia krąży w roju potencjalnie śmiercionośnych skał. Dopiero mniej więcej od dziesięciu lat uczeni zaczęli analizować rzeczywiste ryzyko uderzenia w nas dużego ciała kosmicznego. Obecnie wiemy, że istnieje kilka tysięcy obiektów bliskich Ziemi, które przecinają orbitę naszej planety i stanowią zagrożenie dla rozwijającego się na jej powierzchni życia. Według stanu na kwiecień 2018 roku, zostało już skatalogowanych 17 950 takich obiektów. Lista ta zawiera jednak tylko te ciała niebieskie, które udało nam się wykryć. Astronomowie szacują, że w kosmosie może się znajdować nawet kilka milionów nieznanych obiektów Układu Słonecznego, których trajektorie przebiegają w pobliżu Ziemi.

Rozmawiałem kiedyś na temat tego zagrożenia z astronomem Carlem Saganem. Powiedział wówczas bardzo obrazowo, że „żyjemy na kosmicznej strzelnicy” i wszędzie wokół nas przelatują niebezpieczne pociski. Jest tylko kwestią czasu, dodał, kiedy jakaś wielka planetoida uderzy w Ziemię. Gdybyśmy mogli w jakiś sposób podświetlić te planetoidy, nocne niebo wypełniłoby się tysiącami groźnych punktów światła.

Nawet zakładając, że uda nam się uniknąć wszystkich tych niebezpieczeństw, musimy się liczyć z jeszcze jednym, największym zagrożeniem. Chodzi mianowicie o to, że za pięć miliardów lat Słońce zacznie się rozszerzać do postaci czerwonego olbrzyma i wypełni całe niebo. Urośnie do tak ogromnych rozmiarów, że orbita Ziemi będzie przebiegała we wnętrzu jego rozpalonej atmosfery, gdzie temperatura jest tak wysoka, że życie w takim piekle stanie się niemożliwe.

W przeciwieństwie do innych form życia na naszej planecie, które muszą się biernie godzić z wszystkim, co im się przytrafia, my, ludzie, jesteśmy panami swojego losu. Na szczęście już teraz tworzymy narzędzia, które pomogą nam przezwyciężyć niesprzyjające okoliczności wynikające z naturalnego biegu rzeczy, i być może dzięki temu nie znajdziemy się w grupie 99,9 procent organizmów żywych skazanych na wyginięcie. W tej książce przedstawimy wizjonerów, którzy mają energię, pomysły i środki pozwalające zmienić los ludzkości. Poznamy marzycieli, którzy wierzą, że ludzkość może żyć i rozwijać się w przestrzeni kosmicznej. Przyjrzymy się przełomowym odkryciom, które pozwolą nam kiedyś opuścić Ziemię i osiedlić się w innym miejscu Układu Słonecznego, a może i jeszcze dalej.

Jeśli jednak mamy wyciągnąć z naszej historii jakąś naukę, to powinno być nią to, że w obliczu śmiertelnego zagrożenia ludzkość potrafi stanąć na wysokości zadania i postawić sobie jeszcze ambitniejsze cele. W pewnym sensie potrzeba dokonywania odkryć jest zapisana w naszych genach i stanowi niezbywalną część naszego jestestwa.

W chwili obecnej musimy sobie poradzić z największym wyzwaniem, z jakim przyszło nam się do tej pory zmierzyć – musimy opuścić przytulne okolice Ziemi i wzbić się w przestrzeń kosmiczną. Prawa fizyki są jasne: prędzej czy później staniemy w obliczu globalnego kryzysu, który zagrozi naszemu istnieniu.

Życie jest zbyt cenne, by ograniczać jego istnienie do jednej tylko planety, na której jest wystawione na tak wiele śmiertelnych zagrożeń.

Carl Sagan był przekonany, że jest nam potrzebna jakaś polisa ubezpieczeniowa. Nie miał wątpliwości, że powinniśmy się stać „gatunkiem dwuplanetarnym”. Innymi słowy, musimy mieć jakiś plan awaryjny.

W tej książce omówimy naszą historię, a także stojące przed nami wyzwania i ich możliwe rozwiązania. Czekająca nas droga nie jest łatwa i bez wątpienia poniesiemy jeszcze niejedną porażkę, ale nie mamy wyboru.

Gdy około siedemdziesięciu pięciu tysięcy lat temu naszemu gatunkowi zagroziło wyginięcie, nasi przodkowie wyruszyli na podbój planety i rozpoczęli kolonizację całej Ziemi. Mam nadzieję, że książka ta pomoże nam zrozumieć, jakie powinniśmy poczynić kroki, by pokonać przeszkody, z jakimi niewątpliwie przyjdzie nam się zmierzyć w przyszłości. Być może naszym przeznaczeniem jest przekształcenie się w gatunek wieloplanetarny, rozsiany wśród wypełniających kosmos gwiazd.

1 Alan R. Templeton, Genetics and Recent Human Evolution (Genetyka a niedawna ewolucja człowieka), „International Journal of Organic Evolution” 2007, tom 61, nr 7, s. 1507–1519. Zob. też: Marie Jones, John M. Savino, Supervolcano: The Catastrophic Event That Changed the Course of Human History: Could Yellowstone Be Next? (Superwulkan: Katastrofa, która zmieniła bieg historii ludzkości: Czy Yellowstone może być następne?), MacMillan, Nowy Jork 2015.

2 Choć nikt nie ma wątpliwości, że wybuch superwulkanu Toba był prawdziwą katastrofą, należy w tym miejscu zauważyć, że nie wszyscy uczeni są przekonani, iż zdarzenie to wpłynęło na ewolucję człowieka. Badacze z Uniwersytetu Oksfordzkiego przeprowadzili analizę osadów z afrykańskiego jeziora Niasa, które zawierają materiał sięgający nawet dziesiątki tysięcy lat w przeszłość. Wykonując odwierty w dnie jeziora, możemy wydobyć skały osadowe, które utworzyły się w zamierzchłej przeszłości, i dzięki temu dowiedzieć się, jakie panowały wówczas warunki klimatyczne. Analiza tak uzyskanych danych z okresu wybuchu wulkanu Toba nie wykazała żadnych znaczących trwałych zmian klimatu, co rzuca cień na przedstawioną tu teorię. Uczeni nie mają jednak jeszcze pewności, czy te wyniki można uogólnić na inne obszary poza terenem jeziora Niasa. Inna teoria próbująca wyjaśnić spadek różnorodności ludzkiego materiału genetycznego, do jakiego doszło siedemdziesiąt pięć tysięcy lat temu, zakłada, że zjawisko to było spowodowane jakimiś powolnymi efektami środowiskowymi, a nie nagłą katastrofą. Jednoznaczne wyjaśnienie tej kwestii będzie wymagało przeprowadzenia dalszych badań.

Gdy stawką okazały się przetrwanie i nasza odległa przyszłość, fundamentalnym obowiązkiem ludzkiego rodzaju jest wyruszyć na inne światy[3].

– Carl Sagan

Dinozaury wyginęły, ponieważ nie miały programu kosmicznego. Jeśli i my wyginiemy tylko dlatego, że nie zdołamy rozwinąć takiego programu, to w pełni sobie na to zasłużymy.

– Larry Niven

Wprowadzenie: powstanie gatunku wieloplanetarnego

W młodości czytałem trylogię o Fundacji Issaca Asimova, uznawaną za jedną z najwspanialszych sag w całej historii fantastyki naukowej. Fascynowało mnie to, że zamiast pisać o bitwach na działa laserowe i wojnach z kosmitami, Asimov stawia proste, ale głębokie pytania. Jak będzie wyglądała ludzka cywilizacja za pięćdziesiąt tysięcy lat? Jakie jest nasze ostateczne przeznaczenie?

W swojej przełomowej trylogii Asimov opisuje ludzkość rozsianą po całej Drodze Mlecznej, zamieszkującą miliony planet tworzących rozległe Imperium Galaktyczne. Ludzie tak bardzo oddalili się od swojej macierzystej planety, że początki ich wielkiej cywilizacji zaginęły w mrokach pradziejów. W całej Galaktyce powstało wiele wysoko rozwiniętych społeczeństw tworzących tak ogromną sieć skomplikowanych powiązań ekonomicznych między ludźmi, że uczeni zaczęli stosować matematykę do przewidywania przyszłego biegu wypadków, podobnie jak stosuje się ją do przewidywania ruchu cząsteczek.

Przed wielu laty poprosiłem profesora Asimova o wygłoszenie wykładu na naszym uniwersytecie. Gdy słuchałem jego przemyśleń, nie mogłem wyjść z podziwu, że ma aż tak szeroką wiedzę. Potem zadałem mu pytanie, które intrygowało mnie od dzieciństwa: co go zainspirowało do napisania cyklu książek o Fundacji? Jak wpadł na pomysł istnienia tak wielkiej cywilizacji, obejmującej całą Galaktykę? Odparł bez wahania, że inspiracją było dla niego powstanie i upadek cesarstwa rzymskiego. Historia cesarstwa pozwala doskonale prześledzić, jaki wpływ na losy poszczególnych obywateli Rzymu miały burzliwe dzieje państwa.

Zacząłem się zastanawiać, czy historia ludzkości również zmierza w jakimś określonym kierunku. Być może naszym przeznaczeniem jest stworzenie cywilizacji obejmującej swym zasięgiem całą Drogę Mleczną? Może nasz los naprawdę ma związek z gwiazdami.

Wiele wątków poruszanych przez Asimova można znaleźć już we wcześniejszych książkach fantastycznonaukowych, na przykład w słynnej powieści Olafa Stapledona Star Maker (Stwórca Gwiazd). Bohater książki Stapledona wyobraża sobie, że w jakiś sposób udaje mu się wzbić w przestrzeń kosmiczną i dotrzeć do odległych planet. Przemierzając Galaktykę pod postacią czystej świadomości, przenosi się z jednego układu planetarnego do drugiego i ogląda wspaniałe obce cywilizacje. Niektóre z nich są w pełni rozkwitu, w epoce pokoju i dostatku, a czasami nawet, dzięki opanowaniu techniki konstrukcji statków kosmicznych, odwiedzane społeczeństwa tworzą całe cesarstwa międzygwiezdne. Inne popadają w ruinę, wyniszczone beznadzieją, konfliktami i wojnami.

Wiele nowatorskich pomysłów zawartych w powieści Stapledona zostało później wykorzystanych w innych dziełach z gatunku fantastyki naukowej. Bohater powieści Star Maker odkrywa na przykład, że wiele zaawansowanych cywilizacji świadomie ukrywa swoje istnienie przed mniej rozwiniętymi społeczeństwami, aby uniknąć przypadkowego skażenia ich zaawansowaną technologią. Ta koncepcja przypomina Pierwszą Dyrektywę, jedno z podstawowych praw obowiązujących w Federacji Planet w serialu Star Trek.

Nasz bohater spotyka również cywilizację tak rozwiniętą, że tworzące ją istoty zamknęły swoje słońce we wnętrzu gigantycznej sfery, by móc w ten sposób wykorzystać całą energię gwiazdy. Pomysł budowy tego typu konstrukcji, nazwanej później sferą Dysona, jest obecnie jednym z podstawowych wątków fantastyki naukowej.

Bohater powieści Star Maker poznaje również rasę istot, które przebywają w stałym telepatycznym kontakcie ze sobą. Każdy osobnik zna najskrytsze myśli wszystkich pozostałych członków tej cywilizacji. Ten pomysł poprzedza koncepcję istnienia cywilizacji Borg z serialu Star Trek, społeczności istot tworzących wspólną świadomość i podporządkowujących się woli Kolektywu.

Pod koniec powieści bohater spotyka samego Stwórcę Gwiazd, boską istotę, która stwarza całe wszechświaty z różnymi prawami fizyki i nieustannie przy nich majstruje. Nasz Wszechświat jest tylko jednym z wielu innych, tworzących multiwszechświat. Pełen trwogi nasz bohater przygląda się, jak Stwórca Gwiazd wyczarowuje nowe, wspaniałe światy i odrzuca te, z których nie jest zadowolony.

Nowatorska powieść Stapledona wywołała ogromne poruszenie w świecie, w którym radio wciąż jeszcze było uznawane za cud techniki. W latach trzydziestych XX wieku pomysł odbywania podróży do odległych cywilizacji kosmicznych wydawał się niedorzeczny. Najnowocześniejszym środkiem lokomocji były wówczas samoloty śmigłowe, które z trudem wzbijały się ponad chmury, a zatem możliwość podróżowania do gwiazd jawiła się wszystkim jako coś niezmiernie odległego.

Książka Star Maker odniosła natychmiastowy sukces. Arthur C. Clarke uznał ją za jedno z najlepszych dzieł literatury fantastycznonaukowej. Rozpaliła wyobraźnię całego nowego pokolenia powojennych pisarzy. Czytelnicy szybko jednak o niej zapomnieli, ponieważ ich uwagę zaprzątały chaos i okropności drugiej wojny światowej.

W poszukiwaniu nowych planet

Obecnie, gdy astronomowie prowadzący obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Keplera i teleskopów naziemnych odkryli już około czterech tysięcy planet krążących wokół innych gwiazd Drogi Mlecznej, zaczynamy się poważnie zastanawiać, czy cywilizacje podobne do tych, jakie opisał Stapledon, mogą faktycznie istnieć.

W 2017 roku uczeni z NASA znaleźli nie jedną, ale siedem planet o rozmiarze Ziemi krążących wokół niedalekiej gwiazdy położonej w odległości zaledwie trzydziestu dziewięciu lat świetlnych od nas. Spośród tych siedmiu planet trzy znajdują się na tyle blisko swojej macierzystej gwiazdy, że może na nich występować woda w stanie ciekłym. Już niedługo astronomowie będą potrafili stwierdzić, czy te i inne podobne planety mają atmosferę zawierającą parę wodną. Ponieważ woda jest „uniwersalnym rozpuszczalnikiem” umożliwiającym swobodne mieszanie się związków organicznych tworzących cząsteczki DNA, być może już wkrótce będziemy mogli udowodnić, że warunki sprzyjające powstaniu życia występują we Wszechświecie dość często. Może nawet uda nam się spełnić największe marzenie planetologów i odkryć w kosmosie planetę bliźniaczo przypominającą Ziemię.

Mniej więcej w tym samym okresie astronomowie dokonali kolejnego przełomu, odkrywając planetę wielkości Ziemi nazwaną Proxima Centauri b, która krąży wokół Proximy Centauri, gwiazdy położonej najbliżej Słońca, znajdującej się w odległości zaledwie 4,2 roku świetlnego od nas. Uczeni od dawna już zakładają, że to właśnie tę gwiazdę odwiedzimy kiedyś jako jedną z pierwszych.

Wymienione tu planety to zaledwie kilka z wielu nowych wpisów w olbrzymim katalogu egzoplanet pod tytułem Extrasolar Planets Encyclopaedia (Encyklopedia planet pozasłonecznych), który trzeba uaktualniać praktycznie co tydzień. Można w nim znaleźć dziwne, niecodzienne układy planetarne, które mogłyby się zrodzić chyba tylko w wyobraźni Stapledona – są wśród nich takie utworzone przez cztery, a nawet więcej gwiazd krążących wokół wspólnego środka masy. Wielu astronomów uważa, że skoro potrafimy sobie wyobrazić jakiś niezwykły układ planet, to zapewne znajdziemy go gdzieś w Galaktyce, jeśli tylko nie jest sprzeczny z prawami fizyki.

Zdobyta wiedza pozwala nam już oszacować, ile planet wielkości Ziemi znajduje się w naszej Galaktyce. Skoro Galaktyka zawiera około stu miliardów gwiazd, to w samej tylko Drodze Mlecznej może istnieć nawet dwadzieścia miliardów planet wielkości Ziemi krążących wokół gwiazd podobnych do Słońca. A ponieważ nasze przyrządy astronomiczne pozwalają nam dostrzec sto miliardów galaktyk, możemy się pokusić o obliczenie, ile planet wielkości Ziemi znajduje się w obserwowalnym Wszechświecie. Jeśli przeprowadzimy takie obliczenia, uzyskamy zawrotną liczbę wynoszącą dwa sekstyliony.

Gdy raz uświadomimy sobie, że nasza Galaktyka może być wypełniona planetami nadającymi się do zamieszkania, już nigdy nie spojrzymy na nocne niebo takimi samymi oczami.

Skoro astronomowie odkryli już planety wielkości Ziemi, w następnej kolejności muszą przeprowadzić analizę ich atmosfery w poszukiwaniu tlenu i pary wodnej – gazów mogących świadczyć o istnieniu życia – a także przekonać się, czy nie docierają stamtąd fale radiowe wytwarzane przez jakąś inteligentną cywilizację. Takie odkrycie byłoby jednym z najważniejszych punktów zwrotnych w całej historii ludzkości, porównywalnym z ujarzmieniem ognia. Nie tylko musielibyśmy wówczas na nowo zdefiniować nasze miejsce we Wszechświecie, ale sam fakt dokonania takiego odkrycia całkowicie zmieniłby nasz los.

Nowa złota era badań kosmosu

Wszystkie te fascynujące odkrycia egzoplanet oraz idee głoszone przez zupełnie nowe pokolenie wizjonerów rozbudziły na nowo zainteresowanie opinii publicznej podróżami w kosmos. W przeszłości siłą napędową programu badań kosmicznych była rywalizacja supermocarstw wynikająca z trwającej wówczas zimnej wojny. Nikomu wtedy nie przeszkadzało, że na program kosmiczny Apollo wydano zawrotną sumę 5,5 procent budżetu federalnego Stanów Zjednoczonych, ponieważ stawką w tej grze był prestiż całego państwa. Tak zacięta rywalizacja nie mogła jednak trwać wiecznie i ostatecznie źródło finansowania wyschło.

Amerykańscy astronauci po raz ostatni spacerowali po powierzchni Księżyca około czterdziestu pięciu lat temu. Rakieta Saturn V i kosmiczne wahadłowce zostały już dawno rozebrane na części i rdzewieją obecnie w muzeach i na złomowiskach, a opowieści o wyczynach kosmonautów pokrywają się kurzem na bibliotecznych półkach. Po zakończeniu programu badań kosmicznych agencję NASA zaczęto złośliwie nazywać „Agencją Donikąd”. Przez całe dziesięciolecia tryby machiny biurokratycznej kręciły się niezmordowanie na jałowym biegu, a badacze NASA podążali śmiało tam, gdzie przed nimi byli już wszyscy inni.

Sytuacja gospodarcza zaczęła się jednak zmieniać. Koszt podróży kosmicznych, kiedyś tak wysoki, że mógł stanowić wyzwanie dla budżetu całego państwa, nieustannie się zmniejsza, w dużej mierze za sprawą ogromnego zaangażowania i entuzjazmu stale powiększającej się grupy przedsiębiorców, którzy nie szczędzą środków na takie badania. Zniecierpliwieni żółwim tempem, z jakim NASA realizuje kolejne zadania, miliarderzy tacy jak Elon Musk, Richard Branson i Jeff Bezos sięgnęli po książeczki czekowe, by budować nowe rakiety. Ich działania nie wynikają jedynie z chęci pogoni za zyskiem, chcą również w ten sposób spełnić swoje marzenia z dzieciństwa o podróżach do gwiazd.

Amerykanie ponownie odczuwają potrzebę wyruszenia w kosmos. Nikt się już nie zastanawia, czy Stany Zjednoczone wyślą astronautów na Czerwoną Planetę – obecnie pytanie brzmi raczej nie czy, ale kiedy to nastąpi. Były prezydent Barack Obama stwierdził, że astronauci staną na powierzchni Marsa po 2030 roku, a prezydent Donald Trump polecił, by NASA przyspieszyła swój harmonogram prac.

Rozpoczęły się już pierwsze testy rakiet i modułów kosmicznych, które umożliwią nam odbycie podróży do innych planet. NASA przygotowuje rakietę nośną Space Launch System (SLS) z kapsułą Orion, natomiast Elon Musk buduje rakietę nośną Falcon Heavy z kapsułą Dragon. Pojazdy te wyniosą w kosmos ciężki sprzęt i zawiozą astronautów na Księżyc, planetoidy, Marsa, a nawet jeszcze dalej. Prace związane z realizacją tej misji nabrały takiego rozgłosu i wzbudziły tak duży entuzjazm, że doszło już do swoistej rywalizacji między poszczególnymi zespołami. Jeśli tak dalej pójdzie, w pobliżu Marsa utworzy się korek, gdy poszczególne grupy będą się ścigały ze sobą o to, kto pierwszy zatknie flagę w marsjańskim gruncie.

Pojawiły się nawet głosy, że oto wkraczamy w nową złotą erę podróży kosmicznych, w której po dziesięcioleciach obojętności badania kosmosu znowu stają się ważną częścią działalności państwa.

Spoglądając w przyszłość, możemy już w tej chwili określić, jak rozwój naukowy wpłynie na podbój kosmosu. Biorąc pod uwagę najnowsze osiągnięcia w wielu dziedzinach współczesnej techniki, spróbujmy przewidzieć, w jaki sposób nasza cywilizacja przeniesie się kiedyś w przestrzeń kosmiczną, skolonizuje inne planety i wyruszy do gwiazd. Choć mówimy tu o bardzo odległej przyszłości, już dzisiaj możemy oszacować wiarygodny przedział czasowy tych wydarzeń i ustalić w przybliżeniu, kiedy osiągniemy określone kamienie milowe podboju kosmosu.

W tej książce opiszemy poszczególne zadania konieczne do realizacji tego ambitnego celu. Kluczem do odkrycia naszej przyszłości jest jednak zrozumienie fizyki leżącej u podstaw tych wspaniałych przyszłych osiągnięć.

Rewolucje naukowe

Skoro zamierzamy się tu zająć olbrzymim obszarem nauki sięgającym do granic naszej wiedzy, spróbujmy najpierw umieścić szeroką panoramę historii ludzkości w odpowiedniej perspektywie. Co by sobie pomyśleli nasi odlegli przodkowie, gdyby mogli nas dzisiaj zobaczyć? Przez większą część swojej historii ludzkość żyła w nędzy, zmagając się z wrogim, obojętnym światem, i przeciętna długość życia wynosiła od dwudziestu do trzydziestu lat. Ludzie byli w większości nomadami i nosili ze sobą wszędzie na własnych plecach cały swój dobytek. Każdego dnia musieli znaleźć dla siebie jakieś pożywienie i schronienie. Żyli w ciągłym strachu przed groźnymi drapieżnikami, chorobami i głodem. Gdyby jednak nasi przodkowie mogli nas teraz zobaczyć, jak przesyłamy w mgnieniu oka obrazy na drugi kraniec planety, wysyłamy rakiety dolatujące na Księżyc i jeszcze dalej, jak jeździmy samochodami, które poruszają się same, bez niczyjej pomocy, to pomyśleliby sobie, że jesteśmy jakimiś czarodziejami albo magikami.

Historia pokazuje, że rewolucje naukowe następują falami, czasami za sprawą postępów w fizyce. W XIX stuleciu ruszyła pierwsza fala odkryć w nauce i technice, zapoczątkowana przez fizyków, którzy rozwinęli teorię mechaniki i termodynamiki. Dzięki nim inżynierowie mogli skonstruować silnik parowy, co pozwoliło na wybudowanie pierwszej lokomotywy i doprowadziło do rewolucji przemysłowej. Ten potężny przełom techniczny wyciągnął cywilizację z niewiedzy, uwolnił nas od niewolniczej pracy i ubóstwa i wprowadził w epokę maszyn.

W XX wieku na czele drugiej fali stanęli fizycy, którzy poznali tajniki praw rządzących elektrycznością i magnetyzmem. Dzięki nim wkroczyliśmy w epokę elektryczności. Nastąpiła elektryfikacja miast, a potem pojawiły się kolejne wynalazki, takie jak prądnica, telewizja, radio czy radar. Ta druga fala zapoczątkowała współczesny program kosmiczny, dzięki któremu dolecieliśmy na Księżyc.

W XXI stuleciu jesteśmy świadkami trzeciej fali rewolucji w technice, zapoczątkowanej przez fizyków kwantowych, którzy wynaleźli tranzystor i laser. Odkrycia te doprowadziły do powstania nowoczesnych urządzeń elektronicznych i wszystkiego, co się z nimi wiąże: superkomputerów, Internetu, globalnej sieci telekomunikacyjnej, systemu GPS i wszystkich tych maleńkich procesorów, które praktycznie stały się integralną częścią naszej rzeczywistości.

W tej książce opiszemy rozwiązania techniczne, dzięki którym dotrzemy jeszcze dalej – do innych planet i gwiazd. W części pierwszej zastanowimy się nad tym, co trzeba zrobić, by założyć na Księżycu stałą bazę i skolonizować Marsa. W tym celu będziemy musieli się zająć czwartą falą rewolucji technicznej, która wiąże się z rozwojem sztucznej inteligencji, nanotechnologii i biotechnologii. Przekształcenie Marsa, tak by nadawał się do zamieszkania przez ludzi, przekracza obecnie nasze możliwości, ale rozwiązania techniczne XXII stulecia pozwolą nam zmienić tę jałową, zamarzniętą pustynię w żyzny świat. Rozważymy wykorzystanie samopowielających się robotów, niezwykle mocnych i lekkich nanomateriałów i zastosowanie bioinżynierii do produkcji żywności w celu zdecydowanego obniżenia kosztów podboju Marsa i przekształcenia go w prawdziwy raj. Na koniec polecimy jeszcze dalej i zastanowimy się nad możliwością osiedlenia na planetoidach i księżycach gazowych olbrzymów, Jowisza i Saturna.

W części drugiej spojrzymy w przyszłość i przeniesiemy się do epoki, w której będziemy potrafili wydostać się z Układu Słonecznego i polecieć do najbliższych gwiazd. Tak postawione zadanie przekracza oczywiście nasze obecne możliwości, ale piąta fala rewolucji technicznej pozwoli na realizację tego ambitnego celu – pomogą nam w tym nanostatki, żagle laserowe, silniki odrzutowe napędzane dzięki reakcji syntezy jądrowej i silniki na antymaterię. NASA już teraz finansuje badania fizyczne, które mają w przyszłości umożliwić odbycie takich międzygwiezdnych podróży.

W części trzeciej zastanowimy się, jakie warunki muszą być spełnione, byśmy mogli zmodyfikować swoje ciało w sposób, który umożliwi nam znalezienie nowego domu gdzieś pośród gwiazd. Podróż do innej gwiazdy może trwać całe dziesięciolecia, a może nawet stulecia, być może więc będziemy musieli przeprowadzić odpowiednie modyfikacje genetyczne, by móc tak długo przetrwać w przestrzeni kosmicznej – rozwiązaniem mogłoby być na przykład wydłużenie średniego czasu życia człowieka. Choć obecnie stworzenie źródła wiecznej młodości jest nierealne, uczeni już teraz badają pewne obiecujące możliwości, które mogą kiedyś doprowadzić do spowolnienia, a może nawet i zatrzymania procesu starzenia. Niewykluczone, że nasi potomkowie będą się mogli cieszyć jakąś formą nieśmiertelności. Wydaje się też, że będziemy musieli zmodyfikować genetycznie nasze ciała, tak by móc się rozwijać na odległych planetach o innej grawitacji, atmosferze i środowisku.

Dzięki przedsięwzięciu Human Connectome Project (Projekt [poznania] Ludzkiego Konektomu), którego celem jest odwzorowanie w komputerze wszystkich neuronów ludzkiego mózgu, pewnego dnia będziemy mogli przesyłać swoje konektomy w przestrzeń kosmiczną za pośrednictwem potężnych wiązek laserowych, co pozwoli na uniknięcie wielu problemów związanych z podróżami międzygwiezdnymi. Takie rozwiązanie, które nazywam przesyłaniem laserowym, pozwoli naszej świadomości przemierzać swobodnie Galaktykę, a może nawet cały Wszechświat, z prędkością światła, bez narażania się na liczne niebezpieczeństwa, jakie wiążą się z podróżami do innych gwiazd.

Jeśli nasi przodkowie z ubiegłego wieku wzięliby nas dzisiaj za magików lub czarodziejów, to co my sami moglibyśmy sobie pomyśleć, gdybyśmy zobaczyli naszych potomków żyjących w przyszłym stuleciu?

Jest niemal pewne, że uznalibyśmy ich za istoty przypominające greckich bogów. Będą mogli niczym Merkury odlatywać w kosmos i odwiedzać pobliskie planety. Będą mieli doskonałe, nieśmiertelne ciała, zupełnie jak Wenus. Niczym Apollo zyskają niczym nieograniczony dostęp do energii Słońca. Tak jak Zeus, będą mogli wydawać polecenia samymi myślami i spełniać wszystkie swoje zachcianki. A dzięki inżynierii genetycznej będą mogli wyczarowywać mityczne zwierzęta, takie jak Pegaz.

Innymi słowy, naszym przeznaczeniem jest przekształcenie się w bogów, których kiedyś czciliśmy i przed którymi czuliśmy respekt. Dzięki nauce uzyskamy możliwość przekształcania Wszechświata na nasz obraz i podobieństwo. Pytanie tylko, czy będziemy mieli mądrość Salomona, by właściwie wykorzystać tę potężną, boską moc.

Powinniśmy również brać pod uwagę możliwość, że uda nam się nawiązać kontakt z jakąś pozaziemską formą życia. Zastanowimy się zatem, co mogłoby się zdarzyć, gdybyśmy spotkali cywilizację wyprzedzającą nas pod względem rozwoju o milion lat, która może się swobodnie przemieszczać w całej Galaktyce i zmieniać tkankę przestrzeni i czasu. Istoty takie mogłyby nawet wykorzystywać czarne dziury i tunele czasoprzestrzenne do podróżowania z prędkością nadświetlną.

W 2016 roku w środowisku astronomów toczyła się ożywiona dyskusja na temat możliwości istnienia w kosmosie wysoko rozwiniętej cywilizacji wywołana doniesieniami o odkryciu śladów mogących świadczyć o istnieniu gigantycznej „megastruktury”, być może nawet tak dużej jak sfera Dysona, okrążającej gwiazdę znajdującą się w odległości wielu lat świetlnych od nas. Choć zebrane dowody w żadnym razie nie są jednoznaczne, to jednak pozostaje faktem, że po raz pierwszy w historii uczeni musieli rozważyć przesłanki mogące świadczyć o istnieniu w kosmosie zaawansowanej cywilizacji.

Na koniec powiemy o tym, że w przyszłości będziemy musieli się zmierzyć z groźbą śmierci nie tylko Ziemi, ale i całego Wszechświata. Choć nasz Wszechświat wciąż jest młody, to jednak możemy przewidzieć, że pewnego dnia w bardzo odległej przyszłości może nastąpić Wielki Chłód, w wyniku którego temperatura spadnie praktycznie do poziomu zera bezwzględnego i życie w znanej nam postaci przestanie zapewne istnieć. Niewykluczone, że ludzkość będzie już wtedy dysponowała tak zaawansowaną techniką, iż uda jej się opuścić Wszechświat i przedostać przez hiperprzestrzeń do jakiegoś nowego, młodszego wszechświata.

Na gruncie fizyki teoretycznej (którą zajmuję się zawodowo) istnieje możliwość, że Wszechświat może być tylko jednym z wielu pęcherzyków tworzących multiwszechświat wypełniony różnorodnymi wszechświatami zamkniętymi w oddzielnych bańkach. Być może w jednym z nich znajdziemy dla siebie nowy dom. I niewykluczone, że spoglądając na tę wielość wszechświatów, uda nam się wreszcie poznać wielki plan Stwórcy Gwiazd.

Wydaje się zatem, że niezwykłe pomysły rodem z fantastyki naukowej, uważane kiedyś za wytwór wybujałej wyobraźni niepoprawnych marzycieli, mogą się stać częścią naszej rzeczywistości.

Ludzkość już wkrótce wyruszy w największą swoją podróż. Bardzo możliwe, że zdumiewający i niezwykle szybki postęp naukowy pozwoli nam w końcu zasypać przepaść dzielącą pomysły Asimova i Stapledona od rzeczywistości. Nie ulega wątpliwości, że pierwszym krokiem w długiej podróży do gwiazd będzie opuszczenie Ziemi, a jak głosi stare chińskie przysłowie, nawet najdłuższa podróż zaczyna się od pierwszego kroku. Nasza wyprawa do gwiazd rozpoczęła się z chwilą wybudowania pierwszej rakiety.

3 Carl Sagan, Błękitna kropka: człowiek i jego przyszłość w kosmosie, przeł. Marek Krośniak, Zysk i S-ka Wydawnictwo, Poznań 2018, s. 513.

CZĘŚĆ I

Opuszczamy Ziemię

Jeśli ktoś siedząc na największym na świecie silniku na paliwo wodorowo-tlenowe ze świadomością, że za chwilę na dole nastąpi zapłon, nie czuje choćby odrobiny niepokoju, to najwyraźniej nie zdaje sobie w pełni sprawy z powagi sytuacji.

– John Young, astronauta

Przygotowania do startu

Dziewiętnastego października 1899 roku siedemnastoletni młodzieniec wspiął się na czereśnię i doznał olśnienia. Właśnie skończył czytać Wojnę światów H.G. Wellsa i zafascynował go pomysł wykorzystania rakiet do badania Wszechświata. Pomyślał sobie, że byłoby wspaniale, gdyby udało się skonstruować urządzenie, które dałoby nam choćby cień szansy na dotarcie do Czerwonej Planety, i nagle ogarnęło go przeświadczenie, że celem naszego istnienia jest zbadanie Marsa. Gdy zszedł z drzewa, wiedział już, czym będzie się zajmował przez resztę życia. Ów młodzieniec poświęcił się całkowicie realizacji marzenia o zbudowaniu doskonałej rakiety, która mogłaby urzeczywistnić jego wizję. Już do końca swoich dni świętował 19 października jako ważną datę w życiu.

Robert Goddard, bo tak się nazywał ów młody człowiek, zbudował pierwszą w historii rakietę wielostopniową na paliwo ciekłe, którą później doskonalił przez wiele lat. Tym samym zapoczątkował serię wydarzeń, które zmieniły bieg historii ludzkości.

Ciołkowski – samotny wizjoner

Goddard należał do nielicznej grupki pionierów, którzy pomimo osamotnienia, ubóstwa i drwin kolegów podążali wytrwale naprzód, wbrew wszelkim przeciwnościom, i położyli podwaliny pod współczesny program lotów kosmicznych. Jednym z pierwszych wizjonerów tego typu był wielki rosyjski uczony Konstantin Ciołkowski, który opracował naukowe podstawy lotów kosmicznych i przetarł szlak dla Goddarda. Ciołkowski żył w skrajnym ubóstwie, był samotnikiem i ledwo wiązał koniec z końcem, pracując jako nauczyciel matematyki i fizyki. W młodości większość czasu spędzał w bibliotece, gdzie namiętnie czytał czasopisma naukowe, poznał zasady dynamiki Newtona i zastanawiał się, jak można by je wykorzystać do podróżowania w kosmosie[4]. Jego marzeniem było polecieć na Księżyc i na Marsa. Zupełnie samodzielnie, bez jakiejkolwiek pomocy innych naukowców, opracował podstawy matematyczne, fizyczne i mechaniczne budowy rakiet i wyliczył, że prędkość ucieczki dla Ziemi – czyli prędkość potrzebna do wyrwania się spod wpływu ziemskiej grawitacji – wynosi ponad czterdzieści tysięcy kilometrów na godzinę, a więc o wiele więcej niż maksymalna prędkość, jaką można było wówczas osiągnąć, jadąc na końskim grzbiecie, która wynosiła około dwudziestu pięciu kilometrów na godzinę.

W 1903 roku opublikował swój słynny wzór, który pozwala wyznaczyć maksymalną prędkość rakiety, gdy dysponuje się daną jej masą i ilością paliwa. Wynika z niego, że związek między prędkością i ilością paliwa jest wykładniczy. Można by naiwnie sądzić, że jeśli chcemy podwoić prędkość rakiety, to musimy po prostu zwiększyć dwukrotnie ilość paliwa. Prawda jest jednak taka, że wymagana ilość paliwa rośnie wykładniczo ze wzrostem prędkości, dlatego każde zwiększenie prędkości wymaga dostarczenia ogromnych ilości paliwa.

Z tego wykładniczego związku jasno wynika, że do opuszczenia Ziemi potrzebne są gigantyczne ilości paliwa. Dzięki swojemu wzorowi Ciołkowski zdołał po raz pierwszy w historii oszacować, jaka ilość paliwa jest potrzebna, by dolecieć na Księżyc, a w dodatku dokonał tego na długo przed tym, zanim taka możliwość stała się realna.

Uczony kierował się zasadą, że „Ziemia jest naszą kołyską, ale nie można przecież spędzić całego życia w kołysce”, i był zwolennikiem nurtu filozoficznego nazywanego kosmizmem, zgodnie z którym badanie przestrzeni kosmicznej jest naszym przeznaczeniem. W 1911 roku napisał następujące słowa: „Postawić stopę na powierzchni planetoidy, trzymać w dłoni księżycowy kamień, zbudować ruchome stacje w eterycznej przestrzeni, skonstruować mieszkalne pierścienie wokół Ziemi, Księżyca i Słońca, oglądać Marsa z odległości kilkudziesięciu kilometrów, wylądować na jego satelitach, a może nawet i na jego powierzchni – czyż może być coś bardziej szalonego!”[5].

Ciołkowski był zbyt biedny, by przekształcić swoje równania matematyczne w prawdziwe modele rakiet. Ten kolejny krok zrobił Robert Goddard, konstruując prototypy, które okazały się później zaczątkiem programu badań kosmicznych.

Robert Goddard – ojciec techniki rakietowej

Robert Goddard zainteresował się naukami ścisłymi już w dzieciństwie, gdy przyglądał się, jak doprowadzano prąd elektryczny do kolejnych domów w jego rodzinnym mieście. Nabrał przekonania, że nauka zrewolucjonizuje kiedyś wszystkie aspekty naszego życia. Jego ojciec patrzył przychylnym okiem na zainteresowania syna, kupił mu teleskop i mikroskop, a także zaprenumerował dla niego czasopismo „Scientific American”. Robert zaczął eksperymentować z latawcami i balonami. Pewnego dnia natknął się w bibliotece na wielkie dzieło Newtona Matematyczne zasady filozofii przyrody i poznał zasady dynamiki. Niedługo potem całkowicie pochłonął go problem zastosowania praw Newtona do budowy rakiet.

Dzięki uporowi Goddarda jego zainteresowania zaczęły z czasem przybierać postać użytecznych rozwiązań naukowych. Osiągnął to, wprowadzając trzy nowe konstrukcje. Na początku eksperymentował z różnymi rodzajami paliwa i uświadomił sobie, że proch nie jest odpowiednim paliwem do napędu rakiet. Chińczycy wymyślili proch strzelniczy już przed wieloma stuleciami i wykorzystywali go do wystrzeliwania rac, ale proch pali się nierówno i w związku z tym konstruowane przez nich rakiety pozostały głównie zabawkami. Pierwszy przebłysk geniuszu Goddarda objawił się w chwili, gdy zastąpił proch paliwem ciekłym, którym można precyzyjnie sterować, tak by paliło się czysto i jednostajnie. Skonstruował rakietę z dwoma zbiornikami – w jednym znajdowało się paliwo, na przykład alkohol, a w drugim utleniacz, na przykład ciekły tlen. Za pomocą rurek i zaworów obie ciecze były doprowadzane do komory spalania, dzięki czemu Goddard uzyskał precyzyjnie sterowany wybuch, który można było wykorzystać do napędzania rakiety.

Później Goddard zwrócił uwagę na fakt, że gdy rakieta wzbija się w niebo, jej zbiorniki paliwa stopniowo się opróżniają. To naprowadziło go na pomysł wprowadzenia drugiego nowatorskiego rozwiązania – silników wielostopniowych, w których odrzuca się puste zbiorniki po paliwie, zmniejszając tym samym niepotrzebny balast. Dzięki temu udało mu się znacznie zwiększyć zasięg i wydajność rakiet.

Po trzecie, zastosował żyroskopy. Żyroskop jest urządzeniem, które po wprawieniu w ruch zawsze ustawia się w takim samym kierunku, nawet jeśli je obrócimy. Jeżeli na przykład oś żyroskopu wskazuje w kierunku Gwiazdy Polarnej, to w dalszym ciągu będzie na nią wskazywała, nawet po obróceniu całego urządzenia do góry nogami. To oznacza, że po zamontowaniu żyroskopu na pokładzie pojazdu kosmicznego można wykryć sytuację, w której statek zbacza z kursu, i odpowiednio sterując silnikami, przywrócić go na pierwotną trajektorię. Goddard uświadomił sobie, że zastosowanie żyroskopów pozwoli mu utrzymać rakietę na wyznaczonym kursie.

W 1926 roku dokonał pierwszego w historii udanego wystrzelenia rakiety na paliwo ciekłe. Uniosła się w powietrze na wysokość 12,5 metra, leciała przez 2,5 sekundy i wylądowała 56 metrów dalej w zagonie kapusty. (Miejsce tego historycznego wydarzenia jest obecnie ziemią świętą dla każdego specjalisty od technik rakietowych i zostało wprowadzone przez rząd Stanów Zjednoczonych na listę Narodowych Pomników Historycznych).

W swoim laboratorium w Clark College Goddard określił podstawową architekturę wszystkich chemicznych silników rakietowych. Dudniące donośnie olbrzymy, które startują obecnie z wyrzutni rakietowych na całym świecie, są bezpośrednimi potomkami budowanych przez niego prototypów.

Obiekt drwin

Mimo odniesionych sukcesów Goddard stał się dla dziennikarzy doskonałym chłopcem do bicia. Gdy w 1920 roku do prasy przedostała się informacja, że zupełnie poważnie rozważa on możliwość podróży kosmicznych, w gazecie „New York Times” ukazał się zgryźliwy artykuł, który z pewnością pogrążyłby każdego mniej wybitnego naukowca. „Byłoby absurdem, gdybyśmy stwierdzili, że profesor Goddard zatrudniony w Clark College […] nie ma pojęcia o związku między akcją i reakcją ani o tym, że do uzyskania reakcji wynikającej z trzeciej zasady dynamiki sama próżnia nie wystarczy – kpił autor artykułu. – Nie sposób jednak oprzeć się wrażeniu, że nie opanował wiedzy, którą wtłacza się do głów wszystkim uczniom szkół średnich”[6]. A w 1929 roku, gdy udało mu się wystrzelić kolejną ze swoich rakiet, w lokalnej gazecie ukazującej się w Worcester pojawił się szyderczy nagłówek: Rakieta na Księżyc chybia celu o 345 310 i ½ kilometra. Nie ulega wątpliwości, że dziennikarze z „Timesa” i innych czasopism nie rozumieli zasad dynamiki Newtona i błędnie uważali, że rakiety nie mogą się przemieszczać w próżni przestrzeni kosmicznej.

Podróżowanie w przestrzeni kosmicznej jest możliwe dzięki działaniu trzeciej zasady dynamiki Newtona, która stwierdza, że każdej akcji towarzyszy reakcja o takiej samej wartości, ale zwrócona w przeciwnym kierunku. Prawo to doskonale zna każde dziecko, które kiedykolwiek wypuściło z dłoni nadmuchany balon i z rozbawieniem przyglądało się, jak chaotycznie lata we wszystkie strony. W tym przypadku akcją jest pęd wylatującego powietrza, a reakcją – ruch samego balonu. Podobnie rzecz wygląda w przypadku rakiety, w której siłą wywołującą akcję jest wyrzut gorącego gazu z jej dysz, a reakcją – ruch do przodu samej rakiety, który następuje nawet w próżni przestrzeni kosmicznej.

Goddard zmarł w 1945 roku, nie doczekawszy dnia, w którym redakcja „New York Timesa” zamieściła skierowane do niego przeprosiny, wydrukowane po lądowaniu na Księżycu statku Apollo w 1969 roku. „Obecnie zostało ponad wszelką wątpliwość dowiedzione – czytamy w tym artykule – że rakiety mogą działać zarówno w próżni, jak i w atmosferze. Redakcja «New York Timesa» przeprasza za swój błąd”.

Rakiety na czas wojny i pokoju

W pierwszym okresie rozwoju technik rakietowych mieliśmy marzycieli, takich jak Ciołkowski, którzy przygotowali fizyczne i matematyczne podstawy podróży kosmicznych. W okresie drugim pojawili się ludzie tacy jak Goddard, którzy zbudowali pierwsze prototypy rakiet. W trzecim okresie natomiast specjalistami od technik rakietowych zaczęły się interesować rządy największych państw. Wernher von Braun wykorzystał projekty, marzenia i modele swoich poprzedników[7] i przy poparciu rządu Niemiec – a później Stanów Zjednoczonych – zbudował gigantyczne rakiety, dzięki którym udało nam się później dolecieć w końcu na Księżyc.

Najsłynniejszy ze wszystkich specjalistów od techniki rakietowej urodził się w arystokratycznej rodzinie. Ojciec barona Wernhera von Brauna był niemieckim ministrem rolnictwa za czasów Republiki Weimarskiej, a jego matka wywodziła się z królewskich rodów Francji, Danii, Szkocji i Anglii. W dzieciństwie von Braun był doskonale zapowiadającym się pianistą i skomponował nawet kilka własnych utworów muzycznych. Bez wątpienia mógł zostać słynnym muzykiem lub kompozytorem. Jego kariera przybrała jednak zupełnie inny obrót, gdy mama kupiła mu teleskop. Uległ fascynacji kosmosem. Pochłaniał książki fantastycznonaukowe i z wypiekami na twarzy śledził nowe rekordy prędkości ustanawiane przez samochody o napędzie rakietowym. W wieku dwunastu lat wywołał pewnego dnia kompletny chaos na zatłoczonych ulicach Berlina, przyczepił bowiem sznur ogni sztucznych do niedużego wózka, którym się zazwyczaj bawił. Był zachwycony, że wózek wystartował jak… rakieta. Policjanci nie podzielali jednak jego zachwytu. Von Braun trafił do aresztu, ale wkrótce potem go wypuszczono dzięki wpływom ojca. Jak wspominał z rozmarzeniem wiele lat później, „Wózek spisał się o wiele lepiej, niż sobie wyobrażałem. Pędził z szaloną prędkością przechylony na jeden bok, ciągnąc za sobą warkocz ognia niczym kometa. Gdy fajerwerki w końcu się wypaliły i wraz z ostatnim, głośnym hukiem przestały się sypać iskry, pojazd majestatycznie stanął w miejscu”.

Von Braun wyznał, że nigdy nie był dobry z matematyki, ale ponieważ tak bardzo pragnął skonstruować doskonałą rakietę, zmusił się do opanowania rachunku różniczkowego i całkowego, a także poznania praw Newtona i mechaniki podróży kosmicznych. Zdumionemu nauczycielowi wyjaśnił, że „zamierza polecieć na Księżyc”.

Rozpoczął studia doktoranckie z fizyki i w 1934 roku uzyskał stopień doktora. Przez cały okres studiów udzielał się też w amatorskim Berlińskim Towarzystwie Rakietowym, organizacji, której członkowie budowali rakiety z używanych części i testowali je później na wyludnionym studwudziestohektarowym terenie poza miastem. W tym samym roku, w którym von Braun obronił pracę doktorską, członkom towarzystwa udało się wystrzelić rakietę testową na wysokość ponad trzech kilometrów.

Von Braun mógł zostać profesorem fizyki na którymś z niemieckich uniwersytetów i pisać uczone artykuły z zakresu astronomii i astronautyki. W powietrzu wisiała jednak wojna i całe niemieckie społeczeństwo, włącznie z pracownikami naukowymi zatrudnionymi na uniwersytetach, zostało zmilitaryzowane. W przeciwieństwie do Roberta Goddarda, który bezskutecznie zabiegał o wsparcie finansowe armii amerykańskiej, von Braun spotkał się z zupełnie innym przyjęciem ze strony hitlerowskiego rządu. Niemieckie Ministerstwo Uzbrojenia i Amunicji, nieustannie poszukujące nowych rodzajów broni nadających się do wykorzystania podczas wojny, zwróciło uwagę na von Brauna i zaoferowało mu hojne wsparcie finansowe. Dokonania uczonego były tak ważne, że jego praca doktorska została objęta przez wojsko klauzulą tajności i została opublikowana dopiero w 1960 roku.

Nie ulega wątpliwości, że von Braun był apolityczny. Budowanie rakiet było jego jedyną pasją i skoro rząd zaproponował mu finansowanie badań, bez wahania się na to zgodził. Partia faszystowska przedstawiła mu propozycję, o jakiej mógł jedynie marzyć: stanowisko dyrektora ogromnego projektu, którego celem było wybudowanie rakiety przyszłości. Projekt miał niemal nieograniczony budżet i pracowała w nim cała niemiecka śmietanka naukowa. Von Braun zarzekał się później, że przyjęcie członkostwa w partii hitlerowskiej, a nawet w SS, wynikało ze standardowej procedury, jaką byli objęci wszyscy pracownicy rządowi, i w żadnym razie nie odzwierciedlało jego poglądów politycznych. Gdy jednak wchodzi się w konszachty z diabłem, trzeba się liczyć z tym, że prędzej czy później przyjdzie nam zapłacić wygórowaną cenę.

Budowa V-2

Pod kierownictwem von Brauna bazgroły i szkice Ciołkowskiego oraz prototypy Goddarda przybrały kształt rakiety Vergeltungswaffe-2 (broń odwetowa nr 2), zaawansowanego pocisku, który siał przerażenie w Londynie i Antwerpii, ponieważ potrafił zrównać z ziemią duże obszary miast. Rakieta V-2 była niewiarygodnie potężna. Modele Goddarda wyglądały przy niej niczym zabawki. Miała 14 metrów wysokości i ważyła ponad 12,5 tony. Mogła się przemieszczać z zawrotną prędkością 5760 kilometrów na godzinę i wzbijać na wysokość sięgającą około 100 kilometrów. Uderzała w cel z prędkością trzykrotnie większą od prędkości dźwięku bez żadnego ostrzeżenia poza podwójnym hukiem powstającym w wyniku przekroczenia bariery dźwięku. W dodatku jej zasięg wynosił ponad 300 kilometrów. Przed atakami rakietą tego typu nie można się było w żaden sposób obronić, ponieważ nikt nie potrafił śledzić jej lotu i żaden samolot nie był w stanie jej dogonić.

V-2 ustanowiła kilka rekordów świata, pozostawiając daleko w tyle wszystkie wcześniejsze dokonania naukowców pod względem prędkości i zasięgu rakiet. Była pierwszym sterowanym pociskiem balistycznym dalekiego zasięgu. Pierwsza przekroczyła barierę dźwięku. Poza tym, co jest najbardziej imponujące, V-2 była pierwszą rakietą, która uniosła się ponad ziemską atmosferę i wkroczyła w obszar przestrzeni kosmicznej.

Rząd brytyjski był całkowicie zdezorientowany użyciem tak zaawansowanej broni. Powstał tak duży zamęt, że przedstawiciele rządu nie potrafili w żaden sposób wyjaśnić, co się dzieje. Wymyślono historię, że wszystkie te wybuchy były spowodowane przez wadliwe rury doprowadzające gaz. Ponieważ jednak ludzie widzieli, że przerażające eksplozje są wywoływane przez coś, co spada z nieba, uderzające w miasto pociski nazywano sarkastycznie „latającymi rurami gazowymi”. Dopiero gdy hitlerowcy ogłosili, że wykorzystali w wojnie z Wielką Brytanią nowy rodzaj broni, Winston Churchill przyznał w końcu, że Anglia została zaatakowana rakietami.

Wydawało się, że przyszłość Europy i całej zachodniej cywilizacji zależy teraz od wyników pracy niewielkiej, odizolowanej grupki uczonych kierowanej przez von Brauna.

Okropieństwa wojny

Zaawansowane niemieckie rakiety spowodowały ogromne straty w ludziach. Na obszary kontrolowane przez aliantów wystrzelono ponad trzy tysiące pocisków V-2, które zabiły dziewięć tysięcy osób. Szacuje się, że liczba ofiar była jeszcze większa – i wynosiła co najmniej dwanaście tysięcy osób – ponieważ należy uwzględnić śmierć wielu tysięcy więźniów, którzy budowali rakiety V-2 w obozach pracy niewolniczej. Diabeł zażądał należnej mu ofiary. Von Braun zbyt późno się zorientował, że wplątał się sytuację, która całkowicie go przerosła.

Był zdruzgotany, gdy odwiedził jedno z miejsc, w których budowano rakiety. Jego przyjaciel zapamiętał, że po wizycie tam von Braun powiedział: „To jest prawdziwe piekło. W pierwszym odruchu podszedłem do jednego ze strażników z SS, żeby z nim porozmawiać, ale odpowiedział mi z niepozostawiającą złudzeń ostrością, że powinienem pilnować własnego nosa, jeśli sam nie chcę wylądować w pasiaku! […] Zrozumiałem, że wszelkie próby porozumienia się na gruncie humanitarnym są całkowicie bezcelowe”. Gdy innego z jego kolegów spytano o to, czy von Braun krytykował kiedykolwiek istnienie obozów śmierci, odparł: „Gdyby to zrobił, to jak sądzę, zastrzelono by go na miejscu”.

Von Braun stał się pionkiem w ręku potwora, którego sam poniekąd stworzył. W 1944 roku, gdy działania wojenne przybrały niepomyślny dla Niemców obrót, upił się na jednym z przyjęć i powiedział, że ta wojna nie zmierza w dobrym kierunku. Jego od samego początku interesowało tylko budowanie rakiet. Dodał też, że żałuje, iż jego rakiety są wykorzystywane do przenoszenia pocisków, a nie do podróży w kosmos. Niestety, na przyjęciu był szpieg i gdy jego komentarze zostały przekazane odpowiednim władzom, uczony został aresztowany przez gestapo. Spędził dwa tygodnie w celi więziennej w Polsce, nie wiedząc, czy zostanie rozstrzelany. Gdy Hitler zastanawiał się nad jego losem, pojawiły się jeszcze inne zarzuty pod jego adresem, między innymi oskarżano go o sympatyzowanie z komunistami. Niektórzy funkcjonariusze obawiali się, że może uciec do Anglii albo sabotować budowę rakiet V-2.

Ostatecznie, za sprawą osobistego wstawiennictwa Alberta Speera, Hitler postanowił darować życie von Braunowi, uznając, że wciąż jest potrzebny do budowy rakiet V-2.

Program konstrukcji tej broni wyprzedzał inne tego typu przedsięwzięcia o całe dziesięciolecia, ale same pociski rakietowe osiągnęły gotowość bojową dopiero pod koniec 1944 roku, a to było już zbyt późno, by powstrzymać upadek hitlerowskiego imperium, ponieważ Armia Czerwona i wojska aliantów zbliżały się do Berlina.

W 1945 roku von Braun razem z setką asystentów oddał się w ręce aliantów. Cały zespół von Brauna, wraz z trzystoma wagonami rakiet V-2 i części służących do ich budowy, został przemycony do Stanów Zjednoczonych. Działania te stanowiły część większego programu o kryptonimie „Operacja Spinacz”, którego celem były przesłuchiwanie i rekrutacja uczonych pracujących dla hitlerowców.

Armia amerykańska przyjrzała się uważnie konstrukcji rakiet V-2, które ostatecznie stały się podstawą programu budowy rakiet Redstone, natomiast kartoteki von Brauna i jego współpracowników zostały „oczyszczone” z informacji o współpracy z faszystami. Niezwykle dwuznaczna rola von Brauna w działaniach hitlerowskiego rządu nadal jednak kładła się na jego dokonaniach długim cieniem. Komik Mort Sahl podsumował jego karierę gorzkim żartem: „Sięgam do gwiazd, ale czasami uderzam w Londyn”. Natomiast w jednej ze swoich piosenek Tom Lehrer śpiewa: „Grunt, by rakieta oderwała się od ziemi. A gdzie spadnie? To już nie moja sprawa”[8].

Technika rakietowa i rywalizacja supermocarstw

W latach dwudziestych i trzydziestych XX stulecia rząd Stanów Zjednoczonych zaprzepaścił ogromną szansę, gdy nie zwrócił uwagi na nowatorskie badania, które Goddard prowadził na własnym podwórku. Druga ważna okazja przeszła amerykańskiemu rządowi koło nosa zaraz po wojnie, po sprowadzeniu do kraju von Brauna. W latach pięćdziesiątych Wernher von Braun i jego współpracownicy tkwili w stanie zawieszenia, ponieważ nikt nie postawił przed nimi żadnego konkretnego celu. Ostatecznie górę wzięła rywalizacja wewnętrzna pomiędzy poszczególnymi rodzajami wojsk. Jednostki lądowe, w których pracował von Braun, skonstruowały rakietę Redstone, natomiast marynarka wojenna stworzyła pocisk Vanguard, a siły powietrzne – rakietę Atlas.

Ponieważ wojsko nie stawiało mu zbyt wygórowanych wymagań, von Braun zainteresował się popularyzacją nauki. Razem z Waltem Disneyem stworzył serię animowanych programów telewizyjnych, które rozbudziły wyobraźnię wielu przyszłych specjalistów od techniki rakietowej. W programach tych von Braun przedstawił ogólny zarys ogromnego programu naukowego, którego celem miało być wylądowanie na Księżycu, a także zbudowanie floty statków mogących dolecieć do Marsa.

Podczas gdy amerykański program budowy rakiet był realizowany zrywami, Rosjanie robili szybkie postępy w realizacji własnego planu. Józef Stalin i Nikita Chruszczow zdawali sobie sprawę, jak duże znaczenie strategiczne ma program badań kosmicznych, i nadali tym pracom najwyższy priorytet. Na czele radzieckiego programu badawczego stanął Siergiej Korolow, ale wszelkie informacje na jego temat były utrzymywane w ścisłej tajemnicy. Przez całe lata mówiono o nim jedynie w zawoalowany sposób, nazywając go „głównym projektantem” lub „inżynierem”. Rosjanie także przechwycili kilku inżynierów, którzy pracowali wcześniej przy budowie rakiet V-2, i przewieźli ich do Związku Radzieckiego. Pod ich kierunkiem rosyjscy naukowcy odtworzyli podstawowy schemat budowy V-2 i szybko wybudowali serię własnych rakiet opartych na takiej samej konstrukcji. W gruncie rzeczy arsenały amerykańskiej i radzieckiej armii bazowały na zmodyfikowanych lub poskładanych naprędce wersjach rakiet V-2, które z kolei wywodziły się z nowatorskich prototypów Goddarda[9].

Jednym z głównych celów zarówno Stanów Zjednoczonych, jak i Związku Radzieckiego było wystrzelenie pierwszego sztucznego satelity. Na taki pomysł pierwszy wpadł sam Isaac Newton. W uwadze do przytaczanego często diagramu stwierdził, że jeśli wystrzelimy kulę armatnią z wierzchołka góry, to spadnie ona niedaleko podstawy wzniesienia. Analizując swoje równania, zauważył jednak, że jeśli nadamy kuli większą prędkość, to doleci dalej. A jeżeli wystrzelimy ją z odpowiednio dużą prędkością, to wykona pełne okrążenie wokół Ziemi i tym samym stanie się jej satelitą. W ten sposób Newton doszedł do niezwykle ważnego wniosku: jeśli zastąpimy kulę armatnią Księżycem, to równania ruchu powinny pozwolić na wyznaczenie dokładnego kształtu orbity naszego satelity.

Analizując swój eksperyment myślowy z kulą armatnią, postawił kluczowe pytanie: skoro jabłko spada z drzewa, to czy Księżyc również musi spadać? Skoro kula armatnia krążąca wokół Ziemi znajduje się w stanie spadku swobodnego, to czy w takim samym stanie znajduje się także nasz satelita? Rozważania Newtona zapoczątkowały jedną z największych rewolucji w historii ludzkości. Dzięki jego równaniom mogliśmy teraz wyznaczać tor ruchu kul armatnich, księżyców, planet – niemal wszystkiego. Wykorzystując zasady dynamiki Newtona, możemy na przykład bez trudu wyliczyć, że jeśli chcemy, by kula armatnia okrążała Ziemię po orbicie, to musimy ją wystrzelić z prędkością 28 500 kilometrów na godzinę.

Wizja Newtona stała się rzeczywistością, gdy w październiku 1957 roku Rosjanie wysłali w kosmos pierwszego w historii sztucznego satelitę.

Era Sputnika

Jakże ogromnego szoku doznali Amerykanie, gdy dotarła do nich wieść o wystrzeleniu Sputnika. Społeczeństwo Stanów Zjednoczonych szybko uświadomiło sobie, że fakt ten oznacza, iż Rosjanie są największą potęgą na świecie w dziedzinie technik rakietowych. Upokorzenie było tym większe, że dwa miesiące wcześniej międzynarodowa telewizja transmitowała wystrzelenie przez marynarkę wojenną rakiety Vanguard, które zakończyło się kompletną porażką. Doskonale pamiętam, jak błagałem wówczas mamę, by pozwoliła mi oglądać telewizję do późna w nocy, żeby zobaczyć start rakiety. Z dużą niechęcią w końcu się zgodziła. Byłem zrozpaczony, gdy rakieta Vanguard uniosła się w powietrze zaledwie na wysokość jednego metra, a potem zaraz opadła na ziemię, przewracając się na bok i niszcząc całą wyrzutnię rakietową przy wtórze potężnego, oślepiającego wybuchu. Wyraźnie widziałem, jak szpiczasty koniec na górze rakiety, w którym znajdował się satelita, uderzył w ziemię i zniknął w kuli ognia.

Do kolejnego upokorzenia doszło kilka miesięcy później, gdy start drugiej rakiety Vanguard również zakończył się całkowitą klapą. Prasa miała używanie – dziennikarze nazywali amerykańską rakietę „Klapnik” i „Kaputnik”. Przedstawiciel Związku Radzieckiego w ONZ żartował nawet, że jego kraj powinien zaproponować Stanom Zjednoczonym jakąś pomoc.

Próbując się otrząsnąć po tym dotkliwym medialnym ciosie, jakiego doznała duma narodowa Amerykanów, rząd Stanów Zjednoczonych polecił von Braunowi, by rozpoczął przygotowania do jak najszybszego wystrzelenia satelity Explorer I za pomocą rakiety Juno I. Konstrukcja tej rakiety bazowała na budowie modelu Redstone, która z kolei była oparta na V-2.

Ale Rosjanie mieli w rękawie jeszcze kilka asów. W ciągu paru następnych lat w serwisach informacyjnych pojawiały się doniesienia o kolejnych osiągnięciach Związku Radzieckiego:

1957: satelita Sputnik 2 po raz pierwszy w historii wyniósł na orbitę zwierzę, psa Łajkę,

1957: sonda Łuna 1 jako pierwsza w historii przeleciała w pobliżu Księżyca,

1959: sonda Łuna 2 jako pierwsza w historii uderzyła w powierzchnię Księżyca,

1959: sonda Łuna 3 stała się pierwszym w historii pojazdem rakietowym, który sfotografował ciemną stronę Księżyca,

1960: satelita Sputnik 5 jako pierwszy w historii sprowadził bezpiecznie na Ziemię zwierzęta, które odbyły podróż kosmiczną,

1961: sonda Wenera 1 jako pierwsza w historii przeleciała w pobliżu Wenus.

Koronnym osiągnięciem radzieckiego programu lotów kosmicznych było wystrzelenie na orbitę okołoziemską w 1961 roku Jurija Gagarina i sprowadzenie go bezpiecznie na Ziemię.

Dobrze pamiętam tamte lata, gdy Sputnik siał panikę w całych Stanach Zjednoczonych. Jak to możliwe, że pozornie zacofany kraj, taki jak Związek Radziecki, nagle tak bardzo nas wyprzedził?

Komentatorzy doszli do wniosku, że podstawowa przyczyna tej klęski tkwi w systemie edukacyjnym USA. Amerykańscy studenci pozostawali w tyle za rosyjskimi. Ruszyła gorączkowa kampania, której celem było skierowanie funduszy, zasobów i uwagi mediów na problem wychowania nowego pokolenia amerykańskich uczonych, którzy mogliby podjąć rywalizację z Rosjanami. W publikowanych w tamtym okresie artykułach pojawiały się stwierdzenia takie jak: „Iwan potrafi czytać, a Johnny jest analfabetą”.

Z tych trudnych czasów zrodziło się pokolenie Sputnika, rzesza studentów, którzy uznali, że ich patriotycznym obowiązkiem jest zostać fizykiem, chemikiem lub specjalistą od technik rakietowych.

Prezydent Dwight Eisenhower znalazł się pod ogromną presją wojskowych, którzy chcieli przejąć kontrolę nad amerykańskim programem badań kosmicznych, ale odważnie obstawał przy konieczności zachowania cywilnego nadzoru nad tymi badaniami i stworzył NASA. Później prezydent John F. Kennedy, w reakcji na lot kosmiczny Gagarina, wezwał wszystkich do wzmożenia wysiłków, by pierwszy człowiek mógł wylądować na Księżycu jeszcze przed końcem dekady.

To wezwanie poderwało do działania cały kraj. W 1966 roku na realizację programu księżycowego przeznaczono niebagatelną kwotę wynoszącą 5,5 procent budżetu federalnego USA. NASA, jak zwykle, postępowała bardzo ostrożnie, realizując całą serię kolejnych misji, których celem było udoskonalenie rozwiązań technicznych potrzebnych do wylądowania na Księżycu. Najpierw zbudowano jednoosobowy pojazd Mercury, potem powstał dwuosobowy Gemini i wreszcie skonstruowano statek Apollo zabierający na pokład trzy osoby. Specjaliści z NASA bardzo ostrożnie przygotowywali też każdy kolejny krok planowanej misji kosmicznej. Najpierw astronauci opuścili bezpieczne schronienie statku kosmicznego i wykonali pierwszy spacer w kosmosie. Potem opanowali skomplikowaną sztukę łączenia ze sobą dwóch statków kosmicznych. Następnie wykonali pełne okrążenie po orbicie wokół Księżyca, ale bez lądowania na jego powierzchni. Po sprawdzeniu wszystkich tych kroków specjaliści z NASA uznali, że są gotowi do wysłania astronautów bezpośrednio na Księżyc.

Von Brauna poproszono o pomoc przy budowie rakiety Saturn V, która miała być największą, jaką kiedykolwiek skonstruowano. Okazała się prawdziwym cudem inżynierii. Była o 64 metry wyższa niż Statua Wolności. Mogła wynieść na ziemską orbitę ładunek o ciężarze 140 ton. Najważniejsze w tym wszystkim było jednak to, że potrafiła rozpędzić tak duży ciężar do prędkości przekraczającej czterdzieści tysięcy kilometrów na godzinę, a więc większej od prędkości ucieczki z Ziemi.

NASA przez cały czas liczyła się z możliwością, że misja może się zakończyć tragiczną katastrofą. Prezydent Richard Nixon miał przygotowane dwa przemówienia telewizyjne podsumowujące zakończenie misji Apollo 11. W jednym z nich miał poinformować Amerykanów, że misja zakończyła się porażką i amerykańscy astronauci ponieśli śmierć na powierzchni Księżyca. Prawdę mówiąc, niewiele brakowało, by taki scenariusz się ziścił. W ostatnich sekundach przed lądowaniem modułu księżycowego w kapsule rozległ się alarm komputera. Neil Armstrong natychmiast przeszedł na sterowanie ręczne i łagodnie posadził pojazd na księżycowej powierzchni. Późniejsza analiza wykazała, że astronauci mieli wtedy zapas paliwa wystarczający tylko na pięćdziesiąt sekund – gdyby go zabrakło, kapsuła mogła się rozbić.

Na szczęście 20 lipca 1969 roku prezydent Nixon mógł wygłosić to drugie przemówienie, w którym gratulował astronautom udanego lądowania. Do dzisiejszego dnia rakieta Saturn V jest jedynym silnikiem rakietowym, która wyniósł ludzi poza obszar niskich orbit okołoziemskich. To zdumiewające, ale spisała się bez zarzutu. W sumie wybudowano piętnaście rakiet Saturn, z czego trzynaście wysłano w kosmos i nigdy nie doszło do żadnego wypadku. Ogółem w okresie od grudnia 1968 do grudnia 1972 roku rakiety Saturn V wyniosły w pobliże Księżyca lub na jego powierzchnię dwudziestu czterech astronautów. Zupełnie zasłużenie ci biorący udział w programie Apollo byli wszędzie witani jak bohaterowie, którzy przywrócili krajowi dobre imię.

Rosjanie również bardzo intensywnie zaangażowali się w wyścig na Księżyc. Napotkali jednak kilka przeszkód. W 1966 roku zmarł Korolow, który kierował radzieckim programem rakietowym. Wystąpiły też cztery awarie rakiety N1, która miała zabrać radzieckich astronautów na Księżyc. Decydujące znaczenie miał chyba jednak fakt, że radziecka gospodarka, przechodząca przez okres trudności spowodowanych zimną wojną, nie mogła się równać z gospodarką amerykańską, która była od niej ponad dwa razy większa.

Zagubieni w kosmosie

Pamiętam chwilę, w której Neil Armstrong i Buzz Aldrin postawili stopy na Księżycu. Stało się to w lipcu 1969 roku. Byłem wówczas w amerykańskim wojsku na ćwiczeniach piechoty w Fort Lewis w stanie Waszyngton i zastanawiałem się, czy wyślą mnie do Wietnamu. Odczuwałem dreszcz emocji wywołany tym, że oto na moich oczach rodzi się historia, ale jednocześnie byłem przygnębiony, ponieważ przez cały czas towarzyszyła mi świadomość, że jeśli zginę na polu walki, nie będę mógł podzielić się wspomnieniami z historycznego lądowania na Księżycu z moimi przyszłymi dziećmi.

Po ostatnim locie rakiety Saturn V w 1972 roku społeczeństwo amerykańskie zaczęło się interesować innymi sprawami. Ruszyła kampania walki z ubóstwem, a wojna w Wietnamie pochłaniała coraz więcej ofiar i pieniędzy. Nagle okazało się, że loty na Księżyc są zbędnym luksusem, gdy Amerykanie cierpią głód w kraju i giną za granicą.

Astronomiczny koszt realizacji programu badań kosmicznych był nie do zaakceptowania. Zaczęto snuć plany, jak powinien się on zmienić po epoce lotów statków Apollo. Rozważano kilka propozycji. Jedna kładła nacisk na budowę bezzałogowych rakiet kosmicznych. Za taką koncepcją opowiadały się wojsko, przemysł i grupy uczonych, których mniej interesowało dokonywanie bohaterskich wyczynów, a bardziej zależało im na wysyłaniu w kosmos cennych urządzeń. Inna propozycja podkreślała konieczność wysłania w kosmos ludzi. Brutalna rzeczywistość jest taka, że zawsze było łatwiej przekonać Kongres i podatników do wysupłania środków na wysłanie w kosmos astronautów niż jakiejś bezimiennej sondy kosmicznej. Jeden z kongresmenów jednoznacznie powiedział kiedyś: „Skoro nie ma bohaterów, nie ma i dolarów”.

Obu grupom zależało na możliwości wykonywania szybkich i tanich lotów kosmicznych zamiast kosztownych misji realizowanych raz na kilka lat. W efekcie powstała jednak dziwna hybryda, która nikogo nie zadowoliła. Astronauci byli wysyłani w kosmos razem z ładunkiem i przyrządami.

Przyjęty kompromis doprowadził do powstania promów kosmicznych, które rozpoczęły loty w 1981 roku. Statki te były cudem techniki, w którym wykorzystano zaawansowane rozwiązania techniczne i wiedzę zdobytą w ciągu minionych dziesięcioleci. Potrafiły wynieść na orbitę ponad 27 ton ładunku i przycumować do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W przeciwieństwie do modułów kosmicznych Apollo, które wycofywano z użycia po każdym locie, promy kosmiczne zostały zaprojektowane w taki sposób, by przynajmniej niektóre ich elementy mogły być użyte ponownie. Mogły zabierać w kosmos siedmiu astronautów, a potem sprowadzić ich z powrotem na Ziemię, zupełnie jak samoloty. W efekcie loty kosmiczne zaczęły się wszystkim wydawać czymś zupełnie zwyczajnym. Amerykanie przyzwyczaili się do widoku astronautów machających do widzów podczas kolejnej wizyty na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, która powstała dzięki porozumieniu wielu krajów ponoszących koszt jej budowy i utrzymania.

Z biegiem czasu w programie budowy wahadłowców kosmicznych zaczęły się pojawiać problemy. Choć jednym z głównych celów konstrukcji takich statków było ograniczenie nakładów pieniężnych na realizację misji kosmicznych, to jednak koszty projektu zaczęły rosnąć do tego stopnia, że każdy start wahadłowca pochłaniał około jednego miliarda dolarów. Koszt wysłania wahadłowcem dowolnego ładunku na niską orbitę okołoziemską wynosił około 90 000 dolarów za kilogram, a więc około czterokrotnie więcej niż za pomocą innych dostępnych środków transportu. Firmy wolały zatem umieszczać satelity na orbicie za pomocą konwencjonalnych rakiet, ponieważ tak było znacznie taniej. Poza tym loty odbywały się bardzo rzadko, z wielomiesięcznymi odstępami między jednym i drugim startem wahadłowca. Nawet Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych były zirytowane tymi ograniczeniami i ostatecznie zrezygnowały z udziału w niektórych planowanych lotach wahadłowca, wybierając inne możliwości wykonania swoich misji.

Fizyk Freeman Dyson z Instytutu Badań Zaawansowanych w Princeton ma własne przemyślenia na temat tego, dlaczego program promów kosmicznych nie spełnił pokładanych w nim nadziei. Jeśli spojrzymy na historię rozwoju kolei, zauważymy, że na początku tymi samymi pociągami przewożono zarówno pasażerów, jak i towary. Później jednak okazało się, że przewóz towarów i ruch pasażerski mają inne priorytety i potrzeby, i ostatecznie obie gałęzie kolejnictwa oddzieliły się od siebie, co zaowocowało wzrostem wydajności i obniżeniem kosztów. W programie lotów promów kosmicznych nigdy jednak nie doszło do takiego podziału i przez cały czas w realizowanych misjach trzeba było jednocześnie uwzględniać potrzeby „komercyjne” i „konsumenckie”. Zamiast stać się „wszystkim dla wszystkich”, program ten okazał się „niczym dla nikogo”, szczególnie gdy zaczęło dochodzić do przekraczania kosztów i opóźniania lotów.

Sprawy przybrały jeszcze gorszy obrót po dwóch katastrofach promów Challenger i Columbia, w których zginęło czternaścioro dzielnych astronautów. Te wypadki osłabiły poparcie opinii publicznej, prywatnych przedsiębiorstw i organów rządowych dla realizacji programu badań kosmicznych. Jak zauważyli fizycy James i Gregory Benfordowie: „Kongres zaczął postrzegać NASA głównie jako państwowego pracodawcę, a nie jako agencję zajmującą się podbojem kosmosu”. Benfordowie zwrócili również uwagę na to, że „w stacji kosmicznej wykonano zaskakująco mało użytecznych badań naukowych. […] Stacja okazała się obozem rozbitym w kosmosie, a nie miejscem, w którym badano by możliwość zamieszkania człowieka poza Ziemią”[10].

Bez wiatru zimnej wojny w żaglach program lotów kosmicznych szybko utracił fundusze i impet. W czasach gorączki programu Apollo żartowano, że NASA mogła wystąpić do Kongresu o fundusze, uzasadniając swoją potrzebę jednym tylko słowem: „Rosja!”. Słysząc to, kongresmeni szybko wyciągali książeczkę czekową i pytali jedynie: „Ile?”. Jednak te czasy bezpowrotnie minęły. Jak powiedział Isaac Asimov, strzeliliśmy gola… a potem zabraliśmy piłkę z boiska i poszliśmy do domu.

Kulminacja kryzysu nastąpiła w 2011 roku, gdy były prezydent Barack Obama zgotował nam nową „masakrę w dniu świętego Walentego”. Jednym ruchem ręki przerwał realizację programu Constellation (który był następcą programu budowy promów kosmicznych), programu księżycowego i przygotowań do lotu na Marsa. Aby zmniejszyć obciążenie podatkowe obywateli, wycofał środki, które były przeznaczone na realizację tych programów, w nadziei, że różnicę pokryje sektor prywatny. Dwudziestotysięczna armia doświadczonych pracowników programu kosmicznego znalazła się nagle bez pracy, a NASA pozbyła się zbiorowej mądrości swoich najlepszych specjalistów. Największym upokorzeniem było to, że amerykańscy astronauci, po dziesięcioleciach równorzędnej rywalizacji z Rosjanami, zostali teraz zmuszeni do latania w roli pasażerów rosyjskimi rakietami. Wydawało się, że złote czasy badań kosmosu odeszły w zapomnienie; gorzej już być nie mogło.

Sedno problemu można zawrzeć w jednym pięcioliterowym słowie: k-o-s-z-t. Umieszczenie kilograma dowolnego ładunku na bliskiej orbicie okołoziemskiej kosztuje 22 000 dolarów. Gdyby nasze ciało było zbudowane z czystego złota, byłoby warte mniej więcej tyle, ile kosztowałoby wyniesienie go na orbitę. Koszt zawiezienia ładunku na Księżyc może bez trudu wynieść 220 000 dolarów za kilogram. A przewiezienie różnych rzeczy na Marsa kosztuje powyżej dwóch milionów dolarów za kilogram. Szacuje się, że całkowity koszt wysłania astronautów na tę planetę będzie wynosił od 400 do 500 miliardów dolarów.

Mieszkam w Nowym Jorku, ale dzień, w którym prom kosmiczny przyjechał do naszego miasta, napełnił mnie smutkiem. Choć turyści ustawiali się w szpalerach i wiwatowali na widok wahadłowca przejeżdżającego ulicami miasta, moment ten oznaczał koniec pewnej epoki. Prom kosmiczny został wystawiony jako eksponat muzealny i ostatecznie spoczął przy pomoście na końcu Czterdziestej Drugiej Ulicy. Ponieważ nie zanosiło się na to, by powstał jakiś następca wahadłowców, poczułem się wtedy, jak gdybyśmy całkowicie porzucili naukę, a więc i swoją przyszłość.

Gdy spoglądam na te ponure dni z dzisiejszej perspektywy, czasami przypomina mi się, co się stało z wielką flotą cesarstwa chińskiego w XV stuleciu. W tamtych czasach Chińczycy byli niekwestionowanymi liderami w badaniach naukowych i odkrywaniu nowych lądów. Wymyślili proch strzelniczy, kompas i maszynę drukarską. Żaden kraj nie dorównywał im pod względem potęgi armii i rozwoju technicznego. W średniowiecznej Europie toczyły się wówczas wyniszczające wojny religijne, inkwizycja prowadziła polowania na czarownice, wszędzie szerzyły się zabobony, wielcy uczeni i wizjonerzy, tacy jak Giordano Bruno i Galileusz, ginęli na stosie lub byli zamykani w areszcie domowym, a ich dzieła trafiały na indeks ksiąg zakazanych. W tamtym okresie Europa importowała najnowsze wynalazki i na pewno nie była źródłem postępu.

Cesarz chiński zorganizował najambitniejszą w historii wyprawę morską. Pod dowództwem admirała Zheng He wysłał w podróż dwadzieścia osiem tysięcy marynarzy na pokładzie 317 olbrzymich okrętów, z których każdy był pięciokrotnie dłuższy od statków Kolumba. Świat nie ujrzy kolejnej wyprawy przygotowanej z takim rozmachem przez następne czterysta lat. Nie raz, ale siedmiokrotnie, w latach 1405–1433, admirał Zheng He przemierzał znany świat, opłynął Azję Południowo-Wschodnią, minął Bliski Wschód i ostatecznie dotarł do Afryki Wschodniej. Zachowały się stare ryciny przedstawiające dziwne zwierzęta, takie jak żyrafy, które przywieziono z tej ekspedycji i pokazywano na dworze cesarskim.

Po śmierci cesarza nowi władcy stwierdzili jednak, że nie interesują ich wyprawy morskie ani odkrycia. Wydali nawet dekret zakazujący obywatelom cesarstwa posiadania łodzi. Samą flotę zostawiono na pastwę losu i pozwolono, by spłonęła, a wszystkie opisy wielkich dokonań admirała Zheng He zostały utajnione. Następni cesarze w zasadzie całkowicie odcięli Chiny od zewnętrznego świata. Państwo skupiło się na sobie, co przyniosło katastrofalne konsekwencje i doprowadziło ostatecznie do upadku kraju, jego całkowitej zapaści, chaosu, wojny domowej i rewolucji.

Czasami zastanawiam się nad tym, jak niewiele trzeba, by naród pogrążył się w samozadowoleniu i degrengoladzie po całych dziesięcioleciach osiągnięć zdumiewających cały świat. Ponieważ nauka jest silnikiem napędowym dobrobytu, kraje zaprzestające badań naukowych i technicznych wkraczają ostatecznie na drogę prowadzącą nieubłaganie do upadku.

W podobny sposób doszło do rozpadu amerykańskiego programu badań kosmicznych. Obecnie jednak okoliczności polityczne i gospodarcze powoli się zmieniają. Na scenie pojawili się nowi gracze. Nieustraszonych astronautów zastąpili szykowni, przedsiębiorczy miliarderzy. Nowe idee, nowa energia i nowe fundusze są siłą napędową tego odrodzenia. Czy jednak taka kombinacja środków prywatnych i państwowych funduszy przygotuje nam drogę do nieba?

CIĄG DALSZY DOSTĘPNY W PEŁNEJ, PŁATNEJ WERSJI

4 Trzy zasady dynamiki Newtona brzmią następująco:

•Poruszające się ciało pozostanie w ruchu, jeśli nie działa na nie żadna zewnętrzna siła. (Oznacza to, że po wystrzeleniu w kosmos sondzie wystarczy niewielka ilość paliwa, by dotrzeć do odległych planet, ponieważ z uwagi na brak tarcia w kosmosie sonda może pokonać większą część drogi siłą rozpędu).

•Siła równa się masa razy przyspieszenie. Jest to podstawowe prawo mechaniki newtonowskiej, dzięki któremu możemy budować drapacze chmur, mosty i fabryki. Na wszystkich uniwersytetach studenci fizyki przez większą część pierwszego roku zajmują się w zasadzie wyłącznie rozwiązywaniem tego równania dla różnych układów mechanicznych.

•Każdej akcji towarzyszy taka sama co do wartości, ale przeciwnie skierowana reakcja. Ta zasada wyjaśnia, dlaczego rakiety mogą się przemieszczać w przestrzeni kosmicznej.

Prawa te sprawdzają się doskonale w sytuacji, gdy interesuje nas wysłanie sond kosmicznych do różnych miejsc Układu Słonecznego. Załamują się jednak w kilku ważnych przypadkach: (a) gdy mamy do czynienia z ogromnymi prędkościami zbliżonymi do prędkości światła, (b) gdy występują bardzo silne pola grawitacyjne, takie jak pola w pobliżu czarnych dziur, oraz (c) gdy interesują nas niezwykle małe odległości, takie jak występujące we wnętrzu atomu. Wówczas potrzebna jest teoria względności Einsteina i mechanika kwantowa.

5 Cyt. za: Chris Impey, Beyond (Dalej), W.W. Norton, Nowy Jork 2015, s. 27.

6 Ibid., s. 30.

7 Historycy nadal się spierają o to, w jak dużym stopniu pionierzy tacy jak Ciołkowski, Goddard i von Braun wzajemnie się inspirowali. Niektórzy utrzymują, że uczeni ci pracowali niemal w całkowitym odosobnieniu i niezależnie od siebie odkryli te same prawdy. Inni twierdzą, że dochodziło między nimi do dużej interakcji, szczególnie że większość wyników ich prac ukazywała się w prasie specjalistycznej. Wiadomo jednak, że hitlerowcy kontaktowali się z Goddardem i prosili go o opinię w różnych kwestiach. Możemy więc bezpiecznie założyć, że ponieważ von Braun współpracował z niemieckim rządem, musiał doskonale znać osiągnięcia swoich poprzedników.

8 Zob. Lance Morrow, The Moon and the Clones (Księżyc i klony), „Time”, 3 sierpnia 1998. Więcej informacji na temat politycznej spuścizny von Brauna można znaleźć w książce Michaela J. Neufelda, Von Braun, przeł. Dorota Kozińska, Leszek Erenfeicht, Świat Książki – Grupa Wydawnicza Weltbild, Warszawa 2011. W przedstawionej tu relacji wykorzystałem również informacje pochodzące z wywiadu radiowego, który przeprowadziłem z Michaelem Neufeldem we wrześniu 2007 roku. Napisano wiele innych książek i artykułów o tym wielkim uczonym, który zapoczątkował epokę badań kosmicznych, ale swoje prace finansował ze środków otrzymanych od hitlerowskiego rządu, i autorzy tych publikacji dochodzą do bardzo różnych wniosków.

9 Zob. Rex Hall, David Shayler, The Rocket Men: Vostok and Voskhod, the First Soviet Manned Spaceflights (Faceci od rakiet: Wostok i Woschod, pierwsze radzieckie załogowe loty kosmiczne), Springer Verlag, Nowy Jork 2001.

10 Zob. Gregory Benford, James Benford, Starship Century (Statek kosmiczny Stulecie), Lucky Bat Books, Nowy Jork 2014, s. 3.

Spis treści

Podziękowania

Prolog

Wprowadzenie: powstanie gatunku wieloplanetarnego

CZĘŚĆ I. Opuszczamy Ziemię

Przygotowania do startu

Ciołkowski – samotny wizjoner

Robert Goddard – ojciec techniki rakietowej

Obiekt drwin

Rakiety na czas wojny i pokoju

Budowa V-2

Okropieństwa wojny

Technika rakietowa i rywalizacja supermocarstw

Era Sputnika

Zagubieni w kosmosie