Některé soukromé firmy v současnosti vyvíjí suborbitální systémy schopné dopravovat turisty k pomyslné hranici kosmického prostoru. Tím však naše ambice zajisté nekončí. Mnohem složitějším, ale o to atraktivnějším krokem bude rozvinutí kosmického turismu až na oběžné dráhy. Část pozemské zábavy se pak může postupně přesouvat do kosmu. Nejde však jen o zábavu. Takové počínání může být i velmi užitečné, protože to poskytne potřebné finance. Zjednodušeně řečeno, vesmír v sobě v podstatě ukrývá odpověď na všechny lidské problémy. Tak snadné to samozřejmě není, protože prostor nad naší krásnou planetou je velmi nehostinným místem a řešení našich problémů, jak známo, „nedává“ rozhodně zadarmo. Logickým krokem kupředu se zdají komerční vesmírné hotely, které se mohou postupně rozvíjet z menších modulárních stanic až po složité soběstačné komplexy a osobní vesmírné rezidence. Představa je to sice hezká, ale stále ještě vzdálená. Vývoj civilizace nám ale napovídá, že se bez kosmického průmyslu a expanze za hranice Země v budoucnu tak nebo tak neobejdeme, ba co víc, na lidské expanzi do kosmu možná závisí celá budoucnost lidského druhu, tedy pokud se na ní budeme dívat z dlouhodobého hlediska.

To vše si ovšem žádá extrémně vysoký počet startů kosmických nosičů a schopnost stavět velké, složité a zároveň funkční struktury v kosmu. Nejspíše se neobejdeme ani bez kosmické těžby a výroby materiálu na Měsíci a jiných blízkých objektech Země. Právě většina z toho, co jsem jmenoval, je zapotřebí k vybudování první opravdové lidské kolonie ve vesmíru.

Vesmírné ostrovy

Utopická představa interiéru Stanford Torus z roku 1985. Kredit: Don Davis / NASA Ames Research Center

V sedmdesátých letech dvacátého století princetonský fyzik Gerard K. O’Neill za přispění NASA Ames Research Center a Stanfordské univerzity vypracoval dvě velmi zajímavé studie, které podpořily názor na proveditelnost až kilometrových „měst“ na oběžné dráze Země. O’Neill nebyl samozřejmě první, kdo s podobným nápadem přišel. Rotující konstrukce se v populární literatuře objevují již od 19. století. Zabýval se jimi už Konstantin Ciolkovskij, Herman Obert nebo John Desmond Bernal, který jako první obdobné stavby vědecky popsal. Dodnes jsou známy pod pojmem „Bernalova sféra“. Což je hypotetický typ megakonstrukce na oběžné dráze Země určené pro dlouhodobý pobyt až 30 000 lidí. Návrh vznikl v roce 1929 a jde v podstatě o systém kulových a prstencových útvarů rotujících kolem centrální osy – toto řešení totiž teoreticky umožňuje při relativně malém průměru vytvořit stabilní systém. Tento princip využila NASA v 70 letech při tvorbě vlastních projektů kosmických „ostrovů“, které vedl právě fyzik a profesor Gerard K. O’Neill. Nejnověji se tento typ uplatnil také v návrhu kolonie Kalpana One, pojmenovaném po zesnulé astronautce (Kalpana Chawla) a jeho vizualizace je vidět v úvodním obrázku tohoto článku. Podobné stavby se ovšem hojně vyskytují i ve filmové tvorbě nebo románech science fiction. Bernalovy úvahy a jeho práce dál inspirovala profesora O’Neilla, který podrobně rozpracoval několik návrhů rotujících vesmírných ostrovů. Tyto studie mimo jiné ukázaly, že kosmický prostor je dobrým místem pro další rozvoj vyvinuté civilizace. Od těch dob ovšem uplynulo už víc než 35 let a popravdě jsme v tomto směru příliš nepokročili. Vraťme se ale k práci O’Neilla. Ten nakonec vytvořil pro NASA tři hlavní studie tzv. Ostrovů.

Ilustrace rozdělení sektorů uvnitř vesmírného ostrova podle návrhu profesora O’Neilla. Kredit: Rick Guidice/Nasa Ames Research Center

Ostrov jedna (Island One) si lze představit jako rotující kouli s průměrem 512 metrů po vzoru Bernalovo sféry. Tento návrh později tým z vědeckého výzkumného střediska NASA ve spolupráci se Stanfordskou univerzitou upravil a nabídl alternativní verzi známou jako Stanford torus z roku 1975. Ostrov dva (Island Two) je také kruhová stavba avšak výrazně větší. V průměru už má přes kilometr a půl. Třetí ostrov (Island Three) je znám spíše jako O’Neillův válec (O’Neill cylinder) a je nejambicióznějším ze všech. Design se skládá ze dvou, proti sobě rotujících torusů dlouhých až 32 km s průměrem 6,5 km. Každý anuloid je rozdělen na šest různých segmentů o stejné ploše, ale otáčejících se rozdílnou rychlostí kvůli dosažení optimálních podmínek pro různé činnosti prováděné uvnitř zamýšlené stavby. Tři s těchto segmentů obsahují průhledná okna zaručující střídání denního a nočního režimu. Vnější část slouží pro zemědělství. Uprostřed je navržen výrobní a průmyslový oddíl, kde je minimalizována gravitace, aby umožnila speciální výrobní procesy, a zbytek prostoru obsahuje obyvatelné pozemky se spoustou zeleně a volnočasových prostorů.

Taková megalomanská stavba by zajisté k realizaci potřebovala velké množství surovin a hlavně peněz. Proto autor navrhoval financovat stavbu prodejem elektrické energie vyprodukované v kosmu a potřebné suroviny doporučoval vytěžit na Měsíci a později na nějaké blízkozemní planetce. O’Neill předpokládal stavbu podobného komplexu v Lagrangeových bodech neboli libračních bodech v soustavě Země-Měsíc. Těch je celkem pět a označují se L1, L2, L3, L4 a L5. Přesto, že je tento koncept dnes víceméně jen utopickou představou, tak nelze vyloučit, že obdobné stavby tu skutečně jednou budou. Záměrem NASA ani O’Neilla nebylo tento komplex vybudovat, ale jejich snahou bylo dát dohromady dostupná čísla a nápady. Zhodnotit lidské možnosti, vyvodit ekonomické důsledky a posoudit technickou proveditelnost. Podobné práce nám dávají vizi, která dokáže zaujmout naší představivost a nutí nás přemýšlet a nejen to. Inspirují další generace k realizaci vlastních plánů. Něco podobného se stalo i v roce 1982.

Tehdy na střední škole Miami Palmeto High vystoupil nejlepší student třídy, aby přednesl svou závěrečnou řeč, která byla o vesmíru. Teprve 18letý chlapec se nadšeně rozpovídal o plánech na osídlení kosmu, vesmírných ostrovech, hotelech a o době, kdy budou moci miliony lidí žít a pracovat ve vesmíru. Bylo to zvláštní, protože podobné téma se moc často v maturitních proslovech neobjevuje. Přesto nadšeně pokračoval a cílil na ochranu Země a poté řekl: „Je lepší mít připravenou kosmickou loď…“ Tím mladíkem nebyl nikdo jiný než velký fanda Gerarda O’Neilla – Jeff Bezos, jenž se stal jedním z nadšenců jeho legendární knihy The High Frontier, která změnila jeho život jednou provždy.

Profesor O’Neill po vydání této knihy vystoupil několikrát v televizi a propagoval své smělé myšlenky kolonií v kosmu, obývané tisíci ba miliony prostých občanů, kteří zde budou budovat nové domovy, kvůli zničené, přeplněné Zemi s nedostatkem energie a vody. Jak se ukazuje, toto téma je stále více aktuálnější. Jakkoli fantastické a přehnané se podobné myšlenky možná zdají. Vzpomeňte třeba na to, že 20 let před přistáním člověka na Měsíci jsme si také mysleli o krocích na jeho povrchu, že je to zhola nemožné. O’Neillovy vize byly možná bizarně absurdní, ale ukázal, že mohou být jednou reálné a své plány a návrhy zahrnul i do své výuky na univerzitě Princeton, kam později nastoupil i Jeff Bezos, který pravidelně navštěvoval O’Neillovy semináře. Skromný profesor zasel semínko, které v podobě lidí jako Jeff Bezos vyrostlo. Jeho společnost Blue Origin má nyní smělou vizi, přesunout část pozemského průmyslu do vesmíru a miliardy lidí žijících a pracujících ve vesmíru.

Umělecká představa obří stavby ve vesmírů. Vizí společnosti Blue Origin je přesunout průmysl do kosmu. Kredit: James Vaughan

Orbitální obydlí a kam dál?

Vybudování orbitální „osady“ má rozhodně své nesporné výhody. Pokud se tedy lidstvo jednou k něčemu podobnému skutečně odhodlá, bude oběžná dráha s největší pravděpodobností pro budování komplexu cílem číslo jedna. Prostor blízko Země ovšem není jediným místem, kde by v budoucnu mohly vzniknout lidské kolonie. Logicky se nabízí Měsíc a planeta Mars. Začneme tedy u našeho souseda. Měsíc je relativně blízko, takže se zdá jako logický cíl pro expanzi člověka do vesmíru.

V roce 2009 indická sonda Čandraján-1 definitivně potvrdila přítomnost vody na Měsíci. Na obrázku je vidět mladý kráter na odvrácené straně Měsíce tak, jak jej zmapoval přístroj NASA Moon Mineralogy Mapper na palubě sondy. Kredit: ISRO/NASA/JPL-Caltech/USGS/Brown Univ.

Robotický průzkum měsíčního povrchu započal už v roce 1959 sovětským programem Luna a proto už o našem sousedovi víme celkem dost. První řízený dopad sondy Luny 1 na povrch se nepovedl. Družice minula Měsíc a misi nesplnila. Ovšem její nástupkyně – Luna 2, se už do Měsíce „trefila,“ a stala se tak vůbec prvním umělým předmětem ze Země na jiném nebeském tělese. V následujících letech, po těchto průkopnických misích, byl Měsíc cílem celé řady dalších průzkumných sond. Pak ovšem přišel 20. červenec 1969 a došlo k opravdovému milníku, když posádka mise Apollo 11 úspěšně přistála na lunárním povrchu. Poprvé v historii kráčela lidská bytost po mimozemském tělesu. Vrcholem celého programu se stala mise Apollo 17, která odstartovala v roce 1972. Měsíc se poté na dlouhou dobu vytratil z pozornosti, která se k němu doopravdy vrátila až někdy v roce 2009. Tehdy totiž indická sonda Čandraján-1 agentury ISRO učinila překvapivý a velmi důležitý objev – definitivně potvrdila přítomnost vody, čímž vyvrátila teorie staré 40 let.

Voda je pro případné osidlování velmi důležitá, protože z ní půjde, krom jiného, vyrábět i palivo (vodík) a kyslík potřebný k přežití. NASA by se chtěla v rámci programu ARTEMIS v nadcházející dekádě vrátit na Měsíc. Ovšem tentokrát se záměrem tam už zůstat. Možná se tedy již velmi brzy dočkáme budování první základny na Měsíci. Podle NASA je to první krok k větší základně na lunárním povrchu a vybudování infrastruktury potřebné k cestě na Mars. V plánu je, jak známo, nejprve v blízkosti našeho kosmického souseda vybudovat menší stanici známou jako Gateway a

Dlouhodobý plán NASA, ve kterém je zahrnuta už i povrchová základna na Měsíci – Foundation Surface Habitat a pilotovaná výprava k Marsu a přistání na jeho povrchu. Zdroj: NASA

od ní posílat astronauty na povrch Měsíce. NASA se zajímá zejména o měsíční oblast v blízkosti Jižního pólu u okraje kráteru Shackleton, kde je světlo po celý rok. Naopak vnitřek kráteru je vystaven permanentní tmě. Aktuální úvahy směřují k vybudování povrchového obydlí (habitatu) „Foundation Surface Habitat“ pro 30 až 60 denní pobyty čtyřčlenné posádky, která bude mít k dispozici speciální mobilní vozítko „Habitable Mobility Platform“ pro 30 až 45 denní cesty s dojezdem v desítkách kilometrů. Na podobném stroji už NASA dlouhá léta pracuje a obdobný stroj vyvíjí také automobilka Toyota ve spolupráci s japonskou agenturou JAXA, která se na projektu také podílí.

Nabízí se otázka, proč si vlastně za cíl zvolit Měsíc? Především proto, že je relativně blízko. Což je nesporná výhoda, která z něj činí dobrý startující bod pro lidskou expanzi do vzdálenějších končin kosmu. Lze tedy říci, že se zde budeme snažit porozumět dlouhodobým pobytům posádek mimo magnetickou ochranu Země a později se můžeme učit, jak budovat co nejvíce soběstačná obydlí na jiném kosmickém tělese. Celkově má jít o přípravu daleko náročnější výpravy na Mars. K planetě, která už od pradávna k sobě lidstvo láká, jako světlo k sobě přitahuje můry. Je však skutečně vhodný k usazení a vytvoření kolonie? (Pokračování příště)

V nadcházejících letech vznikne u Měsíce vesmírná stanice nazvaná Gateway. Na obrázku je pouze její umělecká představa, která neodpovídá realitě. Kredit: James Vaughan

Zdroje informací:
http://large.stanford.edu/courses/2016/ph240/martelaro2/docs/nasa-sp-413.pdf
https://cs.wikipedia.org/wiki/Jeff_Bezos
https://en.wikipedia.org/wiki/Bernal_sphere
https://space.nss.org/settlement/nasa/CoEvolutionBook/index.html

Zdroje obrázků:
https://space.nss.org/wp-content/uploads/kalpana-one.jpg
https://placesjournal.org/wp-content/uploads/20space.jpg
https://i.pinimg.com/originals/82/87/72/8287722d8928.jpg
https://images.fineartamerica.cstations-james-vaughan.jpg
https://www.nasa.gov/topics/moonmars/features/clahtml
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails.png
https://images.fineartamerica.com/images/artworkim.jpg