Astronomowie przez dziesięciolecia obserwowali coraz dalsze zakątki kosmosu, lecz granice czasu Wszechświata wciąż pozostają poza zasięgiem narzędzi badawczych. Chodzi o czas jaki upłynął od momentu Wielkiego Wybuchu a narodzinami pierwszych gwiazd, kiedy Wszechświat był ciemny, pozbawiony źródeł światła i prawie niemożliwy do bezpośredniej obserwacji.
Prace światowych mocarstw nad powrotem na Księżyc, rozwój nowoczesnej radioastronomii oraz analizy dużych zbiorów danych sprawiły, że naukowcy dostrzegają nową szansę na poznanie najwcześniejszego etapu kosmicznej historii. Okazuje się, że odpowiedzi na fundamentalne pytania dotyczące pochodzenia galaktyk, gwiazd i materii mogą zostać znalezione nie na Ziemi, lecz w otoczeniu Księżyca, co zmienia nie tylko kierunek badań naukowych, ale również układ sił w globalnym wyścigu technologicznym.
Możliwości, które zmieniły kierunek badań kosmicznych
Jeszcze kilka lat temu największe programy kosmiczne dążyły do tego, aby ponowne wysłać ludzi na Księżyc, a także jeszcze dalej – na Marsa. Chociaż ten cel wciąż pozostaje aktualny, to jednak coraz wyraźniej widać, że Księżyc przestał być postrzegany wyłącznie jako obiekt eksploracji, stając się elementem znacznie szerszej strategii naukowej. Naukowcy, agencje kosmiczne i firmy technologiczne coraz częściej traktują go jako platformę badawczą, która może pomóc odpowiedzieć na pytania dotyczące najwcześniejszych etapów istnienia Wszechświata.
Jednym z najważniejszych impulsów dla nowego podejścia do badań dalekiego kosmosu był rozwój programu „Artemis”, realizowanego przez NASA przy udziale licznych partnerów międzynarodowych. Program, którego celem jest powrót astronautów na powierzchnię Księżyca po ponad 50 latach od misji Apollo w latach 1968-1972, przewiduje także stworzenie trwałej infrastruktury badawczej umożliwiającej prowadzenie długoterminowych eksperymentów naukowych oraz przygotowanie przyszłych misji międzyplanetarnych, w tym w szczególności na Marsa. NASA planuje, że kolejne etapy programu mają doprowadzić do ciągłej obecności człowieka w przestrzeni wokół Księżyca oraz stałej bazy na jego powierzchni (2026, NASA, „Moon to Mars – NASA’s Artemis Program”)
Rozwój technologii badawczych w ostatnich latach spowodował gwałtowny wzrost zainteresowania okresem tak zwanych kosmicznych ciemnych wieków, przypadającym pomiędzy powstaniem promieniowania tła po Wielkim Wybuchu a narodzinami pierwszych gwiazd. Pomimo ogromnego postępu astronomii pozostaje on jednym z najmniej poznanych etapów historii kosmosu, a mógłby dostarczyć nowej wiedzy o powstaniu oraz ekspansji Wszechświata. Problemem jest jednak to, że sygnały pochodzące z tamtej epoki, docierające z najdalszych zakamarków kosmosu są wyjątkowo słabe i bardzo trudne do wychwycenia na powierzchni Ziemi.
Pomimo coraz bardziej nowoczesnych i precyzyjnych urządzeń badawczych takich jak radioteleskopy czy teleskopy mikrofalowe problemy wynikają nie tylko z ich ograniczonych możliwości technicznych. Coraz większy wpływ na badania mają zakłócenia radiowe generowane przez współczesną cywilizację. Między innymi nadajniki sygnału radiowego i telewizyjnego, sieci telekomunikacyjne, systemy satelitarne a także sama jonosfera ziemska skutecznie utrudniają odbiór części sygnałów pochodzących z głębokiego kosmosu. Dlatego właśnie badacze zaczęli poszukiwać miejsc oferujących znacznie lepsze warunki obserwacyjne.
Jednym z najciekawszych okazał się naturalny satelita Ziemi, czyli Księżyc, a ściślej jego potocznie nazywana „ciemna” strona, a prawidłowo – strona niewidoczna z Ziemi. Zawsze odwrócona od Ziemi, a tym samym osłonięta i odizolowana od większości ziemskich zakłóceń stanowi jedno z najcichszych radiowo miejsc w całym Układzie Słonecznym. Jednocześnie Księżyc znajduje się blisko Ziemi, co daje możliwości stosunkowo łatwego i szybkiego zainstalowania urządzeń badawczych na jego powierzchni i orbicie. Koncepcja wykorzystania tego obszaru w ostatnim czasie przeszła drogę od ambitnych analiz do przygotowywania konkretnych projektów badawczych.
Dodatkowym impulsem do rozwoju tego kierunku okazje się konkurencja międzynarodowa, a szczególnie sukcesy chińskiego programu księżycowego. W 2024 roku misja Chang’e-6 dostarczyła próbki pobrane raz pierwszy w historii z tej niewidocznej strony Księżyca. Łącznie na Ziemię sprowadzono prawie 2 kg materiału z rejonu Basenu Bieguna Południowego-Aitkena, jednego z najstarszych i największych kraterów uderzeniowych w Układzie Słonecznym (28.06.2024, China National Space Administration, „China’s Chang’e-6 collects 1,935.3 grams of samples from moon’s far side”). Badania tych próbek dostarczyły wielu nowych informacji o geologicznej historii naszego naturalnego satelity, pokazały, że eksploracja jego niewidocznej półkuli może przynieść wartościowe rezultaty naukowe, a także wskazały możliwość instalacji na jego powierzchni kolejnych sond.
Istotna zmiana w sposobie myślenia o Księżycu powoduje jednak, że stał się on nie celem samym w sobie, lecz elementem infrastruktury naukowej oraz platformą do instalowania narzędzi badawczych, która ma umożliwić zdobycie wiedzy na temat zjawisk niemożliwych do obserwacji z Ziemi.
Europejscy naukowcy patrzą dalej niż kiedykolwiek wcześniej
Również Europa wyraźnie wzmacnia swoją pozycję w światowych badaniach dotyczących najwcześniejszej historii Wszechświata. Nie chodzi jednak wyłącznie o rozwój nowych teleskopów czy zwiększanie liczby misji kosmicznych. Coraz większe znaczenie ma bowiem zdolność do łączenia zaawansowanej astronomii, inżynierii satelitarnej, przetwarzania ogromnych zbiorów danych, także przy wykorzystaniu systemów wspieranych sztuczną inteligencją. To właśnie na styku tych obszarów powstają projekty, które mają umożliwić obserwację epok dotąd praktycznie niedostępnych dla nauki.
Największe zainteresowanie budzi obecnie projekt CosmoCube, rozwijany przez międzynarodowy zespół kierowany przez badaczy z University of Cambridge. Szczególnie interesujący jest sam sposób prowadzenia obserwacji, zakładający wykorzystanie Księżyca jako naturalnej osłony przed zakłóceniami radiowymi generowanymi przez ziemską cywilizację. Wysłany na orbitę Księżyca satelita badawczy, podczas każdego okrążenia będzie przez około 40 minut znajdował się w strefie względnej ciszy radiowej. W czasie 2 lat planowanej misji ma to pozwolić na przeprowadzenie około 1000 godzin pomiarów i zebranie danych, bardzo utrudnionych lub wręcz niemożliwych do zrealizowania z powierzchni Ziemi.
Naukowcy chcą rejestrować i analizować niezwykle słabe sygnały pochodzące z głębokiego kosmosu, sprzed ponad 13,5 miliarda lat, tak zwaną linię 21 cm emitowaną przez wodór obecny we wczesnym Wszechświecie. Zespół misji deklaruje, że obserwacje będą obejmować okres od około 380 tys. do około 1 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, czyli epokę najwcześniejszą w historii Wszechświata. Obecnie jest to jeden z najmniej poznanych rozdziałów historii kosmosu. (28.09.2026, University of Cambridge, ScienceDaily, „This suitcase-sized spacecraft could hear the universe before stars existed”)
Projekt ten reprezentuje szerszy trend widoczny obecnie w europejskich badaniach kosmicznych, a skierowany głównie na rozwój technologii nawigacyjnych, komunikacyjnych oraz pomiarowych, które w przyszłości mają umożliwić funkcjonowanie całych systemów obserwacyjnych w przestrzeni księżycowej. Jest to tym bardziej istotne, że współczesna astronomia produkuje tak ogromne ilości danych naukowych, że klasyczne metody opracowywania wyników przestają być wystarczające. Coraz większą rolę odgrywają więc algorytmy uczenia maszynowego zdolne do identyfikowania bardzo słabych sygnałów ukrytych wśród zakłóceń. Dotyczy to szczególnie badań radiowych, w których poszukiwane sygnały bywają wielokrotnie słabsze od szumu tła.
W tym kontekście misje podobne do CosmoCube są czymś więcej niż przedsięwzięciami naukowymi – stają się poligonem doświadczalnym dla nowych generacji czujników, systemów komunikacyjnych, oprogramowania pokładowego oraz metod przetwarzania danych. Technologie opracowane na potrzeby badań kosmicznych często znajdują później zastosowanie w medycynie, telekomunikacji, nawigacji satelitarnej czy sektorze bezpieczeństwa. Tym samym rozwój astronomii przyspiesza także rozwój europejskiego sektora elektroniki, oprogramowania oraz wysokowydajnych systemów obliczeniowych i sztucznej inteligencji.
Znaczenie badań astronomicznych oraz misji kosmicznych wykracza daleko poza samą naukę. Instytucje Unii Europejskiej, traktują technologie kosmiczne jako jeden z kluczowych elementów budowania konkurencyjności gospodarczej. Potwierdzają to dane prezentowane między innymi przez Europejski Bank Centralny – inwestycje związane z rozwiązaniami opartymi na sztucznej inteligencji stają się jednym z najważniejszych czynników wspierających rozwój nowoczesnych usług cyfrowych i aktywności innowacyjnej w Europie (10.09.2026, European Central Bank, „ECB staff macroeconomic projections for the euro area, September 2026”).
Chociaż Europa nie dysponuje dziś budżetami porównywalnymi z największymi programami amerykańskimi czy chińskimi, jednak coraz częściej stawia na projekty wyspecjalizowane, w których przewagę daje jakość badań i współpraca międzynarodowa. Badanie okresu sprzed narodzin pierwszych gwiazd jest właśnie jednym z takich obszarów. Jeżeli planowane obserwacje zakończą się sukcesem, europejskie zespoły naukowe mogą jako pierwsze uzyskać bezpośrednie dane z epoki, która do tej pory pozostawała jedynie przedmiotem modeli teoretycznych.
Korzyści z polskiego udziału w badaniach kosmosu
Chociaż projekty związane z badaniem najwcześniejszych etapów historii Wszechświata powstają głównie w największych ośrodkach naukowych Europy Zachodniej, mają znaczenie także dla państw niezaangażowanych bezpośrednio w te misje. W przypadku przedsięwzięć takich jak CosmoCube czy rozwijanych równolegle programów księżycowych najważniejsze korzyści często nie wynikają z samego udziału w badaniach astronomicznych, lecz z dostępu do technologii, kompetencji i międzynarodowych konsorcjów realizujących najbardziej zaawansowane projekty naukowe na świecie.
Wśród takich krajów jest także Polska, która od kilkunastu lat systematycznie zwiększa swoją obecność w europejskim sektorze kosmicznym. Coraz większa liczba krajowych przedsiębiorstw uczestniczy w projektowaniu komponentów elektroniki satelitarnej, systemów komunikacyjnych, elementów mechanicznych oraz rozwiązań programistycznych, a nawet całych platform satelitarnych wykorzystywanych w misjach realizowanych przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA, European Space Agency). W ten sposób nie tylko misje skoncentrowane na badaniu bardzo odległych epok kosmicznych generują zamówienia dla firm specjalizujących się w technologiach, które później znajdują zastosowanie również poza sektorem kosmicznym.
Szczególnie istotny z punktu widzenia Polski jest rozwój kompetencji związanych z analizą złożonych zbiorów danych. Projekty badające sygnały pochodzące sprzed narodzin pierwszych gwiazd wymagają przetwarzania zgromadzonych ogromnych ilości informacji oraz stosowania do tego zaawansowanych algorytmów identyfikujących bardzo słabe sygnały ukryte wśród zakłóceń. Oznacza to zapotrzebowanie na specjalistów z zakresu informatyki i matematyki obliczeniowej, uczenia maszynowego oraz sztucznej inteligencji. Są to obszary uznawane obecnie za jedne z najważniejszych dla konkurencyjności europejskiej gospodarki, a Polska nie tylko przoduje w tego rodzaju technologiach, ale również posiada w tych obszarach uznanych specjalistów światowej klasy.
Rozwój badań wykorzystujących otoczenie Księżyca jako platformę obserwacyjną dalekiego kosmosu tworzy więc nowe możliwości kształcenia specjalistów zajmujących się astrofizyką, radioastronomią, fizyką teoretyczną czy analizą danych obserwacyjnych. W projektach astronomicznych realizowanych we współpracy międzynarodowej od wielu lat uczestniczą także Polskie uczelnie i instytuty badawcze, a młodzi badacze uzyskują dostęp do projektów znajdujących się na granicy wiedzy naukowej i dynamicznie rosnącego przemysłu kosmicznego.
Szczególnie interesująca jest możliwość uczestniczenia Polski w budowaniu europejskich kompetencji związanych z przyszłą infrastrukturą księżycową. Rozwój misji naukowych wykorzystujących okolice Księżyca wymaga bowiem nie tylko teleskopów i satelitów, ale także urządzeń służących do pracy w ekstremalnych warunkach. Wiele z tych obszarów pokrywa się z kierunkami rozwoju polskiego przemysłu wysokich technologii, a oczywiste jest, że międzynarodowa współpraca naukowa i przemysłowa generuje wiele korzyści gospodarczych, wykraczających daleko poza obszar badań kosmosu.
Historia pokazuje, że technologie tworzone z myślą o realizacji kosmicznych misji naukowych bardzo często trafiają później do codziennego użytkowania. Tak było między innymi z technologiami komunikacyjnymi, technikami obrazowania, sensorami, nawigacją satelitarną czy zaawansowanymi materiałami konstrukcyjnymi. Projekty związane z obserwacjami prowadzonymi w przestrzeni księżycowej podobnie mogą przyspieszyć rozwój nowych rozwiązań w obszarze elektroniki, telekomunikacji czy systemów przetwarzania danych.
Perspektywa najbliższych lat wskazuje, że znaczenie Księżyca w światowych programach badawczych będzie rosło. Z tego punktu widzenia Polska właściwie nie ma już wyboru – i nie chodzi o to, czy powinna mieć swój udział w pojedynczych misjach, ale bardziej o to, ile miejsca chce zajmować w rozwijającym się europejskim ekosystemie kosmicznym. Jeżeli obecny trend utrzyma się w kolejnych latach, największą wartością może okazać się nie tyle sam udział w odkrywaniu początków Wszechświata, ile zdolność do wykorzystania powstających przy tej okazji technologii, a także kompetencje do rozwoju krajowej gospodarki, nauki i przemysłu. [MI]
Dziękuję, że przeczytałaś/przeczytałeś mój artykuł. Jeżeli chcesz być informowana/informowany o nowych publikacjach, polub i obserwuj profil IKONA.press na portalach Bluesky + Facebook + Linkedin.
