Odkrycie wody na Srebrnym Globie - MOKRA STRONA KSIĘŻYCA

Stanisław Mrówczyński

Naukowcy z NASA oznajmili, że sonda Lunar Prospector wykryła obecność znacznych ilości zamarzniętej wody w przybiegunowych, dotychczas niezbadanych obszarach Księżyca. Marzenia fantastów o budowie kosmicznej stacji na Srebrnym Globie stały się bardziej realne.

Przygotowując misję Księżycowego Poszukiwacza (ang. Lunar Prospector) Amerykanie wznowili po dwudziestu pięciu latach program badań jedynego naturalnego satelity naszej planety. Od czasów wypraw statków Apollo, których ukoronowaniem był spacer Armstronga i Aldrina po księżycowym Oceanie Spokoju, badania kosmiczne uległy istotnym przeobrażeniom. W okresie zimnej wojny były one elementem współzawodnictwa supermocarstw, więc nie szczędzono funduszy. Można było zrealizować niemal wszystko, na co tylko pozwalał poziom techniki. W lat 90-tych środki finansowe radykalnie zmniejszono. Liczne projekty stały się nierealne nie z powodów ograniczeń technologicznych, lecz ze względu na koszty. Tak na przykład wysłanie ludzi na Mrasa jest już teraz technicznie wykonalne, lecz w obecnej sytuacji zupełnie niemożliwe. Budżet takiego przedsięwzięcia musiałby wynosić jakieś 100 miliardów dolarów. Dopóki więc nie zostanie znalezione rozwiązanie wielokrotnie tańsze, człowiek nie stanie na powierzchni Czerwonej Planety.

W nowej sytuacji NASA zaproponowała program ,,szybciej, lepiej, taniej''. Zgodnie z jego strategią badania kosmiczne mają być kontynuowane dzięki małym i realizowanym w krótkim czasie projektom niskobudżetowym. Ponieważ koszt kosmicznych wypraw określa w znacznej mierze wielkość ładunku, który rakieta nośna umieszcza na orbicie okołoziemskiej, wprowadzono wymóg maksymalnej miniaturyzacji wszystkich urządzeń wysyłanych w kosmos. Spektakularnym sukcesem nowego podejścia okazała się misja sondy Pathfinder, która 4 lipca 1997 roku, w amerykańskie święto niepodległości, wylądowała na powierzchni Marsa. Pełny koszt tego przedsięwzięcia wyniósł 250 milionów dolarów. Wyprawa Księżycowego Poszukiwacza była czterokrotnie tańsza.

6 stycznia rakieta nośna Athena II wyniosła sondę z Przylądka Canaveral na orbitę okołoziemską. Po wykonaniu na niej zaledwie połowy obrotu odpalono silniki, które skierowały Poszukiwacza ku miejscu przeznaczenia. Pokonawszy odległość 380 000 kilometrów w 105 godzin Lunar Prospector znalazł się na księżycowej orbicie i z wysokości 100 km rozpoczął uważną obserwację powierzchni Srebrnego Globu, której aż 75% pozostaje praktycznie niezbadane.

Prospector jest cylindrem o średnicy 1,4 m i wysokości 1,3 m. Ze zbiornikami pełnymi paliwa waży zaledwie 295 kg. Sonda powoli wiruje, co dzięki zasadzie zachowania momentu pędu, pozwala jej utrzymywać stabilne położenie na orbicie. Poszukiwacz wyposażony jest w kilka urządzeń do badania pokrytej kraterami powierzchni Srebrnego Globu. Prospector nie wyląduje miękko na Księżycu (upadek dopiero zakończy misję), więc nie będzie możliwa jakiekolwiek bezpośrednia analiza gruntu. Jednak współczesne metody pozwalają badać geologiczne struktury nawet z odległości 100 km.

Najważniejszym celem misji jest przyjrzenie się polarnym obszarom Srebrnego Globu. Wyprawy statków Apollo, uwieńczone sześciokrotnym lądowaniem ludzi na Księżycu, pozwoliły poznać jego strefę równikową. Przywiezione na Ziemię próbki gruntu okazały się podobne do ziemskich, lecz nie wykazywały żadnych śladów wody. Nie zaskoczyło to astronomów. Masa jedynego naturalnego satelity naszej planety jest aż 80 razy mniejsza niż Ziemi, więc siły grawitacji są zbyt słabe by utrzymać wokół Księżyca gazową atmosferę. Wszelkie lotne substancje ogrzane promieniami Słońca musiały wyparować. Ponieważ obszary polarne pozostają w cieniu, tylko tutaj mogła się skryć zamarznięta woda.

Jej obecność miał wykryć tzw. spektrometr neutronowy umieszczony na pokładzie Poszukiwacza. Neutrony, cząstki elementarne zawarte w jądrach atomów, są z tych jąder wybijane na skutek nieustannego bombardowania Ziemi czy Księżyca przez kosmiczne promieniowanie. Woda, a dokładniej wodór, będący jednym z jej dwóch składników, działa jak niezwykle skuteczny spowalniacz neutronów. Sprawia to, że dużym masom wody towarzyszą zawsze tzw. zimne, czyli bardzo powolne, neutrony. Strumień zimnych neutronów nad powierzchnią Księżyca niezawodnie wskazywałaby na obecność wody.

Lunar Prospector rzeczywiście wykrył zimne neutrony w okolicach księżycowych biegunów. Sygnał jest dosyć słaby, co sugeruje, że okruchy lodu, znajdujące się na dnie kraterów, są jedynie niewielką domieszką piasków i pyłów. Powierzchnię obszaru wodonośnego oceniono na kilkadziesiąt kilometrów kwadratowych w okolicy bieguna północnego i na kilka czy kilkanaście kilometrów kwadratowych przy biegunie południowym. Całkowita masa księżycowej wody szacowana jest na kilkaset milionów ton.

Odkrycia naczących pokładów wody ma kluczowe znaczenie dla budowy ewentualnej bazy na Księżycu. Ogromne koszty jej dowożenia z Ziemi, wynoszące obecnie ok. 20 000 dolarów za każdy litr, niemal przekreślały ideę bazy. Woda bowiem jest w kosmosie materiałem strategicznym i potrzeba jej w znacznych ilościach. Służy ludziom nie tylko do picia i mycia się. Kosmonauci oddychają tlenem pochodzącym z dysocjacji wody, wodorem zaś również otrzymywanym z wody napędza się silniki rakietowe kosmicznych pojazdów.

Zamieszkała księżycowa stacja byłaby bazą wypadową dla wypraw na Marsa czy w dalsze okolice Układu Słonecznego. Ponieważ siła grawitacyjnego przyciągania jest na Księżycu sześciokrotnie mniejsza niż na Ziemi, znacznie łatwiej byłoby stąd wystrzelić potężny kosmiczny statek przygotowany do kilkuletniej podróży. Jego części byłyby oczywiście przywiezione z Ziemi, lecz zapasy wody, wodoru czy tlenu możnaby uzupełnić dopiero na Księżycu. Zanim jednak te fantastyczne plany będzie można poważniej rozważyć, wyniki Księżycowego Poszukiwacza muszą zostać potwierdzone.

(POLITYKA 11, 1998)