Člověk se vrátil k Měsíci a v plánu je i jeho dlouhodobé osídlení. Je možné vybudovat na Měsíci funkční ekonomiku? Na tuto otázku hledají odpovědi bystré mozky po celém světě. S uceleným konceptem fungujícího ekonomického systému přišla třeba americká agentura DARPA.
Text: Petr Třešňák
Foto: Getty Images, NASA
Po dlouhých dekádách se k Měsíci vypravila vesmírná loď s lidskou posádkou a přes pár zádrhelů se také úspěšně vrátila na Zemi. Pauza přesahovala půlstoletí, a byla dána především geopolitickým vývojem. Nejslavnější érou v dobývání vesmíru s lidmi na palubě i bez nich byla dvě desetiletí zhruba od konce padesátých do konce sedmdesátých let minulého století. Ideologická rivalita mezi komunistickým Sovětským svazem a Západem reprezentovaným Spojenými státy se přenesla i do kosmu a tam dosažené výsledky měly být razítkem potvrzujícím převahu (a tudíž správnost) dané ideologie a ekonomického modelu.
Nákladnost vesmírného programu je obrovská, a tak si ho může dovolit jen systém funkční. To se začalo propisovat do programů na obou stranách barikády. Přestože rakety a raketoplány startovaly dál, průlomových misí s lidskou posádkou postupně ubývalo. Programy začaly akcentovat praktické možnosti využití nízké oběžné dráhy, a tak máme družice a vesmírné stanice, které operují pár set kilometrů nad Zemí, zatímco do nitra vesmíru zamířily sondy.
Tento praktický přístup obdělávání kosmické předzahrádky zesílil po konci studené války. V atmosféře fukuyamovského konce dějin převládl humanistický pohled, že dokud na Zemi trpí jediný člověk hlady, je nákladné dobývání vesmíru nemravné a nemyslitelné.
Jenže v té době bylo nemyslitelné i to, že by lety do vesmíru mohl financovat někdo jiný než (mezi)státní instituce. A když už se zdálo, že se vesmírný program lidstva smrskl na technickou podporu Mezinárodní vesmírné stanice, vysílání robotických vozítek na Mars a vyhlídkové lety pro pár turistů, objevil se Elon Musk se zdánlivě bláznivou ambicí kolonizace Marsu. Vedle ambice měl také plán a peníze, a tak se zrodila společnost SpaceX, která zapůsobila jako štika vypuštěná do zatuchajícího rybníku. Navíc se do hry vrátil starý dobrý geopolitický faktor – Číňané si v roce 2019 připsali historické prvenství přistáním sondy Čchang-e 4 na odvrácené straně Měsíce a o pár let později odtud doručila na Zemi další čínská sonda vzorky. Američané tedy zasedli za stůl.
DARPA plánuje
Bylo zahájeno nové kolo vesmírných závodů, tentokrát nikoli ve jménu ideologie, ale peněz. Na rozdíl od prologu před půlstoletím je idealistická objevitelská linka potlačena ve prospěch utilitarizace a monetizace. Agentura amerického ministerstva obrany pro pokročilé výzkumné projekty DARPA v roce 2023 spustila projekt LunA-10, což je iniciativa zkoumající možnosti vývoje architektury na podporu komerční lunární ekonomiky do poloviny třicátých let. Do projektu se zapojila řada společností, včetně významných hráčů sektoru Aerospace and Defense jako Northrop Grumman, ale i soukromé projekty miliardářů jako právě SpaceX či Blue Origin Jeffa Bezose.
Výstupem projektu LunA-10 je obsáhlá studie, která nastiňuje možnosti vzniku reálné lunární ekonomiky. Hlavní myšlenka spočívá v opouštění izolovaných misí, kdy si každá musí dopravit do kosmu veškeré vybavení, které ke splnění svého úkolu potřebuje. To má být nahrazeno ekosystémem služeb a infrastruktury. Počítá se se silným zapojením soukromého sektoru, přičemž firmy by si na Měsíci navzájem poskytovaly zpoplatněné služby, zprvu především energii a data, časem třeba povrchovou dopravu. Ubývat má naopak čistě vědeckých misí.
Místo sběru vědeckých údajů se sází na byznys. Studie rozpracovává celé hodnotové řetězce v několika oblastech. Vedle energetiky, logistiky a komunikace má své místo těžba. V trvale zastíněných kráterech jsou zásoby ledu, s jehož využitím se počítá při dlouhodobých misích nejen pro získávání vody, ale i kyslíku a vodíku, které poslouží jako součást raketového paliva včetně toho určeného pro mise na Mars startující z Měsíce. Regolit, tedy sypká měsíční povrchová vrstva, obsahuje vápník, hliník, titan, železo a hořčík.
Tím skutečným pokladem rozptýleným v tomto měsíčním prachu je ale helium 3. Tento izotop je vysoce ceněn pro své využití ve výzkumu jaderné fúze, detekci neutronů, kvantových výpočtech či pokročilých zobrazovacích technikách. Jeho přírodní zásoby na Zemi jsou vzácné a těžba nákladná, takže gram se prodává za desetitisíce dolarů. Měsíční regolit obsahuje mezi jedním a třemi miliony tun helia 3, které se zde usazovalo po miliardy let působením slunečního větru. Toto bohatství vzbudilo značný zájem jak ze strany veřejného, tak soukromého sektoru, přičemž společnosti jako Interlune, AstroForge a OffWorld již vyvíjejí technologie schopné zpracovat 100 tun měsíční půdy za hodinu při výnosu helia 3 v řádu jednotek gramů. Technické a ekonomické výzvy spojené s těžbou, zpracováním a přepravou komodity z Měsíce na Zemi jsou obrovské, ale totéž platí i o potenciálních výnosech.
Skutečným pokladem rozptýleným v měsíčním prachu je helium 3. Tento izotop je vysoce ceněn pro své využití ve výzkumu jaderné fúze, detekci neutronů, kvantových výpočtech či pokročilých zobrazovacích technikách. Jeho přírodní zásoby na Zemi jsou vzácné a těžba nákladná, takže gram se prodává za desetitisíce dolarů.
Za horizontem dneška
Pro zrod lunární ekonomiky jsou podle expertů z DARPA skutečně klíčové jiné, podstatně futurističtější činnosti a jejich vzájemná provázanost. Jsou jimi RaaS (robotika jako služba), sdílené tepelné systémy a recyklace zdrojů přímo na Měsíci.
Robotika na vyžádání může umožnit poskytování téměř všech komerčních služeb na povrchu Měsíce, uvádí studie. Mise si nebudou vozit vlastní hardware, ale pronajmou si roboty na konkrétní úkoly – například těžbu, dopravu nebo stavbu či údržbu konstrukcí. To dramaticky sníží náklady misí. Je to řešení nenáročné na lidské angažmá na Měsíci, roboti budou škálovatelní a budou schopni zastat různé činnosti pro různé zákazníky. Jejich operace mohou být autonomní nebo řízené ze Země.
Když už se zdálo, že se vesmírný program lidstva smrskl na technickou podporu Mezinárodní vesmírné stanice, vysílání robotických vozítek na Mars a vyhlídkové lety pro pár turistů, objevil se Elon Musk se zdánlivě bláznivou ambicí kolonizace Marsu.
Sdílené tepelné systémy budou klíčové, aby se lidé a technologie vyrovnali s extrémními teplotními výkyvy na povrchu Měsíce. Teploty se tam pohybují v rozmezí 300 stupňů Celsia (-170 až 120 °C). Každá dosavadní vesmírná mise musela řešit chlazení, topení a izolaci, což představovalo další náklad jak hmotnostní, tak finanční. A má-li na Měsíci vyrůst funkční zpracovatelský průmysl, je potřeba vymyslet řešení, které bude schopné generovat teploty přesahující 1000 stupňů, které jsou pro přeměnu materiálů potřeba. DARPA proto navrhuje vytvoření centrální tepelné sítě, která bude za poplatek distribuovat potřebnou energii na místo určení.
Pro generování energie se podle letošní studie poradenské společnosti PWC počítá se solárními panely a reverzibilními palivovými články, které umí nejen vyrábět elektřinu z vodíku a kyslíku, ale také přebytečnou energii využít k rozkladu vody na vodík a kyslík. V další fázi nastoupí jaderná energetika, přičemž NASA plánuje nasazení malých reaktorů s výkonem 40 kilowattů.
Odhaduje se, že celkové investice do lunární energetiky dosáhnou v letech 2026 až 2050 od 9,6 do 10,6 miliardy dolarů. Jenže příjmy z energetických služeb se podle PWC za celé období sotva přehoupnou přes 2 miliardy dolarů.
Třetím pilířem sdílené ekonomiky podle expertů z DARPA je recyklace zpracování surovin přímo na místě. Využití materiálů na Měsíci by se mělo odehrávat v uzavřených cyklech. Smyslem je jejich opakované využití a minimalizace odpadu, což šetří náklady, protože jakýkoli ušetřený kilogram při cestách vesmírných lodí má cenu zlata. Týkat se to může recyklace kovů z vyřazených zařízení, úpravy a opakovaného využití stavebního materiálu či zpracování odpadu na energii.
Vozítka za miliardy
V zásadě se jedná o zřízení průmyslové zóny na šedivé louce. Klient si jen objedná služby, zřizovatel zajistí roboty, teplo, energii i materiály. Tempo vývoje ovlivní tři základní proměnné – počet misí, četnost přítomného personálu a z toho plynoucí potřeba infrastruktury. Experti z PWC potenciální lunární trh ještě rozšířili o oblast mobility, komunikací a zázemí pro lidské posádky.
Mobilitu mají obstarat robotická lunární vozítka tří velikostí, která se budou nasazovat postupně od nejmenších po největší. „Předpokládá se, že investice na trhu s mobilitou budou v letech 2026 až 2050 postupně narůstat a v nominálním scénáři dosáhnou celkové kumulativní hodnoty přibližně 37,9 miliardy dolarů, v optimistickém scénáři pak až kolem 47,7 miliardy,“ předpovídá studie.
Kolik provozovatelé vozítek budou vydělávat, bude podle analytiků záviset na obsazenosti Měsíce. V nominálním scénáři se tržby z mobility zvyšují z 3,68 miliardy dolarů v období 2026 – 30 na 22,7 miliardy v období 2046 – 50. To představuje kumulativní výsledek v příštích 25 letech ve výši přibližně 62,2 miliardy dolarů. V optimistickém scénáři by si mohli poskytovatelé lunární mobility sáhnout za celé období na výnosy v hodnotě 78,7 miliardy dolarů.
Z hlediska dodavatelů se v oblasti lunárních vozítek hodně počítá s japonskou produkcí. Nejpokročilejší projekt velkých vozidel je Lunar Cruiser, který vyvíjí Toyota s japonskou vesmírnou agenturou JAXA, přičemž japonská auta hodlá NASA zařadit do programu Artemis v první polovině třicátých let. U menších vozítek mají velké šance další japonská společnost ispace či americká Astrobotic.
Měsíc v obležení satelitů
Řadově levnější by mělo být vybudování komunikačních sítí, které zajistí nejen spojení přímo mezi posádkami, roboty a dalšími technologiemi přímo na Měsíci, ale také komunikaci se Zemí. Celkové investice do komunikační infrastruktury v letech 2026 až 2050 odhadují experti z PWC na přibližně 8,4 miliardy až 9,7 miliardy dolarů. V počáteční fázi (do roku 2030) budou investice směřovat především do rozmístění satelitů obíhajících Měsíc, které vytvoří páteř komunikace se Zemí. Návratnost těchto investic ovšem bude pomalá. V příštích 25 letech se dá počítat s výnosy z komunikačních služeb od 8,1 do 15 miliard dolarů.
Živo je již nyní v oblasti vývoje modulů pro pobyt lidí. Francouzský startup Spartan Space pracuje na konceptu Eurohab, což je nafukovací habitat vhodný na pionýrské mise. Obydlí pro trvalejší osídlení Moon Village habitat vyvíjí ESA spolu s americkou firmou Skidmore, Owings & Merrill. Jde o hybridní polonafukovací modul, který může mít až čtyři patra. Originálně zní i koncept Regishell, což je patent lunárního habitatu americké The Aerospace Corporation. Spočívá v nápadu chránit obytné buňky skořápkou vytvořenou z měsíčního regolitu.
V tomto případě je cesta k příjmům podle studie PwC celkem přímočará. Včasné investice institucionálních investorů umožní vybudování infrastruktury, která následně vytvoří základ pro prodej komerčních služeb. Den pobytu jednoho člověka na Měsíci by mohl podle výpočtů založených na nákladech spojených s osídlením na Mezinárodní vesmírné stanici vyjít na 178 tisíc dolarů. Připočtou-li se provozní náklady na údržbu habitatů, počítá se s částkou 300 tisíc dolarů na osobu a den. Tyto náklady by ale mohly časem klesat díky úsporám z rozsahu.
Co spadne na Zemi
Vesmírné závody 20. století lidstvu přinesly skvělé nové či rapidně zdokonalené technologie – paměťové pěny, vynikající izolační materiály, kompozitní materiály s uhlíkovými vlákny, miniaturizaci, výkonnou optiku, bezdrátové technologie či obrazové snímače. Co nového spadne na Zemi z nadcházející kolonizace Měsíce, je zatím ve hvězdách. Stejně jako v minulém století se i tentokrát budou hledat řešení, která obstojí v extrémním prostředí. Lze tedy čekat obecná zlepšení ve výkonnosti, účinnosti a odolnosti materiálů a soběstačnosti systémů.
Celá lunární ekonomika se bude teprve rodit. Vyjasnit se bude muset i celá řada právních otázek, jako třeba těch ohledně vlastnictví zdrojů získaných z Měsíce. Dalšími ožehavými tématy jsou pojištění investic či financování, později může přijít na řadu rozdělení kompetencí mezi zemskými a měsíčními úřady. A rozhodně se rozvoj lidské činnosti na Měsíci neobejde bez úzké mezinárodní spolupráce, pro niž aktuálně nepanují nejlepší podmínky.
Lunární ekonomika bude postavena na průmyslových zónách postavených na šedivé louce. Klient si jen objedná služby, zřizovatel zajistí roboty, teplo, energii i materiály. Tempo vývoje ovlivní tři základní proměnné – počet misí, četnost přítomného personálu a z toho plynoucí potřeba infrastruktury.
Samotná DARPA připouští, že její studie chápe Měsíc jako testovací prostor pro zbudování nového ekonomického ekosystému. Když už se tedy začíná u čistého stolu, bylo by v zájmu lidstva, aby navržená aranžmá a řešení byla především obecně prospěšná.
