Przejażdżka Teslą po powierzchni Marsa to marzenie. Uda się je spełnić?

Elon Musk to człowiek z wizją, współczesny wizjoner. Jego misją jest zmiana świata – wraz ze światem zaś: ludzkości. Brzmi podniośle? Możliwe. Miejmy świadomość, iż za taką deklaracją kryją się realne cele: redukcja globalnego ocieplenia oraz zwiększenie szans ludzkości na przetrwanie.

Na zdjęciu: Elon Musk, twórca SpaceX, Tesla Motors, Solar City, Hyperloop i Open AI | fot. youtube.com/ycombinator

Cele wszelako to jedno, co innego – sposób ich realizacji. I jeśli nawet w przypadku tego pierwszego podejście Muska nie różni się znacząco od podejścia innych zaangażowanych – chodzi bowiem przede wszystkim o zastąpienie obciążających środowisko źródeł energii źródłami energii odnawialnej – to w drugim z przypadków, tam, gdzie mówimy o zwiększeniu szans ludzkości na przetrwanie, strategia przyjęta przez Muska jest przynajmniej trochę kontrowersyjna. Kalifornijski przedsiębiorca sądzi bowiem, że przyszłość ludzkości może wyglądać na jeden z dwóch możliwych sposobów: albo, cytując, zostaniemy gatunkiem międzyplanetarnym – albo, najzwyczajniej w świecie, prędzej czy później, wyginiemy.

To właśnie stąd przedstawiony przezeń program kosmiczny: program, w którym najważniejszą rolę odgrywa jego najbardziej znana firma, SpaceX. Celem SpaceX jest realizacja tzw. misji marsjańskiej: stworzenie stabilnego połączenia między Ziemią a Marsem. Pisałem o tym w swoich dwóch poprzednich tekstach – tutaj i tu. Dziś zamierzam skupić się na dalszych planach Elona Muska – oraz możliwościach ich realizacji: na planach stworzenia kolonii marsjańskiej.

W budowie „mostu” z Ziemi na Marsa nie chodzi wszak o to, by polecieć tam – i w chwilę potem wrócić. Jest dokładnie wprost przeciwnie: chodzi o to, by tam zostać. A Elon Musk wie, jak tego dokonać.

Jeden za wszystkich

Space Exploration Technologies Corporation nie jest jedynym przedsiębiorstwem Muska. Kalifornijski przedsiębiorca jest ponadto założycielem i właścicielem kilku innych – czasem: bardzo potężnych – startupów. Są wśród nich takie, które skupiają się głównie na polepszeniu warunków życia na ziemi, jak choćby produkująca nowoczesnych – ograniczających zanieczyszczenie środowiska – samochodów Tesla Motors czy SolarCity, startup skupiający się na tworzeniu nowych sposobów pozyskiwania energii odnawialnej. O Hyperloopie wspominać, jak sądzę, nie trzeba – pozostaje więc OpenAI: innowacyjny think-tank prowadzący badania nad sztuczną inteligencją (oraz związanymi z nią kwestiami pobocznymi: filozoficznymi czy prawnymi).

Zdjęcie pochodzi ze zbiorów SpaceX

Wspominam tu o nich nie bez powodu. W przedsięwzięciach Elona Muska najbardziej uderza to, iż pomimo pozornej różnorodności, są one – jak gdyby – częścią większego projektu. Jestem świadom, iż trudno jest w dzisiejszych czasach wziąć na serio kogoś, kto twierdzi, że jego misją jest uratowanie świata. Wydaje się jednak, iż Musk podchodzi do tego zadania naprawdę poważnie. Pomijając kwestie związane z ich powszechną dostępnością – póki co: stosunkowo niewielką – zastosowanie rozwiązań zaproponowanych przez startupy Muska z całą pewnością może poprawić jakość życia na naszej planecie. Pytanie za dziesięć punktów brzmi wszakże: czy powyższe stosuje się również do ewentualnej przyszłej kolonii marsjańskiej? Mówiąc prościej: czy rozwiązania proponowane przez Teslę, SolarCity i Hyperloop sprawdzą się również w warunkach pozaziemskich? Czy mogą pomóc Muskowi w osiągnięciu jego drugiego celu – uczynienia z ludzkości gatunku międzyplanetarnego? Jeśli tak – to w jakim stopniu? A może ich przydatność ogranicza się wyłącznie do „lokalnych” warunków ziemskich?

Tak – jestem świadom, iż pełna odpowiedź na to pytanie wymagałaby bardzo obszernych i szczegółowych analiz. Analizy takie dostępne są w sieci – znalezienie ich nie jest większym problemem. Warto wszakże, moim zdaniem, przyjrzeć się sprawie z pewnego dystansu, podsumowując to, co na ten temat nam wiadomo.

Energia i transport

Dwie najważniejsze kwestie przy zakładaniu każdej kolonii, nie tylko tych międzyplanetarnych, to kwestie energii i transportu. (Ktoś, kto stwierdzi w tym momencie, że równie ważne, jeśli nie ważniejsze, są kwestie związane z samymi kolonistami, takie jak np. zapewnienie im przestrzeni do życia czy pożywienia – ktoś taki, owszem, będzie miał rację; początkowo jednakże: kwestie te podpadać będą pod sprawy związane z energią albo transportem. Nie oszukujmy się: zanim zaczniemy uprawiać na Marsie ziemskie rośliny, musimy je tam przetransportować. Nie wspominając o zapewnieniu im warunków do rozwoju – a to związane jest z energią cieplną…)

Są to kwestie problemowe. Przede wszystkim: skład marsjańskiej atmosfery – o ile można mówić tu o atmosferze – znacząco różni się od składu tej ziemskiej. W skład ziemskiej atmosfery wchodzi – jak powszechnie wiadomo – azot (78%), tlen (21%), argon (poniżej 1%) oraz dwutlenek węgla (około 0,04%). Nadto: gazy szlachetne, metan, wodór, para wodna – i parę innych, mniej ważnych składników. Skład atmosfery marsjańskiej natomiast to: dwutlenek węgla (ponad 95%), azot (około 3%) oraz argon (plus-minus 1,5%). Występują tam także pierwiastki śladowe – wśród nich również tlen, ich ilości są wszakże, jak wskazuje samo określenie… śladowe. Niewielkie. Podsumowując, warunki są skrajnie odmienne.

Po co o tym wszystkim piszę? Ano – po to, by pokazać, jak radykalnie odmiennych rozwiązań potrzebować będziemy w warunkach marsjańskich. Zacznijmy od kwestii związanych z energią – bez energii wszak nie ma również transportu. Jak wiadomo, do spalania potrzebny jest tlen; ponieważ jednak na Marsie występuje on w ilościach śladowych, spalanie raczej nie wchodzi tam w grę – chyba że w warunkach sztucznych. Co to oznacza dla nas w praktyce? Przede wszystkim to, że nie będziemy w stanie wykorzystywać paliw kopalnych – w każdym bądź razie nie na tę skalę, na jaką możemy pozwolić sobie na to na Ziemi. Większa część ziemskiego przemysłu energetycznego oparta jest na reakcji spalania – ta zaś nie będzie zachodzić w warunkach marsjańskich (gdzie zawartość tlenu w atmosferze wynosi dużo mniej niż 1%). Jest to swoisty paradoks – paradoks z którego Elon Musk doskonale zdaje sobie sprawę: przemysł energetyczny, odpowiedzialny za emisję ogromnej ilości zanieczyszczeń do ziemskiej atmosfery, mógł rozwinąć się tak bardzo… tylko w ziemskiej atmosferze.

Alternatywne źródła energii są tym, na co Elon Musk nie szczędzi środków. Już dziś SolarCity buduje największe elektrownie słoneczne na świecie. (Nawiasem zaś: tak – termin „elektrownia słoneczna” wszedł wreszcie – po latach debat – do potocznego użytku!) Elektrownie te budowane są w ramach projektu Buffalo Billion (od nazwy pierwszej z nich, która – zgodnie z planem – powstać ma w połowie 2017 r. w rejonie miasta Buffalo w stanie Nowy Jork). Cała inwestycja warta jest na chwilę obecną już ponad miliard dolarów, na budowę pierwszej elektrowni przeznaczone zostanie natomiast 750 milionów dolarów. Całkiem nieźle jak na startup – chce się powiedzieć, w większości są to jednak pieniądze z dofinansowań. Choć trudno przewidzieć ze stuprocentową dokładnością jaka będzie wyjściowa moc tej elektrowni, docelowo ma ona być w stanie samodzielnie zasilić dużą część tego regionu. Ponieważ zaś region słynie z długich, śnieżnych zim – zapotrzebowanie na energię również jest tam spore.

Nie wolno nam jednak zapomnieć, że to, co dobrze sprawdzi się w warunkach ziemskich, nie musi sprawdzić się równie dobrze w warunkach marsjańskich. Tak jak marsjańska atmosfera różni się od ziemskiej, tak różni się też tamtejszy poziom nasłonecznienia. Mars oddalony jest od Słońca o 227936637 km (dla porównania – Ziemia oddalona jest o 149597887 km). To pół jednostki astronomicznej więcej niż Ziemia! (Jedna jednostka astronomiczna to właśnie odległość Ziemi od Słońca: około 150 milionów kilometrów.) Mówiąc prościej: ktoś, kto zechciałby polecieć na Marsa i wrócić, przebyłby w sumie drogę potrzebną do dotarcia na Słońce. (Co, naturalnie, przynajmniej w obecnych warunkach, oznaczałoby nie więcej niż zwyczajne samobójstwo.) Odległość jest tu – na szczęście – problemem najważniejszym (choć nie jedynym). Z plusów: marsjański dzień trwa tylko nieco dłużej niż dzień ziemski – oznacza to brak dłuższych przerw w nasłonecznieniu (choć i to zależy od marsjańskiej pory roku – noce na Czerwonej Planecie również bywają dłuższe i krótsze!).

Nie wchodząc w szczegóły techniczne: pozyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych będzie na Marsie znacznie trudniejsze. Nie będzie niemożliwe – to duży plus. Będzie jednak wymagać dużo większych nakładów – również jeśli chodzi o infrastrukturę. Nadto: polegać na jednym źródle energii – to prosić się o katastrofę. Energię pozyskiwać więc będzie trzeba również metodami tradycyjnymi – czy to właśnie przez spalanie (w sztucznych warunkach?), czy dzięki „bateriom” – to jest wciąż do ustalenia.

Do kwestii energii i możliwości zastosowania technologii SolarCity wrócę dalej w tekście. Przejdźmy teraz na chwilę do kwestii transportu. Rozwiązania zaproponowane przez Teslę – nie wspominając tu nawet o Hyperloopie – idealnie nadadzą się do zastosowania w warunkach marsjańskich. Konieczne będą – ma się rozumieć – pewne modyfikacje, czasem – dość głębokie, niemniej wciąż: to i tak niewielki koszt (pamiętajmy, że mówimy tu o innej planecie, nie o innym kontynencie!). Sądzę, że – nim przejdziemy dalej, do kwestii związanych z zaopatrzeniem, dostępnością surowców i ogólnie pojętą jakością życia – warto przyjrzeć się tu nieco bliżej rozwiązaniom technologicznym stosowanym lub planowanym w autach Tesli oraz w Hyperloopie.

https://youtu.be/HHLNI-m-Xa4

Tesla Motors. Samochody przyszłości? Bardzo możliwe!

Choć poszczególne modele Tesli różnią się od siebie rozwiązaniami szczegółowymi, rozwiązania ogólne – np. te stosowane w bateriach – przeważnie przechodzą z modelu na model. Rozwiązania te są zresztą bardzo ciekawe. Jak powszechnie wiadomo, Tesla – w odróżnieniu od konkurencji – nie stosuje w swoich autach pojedynczej, dużej baterii (bądź niewielkiej ilości dość dużych baterii). Zamiast tego – wiele (tysiące) pomniejszych baterii litowo-jonowych. Jeśli idzie o ich specyfikację, to podobne są one do baterii zasilających laptopy czy inne urządzenia mobilne; w odróżnieniu jednak od nich – są dużo lżejsze.

Normalnie baterie te uzbrojone są bowiem w dodatkowe elementy zabezpieczające – znacząco zwiększa to ich rozmiar i wagę. Konstruktorzy Tesli postanowili zrezygnować z tych elementów – inne rozwiązania technologiczne zastosowane w ich samochodach pozwalają bowiem zredukować ryzyko awarii baterii na tyle, że zabezpieczenia te stają się najzwyczajniej w świecie nieprzydatne. Systemy zabezpieczające baterie w autach Tesli są zresztą najwyższej jakości. Nie bez powodu architekci niektórych modeli, takich jak „3”, „S” oraz „X” pozwolili sobie umieścić baterie… pod podłogą. To, co w normalnym aucie skończyłoby się wieloma problemami, w najlepszym zaś wypadku – znacząco zwiększyło ryzyko awarii, tu… nie ma żadnego znaczenia (oprócz, być może, takiego, że znacząco zwiększa się przestrzeń kabiny).

Rozwiązania zaproponowane przez Teslę są więc rozwiązaniami nastawionymi a) na ergonomię oraz b) na bezpieczeństwo elementów układu. Zmniejszenie masy pojazdu – to rzecz jak najbardziej mile widziana. Zmniejszenie ryzyka awarii – jeszcze bardziej. Co najważniejsze jednak, rozwiązania te nie są – jak można wnioskować – rozwiązaniami ostatecznymi. Projektanci Tesli bowiem wciąż eksperymentują – ich celem jest znalezienie rozwiązania optymalnego i możliwie najtańszego. (Nawiasem zaś mówiąc, jednym z produktów ich inwencji jest bateria domowa Powerwall. Parę słów o niej – i jej możliwych zastosowaniach – nieco dalej!)

A co z Hyperloopem?

Jeśli nawet wątpimy w to, czy rozwiązania znane z aut Tesli sprawdzą się w warunkach pozaziemskich, to wątpliwości takie postać nie mogą w przypadku konstrukcji Hyperloop. Jak wiadomo, Hyperloop ma być „najszybszym środkiem transportu na świecie”. Ma być też – co ciekawe – najbardziej wydajnym. Jak to działa? Bardzo prosto: kapsuła (bądź szereg kapsuł) pasażerskich „wstrzelone” zostaje do rury-tunelu z obniżonym ciśnieniem. Zmniejsza to opór, redukując w ten sposób straty prędkości kapsuły; raz wstrzelona, kapsuła porusza się – siłą wyrzutu – aż do celu. Jej docelowe osiągi? Przekroczyć prędkość dźwięku (ponad 1000 km na godzinę). Koszty realizacji? Takie jak koszty infrastruktury (stosunkowo wysokie, lecz jednorazowe) oraz koszty każdorazowego „wystrzelenia” kapsuły czy pociągu kapsuł (biorąc pod uwagę osiągi – stosunkowo niewielkie; dużo niższe niż w przypadku innych środków transportu o podobnych możliwościach). Do realizacji tak w warunkach marsjańskich, jak ziemskich – przy czym, naturalnie, uwzględnić tu trzeba dodatkowe kwestie związane z bezpieczeństwem.

Choć Hyperloop wciąż znajduje się w fazie projektu, projekt ten jest bardzo zaawansowany, właściwie: gotowy do budowy. Pierwsza linia powstać ma, co nie dziwi, w Arabii Saudyjskiej; gdzie powstanie druga – póki co – nie wiadomo. Jeśli wszelako któraś z kolei powstanie już w warunkach pozaziemskich – nie będzie to dla mnie wielkim zdziwieniem.

Zasilisz swój dom, zasilisz i szklarnię

Baterie Powerwall to nie tylko rozwiązanie stylowe; jest to również rozwiązanie użyteczne. Jakiś czas temu, w 2015, zrobiło się o nich naprawdę głośno; obecnie – emocje nieco opadły. Co by wszelako nie mówić – jest to, jak się wydaje, najlepsza ekologiczna alternatywa dla tradycyjnie pojętych generatorów mocy.

W skrócie: akumulator Powerwall to urządzenie, które możemy powiesić sobie na ścianie, postawić za szafką – albo w piwnicy. Nie ma to większego znaczenia. Rzecz waży dość sporo, bo 100kg; pojemność jednak – to 10 lub 7 kWh (w zależności od modelu). Podłączamy rzecz do baterii słonecznych i… gotowe. Działa. Gromadzi energię. Można go również naładować w sposób klasyczny, podłączając go do gniazdka – nie o to jednak tu idzie. Powerwall to rozwiązanie, które docelowo ma pozwolić nam przerzucić się w stu procentach na energię odnawialną. Nie jest ono wprawdzie najtańsze (koszt urządzenia to około 3000 dolarów – plus koszta transportu, montażu, ewentualnego serwisowania itp. itd.), stanowi jednak inwestycję, która zwróci się – przy amerykańskich standardach zużycia energii – po około trzech latach. Potem – już tylko oszczędzasz.

Nie Powerwall jednak, a Powerpack jest tu prawdziwą nadzieją ekologów. Powerwall jest zapowiedzią rewolucji; Powerpack – prawdziwą rewolucją. Powerpack stanowi bowiem baterię przemysłową. Ich konstrukcja umożliwiać ma łączenie ich w zasadzie „w nieskończoność”. Pozwolić ma to na przechowywanie ogromnych ilości energii – ilości liczonych w jednostkach większych niż gigawatogodziny. Pierwsze Powerpacki działają już zresztą – i sprawdzają się znakomicie. W wielkich ilościach zastosowane zostaną m.in. we wspomnianych tu wcześniej, budowanych przez Muska elektrowniach.

To powinno wystarczyć, by zasilić dom. I szklarnię. Bez trudu zasili nawet sieć szklarni.

Szklarnie? Jakie znowu szklarnie!

A propos szklarni… Nie będą to – ma się rozumieć – szklarnie w tradycyjnym tego słowa znaczeniu. Raczej umożliwiające uprawę roślin nieprzeszklone budynki. Umieszczenie takiej struktury na powierzchni Czerwonej Planety było zresztą pierwszym projektem SpaceX – projektem, który odszedł wprawdzie dziś nieco w odstawkę, Space Exploration Technologies Corporation ma bowiem na chwilę obecną nieco inne priorytety, niemniej który z czasem najprawdopodobniej zostanie w taki czy inny sposób wdrożony.

Już dziś mówi się, że rośliny uprawiane na Marsie będą musiały zostać specjalnie pod tym kątem zmodyfikowane. Chodzi tu, oczywiście, o modyfikacje genetyczne. Dla części może być to zaskoczeniem – warto jednak wspomnieć, iż Elon Musk nie jest przeciwnikiem tego rodzaju modyfikacji. Jego proekologiczne inklinacje mają nieco inny wymiar – to jedno. Drugie: iż jest to po prostu zwykła konieczność. Jest bowiem jasne, że ziemskie rośliny nie przyjmą się w warunkach innych niż ziemskie; choć warunki takie trzeba będzie zaś w ewentualnej kolonii przynajmniej po części symulować, to pewien poziom modyfikacji jest – najprawdopodobniej – po prostu konieczny.

Już dziś prowadzone są eksperymenty, mające na celu ustalić, jakiego rodzaju przystosowania musiałyby „wypracować” w toku ewolucji rośliny, by mogły przyjąć się i rozwinąć w warunkach radykalnie odmiennych od tych, w których powstawały znane nam ich gatunki. Badania takie prowadzone są m.in. przez NASA. Na roślinach eksperymentuje się między innymi na pokładzie stacji ISS (w laboratorium BioLab). Te badania trwają już około ośmiu lat; inne prowadzone były również wcześniej. Ich wyniki są imponujące: zakres możliwych przystosowań jest bowiem ogromny. Jeśli dostarczyć roślinom składniki odżywcze, jeśli zapewnić im wodę, odpowiednią temperaturę oraz poziom nasłonecznienia – wzrost może nastąpić w najprzeróżniejszych warunkach! Nie jest to zresztą zaskoczeniem dla samych biologów: i na Ziemi wszak rośliny rozwijały się częstokroć tam, gdzie, jak można by sądzić, żadne życie nie ma szans.

Podsumowując

Podsumowując: prace – niewątpliwie – trwają. Niewątpliwie też – na dziś dzień – ich efekty to za mało. Rzecz idzie jednak w dobrym kierunku. Miejmy w pamięci, iż dla technologii dziesięć lat to całe wieki; dość spojrzeć na postępy w miniaturyzacji. Nie mam wątpliwości: przy takich nakładach opracowanie technologii umożliwiającej zasiedlenie Czerwonej Planety jest raczej kwestią lat niż dziesięcioleci.

Elon Musk twierdzi, iż pierwsze pełne załogowe loty na Marsa odbędą się w drugiej połowie lat dwudziestych; do 2040 roku chciałby widzieć tam kolonię liczącą milion osób. Czy jest to możliwe? Z całą pewnością. Jaka będzie jakość życia? – No cóż. Z całą pewnością nie najniższa – Musk przyzwyczaił nas wszakże do produktów najwyższej jakości. Nie chcę popadać w nadmierny idealizm: przejażdżka Teslą po powierzchni Marsa to raczej mrzonka niż postulat do realizacji. To mówiąc: czymś przecież musimy tam jeździć.

–