Miliard ton lodu to za mało. Nieubłagana matematyka, która zadecyduje o przetrwaniu miast na Księżycu
Mamy weekend, spójrzmy zatem ku gwiazdom. Albo trochę bliżej: na Srebrny Glob. Wizje o kolonizacji Księżyca zazwyczaj kończą się na radosnych wizualizacjach szklanych kopuł i kosmicznych górników. Wizje to jedno, ale inżynieria wie lepiej.
Kiedy odłożymy na bok marketingowe prezentacje i weźmiemy do ręki kalkulator, romantyczny sen o podboju kosmosu zderza się ze ścianą. Ścianą zbudowaną z najzwyklejszej, inżynieryjnej hydrauliki. Nawet jeśli na Srebrnym Globie znajdziemy miliard ton lodu, dla przyszłej metropolii będzie to zaledwie kropla w morzu potrzeb, z którą pożegnamy się szybciej, niż zakładają najczarniejsze scenariusze.
Central Park pełen lodu
Przez dekady uważano, że Księżyc jest sto razy suchszy od Sahary. Odkrycie zamrożonej wody w wiecznie zacienionych kraterach na biegunach wywołało euforię. Astronomowie ze Smithsonian Astrophysical Observatory postanowili jednak sprawdzić, jak ta euforia wygląda po przeliczeniu jej na liczby. Przyjęli „hojne założenie” istnienia miliarda ton księżycowego lodu.
To gigantyczna ilość. Woda ta mogłaby zalać nowojorski Central Park na wysokość znacznie (ponad trzykrotnie) przekraczającą Statuę Wolności. Albo użyjmy czegoś lokalnego do porównania. Stadionu Narodowego w Warszawie. Rozpinany dach Narodowego ma w podstawie jakieś 240 x 270 metrów, czyli niecałe 65 tysięcy metrów kwadratowych. Czy miliard ton wody zalałoby stadion? O tak! I to z potężnym zapasem. Gdyby wyobrazić sobie prostopadłościenny słup wody o powierzchni w podstawie równej wspomnianemu, rozpinanemu dachowi Stadionu Narodowego, to miliard metrów sześciennych wody w takim słupie wzbijałoby się nad Warszawą na wysokość niemal 15,5 kilometra. To dużo wody, prawda?
Zatem wydawałoby się, że to gwarantuje hipotetycznej, księżycowej kolonii bezpieczeństwo na tysiąclecia. Tyle że w środowisku pozbawionym atmosfery woda to nie tylko picie i higiena. Woda to jedyne źródło tlenu do oddychania, podstawa rolnictwa i fundament całego zamkniętego obiegu życia takiej kolonii.
Zamknięta pętla, która przecieka
No dobra, ale przecież nie jesteśmy w kosmosie od wczoraj, wiemy, że nie ma tam wody, a jakoś astronauci na ISS nie umierają z pragnienia. Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) systemy podtrzymywania życia potrafią zrecyklingować 98 proc. cieczy – astronauci piją wodę odzyskaną dosłownie ze swojego potu i moczu (dzięki zaawansowanym systemom przetwarzania solanki). Jeśli przyjmiemy tę samą, niezwykle wysoką sprawność dla księżycowej bazy, matematyka wydaje się łaskawa: stutysięczne miasto (czyli np. populacja Tarnowa, Włocławka, czy Wałbrzycha) mogłoby przetrwać na miliardzie ton lodu nawet 1000 lat.
Problem w tym, że stacja kosmiczna to laboratorium, a miasto to żywy organizm. Ludzie na Księżycu będą musieli robić pranie, brać prysznice i korzystać z toalet w warunkach jednej szóstej ziemskiego ciążenia. Utrzymanie laboratoryjnej skuteczności odzysku wody w skali kilkusettysięcznej aglomeracji, z pionowymi farmami i systemami chłodzenia reaktorów, graniczy z cudem. Jeśli populacja sięgnie miliona mieszkańców (zatem większe populacyjnie od Krakowa, Wrocławia czy całego Trójmiasta) i nie będziemy stosować recyklingu (nawet o znacznie mniejszej skuteczności niż na ISS), to woda skończy się w niecałe 30 lat… Niestety, w kontekście tego wymarzonego Księżycowego Miasta, prawdziwy, inżynieryjny dramat leży zupełnie gdzie indziej.
Krwotok, którego nie da się zatrzymać
Księżyc ma stać się portem przesiadkowym dla misji na Marsa i w głęboki kosmos. Czym będą napędzane rakiety? Można fantazjować o napędach nuklearnych, fotonowych czy antymateryjnych, ale fakty są takie, że najbardziej wydajnym paliwem rakietowym (w sensie o najwyższym impulsie właściwym), jakie znamy i z jakiego naprawdę korzystamy jest mieszanka ciekłego wodoru i ciekłego tlenu. Jak pozyskać to paliwo? Rozbijając wodę z księżycowego lodu w procesie elektrolizy.
I tu zamyka się pułapka bez wyjścia. Kiedy człowiek pije wodę, ostatecznie wraca ona do systemu oczyszczania w bazie. Kiedy jednak tankujesz tysiące ton wody (wcześniej przekształconej za pomocą elektrolizy w wodór i tlen) do rakiet, które następnie odpalają silniki i osiągają prędkość ucieczki, ta woda znika z ekosystemu księżycowego miasta. Zostaje wydalona w przestrzeń kosmiczną. Każdy start statku towarowego na Marsa, każdy lot powrotny na Ziemię będzie oznaczał trwały, niemożliwy do odzyskania ubytek najcenniejszego zasobu kolonii.
Księżyc nie będzie potrzebował polityków ani generałów, tylko absolutnie bezlitosnych księgowych. W nadchodzącej erze kosmicznej ekonomii, waluta nie będzie oparta na złocie ani na kryptowalutach. Będzie mierzona w litrach wody, które kolonia będzie musiała dosłownie wyrywać z mrocznych kraterów, by kupić sobie kolejny bilet na lot w kosmos. Ale co tam, przecież AI nam pomoże, prawda? PRAWDA? (I już widzę tę odpowiedź: „Masz rację, to nie wyszło, spróbujmy jeszcze raz…”). Miłego weekendu!
