Nad naszymi głowami lata dziś ponad 800 satelitów. Ożywają pomysły powrotu na Księżyc i podboju Marsa. Rozwija się kosmiczna turystyka. A przecież ta wielka podróż zaczęła się ledwie 50 lat temu.
Strajkujemy – stwierdzili 5 września b.r. taksówkarze z Filadelfii. Półtora tysiąca z nich zatrzymało swoje auta, podobnie jak wielu kolegów w Nowym Jorku. Dlaczego? Kierowcy protestują przeciwko nowym regulacjom zobowiązującym ich do instalacji odbiorników lokalizacji satelitarnej GPS. Obawiają się, że dzięki nim staną się łatwym celem inwigilacji przez korporacje taksówkarskie.
To, co dla jednych jest wadą, inni uznają za wielką zaletę. Możliwość lokalizacji ofiar katastrof za pomocą satelitów przyczyniła się do uratowania co najmniej 21 tys. osób od niechybnej śmierci, w parkach narodowych odbiorniki GPS zakłada się zwierzętom zagrożonych gatunków, by kontrolować ich wędrówki i liczebność.
A ile osób dzięki GPS straciło życie?
Wszak GPS to satelitarna technologia rozwijana przez Stany Zjednoczone na potrzeby wojska. Służy żołnierzom nie tylko w lepszej orientacji w terenie, ale jest podstawą wojennej logistyki i – w końcu – sednem smart weapons, tzw. inteligentnej broni, czyli precyzyjnie trafiających w cel bomb i rakiet. Podczas ostatniej wojny w Iraku w 2003 r. 68 proc. użytych bomb obdarzonych było taką inteligencją.
Bip-bip
Podstawą GPS jest rozwijany przez amerykańską armię system Navstar GPS składający się z 24 satelitów. Uzyskał on sprawność operacyjną w 1993 r., a roczny koszt jego utrzymania szacuje się na 750 mln dol. Ze względu na strategiczne znaczenie satelitarnej lokalizacji od lat własny system budują Rosjanie (Glonass) i zabierają się za to Europejczycy (Galileo). Tymczasem, jeszcze na mocy decyzji prezydenta Ronalda Reagana, GPS został otwarty dla cywilów, dzięki czemu dziś nie tylko rakiety, ale i taksówki łatwiej trafiają do celu. A do portfeli przedsiębiorców trafiają coraz większe pieniądze.
W 2005 r. usługi związane z GPS przyniosły 21,8 mld dol., w 2020 r. ma to być już 275 mld, przy okazji powstanie na świecie 100 tys. nowych miejsc pracy. – Trudno nawet sobie wyobrazić wszystkie możliwe biznesowe pomysły, w każdym razie szybko rodzi się, również w Polsce, nowa gałąź gospodarki – dodaje Krzysztof Gulda, dyrektor departamentu rozwoju gospodarki w Ministerstwie Gospodarki. – W naszym kraju pracują dziesiątki tysięcy odbiorników GPS, a wraz z usługami lokalizacyjnymi otwierają się nowe możliwości dla firm zajmujących się logistyką. Nowe technologie jak zawsze otwierają nowe możliwości i stwarzają nowe problemy. Lokalizacja satelitarna to tylko jeden z rezultatów wielkiego przełomu, jaki nastąpił pół wieku temu.
Najpierw jednak cofnijmy się do 1945 r. Arthur C. Clarke, jeden z najgłośniejszych pisarzy science fiction, autor m.in. „Odysei kosmicznej”, pełnił w tym czasie służbę inżyniera w RAF, brytyjskim lotnictwie wojskowym. Opublikował wówczas w czasopiśmie „Wireless World” krótki artykuł, opisujący, jak sztuczny obiekt wyniesiony na orbitę okołoziemską mógłby posłużyć do przekazywania sygnału telewizyjnego. To pierwsze techniczne rozważania dotyczące możliwości konstrukcji satelity telekomunikacyjnego.
Historia nabrała tempa w latach 50. ubiegłego stulecia. W 1953 r. prezes Radzieckiej Akademii Nauk oświadczył: „Nauka osiągnęła zdolność, by wysłać statek kosmiczny na Księżyc i zbudować sztucznego satelitę Ziemi”. W Stanach Zjednoczonych bardziej praktyczną analizę opracował John R. Pierce z Laboratoriów Bella, największej wówczas fabryki wynalazków. W wykładzie wygłoszonym w 1954 r. stwierdził, że satelita telekomunikacyjny byłby w stanie transmitować jednocześnie tysiąc rozmów telefonicznych. Warto pamiętać, że pierwszą linię telefoniczną przez Atlantyk położono dopiero w 1956 r. i pozwalała tylko na 36 jednoczesnych rozmów.
Potem nadszedł 4 października 1957 r. – z kosmodromu Bajkonur wystartowała rakieta (oparta na sprawdzonej niemieckiej konstrukcji V-2 autorstwa Wernhera von Brauna) z metalową kulą o masie 83,5 kg na pokładzie. Sputnik 1 zaopatrzony był w nadajnik radiowy, który z orbity okołoziemskiej charakterystycznym bip-bip oznajmił światu, że rozpoczęła się epoka kosmiczna. Po pięciu tygodniach baterie wyczerpały się, a dokładnie po trzech miesiącach pierwszy satelita spłonął w atmosferze.
Czy warto było sięgać w kosmos? – Najważniejszym efektem kosmicznych ambicji – stwierdza bez wahania prof. Zbigniew Kłos z Centrum Badań Kosmicznych PAN – było wyzwolenie niezwykłej energii społecznej. Wsparta odpowiednimi decyzjami politycznymi doprowadziła do wielkiej modernizacji. W każdym projekcie kosmicznym uczestniczy przecież wiele firm i instytucji z rozmaitych dziedzin.
Prywatyzacja kosmosu
Kosmiczny popęd nie wygasł do dziś. Niedawno firma Google, znana bardziej ze swej aktywności w Internecie, ogłosiła, że przeznacza 30 mln dol. na kosmiczne nagrody. 20 mln dostanie prywatna firma/zespół, który do końca 2012 r. zdoła umieścić na Księżycu samobieżnego robota. Robot ma przejechać 500 m przekazując na Ziemię obraz wideo. Dlaczego firma internetowa popiera badanie kosmosu? Bo kosmos i komputery związane są ze sobą od samego początku. Najpierw maszyny liczące były potrzebne, by ustalać trajektorie lotu rakiet balistycznych (służą zarówno do wynoszenia satelitów na orbity, jak i przenoszenia ładunków nuklearnych).
Później program Apollo (lot załogowy na Księżyc) stymulował rozwój mikroelektroniki i technik cyfrowego przetwarzania obrazu. Jednym z największych problemów trapiących kosmoinżynierów od samego początku była krótka żywotność baterii. Rozwiązaniem problemu były ogniwa fotowoltaiczne, zasilane światłem słonecznym. Amerykanie zastosowali je na swoim pierwszym satelicie Vanguard 1 wystrzelonym w 1958 r. Radio Vanguarda nadawało przez osiem lat. Dziś takie ogniwa wykorzystywane są do produkcji energii elektrycznej na Ziemi.
W przypadku Google’a zainteresowanie kosmosem może wynikać z faktu, że jednym z wiceprezesów firmy pełniącym funkcję Głównego Ewangelizatora Internetu jest legendarny Vinton Cerf, współtwórca Internetu. Dziś realizuje on wspólnie z NASA projekt kosmicznego Internetu, którego dalekosiężnym celem jest połączenie wszystkich obiektów znajdujących się w kosmosie w informatyczną sieć.
W tej chwili ponad naszymi głowami lata 860 satelitów. 354 wykorzystywane są w celach komercyjnych, 156 należy do wojska, 122 do administracji publicznych, 33 kontrolują cywile, 196 ma przeznaczenie mieszane. Oficjalnie największym sztucznym satelitą – nie licząc Międzynarodowej Stacji Kosmicznej – jest teleskop Hubble’a, wyniesiony na orbitę 24 kwietnia 1990 r. i ważący 11 110 kg, choć podobno niektóre z satelitów szpiegowskich ważą nawet 14 ton. Największą potęgą kosmiczną są Stany Zjednoczone, dysponujące flotą 441 satelitów i rocznym budżetem na eksplorację kosmosu sięgającym 40 mld dol. (wraz z nakładami pochodzącymi z wojska).
Swoją pozycję po załamaniu lat 90. odbudowuje Rosja, dysponująca 83 satelitami. Coraz aktywniej za politykę kosmiczną bierze się Unia Europejska, która przeznacza w tej chwili na ten cel ponad 6 mld euro rocznie. Szybko wschodzącą potęgą są Chiny, które ogłosiły, że w tym roku mają zamiar umieścić na Księżycu bezzałogową sondę (nagrody Google jednak nie dostaną, bo nie jest to przedsięwzięcie prywatne).
Globalna glokalizacja
Najbardziej oczywistym wykorzystaniem obecności w kosmosie stała się przewidziana jeszcze przez Arthura C. Clarke’a telekomunikacja. Pierwszy aktywny satelita telekomunikacyjny, amerykański Telstar, znalazł się na orbicie w 1962 r. To on umożliwił pierwszą transmisję sygnału telewizyjnego z Anglii do USA, a teoretyk i wizjoner mediów Marshall McLuhan mógł stwierdzić, że świat stał się globalną wioską. Prawdziwy przełom nastąpił jednak w 1965 r., kiedy Amerykanie umieścili na orbicie geostacjonarnej satelitę Early Bird. Orbita ta znajduje się na wysokości 36 900 km, a umieszczony na niej satelita obiega Ziemię raz na dobę, co sprawia wrażenie, że wisi nad nią nieruchomo. Trzy takie satelity umożliwiają pokrycie zasięgiem transmisji radiowej całego globu z wyjątkiem biegunów.
Łączność satelitarna zrewolucjonizowała przekaz informacji w drugiej połowie XX w., zyskując szczególne znaczenie w wielkich krajach, gdzie budowa tradycyjnej infrastruktury kablowej byłaby bardzo kosztowna. Szczególnie zainteresowane nową technologią były Kanada, Stany Zjednoczone, Rosja, Indie, Chiny, Brazylia. Wspomniany Early Bird miał dziesięciokrotnie większą przepustowość łączy telefonicznych niż podmorski kabel, a koszt rozmowy był dziesięciokrotnie mniejszy. Sytuacja ta utrzymała się praktycznie do końca lat 80., kiedy pod Atlantykiem położono kabel światłowodowy.
To dzięki łączności satelitarnej Kuba w 1973 r. wyszła z informacyjnej izolacji, zyskując w ramach sowieckiego systemu Intersputnik dostęp do telefonii i międzynarodowych transmisji telewizyjnych (7 listopada 1973 r., w rocznicę rewolucji październikowej, Kubańczycy mogli po raz pierwszy obejrzeć żywą i kolorową transmisję z Moskwy). Polska podpisała umowę tworzącą Międzynarodowy System Łączności Satelitarnej Intersputnik w 1971 r. Ciekawy eksperyment rozpoczęły w 1976 r. Indie. SITE, czyli Satellite Instructional Television Experiment (satelitarna telewizja edukacyjna), polegał na dostarczeniu za pomocą amerykańskiego satelity ATS-6 specjalnego programu edukacyjnego do 2,3 tys. wiosek z sześciu stanów.
Dziś, na skutek rozwoju zarówno technologii satelitarnych jak i przetwarzania obrazu, telewizja satelitarna jest bardzo popularnym sposobem nadawania. W Polsce platformy cyfrowej telewizji satelitarnej (Polsat, Cyfra+ i N) mają ok. 2 mln abonentów. Możliwość bezpośredniego nadawania z satelity do pojedynczego odbiornika radykalnie zmieniła w latach 90. świat, przyczyniając się walnie do zjawiska glokalizacji.
Polega ono na tym, że rozsiane po całym świecie wspólnoty językowo-kulturowe mają nieustannie dostęp do własnej oferty programowej. Polscy emigranci mogą oglądać polską telewizję niezależnie od kraju, w którym się znajdują. Z jednej strony ułatwia to zachowanie narodowej tożsamości, z drugiej utrudnia integrację ze środowiskiem lokalnym. Programy telewizyjne nadawane przez satelitę z Turcji i Iranu przyspieszyły reislamizację dawnych sowieckich republik w Azji Środkowej. Z kolei pierwsza wojna w Zatoce Perskiej w 1991 r. zapoczątkowała epokę transmisji satelitarnych na żywo nie ze specjalnie przygotowanych studiów, lecz bezpośrednio z miejsca wydarzeń.
Globalny rynek łączności satelitarnej wart jest dzisiaj ok. 60 mld dol. W 2010 r., jak szacuje Europejska Agencja Kosmiczna, kwota ta wzrośnie do 106 mld euro. Co będzie lokomotywą? Nieustannie telewizja, która przeżywa w tej chwili rewolucyjny okres przechodzenia na nadawanie obrazu wysokiej rozdzielczości (HDTV). Lepsza jakość obrazu wymaga transmisji większej ilości informacji, co wywołuje zwiększony popyt na usługi transmisji satelitarnej. A za kilkanaście lat kolejna rewolucja – telewizja trójwymiarowa. Do tego czasu ma także szansę rozwinąć się radio satelitarne – korzysta z niego obecnie ponad 10 mln słuchaczy (w 2010 r. ma ich być 55 mln), głównie w USA. Potężna zaleta satelitarnego radia: niezależnie od miejsca na świecie można słuchać swojej ulubionej radiostacji.
Łączność satelitarna sprawdza się doskonale wszędzie tam, gdzie nie działają inne systemy porozumiewania oparte na kablu lub technologii telefonii komórkowej. Dlatego wykorzystywana jest chętnie przez wojsko, media i żeglugę.
Kierunek Ziemia
– Człowiek ruszył w kosmos, żeby sięgnąć dalej, wniknąć w odległe światy. Gdy odwrócił się, dostrzegł, jak ciekawa jest Ziemia z kosmosu – opowiada prof. Kłos. – Możliwość obserwowania naszego globu z kosmosu otworzyła drogę dla wielkiego przemysłu. Konsekwencje jego rozwoju widzimy codziennie, spoglądając na telewizyjną prognozę pogody, kiedy na ekranie wyświetlany jest satelitarny obraz zachmurzonej Ziemi. Pierwszym satelitą meteorologicznym był amerykański Vanguard 2 z 1959 r., ale nie dostarczył on zbyt wielu interesujących obserwacji. Zadanie wykonał dopiero Tiros 1 wystrzelony 1 kwietnia 1960 r., dzięki któremu można było po raz pierwszy zobaczyć Ziemię z kosmosu.
Obecnie w przestrzeni kosmicznej krąży kilkanaście satelitów meteorologicznych należących do USA, Rosji, Indii, Japonii i Europy. Dostarczają one nie tylko obrazy zachmurzenia, ale także liczne dane zarówno z atmosfery, jak i powierzchni Ziemi umożliwiające prognozowanie rozwoju warunków pogodowych i analizowanie trendów pogodowych w skali globalnej.
Najbardziej jednak interesujące jest to, co dzieje się pod chmurami. Z tego też względu jednym z głównych promotorów obserwacji satelitarnych było wojsko, żądne każdej ilości danych wywiadowczych. Pierwsze amerykańskie (Corona) i sowieckie (Zenit) satelity szpiegowskie rejestrowały obraz uchwycony przez aparaty fotograficzne na kliszy filmowej. Film po naświetleniu w specjalnej kapsule ekspediowany był na Ziemię. Dzisiejsze satelity szpiegowskie transmitują obraz bezpośrednio na Ziemię i choć szczegóły techniczne okryte są tajemnicą, umożliwiają najprawdopodobniej obserwowanie obiektów nawet kilkucentymetrowej wielkości.
Mimo niezwykłej precyzji tych satelitów wojna w Iraku rozpoczęta w 2003 r. pokazała, że najdokładniejszy nawet obraz nabiera wartości dopiero po merytorycznej analizie. Jak pamiętamy, amerykańskie agencje wywiadowcze stwierdziły m.in. na podstawie rozpoznania satelitarnego, że Irak prowadzi program rozwoju broni masowego rażenia. Materialnych dowodów na istnienie tego programu nie odnaleziono jednak do dziś.
Fotki z orbity
Satelitarne obrazy Ziemi stały się źródłem polityczno-szpiegowskich zawirowań również w Polsce. Podczas ostatnich wyborów samorządowych zarówno sztab Kazimierza Marcinkiewicza, jak i Hanny Gronkiewicz-Waltz wykorzystywał satelitarne obrazy Warszawy, by przedstawić wyborcom plany rozwoju stolicy. Oprócz sporu między sztabami o pierwszeństwo pomysłu, do sprawy włączyło się Ministerstwo Obrony Narodowej. Jego urzędnicy uznali, że na zdjęciu Gronkiewicz-Waltz widać tereny wojskowe, które powinny być zaczernione.
Minęło zaledwie kilkanaście miesięcy i portal internetowy Onet.pl uruchomił w kwietniu 2007 r. serwis Zumi, umożliwiający lokalizację na mapie Polski konkretnych obiektów i adresów. W jednej z opcji obiekty te można obejrzeć na tzw. ortofotomapie, czyli obrazie uzyskanym ze zdjęcia satelitarnego. W ciągu pierwszych trzech tygodni z Zumi skorzystało 1,8 mln osób, oglądając z kosmosu swoje domy i być może także supertajne obiekty wojskowe. Zdjęć do serwisu dostarcza Centrum Satelitarne firmy Techmex, które ma bezpośredni dostęp do amerykańskiego satelity obserwacyjnego Ikonos. – Ikonos umożliwia wykonywanie zdjęć Ziemi z bardzo wysoką dla zastosowań cywilnych rozdzielczością 1 m – informuje Witold Kuźnicki z Techmeksu. – W ramach naszej współpracy z Amerykanami mamy dostęp nie tylko do zdjęć z tego satelity, ale także możemy nim sterować na obszarze naszej kontroli.
Po co to wszystko? Satelitarne obrazy są podstawą dla dynamicznie rozwijającej się dziś geoinformatyki, dyscypliny łączącej geografię z możliwością zapewnienia aktualnej informacji dotyczącej każdego praktycznie zakątka Ziemi. – Po katastrofie hali wystawowej w Katowicach pojawił się problem kontroli pokrywy śniegowej na dużych obiektach – przypomina Kuźnicki. – Dzięki danym z satelity jesteśmy w stanie w naszym centrum w ciągu kilku minut wyodrębnić wszystkie budynki w Polsce o określonej powierzchni dachu i ocenić ich stan. Z kolei podczas ostatnich pożarów na Ukrainie dostarczaliśmy dane satelitarne sztabowi kryzysowemu prezydenta Juszczenki.
Porównanie wykonanych za pomocą satelity ortofotomap z oficjalnymi danymi geodezyjnymi ujawnia, że w Polsce istnieje wiele budynków (mówi się nawet o setkach tysięcy) nieujętych w żadnej ewidencji. A jeśli nie ma budynku, to nie ma i należnego podatku… – Administracja publiczna jest potencjalnie głównym odbiorcą informacji satelitarnych – przekonuje Krzysztof Gulda. – Nie wyobrażam sobie prac nad przygotowaniem Euro 2012 bez wykorzystania informacji satelitarnych do planowania przestrzennego.
Katalog obszarów, gdzie spojrzenie z kosmosu może rozwiązać wiele problemów, jest obszerny: rolnictwo (kontrola systemu dopłat przez podglądanie co i gdzie jest uprawiane; rolnicy, również w Polsce, zaczynają wykorzystywać dane satelitarne do efektywniejszej uprawy), planowanie przestrzenne, ochrona środowiska (dane satelitarne posłużyły do wyznaczenia obszarów chronionych w ramach programu Natura 2000), leśnictwo, kartografia, zarządzanie kryzysowe, telekomunikacja, obronność, transport.
Prężenie muskułów
Kosmos jeszcze nigdy dzięki praktycznym zastosowaniom nie był tak bliski Ziemi. Wizja wielkich pieniędzy, ale także strategiczne znaczenie przestrzeni kosmicznej powodują, że polityka kosmiczna znów staje się istotnym składnikiem wielkiej polityki. Rosjanie rekrutują nowych oficerów do swoich Wojsk Kosmicznych i zwiększają nakłady, podobnie robią Chińczycy. To właśnie oni dali w styczniu niepokojący sygnał, zestrzeliwując swojego starego satelitę. Pokazały tym samym, jak może wyglądać wojna w kosmosie. – Militaryzacja przestrzeni kosmicznej to realny problem – twierdzi Jakub Ryzenko z Polskiego Biura ds. Przestrzeni Kosmicznej.
Chiński eksperyment uświadomił jednocześnie inny bolesny problem – zaśmiecenia kosmosu. Zniszczony satelita rozpadł się, jak informuje tygodnik „New Scientist”, na 2,4 tys. fragmentów wielkości pomarańczy lub większych i ponad 35 tys. mniejszych. Nawet jednak fragment wielkości 1 cm stanowi zagrożenie dla innych obiektów. Już jednak wcześniej, na skutek półwiecznej eksploracji kosmosu, nazbierało się w nim 12,5 tys. obiektów większych niż 10 cm oraz blisko 600 tys. fragmentów jednocentymetrowych. Do tego należy dołożyć 480 mln fragmentów drutu miedzianego, pozostawionego przez Amerykanów, gdy w latach 60. próbowali zbudować sztuczną jonosferę (naturalną uszkodzili prowadząc wybuchy jądrowe). Śmieci nie ubędzie, większość z nich zostanie w kosmosie na zawsze. A w planie na najbliższe kilkanaście lat są setki, jeśli nie tysiące, lotów w celach wojskowych, poznawczych, komercyjnych i turystycznych.
Kosmos, mimo że człowiek eksploruje go dopiero od 50 lat, przestał być luksusem, na który stać wielkie mocarstwa. I choć ciągle kosmiczna przestrzeń oszałamia, to jednak musimy być w kosmosie, jeśli chcemy przetrwać na Ziemi. Dlatego lot Sputnika otwierający epokę kosmiczną niewątpliwie należy do najważniejszych wydarzeń w dziejach cywilizacji.
Edwin Bendyk
współpraca Sławomir Kosieliński, tygodnik „Computerworld”
Tekst opublikowany w tygodniku „Polityka” (40/2007)
CZYTAJ TAKŻE:
Pokusa Księżyca. „Niewielki krok dla człowieka, wielki skok ludzkości” – to słowa Neila Armstronga, pierwszego człowieka na Księżycu. Euforia nie trwała długo.
Co dał światu lot Gagarina? 12 kwietnia 1961 r. przyniósł jedno z najważniejszych wydarzeń XX w.: tego dnia pierwszy człowiek poleciał w kosmos.
Sowieci górą. W 1957 r. ZSRR wystrzelił pierwszego sztucznego satelitę Ziemi: Rosjanie byli w euforii, a USA przeżyły ogromny szok.
Myszką po mapie. Koniec ze ślęczeniem nad mapami. Koniec z rozmyślaniem, gdzie to jest i jak tam dojechać. Teraz drogę wskaże lokalizator internetowy. W polskiej sieci rozpoczyna się wielka wojna małych map. O niemałe pieniądze.
Tor nawigatora. Polacy zakochali się w nowych technicznych gadżetach ? samochodowych nawigatorach satelitarnych GPS. Pokazują drogę na mapie i miłym głosem mówią, kiedy należy jechać prosto, a kiedy skręcić. Ale jak je dobrze wybrać, by się nie zawieść?
