Ten felieton to próba spojrzenia z Ziemi w stronę gwiazd ale przez pryzmat kilofa, wiertła, analizatora składu regolitu i logistyki w zerowej grawitacji. I przez oczy człowieka, który nigdy nie poleci w daleki kosmos, ale był 500 metrów pod ziemią na pokładach górnictwa węglowego. Miał zaszczyt zwiedzać kopalnię soli w Wieliczce, doświadczyć realiów kopalń w Bochni, Bogdance, widział jak to wyglądało w Złotoryi i Kletnie, a przez chwilę żył wśród fantastycznej ferajny kopalni Śląsk (dziś: Wujek Ruch Śląsk). Pozdrawiam Was chłopaki i babki!
Kiedy byłem dzieckiem, kopalnie kojarzyły mi się z górnikami w kaskach, ciemnymi szybami i wagonikami z węglem … gdzieś głęboko pod ziemią. Biesiadowanie też było istotną częścią górnictwa: świętowanie barbórki, spotkania w „szynku”, legendy i historie przekazywane przy piwie i golonce. Potem, jako dumny posiadacz tytułu Technika Informatyki Górnictwa (i kilku innych), miałem do tego wszystkiego bardziej osobisty stosunek. Nie opierał się tylko na stereotypach, ale na realnym, zawodowym podejściu do tematu.
Nie ukrywam – teraz mieszkam na nizinach. Ale sercem dalej podziwiam te prawdziwe, ciężkie zawody: górnictwo, hutnictwo, teraz także rolnictwo, prawdziwe rybołówstwo. Nie, żebym gardził siedzeniem za biurkiem – ale jakoś większość moich znajomych z biur, delikatnie mówiąc, nie odnalazłaby się w żarze pracy przy piecach hutniczych. Padliby z wycieńczenia przy wysokiej temperaturze, jeszcze wyższej wilgotności i tysiącu metrów ziemi i skał nad głową. Tyle, że jeszcze trzeba popracować i przenieść chociażby KWS (Kopalniany Wyłącznik Stycznikowy). Wielkie, stalowe bydle, które do dziś wspominam. O co chodzi? Możecie zajrzeć do „szorta/rolki” tutaj (https://www.facebook.com/reel/1616038742284865). Urządzenie do zadań specjalnych – złącza mogły iskrzyć w środku, ale nic nie miało prawa wydostać się na zewnątrz. Bezpieczne, pancerne, ciężkie jak wyrzut sumienia.
A dziś?
Dziś coraz częściej czytam, że kolejne kopalnie są zamykane, bo nasz węgiel kopci bardziej niż ten spalany w Chinach, Indiach, a nawet na sąsiedniej Ukrainie. Czytam też, że następne pokolenia górników będą zakładać nie kaski, lecz hełmy… skafandrów kosmicznych. Może więc renesans górnictwa czeka nie pod ziemią, a wśród gwiazd: na planetoidach, kometach, innych planetach? Bo oto w XXI wieku, w cieniu satelitów, rakiet, AI, ekranów LED (OLED, QLED, SRULED) i K-popu, rodzi się zupełnie nowa wizja przyszłości: górnictwo pozaziemskie. Bo przecież skoro lodówka może sama zamówić mleko przez Internet, to czemu nie mielibyśmy zamówić kilkunastu ton niklu z asteroidy?
Brzmi jak science fiction? I bardzo dobrze. Bo tak właśnie zaczynają się wszystkie wielkie przygody ludzkości. W końcu jeszcze sto lat temu latanie na Księżyc było bajką (w sumie, wtedy i samo latanie samolotem było cudem graniczącym z magią).
Obecnie naukowcy planują, jak wydobywać surowce z Księżyca czy asteroid, niektórzy już testują pierwsze roboty, które miałyby to robić. A korporacje? Liczą przyszłe zyski w tonach platyny i helu-3, jakby to był piasek na plaży, który da się zgarnąć szybko, łatwo, prosto i w dodatku w dużych ilościach. No właśnie… tak nie do końca.
Rzućmy okiem, co nas czeka.
Okiem człowieka, który fizycznie był tam, na dole a mentalnie lata tam, gdzie wzrok nie sięga (i nie, nie mówię tu o mojej sąsiadce… hihihi). Najpierw jednak … Zacznijmy jednak od kontekstu bo jeszcze do nas nie dotarło, ze coś się zmieniło.
Przez dekady podbój kosmosu był przede wszystkim sprawą polityczną. Kosmonauci z komunistycznego z bloku wschodniego (a właściwie Związek Radziecki) chcieli pokazać, że są lepsi od kapitalistycznej Ameryki. Amerykańscy Astronauci nie pozostawali dłużni. Wszyscy prześcigali się więc w tym, kto potrafi więcej, szybciej, lepiej. Potem przyszedł okres, gdy coś się zmieniło, odwieczni wrogowie starali się udowodnić, że „ta cała głupia zimna wojna” minęła (chyba jednak nie bezpowrotnie). Rozpoczęła się współpraca, pojawiły się wspólne projekty, i jakoś to szło.
Do czasu. Znowu widzimy powrót ciężkiej, brudnej polityki, tym razem z dodatkiem korporacyjnego zarządzania. Mistycyzm i romantyzm eksploracji zniknęły – zastąpił je kapitalistyczny pragmatyzm, tabele w Excelu i kalkulacje ROI (Wskaźnik zwrotu inwestycji). Za ideami poszły miliardy, a pierwszy szereg zarezerwowały komercjalizacja i loty kosmiczne. Na początku wyśmiewana „turystyka kosmiczna”. Dziś to branża, w którą inwestują miliarderzy i państwa. Dzięki temu do wyścigu dołączyły także inne państwa: Chiny, Japonia, Indie, czy Europa. Ktoś by powiedział: „Czy rozproszenie wyścigu na więcej graczy będzie lepsze niż dominacja dwóch potęg?” Warto zadać sobie to pytanie. Osobiście ciekawi mnie to, że „niby razem coś robimy” My i NASA a gdzieś na boku każdy marzy „Coś robimy ale bez NASA”. Ciekawie.
Badacze analizują to zjawisko w kontekście wielobiegunowego wyścigu kosmicznego czyli multipolar space race, w którym rywalizacja miesza się z współpracą między wieloma państwami, firmami i sojuszami . Kluczowe pytania są nie tyle techniczne, co geopolityczne: kto ustala reguły gry? Kto kontroluje zasoby orbitalne? Jak dzielone będą prawa do ich wykorzystania?
Musimy pamiętać, że pewne ustalenia „polityczne” będą „w różny sposób” wykluczane przez korporacje. Globalne porozumienia (ustalane kiedyś na poziomie ONZ czy innych traktatów międzyrządowych) będą nie tylko łamane, ale też przekształcane na nowo. I nie zawsze w świetle kamer. Już dziś obserwujemy, jak państwa zaborczo patrzą na Arktykę czy Antarktydę, gdzie mimo międzynarodowych porozumień o „niewydobywaniu” zasobów, trwa wyścig po surowce. I teraz, gdy te same państwa plus korporacje spoglądają w stronę Księżyca czy asteroid, nie łudźmy się, że przestrzeń kosmiczna będzie wyjątkiem.
Ma ona swoje traktaty i ustalenia. Ale teraz, gdy „kasa” zaczyna przesłaniać wcześniejsze idee co się stanie? Czy przyszłość kosmosu to nadal „wspólne dziedzictwo ludzkości”, czy raczej nowa wersja „kto pierwszy ten lepszy”?
Dobra dajmy sobie spokój z polityką przyjrzyjmy się faktom.
Nad czym naprawdę pracują dziś naukowcy? Jakie technologie już istnieją, a które wciąż są tylko schematami CAD i renderami na YouTube? Czy górnictwo kosmiczne to tylko sen Elonów (Masków) i Richardów (Bransonów) tego świata, czy może odpowiedź na bardzo ziemskie problemy: wyczerpujące się zasoby, potrzeba nowej energii, chęć eksploracji bez niszczenia środowiska?
Zanim zaczniemy kopać: Kosmiczne rekonesanse
Jeszcze sporo pyłu kosmicznego musi się przewinąć w okolicach Ziemi, zanim człowiek wbije pierwsze wiertło w asteroidę, regolit Księzyca czy skały Marsa. Zanim zaczniemy naprawdę kopać, trzeba poznać przeciwnika. A ten przeciwnik, czyli kosmos, to nie najłatwiejszy plac budowlano-wydobywczy .
Dlatego od lat prowadzi się coś w rodzaju kosmicznych rekonesansów geologicznych. Oficjalnie to misje naukowe. Nie nazywa się ich „górniczymi”, ale bądźmy szczerzy – z praktycznego punktu widzenia to nic innego, jak pierwsze zwiady surowcowe. Tyle że zamiast geologa z młotkiem mamy sondę, która po latach wraca z próbką pyłu w kapsule wielkości walizki.
Co już zebraliśmy?
Księżycowy regolit, czyli pył z naszego naturalnego satelity. Przywoziły go misje Apollo i radzieckie Łuny, a całkiem niedawno także chińska Chang’e 5. Trochę tego już mamy – i wiemy, że Księżyc to nie tylko romantyczne spacery w świetle Ziemi. Wiemy, że na księżycu jest woda i to w różnych formach, najczęściej to Hydroksyle (grupy hydroksylowe (–OH) chemicznie związane w strukturach minerałów, czyli woda wbudowana w skały), Jest też lód wodny w zacienionych kraterach i słabo związane cząsteczki wody w pyle księżycowym.
Niedawno odkryto coś nowego, Changesite-(Y), minerał odkryty w próbkach bazaltu przywiezionych przez chińskiego Chang’e 5. Ten przezroczysty kryształ z grupy fosforanów merrillitu został nazwany na cześć Chang’e, chińskiej bogini Księżyca, i oficjalnie uznany przez Międzynarodowe Towarzystwo Mineralogiczne. Skład minerały to fosfor, żelazo, tlen, wapń. Na księżycu mamy też pewne zasoby jak anortyt, ortopiroksen, klinopiroksen, oliwin i ilmenit, są one powszechne, znajdziemy też akie jak kwarc, plagioklazy, ortoklazy, piroksen i cyrkon. Pamiętajmy, że Księżyc jest bogaty w hel-3, tlen, krzem, tytan i metale ziem rzadkich.
Kometa 67P/Churyumov–Gerasimenko. Europejska sonda Rosetta i próbnik Philae, który miał spore kłopoty z lądowaniem (kto pamięta, ten wie), ale jednak dostarczył cennych danych o chemii tego lodowego wędrowca. Oczywiście woda to podstawa, ale znajdziemy też glicynę (podstawowy wzór to: C2H5NO2 czyli mamy do dyspozycji węgiel, wodór, azot)
Asteroidy. Japonia zrealizowała dwie świetne misje: Hayabusa i Hayabusa2, które przyniosły na Ziemię materiał z Itokawy i Ryugu. A niedawno NASA ogłosiła sukces misji OSIRIS-REx, która zrzuciła próbki z asteroidy Bennu. Wprawdzie znaleziono tam sporo (14 z 20) aminokwasów i wszystkie pięć zasad azotowych (adeninę, tyminę, guaninę, cytozynę i uracyl) czyli cząsteczki związane z życiem ale to nie wszystko. Analizy ujawniły co najmniej 11 różnych minerałów powstałych w dawnych słonych płynach (brinach), w tym jak fosforany magnezowo-sodowe, węglany (np. kalcyt, dolomit), sulfidy, tlenki żelaza i gliny bogate w wodę (np. serpentyny) , siarczany i chlorki, halit (sól kamienna), sylwinit i inne minerały typu evaporites. Dodatkowo, obecność glinokrzemianów (fyllosilikatów). Czyli mamy pokłady węgla, krzemu, glinu, siarki, azotu, żelaza, wapnia, wodoru, tlenu itp.
Wiemy też, że asteroidy w różnych ilościach zawierają: metale szlachetne takie jak złoto, srebro i platyna, a także metale ziem rzadkich, żelazo, nikiel i kobalt. To właśnie jest nam potrzebne tu na ziemi a tam w kosmosie do „rozpanoszenia się” (wiem, ze to określenie jest dość pejoratywne) po okolicy.
I to wciąż nie koniec. Chiny szykują kolejne misje księżycowe, myślą o pobraniu próbek z Marsa, a w planach mają nawet asteroidę Kamo’oalewa – podejrzaną o to, że może być fragmentem Księżyca.
Po co to wszystko?
Bo każda z tych misji to lekcja geologii kosmicznej – tyle że prowadzona gram po gramie, z ogromnym wysiłkiem. Uczymy się, jak twardy jest regolit, jak zachowuje się pył w mikro grawitacji, jakie są potencjalne zagrożenia: chemiczne, biologiczne, mechaniczne. Bez tego ani rusz, bo zanim cokolwiek wydobędziemy, musimy wiedzieć, z czym mamy do czynienia.
A to dopiero pierwszy krok. Bo w tej grze chodzi nie tylko o to, żeby kopać. Chodzi o to, po co kopać i dla kogo. Ale o tym już za moment, w dwóch odsłonach kosmicznego górnictwa.
Patrzę na to wszystko i widzę dwie ścieżki, które coraz wyraźniej się rysują. Obie nazywamy „górnictwem kosmicznym”, ale w praktyce mają zupełnie inne cele i wymagania. To trochę jak z kopalniami węgla, wszystkie wydobywają czarne złoto, ale już sam węgiel bywa różny: inny trafia do elektrowni, inny do pieca Kowalskiego, jeszcze inny idzie do zakładów chemicznych. Surowiec może i ten sam (no, prawie), ale zastosowanie? Zupełnie inne bajki.
Dwa oblicza kosmicznego górnictwa
Na dzień dzisiejszy widzę dwa wyraźne kierunki, w jakich może pójść górnictwo kosmiczne. Niby pod jednym szyldem, ale każdy z nich ma swoją logikę, technologię i zupełnie inne priorytety.
Górnictwo „wewnętrzne” – dla Ziemi
To ta wizja, która tak dobrze wygląda w kolorowych magazynach i prezentacjach inwestorskich: lecimy na asteroidę, wydobywamy platynę, złoto, nikiel albo inne rzadkie pierwiastki, wracamy na Ziemię i… jesteśmy bajecznie bogaci. W końcu w jednej asteroidzie o średnicy kilkuset metrów może znajdować się więcej platyny niż we wszystkich kopalniach świata razem wziętych. No i te medialne wzmianki o atmosferach, gdzie „padają deszcze diamentów”… Nic dziwnego, że to rozgrzewa wyobraźnię.
W asteroidach może znajdować się ogromna ilość platyny, potencjalnie przewyższająca dotychczasowe wydobycie z Ziemi. Stężenie platyny w niektórych asteroidach może być znacznie wyższe niż w skorupie ziemskiej, gdzie wynosi jedynie 0,0005 ppm, podczas gdy w asteroidach sięga 5-15 ppm. Asteroida 2011 UW158, która minęła Ziemię, mogła zawierać nawet sto milionów ton platyny podaje Geekweek
Tyle że „bajeczny interes” nie zawsze znaczy „realny interes”. Koszty? Jak przystało na kosmos: Astronomiczne. Trzeba wysłać sprzęt, wydobyć coś w trudnych warunkach, a potem bezpiecznie sprowadzić ten cenny ładunek z powrotem. I tu pojawia się kolejny problem: zrzut urobku na Ziemię. Jak to zrobić, żeby nie wysadzić przy okazji pół kontynentu? Spadochrony? Tarcze ablacyjne? Sterowane kapsuły? Tu logistyka ma swoją własną orbitę trudności a nawet absurdu.
Dlatego pojawiła się inna opcja: wstępna obróbka na orbicie. Czyli zanim coś wróci, oddzielamy wartościowy materiał od balastu. To może znacząco zmniejszyć wagę transportu i potencjalnie ograniczyć wpływ na środowisko. Ale, jak to zwykle bywa, jest haczyk. Cała nasza obecna technologia obróbki minerałów zakłada istnienie grawitacji. Coś spada, coś się przelewa, coś osiada, przesiewa. A w mikrograwitacji? Wszystko fruwa. Nawet najprostsze przesiewanie przypomina próbę oddzielenia mąki od cukru w windzie, która właśnie spada z dziesiątego piętra.
Masakrytycznie brakuje nam technologii: rozpoznania geologicznego, wydobywczej, obróbki i bezpiecznej technologii transportowej. W sumie to wszystkiego nam brakuje. Niezły początek.
Górnictwo „zewnętrzne” – dla kosmosu i przyszłych baz
A teraz inna bajka. Gdybyśmy nie chcieli ściągać wszystkiego na Ziemię, tylko zostawiać, przetwarzać i używać tam, gdzie wydobywamy — logika całego przedsięwzięcia się zmienia. Tu nie chodzi o wysyłanie złota do Londynu czy Frankfurtu. Tu chodzi o samowystarczalność lub prawie samowystarczalność inwestycji kosmicznych.
Wyobraź sobie stację na powierzchni Księżyca, która nie potrzebuje transportu paliwa z Ziemi, bo wydobywa lód z wiecznie zacienionych kraterów i przetwarza go na wodór i tlen. Z tego mamy paliwo rakietowe, powietrze do oddychania, wodę do picia. I to już nie jest marzenie — to konkretne projekty. Teraz baza księżycowa (tak dla przykładu) z „towarów wydobytych gdzieś w kosmosie buduje kolejne statki, elementy baz dla innych misji np. planetarnych.
Takie koncepcje wpisują się w programy typu ISRU (In-Situ Resource Utilization), czyli wykorzystanie zasobów na miejscu. NASA i inne agencje badają np. jak z regolitu księżycowego robić aluminium, tlen i materiały konstrukcyjne. Powstają coraz dokładniejsze analizy: jak przetapiać, jak oddzielać, jak produkować cegły czy elementy baz bez konieczności przywożenia ich z Ziemi. Do tego mamy hel-3 także wykazujący świetne właściwości jako paliwo przyszłości.
Rafineria na orbicie
Inna ścieżka to orbitalne centra przetwarzania. Zamiast sprowadzać cały „kosmiczny żwir” z powrotem, można go przetwarzać na miejscu – na przykład tuż nad Ziemią, na orbicie. NASA opracowuje koncepcję MAGORS – to coś w rodzaju ruchomej rafinerii z pierścieniami generującymi sztuczną grawitację. Dzięki temu możliwe staje się przetapianie, rozdzielanie, recykling. DARPA z kolei testuje projekt NOM4D, w którym produkowane mają być komponenty stacji, anteny czy struktury orbitalne – bezpośrednio w przestrzeni kosmicznej.
Boję się tu trochę o czystość takiego przedsięwzięcia, bo skoro już teraz tylko z samych satelitów mamy około 13 tysięcy ton (w tym tych już nieaktywnych) obserwuje się nawet 170 milionów obiektów. Dodajmy teraz jeszcze do tego śmieci z procesu obróbki minerałów na orbicie. Wliczcie w to też niefrasobliwość pracowników lub katastrofy (np. transportowiec z urobkiem rozpadnie się – z różnych powodów na orbicie). Może się to na pewien czas zakończyć nasza przygodę z kosmosem.
A może jeszcze dalej?
A co, jeśli przeniesiemy to myślenie jeszcze dalej poza Marsa, aż do Jowisza i jego księżyców? Ganimedes, Europa, Kallisto. Europejska misja JUICE już bada ich skład i strukturę. I choć dziś to brzmi jak sci-fi, to nie widzę powodu, by nie zakładać, że w przyszłości powstanie tam pierwsza międzyplanetarna przetwórnia. Woda, tlen, metale – wszystko na miejscu. Do dalszej eksploracji, a może i do budowy statków dalekiego zasięgu.
Takie centrum na Ganimedesie mogłoby działać jak logistyczna przesiadka – stacja benzynowa, magazyn i warsztat w jednym. Idealne do obsługi eksploracji zewnętrznych planet i pasa Kuipera. Bo skoro mamy już myśleć o ekspansji, to myślmy szeroko (albo daleko). Oczywiście są pewne mankamenty, obecność Jowisza może wpływać na tektonikę tych obiektów więc może to być „tylko” lotny pojazd wydobywczy zdolny do szybkiego przerwania pracy i ewakuacji.
A przecież to nie koniec mapy. Są jeszcze inne „destynacje”, które dziś wydają się kosmicznie odległe, ale jutro mogą być w zasięgu naszych robotów, dronów i inżynierii orbitalnej. Enceladus – księżyc Saturna, z aktywnymi gejzerami. Titan – z jeziorami metanu i etanu, być może gotowy na zupełnie inne podejście do chemii kosmicznej. Albo Psyche 16 – metalowa asteroida, która wygląda jak niedokończona planeta i może zawierać więcej metali, niż cała skorupa ziemska.
Dziś brzmi to abstrakcyjnie. Ale tak samo brzmiała myśl o locie na Księżyc w roku 1900. Więc może za 50 lat ktoś z uśmiechem przeczyta ten fragment i powie: „Phi, przecież tam już mamy magazyn i stację przetopu.”
Mega struktury
A teraz wyobraźmy sobie coś kompletnie „odjechanego”. Nie pojedyncze sondy, nie bazy, nie statki zaopatrujące ale gigantyczną, samowystarczalną konstrukcję rodem z fantastyki, która wcale nie zamierza „wracać na Ziemię”. Bo i po co? Ziemia to dla niej tylko miejsce startu (chociaż możliwe że też nie bo coś takiego można zbudować na orbicie innego ciała niebieskiego). Mówię o mieście. Ale nie takim, co się rozrasta gdzieś pod Płockiem. Mówię o mobilnym, kosmicznym lewiatanie: przetwórni, platformie wydobywczej, fabryce, hucie i centrum badawczym w jednym. Całość w rozmiarze dobrej dzielnicy Warszawy (np. Wawer ma 79,7km2). Tak, wiem jak to brzmi. I właśnie dlatego warto to powiedzieć głośno.
Wyobraź sobie: moduły przemysłowe, które zajmują się rafinacją metali z asteroid; segmenty habitatowe, gdzie ludzie (i AI) prowadzą badania; sekcje produkcyjne, które z przetworzonych materiałów drukują części do nowych dronów, sond i kolejnych struktur. Wszystko na bieżąco. Z surowców zebranych w czasie przelotu przez Pas Asteroidów, księżyce Saturna, a potem może nawet dalej – gdzieś ku Neptunowi.
Taka struktura miałaby własne źródła energii (reaktory jądrowe, panele słoneczne lub coś czego jeszcze nie znamy), własną grawitację (obracające się pierścienie jak w starych filmach SF) i własne społeczeństwo. Załoga żyjąca na orbicie, nie z przymusu, ale z wyboru. Małe miasteczko pracujące po 8 godzin dziennie bez codziennych transmisji na ziemie i „lansowania” się na Youtube i innych mediach (jak to dzieje się obecnie z współczesnymi astronautami). Po prostu pracownicy w swoich fabrykach, hutach, przetwórniach itp.
Struktura przemieszczająca się po Układzie Słonecznym jak… międzygwiezdny kombinat przemysłowo-produkcyjno-wydobywczy. I zbierająca po drodze co się da: nikiel, żelazo, platynę, lód, pył, i inne minerały oraz dane.
W końcu po co budować 100 baz, skoro można mieć jedną mega bazę, która podleci tam, gdzie jest surowiec? Dzisiejsze marzenia o kosmicznych kopalniach są bliżej niż kiedykolwiek wcześniej. Na wyciągnięcie ręki… na wyciągnięcie kilofa.
Do następnego artykułu
Aleksander Marcin Sanetra