Kierunek kosmos. Część 2: Topografia przestrzeni kosmicznej

Obrazek posta

(Fot. pixabay.com)

 

Wypada przyznać, że opowieść ta jest w dużym stopniu wynikiem „romansu” (nazywam to tak ze względu na pasję, która mi pozwoliła łatwiej znosić czas pandemii) z dorobkiem wybitnego profesora Everetta C. Dolmana, wykładowcy strategii w US Air Force Air Command and Staff College, zajmującego się związkami geopolityki i astropolityki, jak również z pracami innych strategów, zajmujących się nową domeną eksploracji człowieka, jaką staje się przestrzeń kosmiczna. Dorobek ten przybliżymy w Strategy&Future.

Używanie na Ziemi przez organizmy polityczne (szczególnie mocarstwa) prawideł geopolitycznych, rozumienie cech terenu i właściwości przestrzeni oraz wszystkich wynikających z nich konsekwencji służyło zyskiwaniu przewagi nad konkurentami. A co najmniej miało służyć zapobieganiu zyskiwania przez nich przewag poprzez blokowanie konkurencyjnych aktywności w kluczowych lokalizacjach geograficznych determinujących przepływy strategiczne. Gdańsk, Cieśniny Duńskie, wyjście z Europy kontynentalnej na Atlantyk obok Wysp Brytyjskich, Gibraltar, Fulda Gap, a współcześnie przesmyk suwalski wyznaczają miejsca ważne dla losów narodów i dla gry mocarstw.

 

Logika jest nieubłagana: organizmy polityczne, które chcą być suwerenne, muszą podejmować takie decyzje, aby zapobiegać uzyskaniu przez inne państwa wyłącznej kontroli dostępu do kluczowych lokalizacji, korytarzy transportowych i cieśnin komunikacyjnych, które dają przewagę wojskową oraz możliwość uczestniczenia w przedsięwzięciach ekonomicznych będących źródłem bogactwa, siły i prestiżu. Takie miejsca są również w kosmosie!

 

Gdy pojawia się technologia umożliwiająca nowe komunikacje do niedostępnych dotychczas miejsc (jak w czasie wielkich odkryć geograficznych) lub skokowo ją ułatwiająca czy też powstaje technologia korzystania z nowych zasobów (odkrycie ropy na Bliskim Wschodzie), pojawia się również potrzeba prawidłowej strategii obsługi nowych zmiennych w celu realizacji interesu państwa.

 

Jak mówi znane w naszej branży powiedzenie, którego twórcą jest Carl von Clausewitz: strategia jest prosta, ale nie jest łatwa, jest bowiem sztuką, więc nie sposób jej się nauczyć, nawet jeśli się przyswoi kanon zasad, lektur i przypadków historycznych. I właśnie dlatego mocarstwa i cywilizacje upadają, dlatego historia świata jest tak interesująca, a przyszłość pozostaje nieodgadniona. Choć można próbować ją prognozować.

 

Nawet gdy została opanowana technologia, zła strategia może zaprzepaścić przewagę technologiczną. Technologia zmienia charakterystyki rywalizacji, a negowanie potrzeby przyjęcia strategii, która musi opanować nową technologię do celów szerszych, prowadzi do klęski. Dlatego rozwój technologiczny wiąże się ze sztuką strategiczną. Tak na Ziemi, jak w kosmosie.

Strategia z naturalnych powodów musi pozostawać w relacji do uwarunkowań geograficznych i topograficznych. Wiedza o nich jest wielką wartością. Tutaj niespodzianka – kosmos ma też swoją „geografię” i swoje charakterystyki „topograficzne”. Zatem kosmos również stanowi „teren”, po którym się poruszamy, a poruszając się, musimy uzupełniać zapasy (bo na przykład zużywamy paliwo), forsować przeszkody i mieć opracowaną logistykę.

Sama Ziemia też ma oczywiście swoją własną wartość astropolityczną, o czym bardziej szczegółowo będę jeszcze mówił w kolejnych częściach opowieści o astropolityce. Wszystkie ciała niebieskie mają cechy, które określają ich wartość astropolityczną. Tutaj najważniejsze są: masa (dla określenia siły grawitacji), orbity i relacje z innymi zjawiskami kosmicznymi.

 

Przestrzeń kosmiczna z punktu widzenia strategii wydaje się przypominać ziemski ocean światowy. Dużo bardziej niż przestrzeń powietrzna, co może zaskakiwać, a czemu poświęcimy w Strategy&Future oddzielny tekst.

 

Alfred T. Mahan opisywał morza i oceany Ziemi jako szeroką drogę, po której ludzie mogą się poruszać we wszystkich kierunkach, ale na której wyłaniają się jednak określone powtarzalne szlaki komunikacyjne, będące efektem konieczności kontroli ruchu. Ta kontrola wynikała z potrzeby wydajnego ruchu towarów, a geografia Ziemi dyktowała naturalne korytarze handlu. Mahan określił siedem z nich: cieśnina Dover, Gibraltar, Malakka, Przylądek Dobrej Nadziei, Malta, Kanał Sueski i Rzeka Świętego Wawrzyńca. Dzięki wysiłkom i dorobkowi Mahana Amerykanie zbudowali Kanał Panamski i mogli swobodnie przerzucać flotę z Pacyfiku na Atlantyk i odwrotnie, co przyczyniło się do ich zwycięstwa w wojnie światowej i umocnienia pozycji USA w Eurazji w całym XX wieku, aż do dzisiaj.

Państwa kotrolujące korytarze komunikacyjne czerpały z tego ogromne korzyści handlowe i dzięki gromadzonemu w ten sposób bogactwu dominowały wojskowo i politycznie nad innymi.

Pozornie w kosmosie można się poruszać we wszystkich kierunkach. Zasadniczo jest to prawda (choć nie zawsze – o tym dalej), ale wydajne podróżowanie i transport wymagają poruszania się po konkretnych i ekonomicznie osiągalnych szlakach. Te linie komunikacyjne są łatwe do określenia – jak na Ziemi.

 

Grawitacja jest najważniejszym czynnikiem topografii terenu w kosmosie. Dyktuje, jak się podróżuje oraz ile to kosztuje, i określa miejsca bazowania lub postoju. Wzgórza i doliny w kosmosie to studnie grawitacyjne, na których pokonywaniu polega podróż w przestrzeni kosmicznej.

 

Z tego powodu podróżowanie w kosmosie odbywa się inaczej niż na Ziemi, a waga dystansu polega na czym innym: mniej na odległości, a bardziej na wysiłku energii zużytej, by dotrzeć z punktu A do punktu B.

Na przykład podróż na odległość 35 tysięcy kilometrów z powierzchni Ziemi wymaga 22 razy większego wysiłku niż podróż na taką samą odległość z Księżyca, studnia grawitacyjna Ziemi jest bowiem 22 razy głębsza.

Innymi słowy miarą jednostki jest wysiłek napędowy (współczynnik prędkości, Delta-V) wymagany, aby się dostać z punktu A do B. Delta-V jest kluczem do zrozumienia zasad podróży kosmicznej, wydajnego ruchu towarów i w ogóle przepływów strategicznych w kosmosie, czyli podróży ludzi, towarów, a kiedyś inwestycji i kapitału.

 

Jest bowiem taniej, jeśli chodzi o wydatek energetyczny Delta-V, wysłać statek kosmiczny z Księżyca na Marsa (56 milionów kilometrów po najkrótszej linii, średnio 225 milionów), niż wysłać ten sam statek kosmiczny z powierzchni Ziemi na Księżyc (oddalony od naszego globu jedynie o 385 tysięcy kilometrów). Na ten nowy kontynent Ziemi, bogaty w rozliczne surowce, o powierzchni ponad trzy razy większej niż Afryka i prawie pięć razy większej niż Australia, obecnie podróż zajmuje trzy dni.

 

Współczynnik prędkości Delta-V określający wydatek energetyczny niezbędny, by dotrzeć z niskiej orbity Ziemi zlokalizowanej tuż za atmosferą naszej planety do orbity Księżyca, to 4100 metrów na sekundę. Tyle „wysiłku” pochłania ten „skok” i jest to tylko 300 metrów na sekundę więcej, niż potrzeba, by dotrzeć z tej samej niskiej orbity na orbitę geosynchroniczną naszej planety, a zatem nie na Księżyc ani jego orbitę. Po prostu większość wysiłku jest zużywana na pierwsze 100 kilometrów, czyli po to, by wydostać się z powierzchni Ziemi przez atmosferę ziemską poza tzw. Linię Kármána (umowną granicę atmosfery ziemskiej) na niską orbitę. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna orbituje na wysokości między 435 a 535 kilometrów ponad powierzchnią Ziemi. Dlatego potrzebne są boostery wspomagające dla silników głównych statków kosmicznych startujących z Ziemi. Co uderzające, by dolecieć z niskiej orbity Ziemi na orbitę Księżyca, trzeba aż kilku dni, ale wystarczy mniej niż połowa wysiłku wymaganego, by wydostać się w ciągu kilku minut z ziemskiego portu kosmicznego na niską orbitę Ziemi.

 

To oznacza, że miejsca oddalone od siebie w dystansie i czasie podróży są całkiem blisko w sensie wysiłku napędowego wymaganego, by poruszać się pomiędzy nimi. To bardzo ważna obserwacja z punktu widzenia kontroli i egzekwowania władzy w kosmosie, o czym będziemy jeszcze mówić.

 

Zrozumienie tej prawidłowości jest kluczem do funkcjonowania w przestrzeni kosmicznej i przypomina „innością” niegdysiejsze umiejętności i wiedzę z dziedziny żeglowania: halsowanie, pływanie ostro na wiatr, bajdewindy, półwiatry, fordewindy, pokonywanie prądów morskich. Choć nie należy przesadzać z tymi porównaniami. Przestrzeń kosmiczna nie jest miejscem przeznaczonym do życia dla człowieka, a ruch podlega innym zasadom. Nie chodzi więc o dosłowne porównanie, ale oddanie „inności” – podobnie jak dzisiejsze pływanie różni się od tego, podczas którego oswajano ziemski ocean światowy od XV wieku.

Ponadto na stabilnej orbicie statek kosmiczny zużywa mniej paliwa i jest to najlepsza konfiguracja z punktu widzenia wydatku energetycznego. Wydajna zatem podróż to podróż z punktu jednej stabilnej orbity do następnej z najmniejszym wydatkiem energetycznym napędu.

Zatem w przestrzeni kosmicznej są orbity i szlaki komunikacyjne wyznaczane wydajnością energetyczną, które decydują o przepływach strategicznych i wszelkiego rodzaju działalności komercyjnej w kosmosie. Dokładnie w ten sam sposób Mahan czy Corbett opisywali szlaki komunikacyjne na morzach i ocenach Ziemi.

 

Przestrzeń kosmiczna podobnie jak ocean może teoretycznie być pokonywana w niemal dowolnym kierunku, ale z powodu studni grawitacyjnych i wielkich kosztów związanych z paliwem, jego transportem i uzupełnianiem w naturalny sposób powstaną w niej najbardziej uczęszczane trasy.

 

Dlatego Elon Musk ma plan, by uzupełniać paliwo w przyszłych statkach międzyplanetarnych SpaceX na niskiej orbicie okołoziemskiej już po opuszczeniu przez nie atmosfery naszej planety i tym samym po pokonaniu najtrudniejszej części studni grawitacyjnej. Opanowanie technologii i procedury uzupełniania paliwa na orbicie ułatwiłoby loty międzyplanetarne w naszym Układzie Słonecznym.

 

O mechanice orbitalnej będzie dużo więcej w kolejnych częściach naszego cyklu o astropolityce, zwłaszcza że konsekwencje jej zasad są niekiedy sprzeczne z naszą intuicją nabytą na Ziemi i często inne niż wynikające z latania samolotem, a za to kluczowe do zrozumienia zasad ruchu w przestrzeni kosmicznej.

 

Tytułem wstępu warto jedynie wskazać, że manewry na orbicie można wykonywać w dowolnym miejscu, ale dla prawidłowego gospodarowania paliwem są pewne miejsca i dopiero tam należy używać siły ciągu. Najbardziej wydajnym sposobem zmiany orbity na wyższą lub niższą jest tzw. manewr transferowy Hohmanna (Rosjanie nazywają go manewrem Hohmanna-Wietczinkina) przez dwukrotne użycie silników. Przejście z jednej orbity na drugą jest inicjowane przez pierwsze odpalenie silnika, co powoduje podwyższanie aktualnej orbity. Gdy statek dociera na wysokość orbity docelowej, następuje kolejne użycie silnika. Ma ono na celu dostosowanie prędkości do prędkości orbitalnej wymaganej na orbicie docelowej. Manewr transferowy Hohmanna pozwala także na sprowadzenie statku kosmicznego z wyższej orbity kołowej na niższą, tylko siła ciągu musi zmniejszać prędkość statku. Spowolnienie lotu powoduje obniżenie orbity. Drugi impuls powoduje dostosowanie prędkości statku do prędkości wymaganej na nowej niższej orbicie.

Manewr transferowy Hohmanna pozwala statkom kosmicznym przejść z niskiej orbity okołoziemskiej na znacznie bardziej oddaloną orbitę geostacjonarną w kilka godzin; z niskiej orbity Ziemi na Księżyc zajmuje to kilka dni, a z Ziemi na Marsa po orbicie eliptycznej, pod ściśle jednak określonymi warunkami i pamiętając, że planety są w ciągłym ruchu, z różną prędkością i na różnych orbitach – od sześciu do dziewięciu miesięcy, chyba że jesteśmy gotowi zużyć więcej paliwa. Wtedy lot może trwać krócej (Elon Musk chce przy pomocy planowanej w swojej SpaceX marsjańskiej infrastruktury transportowej dokonywać tego średnio w 115 dni). Przemieszczanie się na dalsze odległości poza najbliższym otoczeniem Ziemi z użyciem manewru Hohmanna trwa więc bardzo długo, choć jest dość wydajne energetycznie.

Choć – dla porównania – w XVII wieku podróż żaglowcem towarowym z Anglii do Ameryki zajmowała od jednego do dwóch miesięcy, do tego należy doliczyć czas wymagany nader często do odbycia kwarantanny dla pasażerów.

 

Z tego powodu loty do dalszych planet Układu Słonecznego i poza niego (jak w wypadku sławnej sondy Voyager 2, która nasz system solarny opuściła kilka lat temu i znajduje się obecnie w przestrzeni międzygwiezdnej) odbywają się obecnie przy udziale asysty grawitacyjnej, używanej nawet wielokrotnie.

 

Asysta grawitacyjna, zwana czasem procą grawitacyjną,  to w bardzo dużym uproszczeniu zmiana prędkości i kierunku lotu kosmicznego przy użyciu (niczym trampoliny) pola grawitacyjnego planety lub innego dużego ciała niebieskiego, obok którego statek kosmiczny przelatuje. Jest to obecnie powszechnie używana metoda uzyskiwania prędkości pozwalających osiągnąć zewnętrzne planety Układu Słonecznego, opracowana zresztą kiedyś przez Rosja, a dokładnie przez naukowców sowieckich.

Manewrowanie w przestrzeni międzyplanetarnej wymaga zawsze brania pod uwagę grawitacji Słońca, które dominuje w Układzie Słonecznym. Pojazdy wysyłane w kierunku wewnętrznych planet – Wenus i Merkurego, zbliżając się do Słońca, nabierają prędkości i aby wejść na ich orbitę, muszą tę prędkość jakoś zmniejszyć. Z kolei pojazdy wysyłane w kierunku zewnętrznych planet muszą nabrać odpowiedniej prędkości, aby móc się oddalić na wy

starczającą odległość od Słońca. Realizacja tego za pomocą napędu rakietowego wymaga dużych ilości paliwa – dlatego poszukuje się innych metod.

 

W przypadku lotów do najbliższych planet: Marsa i Wenus używa się tradycyjnego manewru transferowego Hohmanna, co wiąże się ze zużyciem minimalnej ilości paliwa, ale podróż jest powolna. Lot w ten sposób do zewnętrznych planet trwałby dziesiątki lat, a zużycie paliwa i tak byłoby bardzo duże.

 

Dodatkowo, głównym ograniczeniem asysty grawitacyjnej jest niestety konieczność dostosowania się do aktualnego położenia planet. Innego typu ograniczenia powodują atmosfery planet wykorzystywanych do asysty. Im bliżej planety przelatuje statek kosmiczny, tym większa działa na niego siła. Jednak przy przesadnym zbliżeniu opór atmosfery powoduje utratę prędkości.

Na wielkie odległości możliwe jest użycie także powolnej, lecz wydajnej energetycznie międzyplanetarnej sieci transportowej. Pod tą technokratyczną nazwą kryje się zbiór szlaków kosmicznych, wynikających z prawideł grawitacji planet i innych ciał niebieskich, których usytuowanie powoduje, że statek kosmiczny wymaga bardzo niewiele energii, by móc się tymi szlakami kosmicznymi przemieszczać. W szczególności chodzi o połączenie wytyczanymi szlakami kosmicznymi tzw. punktów libracyjnych (które pozwalają na orbitowanie statku kosmicznego wokół nich pomimo braku ciała niebieskiego, wokół którego same miałyby orbitować). O istotnym znaczeniu strategicznym punktów libracyjnych będzie jeszcze mowa.

Gdy przed wojną światową ludzie uczyli się manewru Hohmanna, komputery nie istniały, gdy uczono się asysty grawitacyjnej w latach 50. i 60. XX wieku, komputery co prawda były, ale wolne, słabe i niewydajne przeliczeniowo. Postępujące moce przeliczeniowe i rosnące znaczenie sztucznej inteligencji umożliwiają z każdym rokiem mapowanie mało wcześnie dostrzegalnych i trudno wyliczalnych w bezmiarze kosmosu cech pól grawitacyjnych ciał niebieskich, które determinują szlaki komunikacyjne, na których prawie w ogóle nie zużywa się paliwa.

 

Takie poruszanie się w ramach międzyplanetarnej sieci transportowej, choć jeszcze wolniejsze niż manewr Hohmanna, może być kiedyś rozwiązaniem dla misji bezzałogowych. A przede wszystkim dla wielkich kosmicznych „pociągów towarowych” załadowanych po brzegi surowcem kosmicznym, bez obsady ludzkiej, przemierzających wielkie odległości do ludzkich kolonii w Układzie Słonecznym. Lub, by nie wybiegać aż tak daleko w przyszłość, dużo wcześniej, gdy powstanie realna „nowa ekonomia”, oparta na eksploatacji zasobów surowców kosmicznych na dalszych planetach systemu solarnego, ich księżycach i asteroidach.

Możliwe będzie wówczas w punktach libracyjnych, a zatem przy naturalnych skrzyżowaniach szlaków komunikacyjnych, powstanie baz materiałowych i stacji kosmicznych.

 

Prawdopodobnie nie będą one miejscem stałego życia ludzi i produkcji przemysłowej, jak chciał Gerard O’Neill w swojej sławnej książce o kolonizacji przestrzeni kosmicznej pt. „The High Frontier”, która zainspirowała najbogatszego człowieka świata – Jeffa Bezosa do założenia w 2000 roku firmy Blue Origin mającej za zadanie eksplorację kosmosu. Natomiast mogą służyć jako miejsca tymczasowego postoju, odpoczynku w warunkach sztucznej grawitacji wywołanej obrotem, przeładunku towarów czy niezbędnych napraw statku kosmicznego. Z wojskowego punktu widzenia mogą stanowić wysunięte stanice obserwacyjne i garnizony bojowe do utrzymywania kontroli szlaków komunikacyjnych i projekcji siły, tak jak ziemski Singapur, Gibraltar czy Kapsztad przy Przylądku Dobrej Nadziei, skąd kontroluje się ruch wokół Afryki.

 

Mahan i Corbett w celu realizacji skutecznej strategii morskiej postulowali zakładanie baz w strategicznych lokalizacjach: na Hawajach, Filipinach, wyspach karaibskich, Morzu Śródziemnym, by móc tam uzupełniać zaopatrzenie dla floty będącej strażnikiem linii komunikacyjnych w żywność, maszty, proch, amunicję, węgiel i ropę. Siły kosmiczne będą potrzebowały takich baz na Księżycu i w punktach libracyjnych, zupełnie podobnie jak flota brytyjska potrzebowała stacji węglowych na Oceanie Indyjskim. Zasięg ówczesnych okrętów floty i statków marynarki handlowej oraz imperialny szlak morski do kolonii brytyjskich determinował ich położenie.

 

Jak malowniczo pisał Mahan, „bez nich okręty byłyby jak ptaki lądowe niezdolne latać daleko od własnych brzegów”. Jest to zgodne z tezami propagatorów strategii wojny powietrznej Giulia Douheta i Billy’ego Mitchella, wedle których operacje powietrzne są również ograniczone przez topografię ziemską, a dokładny przebieg i sensowność szlaków powietrznych wynika z panującego klimatu, pogody, pory roku, wiatrów, a przede wszystkim z istnienia dogodnych w teatrze operacyjnym oraz arcyważnych dla lotnictwa lądowisk, systemów zabezpieczenia technicznego i miejsc napraw.

 

Skoro już poruszyliśmy wagę strategiczną punktów libracyjnych, to najważniejszym sworzniowym (piwotalnym) miejscem przyszłych konfrontacji (potencjalnej wojnie w kosmosie poświęcimy w Strategy&Future odrębne opracowanie) są punkty libracyjne między Ziemią a Księżycem (zwane inaczej punktami Lagrange’a).

 

To pięć miejsc, gdzie grawitacyjne efekty Ziemi i Księżyca się równoważą i w rezultacie wykasowują. Obiekt znajdujący w tych punktach, a właściwie na ścisłej ich orbicie, na zawsze byłby stabilny bez zużycia paliwa. Co ważne, punkty libracyjne same pozostają w stałej relacji z Księżycem i Ziemią. Joseph Lagrange wyliczył te zależności i określił te punkty jeszcze w XVIII wieku. Gdy ludzie zaczęli latać w kosmos, okazało się, że w praktyce jest trochę inaczej. Perturbacje w przestrzeni kosmicznej wynikające z rozbłysków słonecznych, dryftu w ruchu orbitalnym, naturalnego chybotania na orbitach czy istnienia mikrometeorów powodują, że tylko dwa punkty libracyjne oznaczone jako punkty L4 i L5 są de facto stabilne, inne potrzebują jednak korekty ze strony statków kosmicznych.

Punkty L4 i L5 znajdują się po bokach relacji między Księżycem a Ziemią i wydają się strategicznie najważniejszymi punktami w dalszej przestrzeni okołoziemskiej z racji swojej flankującej pozycji kontrolnej i jednoczesnego pozostawania na szczycie głębokiej ziemskiej studni grawitacyjnej. To wyśmienita pozycja kontrolna szlaków komunikacyjnych pomiędzy niskim orbitami Ziemi, jej pozostałymi orbitami oraz komunikacją na Księżyc, a stamtąd dalej w Układ Słoneczny, gdybyśmy chcieli korzystać z Księżyca i surowców księżycowych albo założyć tam stałą bazę, rozwinąć obszar eksploracji przemysłowej lub obszar kosmicznej produkcji przemysłowej. A takie są obecnie plany, wcale nie tak odległe w czasie.

 

Oto dowód, że te rozważania nie są czysto teoretyczną pieśnią przyszłości: Chińczycy, szykując się do lądowania w styczniu 2019 roku po niewidocznej stronie Księżyca, ustawili w punkcie libracyjnym L2 (znajdującym się „za” Księżycem, jeśli się patrzy z Ziemi) satelitę komunikacyjnego, by móc się za jego pośrednictwem łączyć z misją na niewidoczną stronę Księżyca i w przyszłości utrzymywać łączność z własną bazą eksploracyjną, którą najwyraźniej chcą zbudować niedaleko południowego bieguna Księżyca.

 

Chińczycy nazwali go (w celu znalezienia najlepszej nazwy ogłoszono publiczny plebiscyt) Queqiao, co znaczy „most srok” i stanowi nawiązanie do znanej opowieści z chińskiej mitologii, w której most złożony ze srok rozpięty nad Drogą Mleczną (w chińskiej kulturze Srebrna Rzeka) pozwala parze kochanków – Zhi Nu – siódmej córce boginii nieba połączyć się z mężem siódmego dnia siódmego miesiąca kalendarza księżycowego.

Znajdując się w punkcie libracyjnym L2, w odległości 60 tysięcy kilometrów poza Księżycem, satelita jest w istocie przekaźnikiem komunikacyjnym, na którym spoczywa odpowiedzialność za wszystko, co się dzieje po tej bardziej interesującej, a niewidocznej stronie naturalnego satelity Ziemi.

Po wielkim sukcesie tej misji, która wzbudziła entuzjazm w kwestii eksploracji kosmosu w Chinach, mieszkańcy Państwa Środka mogli wysyłać wiadomości na Księżyc. Łącznie zgłoszono 120 tysięcy wiadomości, z czego do wysłania wybrano osiem tysięcy. Spośród ich nadawców wybrano trzech autorów najwyżej notowanych wiadomości, którzy otrzymali możliwość wejścia do portu kosmicznego w Syczuanie, gdzie mogli oglądać starty kosmiczne.

 

Chcąc mieć pełny obraz topografii przestrzeni kosmicznej wokół Ziemi (poza opisem orbit, o czym w kolejnych częściach), nie można zapomnieć o tzw. Pasach Van Allena, czyli obszarze intensywnego promieniowania otaczającego naszą planetę. Składa się on z naładowanych cząstek o wielkiej energii schwytanych w pułapkę przez ziemskie pole magnetyczne.

 

Cząstki te mogą powodować uszkodzenia komponentów elektronicznych statków kosmicznych, przebywających przez dłuższy czas w strefie oddziaływania Pasów Van Allena. Pasy radiacyjne mają kształt przypominający pączki, okrążające Ziemię wewnątrz magnetosfery, która łapie naładowane cząsteczki i je trzyma. Statek kosmiczny lecący przez pasy radiacyjne może ulec uszkodzeniu, może też tego nie przeżyć załoga. Są one jednak dosyć dobrze oznaczone na nawigacyjnych mapach kosmicznych i można ich w związku z tym unikać. Wewnętrzny pas pojawia się na wysokości od 100 do 1200 kilometrów nad Ziemią, w zależności od ziemskiej szerokości geograficznej, i sięga aż do 10 tysięcy kilometrów z największą koncentracją niebezpiecznej strefy na wysokości 3500 kilometrów.

Anomalie w pasie powodują, że najniższe wysokości na większych szerokościach geograficznych półkuli południowej są trudne do nawigacji, zwłaszcza dla orbit polarnych. Lepiej zupełnie unikać tych szlaków w lotach załogowych.

Drugi pas radiacyjny zaczyna się na wysokości 10 tysięcy kilometrów i sięga aż do pułapu 85 tysięcy kilometrów z najbardziej niebezpiecznym punktem na wysokości 16 tysięcy kilometrów. Graniczne strefy pasa są w miarę przystępne, więc pomiędzy pasami pojawia się dogodny szlak komunikacyjny na wysokości 9–11 tysięcy kilometrów. Do tego od strony Słońca zewnętrzny pas jest wypłaszczony na wysokości 59 500 kilometrów, a maksymalną wysokość osiąga w cieniu Ziemi.

W roku 2012 w ramach misji Van Allen Probes odkryto, że czasami wokół Ziemi powstaje tymczasowy trzeci pas promieniowania. Został on odkryty po erupcji słonecznej z sierpnia 2012 roku. Wyrzucone w kierunku Ziemi cząsteczki spowodowały czasowe powstanie dodatkowego pasa radiacyjnego, który utrzymywał się przez cztery tygodnie. Znajdował się on pomiędzy dwoma głównymi pasami.

 

Widać, że podobnie, jak to jest z mapami morskimi, nawigacyjne mapy kosmiczne muszą być często aktualizowane, czy to z powodu pasów radiacyjnych, czy rosnącej ilości gruzu kosmicznego na orbitach okołoziemskich, coraz bardziej zatłoczonych.

 

Ciekawostką (złowrogą) jest to, że działalność ludzka w stratosferze i mezosferze, w tym ewentualne wybuchy jądrowe nad powierzchnią Ziemi, może doprowadzić do powstania sztucznego pasa radiacyjnego. Taka sytuacja miała miejsce m.in. w 1962 roku po eksplozji termojądrowej o kryptonimie Starfish Prime, przeprowadzonej przez USA na wysokości 400 kilometrów nad powierzchnią Pacyfiku. Eksplozja wywołała impuls elektromagnetyczny dużo mocniejszy, niż zakładano. W jego wyniku na odległych o 1400 kilometrów Hawajach zniszczone zostały urządzenia komunikacyjne, a satelity, których orbity przecinały nowo powstały pas, uległy uszkodzeniu.

Kończąc (chwilowo) rozważania o manewrowaniu w przestrzeni kosmicznej, należy wspomnieć o sztuce hamowania aerodynamicznego, używanego do redukcji prędkości poprzez użycie oporu atmosferycznego planety, co pozwala znacząco oszczędzić paliwo. Tylko trzeba potrafić to robić, co wymaga umiejętności nawigacyjnych i rozumienia funkcjonowania orbit i ich ekscentryczności, czyli maksymalnego i minimalnego rozłożenia ich „szerokości”. Hamowanie aerodynamiczne nie wymaga atmosfery podobnej do ziemskiej, więc w ten sposób ląduje się np. na Marsie, choć atmosfera jest tam dużo rzadsza niż na Ziemi. Umiejętność takiego hamowania jest niezbędna w czasie lądowania na ciałach niebieskich, a to jest przecież istota eksploracji i budowy nowej ekonomii dla ludzkości.

 

Słyszymy nieustannie, że naukowcy próbują opanować inne niż tradycyjne (czyli chemiczne) napędy do silników napędowych statków kosmicznych. W użyciu jest już napęd jonowy, który jednak działa tylko w przestrzeni kosmicznej, oraz żagle słoneczne, które z kolei nie potrzebują paliwa, bo wykorzystują cieśnienie światła słonecznego. W przyszłości kluczowa w podróżach międzyplanetarnych może się okazać fuzja nuklearna oraz napęd fotonowy. Oba rozwiązania mają wielu zwolenników w świecie sympatyków podboju kosmosu.

 

Warto wspomnieć nieco szalone pomysły z przeszłości, jak niegdysiejszy program Orion, polegający na sukcesywnym zrzucaniu bomb nuklearnych za statkiem kosmicznym, zwany fachowo jądrowym napędem pulsacyjnym. Równie oryginalny wydaje się pomysł windy kosmicznej, dzięki której będzie można szybko i tanio opuszczać głęboką studnię grawitacyjną Ziemi. Do jej zbudowania brakuje na razie odpowiednich technologii, choć taka winda na Księżycu z jego znacznie słabszą grawitacją byłaby już chyba obecnie w zasięgu technologicznym ludzkości.

 

Oddziaływanie grawitacyjne Ziemi rozciąga się bardzo daleko, bo aż na 900 tysięcy kilometrów od powierzchni naszej planety i jest to przeszło dwa razy dalej niż jest z Ziemi na Księżyc. Nie jest to mała odległość – trzeba to podkreślić – i ona wyznacza teraz, co rozumiemy przez przestrzeń kosmiczną, będącą obecnie w zasięgu naszego zagospodarowania. Poza tą odległością orbity Ziemi są już niemożliwe do wytyczenia i statek kosmiczny będzie przyciągany przez inne pole grawitacyjne.

 

Przyszłe linie komunikacyjne w pobliżu Ziemi, jej satelity – Księżyca i najbliższych nam planet będą zatem jeszcze długo polegały na manewrach Hohmanna, nadających się na krótkie dystanse kosmiczne pomiędzy portami i stacjami kosmicznymi na ciałach niebieskich, orbitach i punktach libracyjnych. Chyba że powstanie przełomowa technologia napędowa umożliwiająca wydajne osiąganie kolejnych prędkości kosmicznych.

 

Wtedy – podobnie jak wcześniej napęd parowy, spalinowy lub później maszynownia atomowa na okrętach i statkach ziemskiego oceanu światowego – zmieni ona parametry podróży kosmicznych. Choć i tak nie zmieni całkowicie, ponieważ wynalazki napędowe na Ziemi ostatecznie nie zmieniły aż tak bardzo zasad związanych z wydajnością poruszania się po oceanie światowym. Singapur, Suez czy Gibraltar wciąż mają fundamentalne znaczenie dla geopolityki ziemskiej.

 

Friedrich List w XIX wieku uważał, że nadchodząca potęga kolei żelaznych skonsoliduje położone na kontynencie Niemcy, zmieniając niekorzystną do tej pory strategiczną pozycję środkową, która była zagrożona z obu przeciwstawnych kierunków, na bardzo korzystną – z bastionem centralnym na Starym Kontynencie, z wewnętrznymi liniami operacyjnymi spiętymi koleją umożliwiającą projekcję siły i dogodne dokonywanie przepływów strategicznych. Oczywiście zmiany w skomunikowaniu spowodowane wynalezieniem kolei trudno porównywać do podróży kosmicznych, ale ta nowa metoda transportu, szybkiego zbierania informacji, komunikacji i łączności oraz projekcji siły i uderzeń kinetycznych z kosmosu na Ziemię ma potencjał zmienić relacje między tradycyjnymi potęgami świata, zwłaszcza między Eurazją a Ameryką.

 

Na aktualnym etapie rozwoju naszej cywilizacji i posiadanej technologii, gdzie korzystanie z przestrzeni kosmicznej ogranicza się właściwie do obszaru między Ziemią a Księżycem, kontrola niskiej orbity Ziemi daje natychmiastową przewagę operacyjną po wewnętrznych liniach operacyjnych, zgodnie z naukami Jominiego.

 

Szybki system świadomości sytuacyjnej plus szybka reakcja i możliwość błyskawicznego przerzutu sił wojskowych lub wykonania uderzenia mogą zmienić niekorzystną tendencję, na którą skarżyli mi się wielokrotnie Amerykanie z dowódcą NATO generałem Breedlove’em, który osobiści żalił mi się, że w obliczu rywalizacji mocarstw w Eurazji Amerykanie muszą dokonywać projekcji siły na dużą odległość przez ocean światowy do Eurazji po zewnętrznych liniach operacyjnych, podczas gdy Chińczycy i Rosjanie operują po liniach wewnętrznych Eurazji i wystawiają zdolności antydostępowe A2AD, w których wykorzystuje się tę słabość morskiej potęgi USA.

 

Kontrola przestrzeni okołoziemskiej przez siły zbrojne USA zniwelowałaby tę niekorzystną tendencję. Polska jest także bardzo wyczulona na ten problem, bojąc się, że Amerykanie nie będą mogli lub nie zdążą dotrzeć z pomocą naszemu państwu, położonemu przecież głębiej w Eurazji, w obszarze oddziaływania systemów antydostępowych rosyjskich A2AD. Kontrola niskiej orbity daje możliwość utrzymania dominacji w Eurazji, zwłaszcza wraz z posiadaniem sprawnej broni hipersonicznej oraz własnych zdolności antydostępowych, które z kolei uniemożliwiłyby Rosji i Chinom projekcję siły w kosmosie i neutralizację zdolności amerykańskich.

 

Mahan i Corbett uważali, że Wielka Brytania zbudowała swoją potęgę, ponieważ umiejętnie skorzystała z lokalizacji na początku linii morskich z Europy w świat. Astrostrateg powinien rozważać podobne argumenty. Uznając, że cieśniny morskie i wąskie przejścia między masami lądowymi są miejscami sworzniowymi, Mahan był zdania, że państwo nie musi kontrolować wszystkich punktów na oceanie, by na nim rządzić i kontrolować jego linie komunikacyjne. Właściwie taka strategia byłaby bardzo kosztowna i tym samym bez sensu. Za dużo środków finansowych i organizacyjnych oraz zasobów ludzkich pochłaniałaby flota niegenerująca przecież zysków, pożerając korzyści z handlu morskiego – czyli ówczesnej nowej ekonomii, która stała się w międzyczasie fundamentem bogactwa i potęgi imperium.

 

Z tego powodu Ocean Indyjski był w XIX wieku wewnętrznym morzem imperium brytyjskiego, choć Royal Navy nie miała wielu okrętów w akwenie i kontrolowała zasadniczo przede wszystkim wyjście z akwenu w Suezie i wejście do niego w Singapurze oraz pośrednie stacje węglowe. Taka sama zasada odnosi się do przestrzeni kosmicznej – zdecydowanie nie trzeba kontrolować wszystkich orbit i ich punktów. Nawet nie trzeba zdominować wszystkich kosmicznych szlaków komunikacyjnych.

 

Wystarczy mieć wyszkolone i dobrze wyposażone jednostki, wcale nie tak liczne, dysponujące zdolnościami bojowymi blisko wąskich przejść i wąskich gardeł podróży kosmicznej, bo to może dać kontrolę Ziemi oraz przepływów strategicznych z Ziemi w kosmos oraz z kosmosu na Ziemię. Przy obecnym poziomie rozwoju technologii (wraz z jej postępem się to zmieni – o tym w kolejnych częściach o astropolityce w Strategy&Future) wąskim przejściem jest niska orbita Ziemi, skąd już teraz możliwe jest istotne oddziaływanie na sytuację wojskową na lądach, oceanie światowym i w atmosferze (czyli w przestrzeni powietrznej Ziemi). To na niskiej orbicie trzeba będzie uzupełniać paliwo, by móc podróżować dalej w kosmos. To jest miejsce użycia broni antysatelitarnej ASAT (soft kill i hard kill), przyszłego przekierowania energii słonecznej z kosmosu na Ziemię do zasilania cywilizacji na powierzchni oraz systemów komunikacyjnych obsługujących ludzkość. To jest już teraz miejsce sworzniowe, nowy Rimland w naszym Układzie Słonecznym.

Kolejne wąskie gardło to pas geostacjonarny zlokalizowany dużo powyżej niskiej orbity. Jedyna orbita, która pozwala na stałą pozycję względem danego punktu na Ziemi. Nie ma tam miejsca na nieskończoną liczbę satelitów i statków kosmicznych. Ich zbyt duża liczba powoduje zakłócenia. Zatem będzie to nowa strefa konfliktu i napięcia astropolitycznego, już bardzo niedługo.

 

Tym samym mocarstwo, które zapanuje na niskiej orbicie, uzyskując dominację militarną i kontrolując przepływy strategiczne nowej ekonomii, stanie się arbitrem zasad, na jakich będą się one dokonywały. To na początek rywalizacji o kosmos.

 

Astropolityka opisuje kluczowe cieśniny, szlaki i stabilne obszary dogodne do postoju i komunikacji, w tym planety, księżyce, punkty libracyjne i asteroidy, gdzie będą się dokonywać wszelkie wojskowe i komercyjne przedsięwzięcia, budowane będą porty kosmiczne w kluczowych punktach uzupełnień paliwa, z ludzkimi załogami czy robotami. To są porty Mahana, Corbetta, Mitchella i Douheta.

Zależności strategiczne w bliskim nam kosmosie pięknie opisał w swojej książce i licznych innych publikacjach wspomniany na początku Everett C. Dolman.

Zapraszam już teraz do kolejnych części naszej opowieści o astropolityce. Będziemy ten temat w Strategy&Future kontynuować.

 

Autor

Jacek Bartosiak

Założyciel i właściciel Strategy&Future, autor książek „Pacyfik i Eurazja. O wojnie”, wydanej w 2016 roku, traktującej o nadchodzącej rywalizacji wielkich mocarstw w Eurazji i o potencjalnej wojnie na zachodnim Pacyfiku, „Rzeczpospolita między lądem a morzem. O wojnie i pokoju”, wydanej w 2018 roku, i „Przeszłość jest prologiem" z roku 2019.

 

Jacek Bartosiak S&F Hero

Zobacz również

„Astropolitik” – recenzja Jacka Bartosiaka (Podcast)
Rozmowy o Wschodzie (Podcast)
Weekly Brief 2–8.05.2020

Komentarze (0)

Trwa ładowanie...