Kosmoso misijos: grįžimas į Mėnulį, kelionė į Marsą ir palydovinis internetas

Nors į pasaulio istoriją 2020-ieji pateks kaip COVID-19 pandemijos metai, tai ne vienintelis reiškinys, galintis turėti įtakos visai žmonijai: prie naujos NASA misijos – kelionės į Marsą jungiasi Kinija ir Jungtiniai Arabų Emyratai – tai pirmasis arabų šalies bandymas siųsti erdvėlaivį į kitą planetą.

Kodėl pasaulis taip trokšta patekti į kosmosą, kada vyks jo dalybos ir kaip prie viso to prisideda Lietuvos mokslininkai? Apie tai pasakoja Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto Cheminės fizikos instituto vyresnysis mokslo darbuotojas dr. Liudas Tumonis.

Misijose siekiama įvairių tikslų

Kadangi kosminės misijos gali būti dvejopos – pilotuojamos, su žmonėmis, ir nepilotuojamos, skiriasi ir jų metu vykdomi tyrimai. Dr. L. Tumonis sako, kad pastaruoju metu tyrimai tarptautinėje kosminėje stotyje jau tapo rutininiai, todėl kai kurios šalys kelia naujus, ambicingesnius tikslus.

„Amerikiečiai nori pakartoti skrydį į Mėnulį ir iki 2024-ųjų siekia nuskraidinti ten pirmąją moterį. Panašių tikslų turi ir kinai bei rusai, tačiau tolimosios kosmoso kelionės yra kur kas sudėtingesnės nei skrydis aplink Žemę. Sugrįžti į Mėnulį nėra taip paprasta dėl įvairių priežasčių, bet viena iš jų – kaina. Pavyzdžiui, „Apollo“ programa kainavo apie 150 mlrd. dolerių dabartinėmis kainomis“, – pasakoja fizikas.

Kitokių tikslų siekiama vykdant nepilotuojamas misijas be žmonių – itin laukiama, kada bus paleistas Jameso Webbo kosminis teleskopas, nes tai atvers dar didesnes kosmoso tyrimų galimybes ir leis geriau pažinti mūsų Visatą.

„Visatos pažinimas yra vienas iš tų dalykų, kuris iš pažiūros neturi ekonominės naudos. Juk gali atrodyti – kas iš to, kad matome supernovas ar juodąsias skyles, kas, kad užfiksavome gravitacines bangas? Bet visa tai yra pažinimas ir niekas nežino, kada ir kur tos žinios galės būti pritaikytos“, – sako dr. L. Tumonis.

Naujoji kryptis – Marsas

L. Tumonio nuomone, tokios misijos kaip pažintinės ir konkrečius tikslus turinčios kelionės į Mėnulį ar Marsą – žmogaus kosmoso kelionių ambicijos, reikalingos norint tobulinti technologijas ir puoselėti galimybes žmonijai persikelti gyventi į kitą planetą.

„Tai ilgas klaidų ir sėkmių kelias – tobuliname viską, kas nepavyksta iš pirmo karto. Visa tai dėl svarbaus tikslo – kad žmonija turėtų galimybę evakuotis, nes net nežinome, ar Visatoje esame vieni. Kol kas neradome jokios kitos gyvybės nei bakterijų, nei kokiu kitu pavidalu, nors Marse ir aptikta vandens“, – pasakoja fizikas.

Šiuo metu Marsas tyrinėjamas devyniais įrenginiais – šeši palydovai nuolat fotografuoja ir kartografuoja planetą iš viršaus, perduoda kintančius vaizdus, nusakančius meteorologinius ir kitokius rodiklius, matuoja planetos atmosferos sudėtį, pagaliau tarnauja kaip retransliatoriai marsaeigių duomenims persiųsti į Žemę. Marsaeigiai tyrinėja patį planetos paviršių ir tai, kas vyksta po juo, padeda nustatyti tokius dalykus kaip kadaise Marse tekėjusių upių apraiškos. Pasak fiziko, šie tyrimai mokslui itin svarbūs ir naudingi, tačiau kol kas žmonių skrydžius į Marsą jis vertina skeptiškai.

„Pirmiausia, kol kas nesugebame pasigaminti ypač didelių raketų arba jos mums kainuoja labai brangiai ir žmonija nenori visų pinigų skirti tam, kad kelis žmones nusiųstų į Marsą. Antra, žmonės keliautų tarpplanetine erdve, kurioje radiacija yra daug didesnė, nei skrendant žemąja Žemės orbita, o nepilotuojamų skrydžių į planetą metu išmatuota radiacijos dozė žmogui yra nepriimtinai didelė ir iki Marso nuskridęs žmogus galbūt taptų aklas, nes kosminė spinduliuotė labiausiai veikia regos nervus, arba susirgtų vėžiu“, – apie tolimųjų kelionių iššūkius pasakoja dr. L. Tumonis.

Pasak mokslininko, siekiant apsisaugoti nuo šio žalingo poveikio, reikia erdvėlaivį apdengti specialiais šarvuotais skydais, kurie jį apsunkina ir reikalauja nepaprastai daug energijos, kai norima jį pakelti į kosmosą. Tai itin didelės sąnaudos, todėl dauguma labai svarbių ir naudingų tyrimų vis dar atliekami nuotoliniu būdu, vykdant bepilotes misijas.

„Pro Marsą praskridus pirmiesiems erdvėlaiviams, ištyrus atmosferą paaiškėjo, kad protingos gyvybės, civilizacijos čia nėra. Nusileidę pamatėme, kad nėra ir primityvios. Dabar klausiame: ar Marse išvis kada nors galėjo egzistuoti gyvybė? Teigiamas atsakymas svarbus tiek mokslo, tiek visuotinio saugumo, tiek religijos požiūriu, jis gali apversti visą mūsų suvokimą aukštyn kojomis“, – apie Visatos paslaptis pasakoja fizikas.

Svarbiausias pasiekimas – ne skrydis į kosmosą

Pasak dr. L. Tumonio, didžiausias su kosmoso misijomis susijęs proveržis yra ne tolimosios kelionės, o į šią sritį atsigręžiantis privatus sektorius, siekiantis daugumos tyrimų rezultatus pritaikyti praktikoje.

„Sėkmingas skrydis į kometą, Saturno žiedų tyrinėjimai – visi šie tyrimai gana svarbūs, bet dabar labiau siekiama praktinio jų taikymo. Būtent privatus sektorius, neretai viską vykdantis operatyviau ir pažangiau, pasinaudoja šiomis galimybėmis. Įmonė „Planet Labs“ su nykštukinių palydovų spiečiumi realiu laiku stebi visą Žemę ir gali dideliu dažniu daryti viso jos paviršiaus nuotraukas, kurios leidžia operatyviai nustatyti gamtos kataklizmus ar tirti gaisrų, potvynių padarinius“, – pavyzdį pateikia dr. L. Tumonis.

Pasak mokslininko, tokios programos kaip europinė „Copernicus“, užsiimančios Žemės stebėsena, naudingos ir Lietuvos ūkininkams, nes padeda automatiškai suskirstyti jų turimus žemės plotus pagal kultūras. Tačiau kai kurie privataus sektoriaus tikslai pranoksta kitus ir gali suteikti iki šiol neregėtų galimybių bei prisidėti kuriant laisvesnį, globalesnį pasaulį be priespaudos.

„Elonas Muskas ir įvairios įmonės nori sukurti internetą, kurio ryšys būtų užmezgamas su kosmoso žemojoje orbitoje skriejančiu palydovu iš bet kurio Žemės taško. Tai reiškia, kad nebereikės jungtis prie mūsų dabar turimo interneto ir tironijoje gyvenantiems žmonėms diktatoriai negalės uždrausti šio ryšio, ką šiuo metu jie su dabartinėmis sistemomis gali padaryti. Žmonės slapčia arba ne galės prisijungti tiesiai prie interneto palydove“, – apie naujas galimybes pasakoja dr. L. Tumonis.

Kosmosas – ne tik tyrimams, bet ir pramogoms

Be praktinio mokslinių tyrimų pritaikymo, privatus sektorius visuomenei gali pasiūlyti ir išskirtinių dalykų – pramoginių kelionių.

„Kadangi virš šimto kilometrų aukščio pakilęs žmogus pagal tarptautinius susitarimus laikomas kosmonautu, tokie suborbitiniais vadinami skrydžiai, vykstantys paraboline trajektorija, už didelius pinigus siūlomi kaip būsimoji pramoga. Jie ilgai netrunka, laisvasis kritimas – iki penkiolikos minučių, o jo metu žmogus jaučia nesvarumą ir gali apžiūrėti Žemę iš viršaus. Tokius komercinius skrydžius siūlo tikrai ne viena įmonė įvairiose pasaulio šalyse“, – apie pramogas kosmose pasakoja mokslininkas.

Vis dėlto dr. L. Tumonis įžvelgia ir privataus sektoriaus nesutarimo galimybių – nors pagal daugelio valstybių pasirašytą tarptautinį susitarimą kosmosas, kaip ir Antarktida, priklauso visai žmonijai, todėl jo dalybų vykti neturėtų, nėra apibrėžtos tam tikros elgesio šioje erdvėje nuostatos.

„Pavyzdžiui, egzistuoja įvairūs asteroidai, turtingi geležies, nikelio ir kobalto, kuriuos privatus sektorius norėtų parsigabenti į Žemę ir eksploatuoti. Kol kas tokie dalykai tarptautiniais susitarimais neapibrėžti, tačiau matome politines situacijas, kai pažeidžiami ir egzistuojantys susitarimai, todėl, nors kosmosas paskelbtas erdve be ginklų, tai gali būti nauja priežastis konfliktui“, – apie galimas grėsmes kalba dr. L. Tumonis.

Mokslininkas viliasi, kad bus priimti tinkami sprendimai, leisiantys išvengti įvairių konfliktų ir toliau plėtoti mokslinius tyrimus, kurie itin svarbūs, nes dar pažįstame tik labai mažą Visatos dalį.

„Nesame atradę ir sukatalogavę visų Žemės gyvybės rūšių, tuo labiau gerai nepažįstame Saulės sistemos – tik neseniai erdvėlaiviu „New Horizons“ gavome pakankamai didelės raiškos Plutono nuotrauką, praskriejome pro Koiperio juostos objektą „486958 Arrokoth“ ir padarėme jo nuotrauką. Iš esmės sukiojamės tik savo „Saulės sistemos rajone“, bandome susipažinti su aplinka, o Visata tikrai yra milžiniška ir niekas nežino, ką galime joje sutikti ar atrasti“, – teigia mokslininkas.

Lietuvos tikslas – narystė Europos kosmoso agentūroje

Nors kosmosu besidominčių mokslininkų Lietuvoje netrūksta, pati sritis mūsų šalyje dar ganėtinai nauja. Pasak fiziko, ji ir gana brangi, todėl, kaip kadaise ir lazeriams, kosmoso technologijoms reikia atrasti vietą visuomenės interesų lauke ir įrodyti šios mokslo srities svarbą.

„Noro turime daugiau nei galimybių. Ši sritis, kaip ir bet kokia kita naujovė, reikalauja ir naujo sisteminio požiūrio – mokslininkams, turintiems iniciatyvų, reikalingas palaikymas ir aukštesniais lygmenimis“, – teigia dr. L. Tumonis.

Pasak fiziko, Lietuvai rengiantis tapti Europos kosmoso agentūros (EKA) nare, lietuviai mokslininkai prie kosmoso tyrimų prisidėti gali dalyvaudami šios institucijos organizuojamose veiklose: „Nors kol kas esame dar tik bendradarbiaujanti šalis, gauname pasiūlymų dalyvauti įvairiuose projektuose, kuriems skiriamas finansavimas. Šiuo metu mūsų vykdomas projektas – jau antras toks, pirmojo metu Fizikos fakultete sukūrėme kosmoso technologijų pagrindų studijų modulį, kurį pasirinkę Vilniaus universiteto fizikos studentai gali geriau susipažinti su kosmoso technologijomis.“

Vis dėlto, pasak mokslininko, net ir tapus visaverte EKA nare teks įdėti daug pastangų siekiant didesnių galimybių Lietuvos mokslininkams. Šalys narės susiduria su itin didele konkurencija, tenka varžytis ir su didžiosiomis, ekonomiškai stipriomis šalimis, todėl itin svarbios tampa unikalios, originalios idėjos. Tai rodo kaimynės Estijos pavyzdys – ji jau yra visateisė EKA narė, tačiau susiduria su sunkumais laimint agentūros kvietimus.

„Pernai ir Lietuvoje vyko keletas posėdžių dėl galimybių tapti asocijuotąja ar visateise nare, aptartas ir biudžetas: pavyzdžiui, milijonas ar du visai Lietuvai kosmoso studijoms neleis padaryti didelio proveržio, bet, paskyrus juos kokiai nors išskirtinei, stipriai iniciatyvai, galima pasiekti geresnių rezultatų, kaip nutiko su UAB „Nanoavionika“ – kaip buldozeris stumdami savo idėją jie ją įgyvendino, tapo tarptautine kompanija, vien Lietuvos skyriuje turi per 60 darbuotojų“, – apie sėkmingas patirtis pasakoja mokslininkas.

Naujausios kosmoso tendencijos – mažesni palydovai

Šiuo metu dr. L. Tumonis su Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto mokslininkais vykdo EKA projektą, kuriame kartu su partneriais siekia sukurti naujovišką šiluminį-elektrinį raketinį variklį nykštukiniam palydovui.

Pagaminti naujomis galimybėmis pasižymintį, unikaliais lazerinio apdirbimo metodais gaminamą varikliuką, pritaikytą nykštukiniams palydovams, jie bando per pusantrų metų laikotarpį.

Nors šis mokslininkų kuriamas variklis – laboratorinis modelis, dar neparengtas skrydžiui, tai bus didelis žingsnis į priekį ir tvirtas pagrindas tolimesnei veiklai: „Nykštukiniai palydovai turi vieną didelę problemą – jie yra nepaslankūs, negali keisti savo orbitos be variklio. Šiuo metu labai daug mokslininkų siekia juos sukurti, tai labai perspektyvi sritis, nes pritaikyti didelį variklį ir sumažinti jį šiam palydovui nėra taip paprasta, tam reikia naujoviškų sprendimų ir technologijų.“

Patys nykštukiniai palydovai jau yra kur kas patrauklesni už įprastus dėl jų kainos ir dydžio – nanopalydovams priskiriami iki 10 kg sveriantys įrenginiai, egzistuoja ir vos vieno litro talpos modelių. Labai įvairi ir jų paskirtis – nuo žemės stebėjimo, atmosferos tyrimo misijų iki daiktų interneto ryšio palaikymo ir daug kitų.

„Nykštukiniai palydovai itin naudingi mažesnius biudžetus turinčioms įmonėms ar universitetams – pirmieji „CubeSat“ tipo palydovai ir buvo sukurti mokymosi tikslais studijuojantiems kosmines technologijas universitetuose, tačiau technologijoms tobulėjant ir įrenginiams mažėjant, šio standarto palydovai ėmė keisti didžiuosius“, – pasakoja dr. L. Tumonis.