Kreditna slika: NASA
Predsednik ZDA George Bush je 14. januarja na sedežu Nasine govoril o novi strateški usmeritvi ameriške vesoljske agencije. Medtem ko je nekaj začetnih idej za izvajanje nove vesoljske politike mogoče in jih je treba bistveno izboljšati, splošna politika očitno predstavlja pomemben in že zdavnaj korak v pravo smer ameriškega vesoljskega programa. Usmerjevalni odbor Marsove družbe zato pozdravlja novo politiko, predstavljeno v predsedniški direktivi z naslovom "Obnovljen duh odkritja"? in odločno poziva Kongres, naj v naslednjem proračunskem letu zagotovi potrebna sredstva za prve korake programa.
Spodaj je predstavljena naša analiza pomembnih prednosti in potrebnih področij za izboljšanje nove politike.
Analiza
Kot rečeno, nova vesoljska politika Busha ponuja tako priložnosti kot pasti tistim, ki jih zanima nadaljnje raziskovanje človeka in širjenje v vesolje na splošno, zlasti Mars. Čeprav ne predstavlja začetka dejanskega programa Luna / Mars, ker je skoraj vsa resna poraba za strojne sisteme, razen kapsule posadke, namenjena upravam, ki so nastopile na funkciji leta 2009 ali pozneje, pa dejansko razkriva podlago za začetek takšnega programa program v primeru, da bi bila uprava leta 2009 tako naklonjena. Zagotavlja tudi določeno količino brezplačne energije, ki bi jo ob pravilnem ravnanju v obdobju 2004–2008 lahko uporabili za zavarovanje nastanka močne pobude za raziskovanje človeka v časovnem okviru uprave 2009.
Bush je v svojem govoru na novo opredelil namen ameriškega vesoljskega programa kot "vzpostavitev človeške prisotnosti v celotnem osončju." Ta izjava se morda zdi kot zgolj retoričen razcvet, vendar ima pravzaprav pomemben konkreten programski pomen, saj legitimira NASA-jeve izdatke za podporo razvoju tehnologije za človeško raziskovanje Lune in Marsa. Takšna poraba je bila prepovedana v prejšnjem vrstnem redu stvari, in v zadnjih desetih letih so morali tehnologi, ki iščejo sredstva za pomembne tehnologije raziskovanja človeka Luna / Mars, utemeljiti z utemeljitvijo svoje vrednosti za druge uveljavljene programe, kot je na primer program robotskega raziskovanja pod vodstvom JPL. ali ISS. To je onemogočilo pridobitev ustreznih finančnih sredstev za številne tehnologije, kot je na primer uporaba planetarnih in-situ virov (ISRU), in privedlo do katastrof, kot je obetaven najemni program Transhab napihljivega bivanja pod vodstvom JSC, ki je bil izpuščen ob odkritju, da je planetarni raziskovanje tehnologije raziskovanja je potekalo pod kritjem ISS, kar je kongresno osebje odpovedalo. Zaradi tega je Marsova družba od ustanovitvene konvencije leta 1998 vodila kampanjo za ustanovitev Nasine vrstice za podporo razvoju tehnologije raziskovanja ljudi, da bi se lahko takšne dejavnosti izvajale odprto. Busheva pobuda ta cilj v celoti uresničuje z zdravim začetnim financiranjem programa. Iz tega razloga je treba Bushevo potezo razumeti kot izjemno pozitiven razvoj.
Nova politika bo ustvarila tudi programsko organizacijo na Nasinovem sedežu, imenovano Code T, ki bo znatno dvignila raven NASA-jevih prizadevanj za razvoj učinkovitih načrtov za človeško raziskovanje planetov. To je tudi dobrodošel razvoj.
Poleg tega politika Busha zagotavlja tudi osnovo za vključitev potreb raziskovalnih raziskav na človeka v načrtovanje robotskih planetarnih misij. V poznih devetdesetih letih so predstavniki urada za raziskovanje človeških misij v JSC poskušali izkoristiti možnosti letenja na robotskih odstranjevalcih Mars, ki jih je vodil JPL, a ker raziskovalci JSC niso imeli niti mandata niti denarja, niso imeli ne sile ne sredstev, da bi podprli njihove prošnje in so jih ustrezno obravnavali. V skladu z novo vesoljsko politiko bi morali biti na razpolago mandat in sredstva za podporo raziskavam na področju človeških raziskav in poskusom letenja s tehnologijo na krovu robotskih lunarnih in planetarnih vesoljskih plovil. To bi lahko omogočilo, da bodo takšne obremenitve letele kot plačevalci na krovu znanstvenih vesoljskih plovil, sponzoriranih s programom JPL / Code S, ali pa podprli financiranje robotskih odstranjevalcev, ki jih nadzorujejo ljudje, katerih glavna naloga bi bila zagotavljanje inženirskih podatkov za človeški raziskovalni program, z drugimi znanstvenimi koristmi, ki se izvajajo na vesolju.
Busheva politika prav tako določa, od kod prihajajo sredstva, potrebna za podporo resnični pobudi za raziskovanje človeka, da bi preusmerili obstoječi proračun vesoljskega prevoza in ISS. Trenutno proračun Shuttlea znaša približno štiri milijarde dolarjev na leto, medtem ko je proračun ISS med eno in dvema milijardama. To skupno 5–6 milijard dolarjev letno je več kot dovolj, da se ljudje v desetih letih od dejanskega programa pripeljejo na Luno in Mars. Tako je mogoče pobudo opraviti v okviru obstoječega NASA-jevega proračuna v višini približno 16 milijard dolarjev na leto v dolarjih 2004, kar naj bi v zadnjih štirih predsedniških mandatih podprli predsedniki in večine kongresnih političnih strank. Finančna podlaga za program je torej jasna in ni proračunska podlaga ali kakorkoli fantastična.
Predsednik je v svojem govoru pozval vse države, naj se pridružijo ZDA z zasledovanjem predlaganega programa. Pozdravljamo to izjavo, saj se popolnoma strinjamo, da je raziskovanje in poselitev osončja velik cilj, ki lahko pomaga pri združevanju človeštva, tistega, ki ga je vredno in zahteva mobilnost najboljših talentov vseh narodov Zemljo.
Zaradi različnih političnih in diplomatskih razlogov Bušova politika odloži opustitev letala in ISS do leta 2010, s čimer odloži obsežen začetek programa raziskovanja ljudi do približno tega časa. Izbira o tem, ali naj se resnično začne program za raziskovanje človeka na Luni ali Marsu in kakšen mora biti njegov tempo ali cilji, je dejansko v rokah uprave leta 2009.
Zasluga te odločitve je vprašljiva. Ključna točka pa je, da bo imela uprava leta 2009 možnost izbire. Če pojasnim, da je temeljni namen človekovega vesoljskega letenja omogočiti ljudem, da letijo PROSTI PROSTOR (vizija ere Apollo), da raziskujejo druge svetove, namesto da bi ljudem omogočil IZKUŠNJENJE PROSTORA (vizija ere Shuttle), politika Busha ( če bi ga morali podpreti bodisi njegova ponovna izbira bodisi soglasje glede tega vprašanja nadomestne uprave iz leta 2005, dejansko preprečuje zavezanost NASA k drugemu generaciji Shuttle (? Shuttle 2?) kot svoj naslednji večji program. Pred nekaj meseci so znatne frakcije znotraj krogov vesoljske politike tako v kongresu kot pri NASA napovedale tak program Shuttle 2 kot agencijski naslednji veliki projekt po ISS. Če bi se to zgodilo, bi bila prihodnost videti takole: sedanje desetletje bi porabilo za vrnitev čolna v polet in gradnjo ISS-a. Naslednje desetletje bi bilo namenjeno podaljševanju življenjske dobe in razvoju Shuttle-a 2. Leta 2020 bo nato ponovitev leta 1980, s čimer bi poskusil narediti Shuttle 2, kar bi leta 2030 pripeljalo do odločitve o naslednjem velikem projektu , ki bi verjetno bil ISS-2. K sreči, to? Dan baja? scenarij za večno stagnacijo v vesolju je zdaj omejen.
Odločitev o prevzemu odgovornosti za izvajanje in s tem za nadzor nad upravo leta 2009 obljublja, da bo naslednjih pet let izredno zanimiv čas za vesoljske zagovornike. G. Bush je v svojem govoru opredelil širjenje človeka v osončje kot NASA-in cilj in zamisel o lunarni bazi, ki jo je začel leta 2020, predstavljal kot strategijo, s katero bi lahko dosegli ta cilj. To je en načrt, v naslednjih petih letih pa bodo predstavljeni drugi načrti, ki jih bo politični razred obravnaval kot učinkovito sredstvo, s katerim je mogoče doseči želeni splošni cilj z največjo hitrostjo, zanesljivostjo in z minimalnimi stroški. Busheva govora torej ni zaključila velike razprave o tem, kakšna naj bi bila naša strategija za doseganje Lune in planetov, ampak odprta.
Zmaga v tej zdravi bitki idej bo tistim ljudem, ki prepričajo igralce, ne le današnjega, ampak leta 2009 in pozneje, v zasluge svojih konceptov. Družba Mars pozdravlja ta izziv in si bo prizadevala dejavno sodelovati v tej razpravi, da bi prispevala svoje tehnično znanje in prenesla razumevanje političnega razreda, tehnične skupnosti, tiska in javnosti, da v okviru nove vesoljske politike , da je kratkoročno človeško raziskovanje Marsa izvedljivo, cenovno dostopno in resnično vredno potrebnih prizadevanj in tveganj.
Pri prehodu iz ene vrste vesoljskega programa na drugo si je treba prizadevati za preprečitev nepotrebne kolateralne škode na dragocenih delih starega programa. Odločitev, ki jo je konec prejšnjega tedna napovedal sedež Nase, da opusti načrtovano misijo Shuttle za nadgradnjo in ponovno zagon vesoljskega teleskopa Hubble (HST), je primer vrste napake, ki se ji je treba izogniti. Spektrograf kozmičnega izvora in kamera širokega polja 3, zasnovana tako, da bo HST v celoti izkoristil svoj potencial, sta že zgrajena in preizkušena in obetata ogromen znanstveni donos ob dostavi na orbito. Če bi načrt Busha takoj zaustavil prevoz in prihranil 24 milijard dolarjev, potrebnih za njegovo delovanje do leta 2010, da bi takoj sprožili program Luna / Mars z velikimi sredstvi, bi bila to ena stvar. A glede na odločitev, da se avtobus vrne v polet, bi preklic nadgradnje Hubbleja prihranil le približno 200 milijonov dolarjev ali 1% proračuna programa Shuttle, hkrati pa bi uničil približno 90% njegove znanstvene vrednosti. To je izjemno neumno.
Varnostnih argumentov ne boste tudi oprali; če je Shuttle dovolj varen za letenje na ISS, je dovolj varen, da lahko opravi svojo misijo na Hubble. Medtem ko morda v misijah Shuttleja na Hubblu manjka varno zatočišče ISS-a v orbiti, nizko nagib Hubble-ovih letov omogoča lansiranje splavov v tople tropske vode, kjer so možnosti preživetja posadke veliko boljše kot na hladnem severnoatlantskem splavu mesta, ki jih zahtevajo predstavitve ISS. Poleg tega je težko razumeti, kako bi agencija, ki je preveč tvegana, da bi opravila misijo na ladji Hubble, morda resno razmišljala o misiji na Luno ali Mars.
Odpoved misije Hubble je tako mogoče opisati le kot resno napako, ki je očitno storjena v imenu želje po nastopu? v ločitvi od stare paradigme v korist nove. Poleg škode, ki jo je astronomu povzročila, bi bilo zelo slabo, če bi novorojenčka nova vesoljska politika začela svoje življenje s tako neokusnim zapisom. Tudi pod nobenim pogojem domnevne bližnje razpoložljivosti vesoljskega teleskopa James Webb ne bi smeli biti sprejeti kot utemeljitev opustitve Hubbleja. Ali bi to ponovilo napako, ki jo je NASA storila pri opuščanju Saturna V zaradi domnevno boljšega Shuttlea ali Skylaba za ISS? napake, ki vesoljski program povrnejo za več deset milijard dolarjev. Če NASA-ino vodstvo ne bo videlo razloga za to vprašanje, bi moral kongres odločno ukrepati, da razveljavi to zelo slabo odločitev.
Tehnološka vprašanja
Pravi način za izvajanje programa, katerega cilji vključujejo tako trajno lunarno bazo kot človeško raziskovanje Marsa, je oblikovanje nabora transportne strojne opreme, s katero lahko izvajate človeške misije na Mars, katerih spremenjeni modularni sklop se lahko uporablja za podporo lunarnih dejavnosti. Če na ta način pristopite k težavi, lahko prihranite veliko časa in denarja, saj je treba namesto dveh razviti samo en strojni nabor. Prav tako maksimira vrednost Lune kot preizkuševalnega polja za Mars, saj se bo v okviru tega pristopa do misij na Luni izvajalo z uporabo strojne opreme Mars in služilo neposredno njenemu stresanju. Če je tak pristop sprejet, bi program, ki se je začel leta 2009, zlahka dosegel pilotno pristajanje na luni do leta 2015 in začelo prvo človeško ekspedicijo na Mars do leta 2018. Nato bi se lahko vzpostavila sočasna lunarna baza in nadaljnje misije na Mars. Ker je na Mars mogoče izstreliti le vsako drugo leto, so posledice tekočih programov zgolj to, da bi se hitrost izstrelitve lunarnega programa med leti lansiranja Marsa nekoliko zmanjšala. Sočasni programi lansiranja bi prav tako služili zmanjšanju stroškov izstrelitve s povečanjem stopnje proizvodnje podpornih proizvodnih linij, saj se stroški vodenja proizvodnega obrata za izstrelitev le malo povečajo z višjo stopnjo proizvodnje. Če želite uporabiti mondensko analogijo, je za kuhanje dveh zrezkov namesto enega potrebno zelo malo dela, pod pogojem, da oba hkrati kuhate. Pri izdelavi lansirnih vozil ta kuhinjska prispodoba drži še večjo silo, saj stroški dela močno prevladujejo nad materiali.
V okviru tako dobro načrtovanega programa Luna / Mars obstajajo nekatere tehnologije, ki so bistvene. Naslavljamo samo dva najbolj kritična, težka dvigala in ISRU.
Težka dvigala
Ključna tehnična instrumentacija, ki je potrebna za izvedbo lunarnih baz in misij na Marsu, je težko dvigalo z zgornjo stopnjo vodik / kisik, ki lahko na vbrizgavanje trans-lunarne ali trans-Marsa vrže uporabne tovore v razredu 50 ton. To je sposobnost, ki jo je v šestdesetih letih prejšnjega stoletja pokazal Saturn V. Ko je takšno vozilo na voljo, se lahko z enim izstrelitvijo zlahka opravijo Lunarne misije ali enosmerna dostava bivališč in druge velike obremenitve na lunarno površino. Pilotirane misije na Marsu se lahko izvajajo tudi z uporabo več diskretnih trans-Mars izstrelitev takega sistema, brez sestavljanja na orbiti, kot kažejo načrt Mars Direct (Zubrin in Baker, 1990), načrt misije Stanford (Lusignan, et al 1992) ali referenčna misija JSC Design 3 (Weaver in sod., 1994).
Takšne sisteme izstrelitve razreda Saturn V lahko na tej točki takoj ustvarite bodisi s pretvorbo izstrelitvenega sistema Shuttle z odstranitvijo orbitera in nadomeščanjem z zgornjo stopnjo LOx / H2 ali z ustvarjanjem novih, tekočih pogonskih ojačevalnih sistemov. Društvo Mars je pred kratkim pokazalo načrte enega večjega vesoljskega podjetja za razvoj obstoječe linije ojačevalnikov srednje dvigala, da bi ustvarili družino modularnih ojačevalnikov težkih dvigal s koristnimi obremenitvami, ki segajo do četrtine, polovice in polnih zmogljivosti Saturn V. Na podlagi izkušenj tega podjetja s prejšnjimi uspešnimi razvojnimi sistemi za lansiranje vozil je bil celoten razvojni program za ustvarjanje celotne družine ojačevalnikov mogoče izvesti v petih letih, stroški razvoja znašajo približno 4 milijarde dolarjev. Ponavljajoči se stroški lansiranja pri zasnovi sistema razreda Saturn V so znašali 300 milijonov dolarjev na zagon oziroma manj kot 1000 USD / funt za dostavo koristnih tovorov v LEO. Načini ustvarjanja takšnih naprav za ojačevanje so očitni izkušenim inženirjem lansirnih vozil in ne dvomimo, da imajo to podjetje konkurenti načrte za ustvarjanje podobnih nizov strojne opreme s primerljivimi stroški in urniki razvoja.
Trditve nekaterih razsodnikov, ki nasprotujejo kakršni koli pobudi za raziskovanje, da bi nov dvižni dvigalec stal razvojno več deset milijard, se lahko pokažejo, da dejansko nimajo podlage. Takšna težka dvigala bi imela veliko uporab tudi izven programa raziskovanja ljudi.
ISRU
Uporaba lunarnih baz in odprav na Mars ima veliko koristi z uporabo tehnik in-situ izkoriščanja virov (ISRU) za proizvodnjo povratnega goriva, človeškega potrošnega materiala ter goriv za vozila in kisika za uporabo v daljših misijah na planetarni površini. Masovni prihranki za lunarne baze ali misije na Mars, ki so posledica ISRU, so pokazali številne študije in bistveno presegajo tiste, ki jih ponujajo napredni pogonski koncepti z veliko višjimi razvojnimi in ponavljajočimi se stroški sistema.
Učinkoviti ISRU zahtevajo tako sisteme kemijske predelave kot zanesljive vire energije, za katere vesoljski jedrski sistemi ponujajo največjo obljubo. Zato toplo pozdravljamo upravo za njen projekt Prometheus za ustvarjanje takšnih vesoljskih jedrskih sistemov. Vendar ugotavljamo, da sta bili doslej edini uporabi NASA za svoje vesoljske jedrske elektrarne vesoljska plovila in jedrski električni pogon (NEP). Ne da bi zavrnili pomembno vrednost NEP za robotske misije zunanjega sončnega sistema in druge misije, ki vključujejo velike spremembe hitrosti, ki se izvajajo v daljših časovnih okvirih, ugotavljamo, da je velikost enot NEP, potrebnih za oskrbo pogona za človeške raziskovalne misije, približno 10 000 kilovatov. V nasprotju s tem se pri proizvodnji kemičnih pogonskih goriv na planetarnih površinah potrebna velikost reaktorja za podporo raziskovanju ljudi zmanjša na približno 100 kilovatov. To je zato, ker veliko manjši reaktor, nameščen na planetarni površini, s čimer pogonsko gorivo lahko pred poletom oddaja energijo, jo shranjuje kot kemično gorivo, ki nato lahko energijo sprosti tako hitro, kot je potrebno v letih. Množični vplivi misije, doseženi s takšnimi možnostmi kemičnega pogona ISRU, so večji od tistih, ki jih ponuja NEP, medtem ko so pri misijah notranjega osončja časi letov krajši (dva reda manj za Lunarine aplikacije). Poleg tega se lahko kemični sistemi, ki jih podpira ISRU, uporabljajo ne samo za prenos v orbito, temveč za planetarni vzpon.
Medtem ko vesoljska jedrska energija omogoča ISRU, ISRU močno zniža stroške in poveča vrednost vesoljske jedrske energije pri podpiranju človeškega raziskovanja. Obe tehnologiji je treba vzporedno nadaljevati in ustrezen del proračuna Prometeja porabiti za pripravo aplikacij vesoljske jedrske energije ISRU v stanje letenja in za podporo robotskim misijam, ki prikazujejo takšno tehnologijo na Luni in Marsu.
Poleg tega je treba v program Prometheus zapisati zahteve, da se zagotovi, da so razviti elektroenergetski sistemi združljivi za delovanje na površini Lune in Marsa, saj njihova uporaba na planetarni površini za proizvodnjo pogonskih goriv in potrošnega materiala predstavlja daleč najugodnejšo metodo zaposlujejo jih za podporo kratkoročnemu raziskovanju človeškega vesolja in njihova moč je potrebna na površini za podporo baznih operacij v vsakem primeru.
Tako tehnologija ISRU kot tudi razvoj dvigala težkih dvigal bi morala biti osrednja prioriteta prizadevanj Code T v neposrednem obdobju.
Druge sisteme bi bilo treba razviti s podobno skrbjo za največjo skupnost strojne in tehnološke opreme v lunarnih aplikacijah in misijah Mars.
Politične posledice
Vlak dogodkov, ki ga bo sprožila nova vesoljska politika, bo okoli leta 2009 ustvaril odločilno točko, ki bo ponudila tri možnosti za prihodnje ukrepanje. To so;
1. Uprava leta 2009 bi se lahko odločila za celotno prekinitev programa Moon / Mars in preprosto uporabila raziskovalno vozilo posadke (CEV) kot kapsulo, ki se je začela na zgornjem delu potrošniškega materiala kot način nadaljnjega obiska ISS. To bi privedlo do razširjenega programa ISS tipa Mir, ki se izvaja z nižjimi stroški, kot je mogoče z izstrelki Shuttle, vendar brez razločljivega namena. To bi povzročilo stagnacijo v vesolju, kljub temu, da je dolgotrajna takšna programska odločitev prevladala, in verjetno, da bo prišlo do napredka na dvigalih, ISRU in drugih programih, potrebnih za raziskovanje ljudi.
2. Uprava leta 2009 bi se lahko odločila, da bo nadaljevala v skladu z zamislijo o gradnji lunarne baze, ki se bo začela leta 2020, brez skrbi za misijo na Marsu, razen če bi trdila, da bodo lunarne izkušnje nedvomno uporabne pozneje, ko drugi razmišljajo o odhodu na Mars. To bi povzročilo razvoj večinoma nezdružljive strojne opreme lunarnega programa (razen spodbujevalnika), zaradi česar bi bilo treba začeti razvijati celoten nov strojni sklop okrog leta 2030 ali morda leta 2040, glede na proračunske zaplete, ki bi jih tak samostojni lunarni program ustvaril, zato je verjetno, da se prvi pristanek na Marsu ne bo zgodil pred sredino 21. stoletja. Glede na omejeno zanimanje, ki ga povzročajo ponavljajoče se slepoletne odprave na Lunar, se program lahko preprosto izteče.
3. Uprava leta 2009 bi se lahko odločila, da bo začela Mars na Mars z namenom, da bi Mars dosegla v desetih letih, z odhodi na Luno z uporabo spremenjenega podmnožja strojne opreme za Mars, ki se začne približno 7. programsko leto. Ker je samo ena strojna oprema bi bilo treba razviti namesto dveh, in ker so letališki vesoljski stroški enaki ljudem, to pomeni veliko nižji stroški za doseganje ciljev iz nove vesoljske politike kot alternativa (b). Poleg tega je to edini pristop, ki bo povzročil, da bodo človeški raziskovalci hodili na Mars v življenjski dobi katere koli odrasle osebe danes.
Zato je nujno, da vsi, ki si želijo, da bi človeško raziskovanje Marsa postalo resničnost, storijo vse, kar lahko, da se borijo za drzen potek, ki ga predstavlja možnost C. V laboratorijih in inženirskih organizacijah, tisku, učilnici in v odborih v Arktiki in v puščavi, v kongresnih dvoranah in na vseh prizoriščih javnega mnenja, od knjig in tehničnih prispevkov do internetnih novic in skupin za pogovor poznega noči, bo treba odigrati svojo vlogo.
Odprla so se vrata in bitka idej, ki bodo določila obliko človeške prihodnosti, bodo še vrsto let resnično združena. Kam bomo vodili, je odvisno od nas. Sporne vizije, ki so bile pred dvema tednoma zgolj hipotetične razprave med vesoljskimi aktivisti, so zdaj stopile v središče političnega diskurza. Izziv pozdravljamo. Ker je razlog naše priče in je pogum naše vodilo, bomo prevladali.
Izvirni vir: Novice družbe Mars Society
