Ali se lahko že odkopljemo od Zemlje in začnemo graditi baze na Luni ali asteroidu? Kot je bilo poudarjeno v nedavnem spletnem dnevniku Urada za znanost in tehnologijo, bi bil eden od načinov za to hitro uporaba virov na mestu. Toda kako sploh začeti? Si lahko privoščimo, da to storimo zdaj, v tem težkem gospodarskem okolju?
Space Magazine je govoril s Philip Metzgerjem, nekdanjim višjim raziskovalnim fizikom v Nasinem vesoljskem centru Kennedy, ki je to temo podrobno raziskoval na svoji spletni strani in v objavljenih prispevkih. Trdi, da bi bilo narediti vesolje na ta način podobno, kot so romarji raziskovali Severno Ameriko. V prvem od tridelnega niza orisuje utemeljitev in prve korake do uresničitve.
UT: Govorili so, da bo uporaba virov na Luni, Marsu ali asteroidih cenejša kot prevoz vsega z Zemlje. Obenem obstajajo začetni stroški v zvezi z razvojem tehnologije za to ekstrakcijo in med drugim tudi pošiljanje te opreme tja. Kako uskladimo ti dve realnosti?
PM: Vesoljska industrija bo imela zelo velik povračilo, vendar bo zagon drag. Pred nekaj leti sem bil frustriran, ker nisem mislil, da bodo samo komercialni interesi dovolj, da bi se v celoti začeli znotraj naše generacije, zato sem postavil vprašanje, ali lahko najdemo poceni način za vlade sveta (ali filantrope oz. drugi, ki morda nimajo neposrednega komercialnega interesa), da začnejo zgolj zaradi družbenih koristi, ki jih bo prinesel? Zato smo moji kolegi in jaz napisali prispevek "Ugodna hitra zagona vesoljske industrije in civilizacija sončnega sistema."
Zavzemamo se za pristop k zagonu, saj pomaga rešiti težavo z visokimi stroški zagona in človeštvu omogoča, da začne hitro izkoristiti koristi, saj jih hitro potrebujemo. Pristop k zagonu deluje tako: namesto da bi na Zemlji zgradili vso strojno opremo in jo poslali v vesolje, ki je pripravljen za začetek izdelave stvari, lahko pošljemo zmanjšan nabor strojne opreme v vesolje in naredimo le malo tistega, kar potrebujemo. Preostale proizvedene dele lahko pošljemo z Zemlje in jih kombiniramo s tistim, kar smo naredili v vesolju. Sčasoma to počnemo, dokler se ne razvijemo do popolne proizvodne zmogljivosti v vesolju.
Tako so se kolonije na Zemlji zgradile, dokler se na koncu niso mogle uskladiti z industrijo svojih domov. Romarji na primer niso pripeljali celotnih tovarn iz Evrope na Mayflower. Zdaj je bilo potrebnih sto let, da smo se razvili v ameriški industriji, toda z robotiko in napredno proizvodnjo in z nekaj namernosti lahko to storimo veliko hitreje po še dostopni ceni. Naredili smo nekaj rudimentarnega modeliranja tega pristopa in zdi se, kot da bi bil majhen del našega letnega vesoljskega proračuna in bi to panogo lahko vzpostavil v samo desetletjih.
Menim, da je še pomembnejši od stroškov, da lahko s pristopom do zagona takoj začnemo. Ni nam treba dokončati celotnega dizajna in razvoja. Prav tako stroške sčasoma širi, tako da so letni stroški zelo nizki. In nam omogoča čas, da razvijemo svojo strategijo, da ugotovimo, kaj deluje in kaj bo imelo takojšnjo ekonomsko doplačilo. Številni ljudje iščejo takojšnje načine, kako bi dobili povračilo v vesolju, in obstaja nekaj odličnih idej in prepričan sem, da bodo uspešne. En primer je vzpostavitev rudarske operacije, ki polni komunikacijske satelite na geosinhronski orbiti. Te vrste dejavnosti bodo prispevale k prizadevanjem za zagon industrije v vesolju in bodo imele koristi od njih, prinašale pa bodo prihodke za financiranje svojega dela.
UT: Zakaj menite, da je Luna dobro mesto za začetek operacij? Kakšne dejavnosti bi začeli tam? Kako se od tam premaknemo v preostali del sončnega sistema?
Ko smo kolegi in jaz napisali prispevek, smo se deloma osredotočili na Luno, ker je bilo to v času Nasinega programa za konstelacijo za ustanovitev lunarne postave. Vendar pa je za začetek te vesoljske industrije enako mogoče uporabiti asteroide blizu Zemlje ali pa oboje. Vsekakor moramo začeti vesoljsko industrijo blizu Zemlje. Zaradi tega bodo stroški prevoza nizki med zagonom. Omogoča nam tudi delo s precej krajšimi časovnimi zamiki radijskih komunikacij, kar je pomembno v zgodnjih fazah, preden robotika postane dovolj avtomatizirana. V idealnem primeru bo industrija popolnoma avtomatizirana; hočemo, da roboti pripravijo pot ljudem.
Če pa mislimo, da bomo potrebovali ljudi med prvim zagonom panoge - na primer, da popravimo ali odpravimo pokvarjeno strojno opremo ali da opravimo zapletene naloge, ki jih roboti še ne zmorejo - postane zagon blizu Zemlje še toliko pomembnejši. Izkazalo se je, da sta tako Luna kot asteroidi odlična mesta za zagon industrije. Zdaj vemo, da imajo obilo vode, mineralov, iz katerih lahko kovine rafiniramo, ogljik za izdelavo plastike ipd. Vesel sem, da obstajajo podjetja, ki načrtujejo razvoj rudarstva na obeh lokacijah, da bomo videli, kaj najbolje deluje.
Drug razlog za začetek industrije blizu Zemlje je, da lahko pride do predčasne gospodarske odplačilnosti. Na koncu, ko vse, vključno s vesoljskimi ladjami in bencinskimi skladišči, naredimo v vesolju z avtonomno robotiko, potem industrija postane samooskrbna in vrnila nam bo neprecenljivo brez dodatnih stroškov. Če želimo priti do te točke, bomo potrebovali resne naložbe in naložbe bomo lažje izvedli, če bomo kaj dobili nazaj. Kakšne vrste povračil nam torej lahko prinese kratkoročno? Vodim seznam idej, kako zaslužiti v vesolju, na seznamu pa je približno 19 artiklov, nekaj noro in nekaj ne tako noro. Nekaj resnih idej vključuje: vesoljski turizem; izdelava in prodaja NASA goriv za raziskovanje in znanstvene misije; vračanje kovin kot platine za prodajo na Zemlji; in izdelava rezervnih delov za druge dejavnosti v vesolju.
Nekatere začetne stvari, ki jih bomo naredili na Luni ali asteroidih, vključujejo izpopolnjevanje tehnik rudarjenja z nizko gravitacijo, učenje, kako narediti sončne celice iz regolita, in učenje, kako črpati uporabne kovine iz mineralov, ki tukaj ne bi veljali za »rude«. na Zemlji. Vse to je mogoče in zahtevajo le skromne naložbe, da bi lahko delovali.
Deset let bo trajalo, da bo vesoljska industrija postala samooskrbna. Mogoče dve desetletji, če začnemo takoj in vztrajno delamo, ali pa 5 desetletij, če imamo nižjo raven financiranja. Če pa robotika napreduje tako hitro, kot pričakujejo robotiki, kmalu ne bo nobene proizvodne naloge, ki je robot ne more opraviti. Ko bo prišel ta dan in smo v vesolju vzpostavili popolno dobavno verigo, bo enostavno poslati komplete strojne opreme na glavni asteroidni pas, da začnejo rudariti in izdelovati, kjer je več milijardkrat več sredstev kot kaj imamo na Zemlji.
Nato bi industrija lahko zgradila pristajalno plovilo, da bi opremo odnesla na površje Marsa, kjer lahko gradi mesta in sčasoma celo oblikuje planet. Ko imamo stroje, ki lahko z lokalnimi viri uporabljajo delo in sestavljajo kopije, potem lahko na suhih svetovih enako vlogo, kot jo je odigralo biološko življenje tukaj, na moki Zemlji. Lahko preoblikujejo okolje in postanejo prehranjevalna veriga, tako da bodo ti svetovi kraji, kjer lahko človeštvo dela in živi. Zavedam se, da se to sliši preveč ambiciozno, toda od 20 do 50 let bo rast tehnologije naredila ogromno in govorimo le o proizvodnji - ne o raketni znanosti - in to je nekaj, kar smo na Zemlji že kar dobro. Z le malo ekstrapolacije v prihodnost ni nora ideja.
UT: Kateri so glavni deli opreme in robotike, ki jih potrebujemo za dosego teh ciljev?
PM: Obstaja zanimiv projekt odprtega koda, ki razvija tako imenovani "Global Village Construction Set." To je 50 strojev, ki bodo sposobni ponovno zagnati civilizacijo. Vključuje stvari, kot so vetrnica, bager in 3D-tiskalnik. Potrebujemo enakovreden set za gradnjo lunarne / asteroidne vasi.
Leta 1980 je NASA izvedla študijo, da bi ugotovila, kakšen komplet strojev je potreben v tovarnah na Luni, da bi zgradili 80% svojih delov. Preostalih 20% bi bilo treba stalno oskrbovati z Zemlje. V našem prispevku smo trdili, da lahko začnemo s precej manj kot 80-odstotno zapiranjem, zaradi česar je cenovno ugodnejši in nam omogoča, da začnemo danes, vendar bi se moral sistem razvijati, dokler ne dosežemo 100-odstotne zapora. Torej lahko prvi sklop strojne opreme tvori surove sončne celice, kovine, 3D natisnjene kovinske dele in raketna goriva.
Prav to nam bo omogočilo, da bomo naredili veliko maso naslednje strojne opreme in podprli prometno omrežje. Sčasoma želimo razviti celotno dobavno verigo, ki bi bila obsežnejša od le 50 različnih vrst strojev. Toda preden bomo karkoli postavili v vesolje, jih bomo želeli preizkusiti na robustnih lokacijah tukaj na Zemlji in v tem času bomo odkrili, kateri komplet strojev je najbolj smiseln za prvo generacijo. Ideja je, da se učimo, ko gremo, tako da lahko začnemo takoj.
To je prva v tridelni seriji o gradnji vesoljske baze. Jutri: Koliko denarja bi potreboval? Dan za jutri: pametni roboti.
