Trzeba uczciwie przyznać, że sam z siebie nie wygląda imponująco. Komarze nogi, mały, pudełkowaty korpus i dwa wielkie rotory wyglądają razem jak model poskładany z elementów z zupełnie różnych zestawów. Ale to co, ma zrobić helikopter Ingenuity ("Pomysłowość") jeszcze kilka lat temu wprawiłoby w osłupienie każdego inżyniera lotniczego na Ziemi.
Być może w niedzielę 11 kwietnia Ingenuity wykona pierwszy, kontrolowany lot na innej planecie. Lot zupełnie samodzielny - Mars jest obecnie około 271 241 624 kilometrów od Ziemi. Sygnały radiowe pokonują ten dystans w 15 minut, więc próba zdalnego sterowania pojazdem skończyłaby się bardzo szybką katastrofą. Śmigłowiec jest zdany na siebie, na własne czujniki, procesor i oprogramowanie, które muszą poprowadzić go bezpiecznie w zupełnie obcym środowisku.
A to jeszcze nie jest ta trudna część projektu: największym wyzwaniem dla inżynierów było to, by zbudować maszynę tak lekką i małą, by zmieściła się w pojemniku pod podwoziem łazika Perseverance, ale jednocześnie tak mocną, by była w stanie latać w atmosferze stukrotnie rzadszej, niż ziemska. Dron zabrał ze sobą na Marsa niewielki fragment płótna ze skrzydła Flyera - pierwszego w historii samolotu, stworzonego przez Braci Wright. Jego lot od pierwszego lotu na Marsie dzieli (zaledwie!) 117 lat i 5 miesięcy.
Jeśli wszystko zadziała jak powinno, maszyna wykona serię startów i lądowań i stworzy precyzyjną mapę miejsca lądowania nowego marsjańskiego łazika. Jeśli nie... cóż. Jeśli mamy dowiedzieć się jeszcze czegoś nowego o Wszechświecie, musimy próbować nowych rzeczy. Nawet pozornie absurdalnych. Bez tego - dobijemy do naukowej ściany.
Większość pozaziemskich pojazdów wysyłanych przez Amerykanów powstaje w badawczym ośrodku Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie, pracującym dla NASA. Artur Chmielewski, zatrudniony tam Polak, mówił niedawno w "Tygodniku Interii":
Do tej pory większość międzyplanetarnych wypraw tworzonych przez Amerykanów, Europejczyków, Rosjan czy Japończyków przyglądała się swoim celom z daleka. Ziemskie lądowniki dotarły do powierzchni zaledwie trzech planet i księżyców: Marsa, Wenus i Tytana. Ale z orbity nigdy nie dowiemy się wszystkiego. Żeby naprawdę zrozumieć Wszechświat, musimy przyjrzeć mu się z bardzo bliska.
Ale zasadniczym problemem w tworzeniu misji, które miałyby wylądować na obcych światach, jest to, że są one naprawdę bardzo obce. Warunki panujące na Wenus, Europie, Tytanie czy Io odbiegają tak bardzo od ziemskich, że projektując lecące tam misje, inżynierowie muszą wymyślać je w zasadzie od zera. Do dyspozycji mają wyłącznie własną wyobraźnię.
Weźmy np. Wenus. Starożytni, którzy nazwali planetę imieniem bogini miłości, wykazali się ogromnym optymizmem. Kiedy, już w XX wieku, naukowcy przyjrzeli się jej z bliska, okazała się raczej planetarną personifikacją bardzo toksycznego związku: rozgrzana do białości, pokryta żrącymi, kwasowymi chmurami, o ciśnieniu, które zgniata z siłą prasy hydraulicznej wszystko, co znajdzie się na powierzchni planety. Z dziesięciu radzieckich sond Wenera, które lądowały na Wenus między 1961 a 1984 rokiem, rekordzistka, Wenera 13, przetrwała 127 minut.
Mimo absurdalnie wysokiego poziomu trudności, jaki serwuje inżynierom, Wenus jest jednocześnie może najciekawszym celem badań naukowych. Była kiedyś niemal bliźniaczką Ziemi, mogła być pokryta głębokim oceanem. Nie rozumiemy, co poszło nie tak, dlaczego z bliźniaczki zmieniła się w demoniczne krzywe zwierciadło Ziemi, ale jeśli chcemy dobrze zatroszczyć się o nasz własny świat, powinniśmy wiedzieć, co może doprowadzić do aż tak wielkiej katastrofy. Do tego, niedawne badania sugerowały, że nawet Wenus może być domem dla pozaziemskiego życia. Bakterie mogłyby przeżyć w wenusjańskich chmurach.
I to właśnie chmury mogą być najciekawszym celem badań. NASA bardzo poważnie planuje serię misji, które na Wenus wysłałyby nie pancerne łaziki, a balony i sterowce. Amerykańskie wizualizacje przedstawiają nawet wizję załogowej stacji, unoszącej się nad chmurami jak latające miasto z "Imperium Kontratakuje". Ten pozornie absurdalny pomysł ma bardzo wiele sensu: ponad chmurami badawcze sterowce miałyby swobodny dostęp do energii słonecznej, a na wysokości 50 kilometrów wenusjańska pogoda jest całkiem przyjemna - ciśnienie atmosferyczne jest takie, jak na powierzchni Ziemi, a temperatura mieści się w zakresie od 0 do 50 stopni. Oczywiście nie ma tam tlenu, a od czasu do czasu pojawiają się chmury kwasu siarkowego, więc skafander i tak byłby zdecydowanie zalecanym wyposażeniem załogi stacji.
Inżynierowie mają także nowe pomysły na badanie powierzchni piekielnej planety. Dotychczasowe lądowniki przypominały raczej głębokomorskie batyskafy niż marsjańskie łaziki. Powód jest prosty - w temperaturach, w których topi się ołów, elektronika odmawia współpracy bardzo szybko. Ale co, gdyby dało się obejść bez elektroniki?
Cztery lata temu Jet Propulsion Laboratory zaproponowało stworzenie wenusjańskiej misji bez jednego mikroprocesora. Łazik AREE (Automaton Rover for Extreme Environments) działa na zasadzie podobnej, jak "plażowe bestie" holenderskiego artysty Theo Jansena: wielkie mechaniczne "zwierzęta" poruszające się po plażach, napędzane wiatrem. AREE byłoby pojazdem całkowicie mechanicznym, napędzanym wiatrem i sterowanym nie elektroniką, ale mechanizmami podobnymi do dziewiętnastowiecznych mechanicznych kalkulatorów. Byłby w stanie gromadzić dane o wietrze, temperaturze czy wstrząsach sejsmicznych i wysyłać je do orbitera za pomocą lusterka odbijającego promienie lasera, albo zawierających zapis danych płyt gramofonowych wysyłanych ponad chmury za pomocą balonu i przechwytywanych przez specjalnego drona.
Wielkie księżyce Jowisza i Saturna: Tytan, Europa, czy Enceladus stawiają przed inżynierami zupełnie inne wyzwania. Wszystkie pokryte są głębokimi oceanami: w przypadku Tytana to ocean ropy naftowej, na Europie i Enceladusie głębokie oceany słonej wody schowane pod wielokilometrową warstwą lodu. Są ekstremalnie interesujące dla astrobiologów, bo wydaje się, że mają wszystko, czego potrzeba dla powstania życia. Ale jak zbadać je z bliska?
Na przykład przy pomocy ogromnej, mechanicznej kałamarnicy. Inżynierowie z Uniwersytetu Cornella zaprojektowali robota, który mógłby potencjalnie przez wiele lat penetrować najgłębsze zakamarki pozaziemskich oceanów. Macki mecha-kałamarnicy służyłyby jako napęd, manipulatory, ale, co najciekawsze, także źródło energii. Pod kilometrami lodu baterie słoneczne byłyby bezużyteczne, a reaktor atomowy mógłby być zbyt zawodny. Zamiast tego pojazd ma czerpać energię z potężnego pola magnetycznego pobliskiego Jowisza, właśnie dzięki długim mackom przetwarzającym magnetyzm w elektryczność. Nawet skóra robota byłaby wzorowana na ziemskich głowonogach: dzięki bioluminescencji, kałamarnica mogłaby oświetlać sobie drogę w ciemnościach.
Zanim jednak mechaniczne głowonogi z Ziemi zaczną podbój Europy czy Enceladusa, inny podmorski pojazd może żeglować po pomarańczowych morzach Tytana. Inżynierowie z należącego do NASA Centrum Badawczego im. Johna Glenna z Ohio proponują wysłanie tam już w latach 30. łodzi podwodnej. "Uważamy, że to powinien być pierwszy krok przed badaniami innych pozaziemskich oceanów" - pisze twórca projektu Steven Oleson.
Łódź podwodna mogłaby poszukać na Tytanie śladów życia zupełnie niepodobnego do ziemskiego: jego chemiczną podstawą musiałaby być nie woda, ale metan i etan. W przeciwieństwie do wody, przepuszczają one fale radiowe, łódź podwodna mogłaby więc komunikować się z Ziemią nawet z dna tamtejszego morza. Projekt łodzi nie został jeszcze oficjalnie zatwierdzony przez NASA, ale jego twórcy dostali już kilka grantów na rozwój pomysłu.
Wcześniej, w 2034 roku, na księżycu wyląduje Dragonfly ("Ważka"). O wiele większy i bardziej złożony od marsjańskiego Ingenuity, ma badać złożone procesy chemiczne w atmosferze.
Ale inżynierska fantazja nie ogranicza się do badania planet czy księżyców. No bo czym innym, niż nieokiełznaną fantazją, można wytłumaczyć pomysł złapania asteroidy do wielkiej siatki i przyniesienia jej do domu?
Tak w skrócie można opisać założenia przygotowywanej w 2013 roku misji "Asteroid Redirect Mission". Jej celem było przechwycenie kosmicznej skały i zmiana jej toru lotu tak, by obiekt wszedł na orbitę Ziemi lub Księżyca, gdzie z bliska mogliby przyjrzeć mu się astronauci.
Przygotowywano dwa warianty misji. W wariancie A, bezzałogowy pojazd poleciałby na spotkanie niewielkiej, 8-metrowej asteroidy i "zapakował" ją do nadmuchiwanego pojemnika. Następnie, wykorzystując własne silniki jonowe, sonda zmieniłaby trajektorię 500-tonowej asteroidy tak, by zaparkować ją bezpiecznie na orbicie. Wariant drugi zakładał wysłanie bardzo dużego lądownika na ogromną, wielokilometrową asteroidę po to, żeby "porwać" z niej kilkumetrowy głaz.
Projekt anulowano w 2018 roku. Ale zapewne jeszcze się odrodzi. Bo, po pierwsze, żeby zabezpieczyć się przed uderzeniami asteroid, które mogą zagrozić całym miastom czy państwom, musimy nauczyć się zmieniać ich kurs. Po drugie - dla zysku: nawet niewielka asteroida może być warta miliardy czy biliony dolarów, bo rzadkie na Ziemi i co za tym idzie bardzo drogie pierwiastki takie jak platyna, występują na kosmicznych skałach w wielkiej obfitości. Kosmiczne górnictwo to potencjalnie nieograniczony dostęp do surowców bez szkody dla ziemskiego środowiska.
Nie wszystkie kosmiczne misje mają ostrożnie badać swój cel. Niektóre mają zrobić jak największą "rozwałkę". Już w przyszłym roku wystartuje misja DART (Double Asteroid Redirect Mission), której zadaniem będzie staranowanie niewielkiej asteroidy Dimorphos, żeby sprawdzić, czy w taki sposób można zepchnąć kosmiczną skałę z kursu.
Ale to zwykła stłuczka w porównaniu z planami, jakie swojego czasu przygotowywała amerykańska armia... i miliarder Elon Musk.
Tuż po starcie (w 1957 r.) pierwszego sztucznego satelity, Sputnika, Amerykę ogarnęła panika - jeśli ZSRR mogło wynieść satelitę na orbitę, mogło równie dobrze zrzucić głowicę atomową na dowolne miejsce na świecie. Aby udowodnić Moskwie, że z Ameryką nie ma żartów, Siły Powietrzne przygotowały program A119. Utajniony przez 40 lat projekt nie był jednak szczególnie racjonalny. Generałowie w odpowiedzi na Sputnika planowali bowiem... odpalić głowicę atomową na Księżycu jako pokaz siły. "Siły powietrzne chciały, żeby grzyb atomowy był tak wielki, by widać go było gołym okiem z Ziemi" - pisał Leonard Reiffel, fizyk biorący udział w przygotowaniach. Na szczęście emocje wkrótce opadły, a plan zbombardowania Księżyca na złość Rosji poszedł do szuflady.
To jednak nie koniec kosmicznych zabaw z bronią jądrową. Miliarder Elon Musk, od lat zapowiadający kolonizację Marsa, zaproponował w 2015 roku zbombardowanie Czerwonej Planety. Zdaniem miliardera, zrzucenie bomb wodorowych na bieguny planety doprowadziłoby do uwolnienia ogromnych ilości dwutlenku węgla i pary wodnej, co zagęściłoby bardzo rozrzedzoną atmosferę planety i podniosło jej temperaturę, potencjalnie tworząc dobre warunki do rozwoju dla ziemskich roślin. Musk do planu wraca regularnie. Nie przeszkodziło mu nawet to, że agencja Roskosmos wyliczyła, że do realizacji takiego planu potrzebnych byłoby co najmniej 10 tysięcy bomb wodorowych. "Nie ma problemu" - odpisał na Twitterze miliarder.
Jeśli perspektywa wysadzania w powietrze sporych kawałków Układu Słonecznego przez miliarderów z ambicjami sprawia jednak, że wolelibyście jak najszybciej się oddalić - istnieją projekty, które mogą pomóc ludzkości opuścić Układ Słoneczny.
Tu problemem są przytłaczające odległości. Nawet najbliższa nam gwiazda, Proxima Centauri, znajduje się tak daleko, że sonda New Horizons, która w 9 lat dotarła do Plutona, bijąc rekordy prędkości, leciałaby do niej 78 tysięcy lat. Żeby dolecieć gdziekolwiek w rozsądnym czasie, trzeba naprawdę wielkiej pomysłowości.
W latach 80. Amerykanie przygotowywali już taką misję. Projekt Longshot zakładał wybudowanie ogromnego, ważącego ponad 400 ton pojazdu, który, dzięki atomowo-laserowemu napędowi, miał szansę dotrzeć na Proximę już w 100 lat.
Cztery lata temu miliarder Jurij Milner postawił ten pomysł na głowie. Jego "Projekt Starshot" zamiast jednego, ogromnego pojazdu, zakłada wysłanie w stronę Proximy setek, jeśli nie tysięcy miniaturowych sond, o rozmiarze znaczka pocztowego. Każda z miniaturowych sond w kosmosie rozwinęłaby czterometrowy żagiel z metalicznego materiału. Tak zwane "żagle słoneczne", napędzane ciśnieniem fotonów uderzających w odblaskową powierzchnię, zostały już dwukrotnie z sukcesem przetestowane na orbicie, ale Starshot nie polegałby jedynie na energii płynącej z naszej gwiazdy. Siłę napędową minisondom dawałaby ogromna bateria naziemnych laserów o łącznej mocy 100 gigawatów. Celem jest osiągnięcie przez pojazdy 20 proc. prędkości światła, dzięki czemu dotarłyby do celu już za 30 lat. Kolejne 4 lata czekalibyśmy na sygnał zwrotny.
Wiele z tych pomysłów zapewne nie doczeka się realizacji. Ale są doskonałą ilustracją czegoś, o czym kosmiczni inżynierowie mówią od dawna. Każdy z tych pomysłów może przełożyć się na nasze życie tu, na Ziemi. Autonomiczne pojazdy, nowe techniki nawigacji, komunikacji czy badania stanu środowiska - to wszystko wypływa wprost z badań kosmosu. Nic nie napędza postępu tak, jak konieczność zmierzenia się z ekstremalnymi wyzwaniami. A nie ma wyzwania większego, niż odkrywanie nieznanego.