(Slika: © NASA)
Rod Pyle je vesoljski avtor, novinar in zgodovinar, ki je napisal trinajst knjig o vesoljski zgodovini, raziskovanju in razvoju za večje založnike, ki so izšle v sedmih jezikih. Je višji urednik revije Ad Astra, četrtletne tiskane publikacije Nacionalne vesoljske družbe, njegovi članki pa so se pogosto pojavljali v časopisih Space.com, Live Science, Futurnost, Huffington Post in Wired.
V svoji zadnji knjigi "Vesolje 2.0, "danes (26. februarja) Pyle v notranjosti pogleda, kaj sledi za raziskovanje vesolja, pridobivanje virov in poselitev. Ta odlomek iz poglavja 14," Tovornjaki se ustavijo v vesolju ", govori o tem, kako bo infrastruktura ključna za človekovo širitev. onkraj Zemlje.
Preberite si za odlomek:
Infrastruktura ni zelo vznemirljiva beseda. Kar zadeva prioritete oglaševalskih direktorjev, nima popolnoma nobenega bliska in zaslepitve rakete ali prvih škornjev na Marsu. Toda ko razpravljamo o novi dobi vesoljskega letenja in novih komercialnih priložnostih, ki se pojavljajo, je to vse. Zaradi infrastrukture bosta razvoj in poselitev prostora cenovno dostopna in rutinska. To je edina resna pot naprej. Zato veliko ljudi v vesoljski trgovini o tem govori s tako strastjo. Infrastruktura je tisto, za kar gre.
Kaj je torej vesoljska infrastrukturatočno? Mogoče je potrebna metafora. Vesoljska infrastruktura je podobna storitvam, ki omogočajo življenje v sodobni družbi. Ko zjutraj vstanete, vklopite stikalo za luč - napajanje električne energije, ki je del infrastrukture. Tuširati se? Vodovodna voda je infrastruktura. Nazaj avtomobila iz garaže za vožnjo na delo? Ceste in avtoceste so infrastruktura. Idejo dobite. Plin, za katerega se ustavite, voznik Starbucks in internet, ki vam pošlje 113 e-poštnih sporočil, ki jih plujete, ko prispete na delo - vsi so del infrastrukture vsakodnevnega življenja.
Seveda so konkretni elementi vesoljske infrastrukture, ki bodo potrebni, odvisni od tega, kako bomo nadaljevali. Morda bomo najprej konstruirali krožijo po skladiščih gorivaali pa morda krožišče baz za gradnjo velikanskih struktur. Zasebna podjetja načrtujejo gradnjo hotelov v orbiti. Industrijske in univerzitetne skupine v ZDA in na Kitajskem preučujejo satelite za sončno energijo, ki bi lahko zagotovili energijo za vesoljske operacije in za uporabo na Zemlji. Nekateri koncepti misije v globokem vesolju bodo potrebovali potne postaje za sestavljanje plovil, ki se vozijo na Mars in naprej. Flote raket za večkratno uporabo, ki jih je zgradil SpaceX, kmalu pa tudi ULA in Blue Origin, sta tudi del vesoljske infrastrukture. To je le nekaj primerov.
Vesolje je tako nezrela panoga, ideja o zadovoljivi infrastrukturi je razmeroma osnovna. Namesto sveže tlakovane avtoceste se bomo podali na dvopasovno avtocesto. Še vedno potrebujemo gorivo, a bomo namesto premije poravnali redno. Prigrizki ali peturni energetski napitki niso potrebni - samo dajte nam bistvenega pomena za uspeh tega prizadevanja. V bistvu potrebujemo ekvivalent osnovnega pisarniškega prostora, bolnišnic, hotelov, bencinskih črpalk, vozovnic in postankov tovornjakov na zemeljski orbiti in zunaj nje. Če želimo nadaljevati dlje od ekspedicijskega modela raziskovanja vesolja ljudi - bodo kratka potovanja k spoznavanju drugih svetov in nato vrnitev domov - ključnega pomena stabilna infrastruktura. Če želimo razširiti doseg naše vrste onkraj Zemlje, živeti in delati v vesolju, je infrastruktura po dostopnih zmogljivostih lansiranja naslednji kritični mejnik naselitve vesolja. Za Space 2.0 pa udeleženci, ki gradijo to infrastrukturo, upajo, da jim bo sčasoma prinesel dobiček, ki je kritičen do zasebnih naložb.
Nacionalno vesoljsko društvo je začelo svoj vrh o poravnavi vesolja leta 2017 in to je zdaj vsakoletna prireditev. Prvo leto so se ga udeležili številni vrhunski misleci, ki so si zamislili in izvajali Space 2.0, vključno z zasebnimi podjetniki, voditelji v Nasi, vojaškimi uradniki in posamezniki iz investicijske skupnosti. Tam niso bili samo zato, da bi razpravljali o prostoru naselja - človeški odhodi v vesolju - pa tudi vprašanja, povezana z infrastrukturo, ki je potrebna za omogočanje prostora naselje - razvoj vesolja v številnih oblikah, tako robotskih kot človeških, v svetovno korist. Oba sta neločljivo povezana.
Kot toliko predmetov v Space 2.0, si je tudi lažje zamisliti oddaljene cilje kot neposredne. Želimo si skladišča goriva v vesolju, pridobivanje virov, da bi zagotovili to gorivo, proizvodnjo z drugimi viri na kraju samem, obstoji, potnimi postajami, skupnostmi in podobno. Toda prvi koraki k doseganju teh ciljev so najbolj moteči.
Ljudje so zadnjih šest desetletij preživeli ekspedicijske črtice v vesolje. V orbito so bili prvi poleti. skok na Luno . nato skoraj petdeset let kroži po Zemlji, tako v postajah kot v vesoljskih plovilih. Toda nič od tega ni prava infrastruktura. Vesoljski shuttle je imel le omejeno uporabo. Tudi ISS je vmesni korak in ga je mogoče uporabljati samo z neprekinjeno oskrbo z Zemlje. Končni cilj vesoljske infrastrukture je stalna razpoložljivost sredstev in virov, potrebnih za življenje in delo v vesolju vesoljski viri - na primer voda in gradbeni materiali z lune in asteroidov.
Eden glavnih primerov vrha o vesoljski poravnavi je bil, da noben enoten odgovor ne more omogočiti vesoljske infrastrukture. Načrti in ideje obstajajo različni in zbrati moramo in se dogovoriti o najboljši razpoložljivi podskupini in načrtovati pot naprej.
Nasin izvajalec in izvršni direktor NSS Bruce Pittman je v začetku postopka povzel pomen infrastrukture: "Ideja je začeti dialog o tem, kako v naslednjih petdesetih letih delati znotraj osončja. Potrebno bo več kot rakete, zato razširimo razprava. Pogovoriti se moramo o gospodarstvu z globokim vesoljem. Vemo, kako zaslužiti v GEO - geosinhronski zemeljski orbiti - kako lahko zapremo poslovni primer po tem? "
Ta izjava je postavila pomembno vprašanje, s katerim se sooča celotna vesoljska skupnost, še posebej pa nonsististi. To trdim, ker lahko vedno oblikujemo utemeljitev, v katero bomo šli v vesolje znanost - NASA, ESA in ruski Roscosmos to počnejo že desetletja. Toda vesoljska znanost že od nekdaj podpira vlada in davkoplačevalci, vendar sama po sebi ne prinaša dobička odmik tehnološkega razvoja, ki ga prinaša so otipljivi. Posel v vesolju bodo gospodarsko donosno povečali. Dejansko je sama telekomunikacijska industrija v orbito naredila številne milijarde, a za to, da človeštvo premakne globlje v vesolje in mu omogoči bivanje, je ključen trden poslovni model - izraz "globoko vesoljsko gospodarstvo" pove vse.
V najzgodnejših fazah to pomeni uporabo virov, ki jih je najlažje doseči na najpreprostejše načine. Voda iz lunarne zemlje in možnih ledenih oblog na Luni, kot tudi voda v asteroidih, se lahko uporablja za gorivo, pitno vodo, zrak, ki diha in raketno gorivo. Marsovske ledene nahajališča in njena atmosfera vsebujejo potrebne sestavine za isto blago. Lunarna, asteroidna in marsovska tla se lahko kopajo, da se ustvarijo opeke, beton in tridimenzionalne tiskane strukture. Kovine, steklo in druge elemente lahko izvlečemo tudi iz vsakega od teh teles. Neprekinjeno delo na ISS in raziskovalnih napravah po vsem svetu je pokazalo, da se užitne rastline lahko gojijo in pridelujejo v breztežnih pogojih in na drugih planetih z ustreznimi tehnikami. Z zadostnimi zalogami semen in nekaterimi okrepljenimi viri pravilne prehrane, ki jih prenašajo, hrana ne bi smela predstavljati večje težave.
Torej, če si zamislimo čas, v katerem smo omogočili razvoj teh osnovnih zalog, lahko razmislimo o naslednjem koraku. Pittman je nadaljeval razpravo o prihodnosti, kjer so bili ti viri pridobljeni in shranjeni v skladiščih goriva. "Če imam presežek blaga, jih lahko začnem prodati drugim," je pojasnil. "Tako premikate mejo naprej in postopek se nadaljuje. Kar želimo zdaj vedeti, je, kako to doseči z najnižjimi stroški in z največjo prilagodljivostjo."
Poglejmo natančneje, kaj to v resnici pomeni. Ni presenetljivo, da je veliko pametnih ljudi že desetletja razmišljalo o različnih delih obsežne vesoljske infrastrukture pri Nasi, v vesoljskih podjetjih in na univerzah. Toda financiranje vesolja 2.0 je omejeno, nove pobude v obsegu programa za pristanek v luni Apollo malo verjetne. Dragi vesoljski avtobusi, ki jih podpirajo davkoplačevalci, so stvar preteklosti in verjetno ne bomo zgradili še 150 milijard dolarjev vesoljske postaje z davčnimi dolarji. Razširjeni infrastrukturni programi sodijo v isto kategorijo - samo državno financiranje ne bo dovolj. Za lažjo gradnjo te infrastrukture je treba najti nov model. Čeprav bo ustvarjanje zgodnje infrastrukture nedvomno odvisno od nekaj Nasinega denarja, bo verjetno s poslovnimi partnerstvi, kot so NASA-in trgovinski sporazumi o ponovni dobavi ISS, ta proces na koncu pognal naprej.
Primer tovrstnega partnerstva je na konferenci predstavil George Sowers, nekdanji podpredsednik ULA in trenutno profesor na rudniški šoli v Koloradu. Načrt, o katerem je razpravljal, se imenuje CisLunar-1000, Pobuda ULA, da do leta 2045 v samostojnem gospodarstvu živi 1000 ljudi v vesolju. Načrt je osredotočen na vesoljski trak ACES, ki se ga morda spomnite iz poglavja 9. ACES bi se lahko uporabljal za prevoz zalog - zrak, voda, gorivo in drugo - od koder je kopan v prostoru do mesta, kjer je najbolj potreben, in nato shranjen. v depojih. Nekatera od teh odlagališč bodo v Zemljini orbiti, druga pa na Luni, nekatera pa blizu in na Marsu.
"Na lunarnih drogovih je [približno] deset milijard metrskih ton vode. Lahko začnemo s storitvami za dolivanje goriva," je dejal Sowers. Voda iz lunarnih virov bi bila v gorivo, nato pa shranjena. "Ta razpoložljivost goriva zagotavlja trgovinske poti z uporabo ACES in XEUS." XEUS je robotska lunarna zemlja, ki bo lahko prevažala koristne zaloge od površine lune do skladišč.
Medtem ko vesoljski podjetniki preučujejo načine pridobivanja, prevoza in skladiščenja teh virov, se to na koncu lahko izkaže za preveč tvegano za milijarderje brez vladnih partnerstev. Lori Garver, nekdanja namestnica skrbnika za NASA, meni, da so vladna partnerstva z zasebno industrijo dober način za spodbujanje rasti sektorja. "Ogromno verjamem v demokracijo in kapitalizem, njihovo širjenje v vesolje pa je čudovita ideja."
Nekateri morda tu vidijo protislovje - zakaj bi vlada in na koncu davkoplačevalci ta prizadevanja financirali ali sofinancirali le zato, da bi korporacije v prihodnosti prinašale dobiček? Garver na to vprašanje odgovori elegantno: "Kot smo videli v naši kapitalistični družbi, vlada vlaga v težke stvari, povzroči nekaj tveganja in zasebnemu sektorju omogoča vstop in odpiranje novih trgov. To bo omogočilo vesolje bolj konkurenčen in pomeni, da gremo v vesolje kot civilizacija kot pravična in demokratična družba. Torej zame vesoljski program prihodnosti samo še širi ovojnico, medtem ko zasebni sektorji prihajajo in gradijo za njo in včasih malo skočijo naprej, vendar so v resnici simbiotični. " In nadaljeva, ko zasebna vprašanja razširijo to infrastrukturo, se gospodarske koristi na koncu vrnejo državi, ki jih je financirala, kot je to veljalo za železnice v devetnajstem stoletju in letalske družbe v dvajsetih.
Naše izkušnje na Zemlji so pokazale, da konkurenca med subjekti, komercialnimi ali kako drugače, poganja inovacije in rast. Vesoljska podjetja bodo enaka - konkurenca med velikimi in majhnimi podjetji bo omogočila cenovno dostopen doseg, bivanje in delo v vesolju ter bo na koncu koristila nacionalnim, potem svetovnim gospodarstvom. Kljub milijardam, ki jih vlagajo ljudje, kot sta Musk in Bezos, bo vlada še vedno imela veliko vlogo, tako v ZDA kot tudi na mednarodni ravni.
Nasa predstavlja vodstvo tovrstnega javno-zasebnega partnerstva. Nobena druga nacionalna vesoljska agencija se ni soočila s porastom podjetniškega sektorja na ravni, ki se je zgodila v ZDA. Kot smo videli, je to že prineslo inovativna in koristna sodelovanja. Toda v odnosu med NASO, tradicionalnimi vesoljskimi podjetji in podjetniki je treba najti slabe točke. Ugotovitev pravilne mešanice bo v naslednjih desetletjih ali dveh eden največjih izzivov za NASA in vlade drugih držav, ki plujejo v vesolju.
Posledica tega je, da bi NASA še naprej prehajala iz tega, da je agencija, ki "upravljamo z vsemi velikimi ameriškimi vesoljskimi in človeškimi vesoljskimi napori", do "delamo z vami v vesolju, tako da najprej naredimo trde stvari in investiramo v zasebni sektor, da bi naredili počitek "organizacija. NASA je vedno najela zunanje izvajalce - tradicionalna vesoljska podjetja - za izdelavo večine svoje vesoljske strojne opreme. Vse do enaindvajsetega stoletja je to potekalo predvsem s pogodbami "stroškovno plus" - izvajalci plačajo svoje stroške, ki izpolnjujejo pogodbo, nato pa plačajo dodatno vsoto, da jim omogočijo dobiček.
V zadnjem desetletju je NASA del svojih naročil preusmerila od tega modela in k temu, kar se imenuje "sklepanje pogodb s fiksno ceno", skupaj z drugimi podobnimi sporazumi, da na izboljšane načine s SpaceX in Boeingom sodeluje pri letenju astronavtov na ISS. Cilj je deliti tveganje in nagraditi ter spodbuditi izvajalce, da vlagajo več lastnih sredstev v razvoj nove vesoljske tehnologije. To NASA omogoča, da najame rutinska opravila, kot so upravljanje ISS, izstrelitev raket in sčasoma ustanovi skladišča goriv iz vesolja. NASA lahko nato zasleduje bolj eksotične znanstveno-raziskovalne usmerjene misije v vesolju - tako robotske kot posadke - pri čemer je bila v preteklosti tako uspešna.
Zamisel, da naj NASA s sporazumi o sodelovanju pomaga podpirati razvoj vesoljske infrastrukture, ima široko podporo. Vprašanje je torej, kako najbolje doseči tovrstno sodelovanje. Kako bi izgledala takšna infrastruktura, ki jo vodi NASA? Kako se porabijo Nasini dolarji v primerjavi z zasebnimi naložbami? Kje se ustavijo NASA-ine misije in se začnejo zasebne, podjetniške? Kdo ima koristi in kako?
Bill Gerstenmaier, pridruženi administrator za raziskovanje in operacije ljudi za NASA, predlaga načrt za mešanje NASA-jevih sredstev in sredstev zasebne industrije. "Če bo kdo zgradil zemljišče, bom dobil infrastrukturo. Če imam možnost bivanja, na primer Orionska kapsula, Potencialno lahko uporabljam prevoz tovora v zasebnem sektorju do lune in iz objekta na Luno. Na voljo imam vse dele infrastrukture, ki bodo omogočile nekomu drugemu, za samo stroške zemljišča, sposobnost lunarne površine. Potem bi se združili z njimi. priti na Luno in z nje. To NASA omogoča več izkušenj na površini Lune. Torej mi ni treba plačati za to desno spredaj; to pokriva interese druge stranke, ki želi tam početi stvari. To je naš splošni pristop. "
Nasa v tem modelu dobavi dele podjetja, ki ga je že razvil, ali pa je smiselno, da se razvija, zasebna industrija pa zapolni vrzeli v sodelovanju med javno-zasebnimi partnerstvi, na koncu tudi sama. Tukaj ponuja nekaj koristnih primerov rast trga komunikacijskih satelitov. Najzgodnejše različice so priletele leta 1958 pod NASA-jevim pokroviteljstvom. Potem so v šestdesetih letih v orbito poslali več satelitov, ki jih je naročila NASA in jih zgradili zasebni izvajalci. Leta 1962 je bil Telstar prvi zasebni komunikacijski satelit, sodelovanje med AT&T, Bell Laboratories, britanskimi in francoskimi nacionalnimi poštnimi službami in NASA. Sledili so še mnogi drugi.
Primer, kako bi se to lahko razvilo v zvezi s vesoljsko infrastrukturo, bi bila NASA, ki bi rakete prispela na Luno, zasebna industrija pa tam ponuja zemeljske stroje in površinske stroje za rudarjenje in obdelavo virov. Prav to predlaga Blue Origin s svojim pristaniščem Blue Moon, zaganjalnik Moon Express pa Silicon Valley s svojimi lunarnimi roboti za rudarjenje. Morebitna širitev takih partnerstev bi lahko povzročila rudarjenje lunarnih rud in gradnjo struktur z rafiniranim luninim materialom, pri čemer so človeški potniki podpirali z vodo in kisikom, ki jih pridobivajo z luno.
Od leta 1985 je pionirski astronavt Buzz Aldrin veliko govoril in pisal o svojih idejah za infrastrukturo vesoljskega prometa. Predvideva vesoljska plovila, ki sledijo stalnim orbitam med Zemljo in Marsom, da znatno zmanjšajo stroške in zapletenost pošiljanja velikega števila ljudi in tovora na ta planet. Tem vesoljskim plovilom se reče Aldrin Cyclers.
Glavni cilj Aldrinovih konceptov je trajna naselitev prostora s strani ljudi. Predvideva logično napredovanje zmogljivosti za vzdrževanje ljudi na Luni in nato na Marsu, vse bolj oddaljeni enklavi, ki so jo omogočili njegovi predhodniki, začenši z novimi laboratoriji v nizki zemeljski orbiti. Evolucijska zasnova je ključna značilnost, prav tako uporaba virov na Luni, umetna gravitacija ter kombinacija visoko učinkovitega in visoko potiskanega transportnega sistema. Pomembna bo mednarodna udeležba. Ti pristopi omogočajo trden in cenovno dostopen način premikanja ljudi z Zemlje na Mars: kolesarji. 120
V Aldrinovih modelih ti kolesarji uporabljajo pomoč gravitacije, ki jo nudi Mars, ko se vrnejo čez planet, da se vrnejo na Zemljo. Periodični popravki poti se izvajajo s pogonskim sistemom, bodisi iz kemičnih raketnih motorjev ali sodobnih sončno-električnih motorjev, ki sončno svetlobo uporabljajo za napajanje z nižjo močjo, toda z daljšim potiskom. V obeh primerih je večina let "brezplačna vožnja".
Lepota kolesarskega koncepta je, da je treba veliko maso vozila zagnati in sestaviti le enkrat, nato pa nadaljuje na svojem neskončnem potovanju med svetovi, dokler deluje. Majhni avtobusi bi se vozili od Zemlje do Kolesarja, nato od Kolesarja do Marsa, ko kolesar niha mimo različnih ciljev. Kolesarji bi lahko nosili opremo za življenjsko podporo, ki je potrebna za vzdrževanje posadke. Tudi potreben masivni zaščit pred sevanjem ne bi bil več težava - materiale z Zemlje ali jih najdemo v vesolju je treba dobiti le enkrat, nato pa leteti v nedogled. Večji kolesarji bi lahko vključevali centrifuge, ki bi posadki zagotavljale okolje z nizko težo, kar bi jim pomagalo ohranjati zdravje med daljšim vesoljskim poletom. Kolesarji bi leteli v parih, pri čemer bi ena prečkala odhodno nogo, medtem ko je druga vzporedno vodila ta potek, ki potuje z Marsa nazaj na Zemljo.
...
Medtem infrastrukturo morda ni vznemirljiva beseda, vsekakor je vznemirljiva perspektiva: Vzpostavitev prostorov za pridobivanje, prevoz in skladiščenje vesolja v bližini Zemlje, Lune in sčasoma Marsa bo sončni sistem odprl za ljudi na načine, ki so jih prej videli le v znanstvena fantastika. To bo povzročilo ne le večje možnosti za raziskovanje in razvoj prostora, temveč tudi resnične koristi za ljudi na terenu. Za podporo teh prizadevanj bo treba zapolniti sto tisoč delovnih mest po vsem svetu, donosnost naložb v vesolje pa se bo začela močno odpravljati, ko bo realna infrastruktura začela zniževati stroške in povečevati priložnosti. Čas je, da to uresničimo.
- "Neverjetne zgodbe vesoljske dobe": vprašanja in odgovori z avtorjem Rodom Pyleom
- Znotraj načrta ULA, da do leta 2045 deluje 1000 ljudi v vesolju
- Buzz Aldrin za NASA: Upokojite mednarodno vesoljsko postajo ASAP, da bi dosegli Mars
Ti lahko kupite "Space 2.0" na Amazonu. Sledi nam na Twitterju @Spacedotcom in naprej Facebook.
