(Billede: © NASA)
Rod Pyle er en rumforfatter, journalist og historiker, der har skrevet tretten bøger om rumhistorie, udforskning og udvikling for større forlag, der er udgivet på syv sprog. Han er seniorredaktør for magasinet Ad Astra, den kvartalsvise udgave af National Space Society, og hans artikler er ofte vist i Space.com, Live Science, Futurity, Huffington Post og Wired.
I sin seneste bog "Rum 2.0, "ud i dag (26. februar) giver Pyle et indvendigt kig på, hvad der kommer næste til rumforskning, ressourceudvinding og bosættelse. Dette uddrag fra kapitel 14," Truck stopper i rummet ", diskuterer, hvordan infrastruktur vil være kritisk for menneskelig ekspansion uden for Jorden.
Læs videre til uddraget:
Infrastruktur er ikke et meget spændende ord. Med hensyn til en reklamemedarbejders prioriteringer har det absolut ingen af blitz og blænding af en raketopsætning eller de første støvler på Mars. Men når vi diskuterer den nye tidsalder for rumfart og de nye kommercielle muligheder, der opstår, er det alt. Infrastruktur vil gøre udvikling og afvikling af plads overkommelig og rutinemæssig. Det er den eneste seriøse vej frem. Derfor taler mange mennesker i rumfartsområdet om det med en sådan lidenskab. Infrastruktur er det, det handler om.
Så hvad er det? pladsinfrastruktur, Nemlig? Måske kræves det en metafor. Ruminfrastruktur er ligesom de tjenester, der gør din daglige liv levelig i det moderne samfund. Når du står op om morgenen, vender du en lysafbryder - strømforsyningen, der er en del af infrastrukturen. Tage et bad? Sanitetsvand er infrastruktur. Bagefter bilen ud af garagen for at køre på arbejde? Veje og motorveje er infrastruktur. Du får ideen. Den gas, du stopper for, gennemkørsel gennem Starbucks og internettet, der sender dig de 113 e-mails, du pløjer igennem, når du ankommer til arbejdet - alle er en del af infrastrukturen i det daglige liv.
Naturligvis afhænger de specifikke elementer i ruminfrastruktur, der er nødvendige, af, hvordan vi går videre. Vi konstruerer måske først der kredser om brændstofdepotereller måske kredsende baser til konstruktion af gigantiske strukturer. Private virksomheder planlægger at bygge kredsløbsmæssige hoteller. Industri og universitetsgrupper i både USA og Kina studerer solcelle-satellitter, der kan levere energi til operationer i rummet såvel som til brug på Jorden. Nogle dybe-rum-missionskoncepter vil kræve veistationer til samling af fartøjer, der er på vej til Mars og videre. Flåderne af genanvendelige raketter, der er bygget af SpaceX, og snart ULA og Blue Origin, er også dele af ruminfrastrukturen. Dette er kun et par eksempler.
Rummet er sådan en umoden industri, ideen om tilfredsstillende infrastruktur er relativt grundlæggende. I stedet for den frisk asfalterede motorvej, tager vi en to-spors motorvej. Vi har stadig brug for brændstof, men vi nøjes med regelmæssig i stedet for præmie. Ingen snacks eller fem timers energidrikke er nødvendige - bare give os det vigtigste for, at denne indsats trives. I det væsentlige har vi brug for ækvivalent med grundlæggende kontorlokaler, hospitaler, hoteller, tankstationer, kløfter og truckstop i Jorden kredsløb og videre. I den nye rumalder, hvis vi ønsker at gå videre end den ekspeditionsmodel for efterforskning af menneskelige rum - korte ture til genoptagelse af andre verdener og derefter et hjemkomst - vil robust infrastruktur være afgørende. Hvis vi ønsker at udvide rækkevidden af vores arter ud over Jorden, til at leve og arbejde i rummet, er infrastruktur efter overkommelig lanceringsfunktioner den næste kritiske milepæl i rumafvikling. Og for Space 2.0 håber deltagerne, der bygger denne infrastruktur, at det giver dem et overskud over tid, afgørende for private investeringer.
Det Nationale Rumfartssamfund indledte sit pladsforligstopmøde i 2017, og det er nu en årlig begivenhed. Deltagelse i det første år var en række af de bedste tænkere, der forestillede sig og implementerede Space 2.0, herunder private iværksættere, ledere inden for NASA, militære embedsmænd og enkeltpersoner fra investeringssamfundet. De var der ikke bare for at diskutere plads bosættelser - menneskelige udposter i rummet - men også spørgsmål i relation til den infrastruktur, der er nødvendig for at muliggøre plads afregning - udvikling af rum i mange former, både robotisk og menneskeligt, til global fordel. De to er uløseligt forbundet.
Som så mange emner i Space 2.0, kan det være lettere at forestille sig de fjerne mål i stedet for de umiddelbare mål. Vi ønsker, at brændstofdepoter i rummet, ressourceudvinding skal give det brændstof, fremstilling ved hjælp af andre ressourcer in situ, forposter, veistationer, samfund og så meget mere. Men de første skridt til at nå disse mål er de mest irriterende.
Mennesker har tilbragt de sidste seks årtier med at fremstille ekspeditionsstråler i rummet. Der var de første forays ind i kredsløb. springet til månen . derefter næsten 50 år med kredsløb om Jorden i både stationer og rumfartøjer. Men intet af dette er reel infrastruktur. Rumfærgen havde kun begrænset genanvendelighed. Selv ISS er et mellemliggende trin og kun bruges ved kontinuerlig forsyning fra Jorden. Det ultimative mål med ruminfrastruktur er den løbende tilgængelighed af de aktiver og ressourcer, der er nødvendige for at bo og arbejde i rummet, afledt af pladsbaserede kilder - for eksempel vand og byggematerialer fra månen og asteroiderne.
En primær afhentning fra topmødet om rumafvikling var, at intet eneste svar kan aktivere pladsinfrastruktur. Der er forskellige planer og ideer, og vi skal indsamle og blive enige om den bedst tilgængelige delmængde af dem og kortlægge en vej frem.
NASA-entreprenør og NSS-udøvende Bruce Pittman opsummerede vigtigheden af infrastruktur tidligt i sagen: "Idéen er at starte en dialog om, hvordan man arbejder inden for solsystemet i de næste 50 år. Det vil tage mere end raketter, så lad os udvide diskussion. Vi er nødt til at tale om dybe rumøkonomi. Vi ved, hvordan man tjener penge i GEO - geosynkron jordbane - hvordan kan vi lukke forretningssagen ud over dette? "
Denne erklæring indrammede et vigtigt spørgsmål, som hele rumfællesskabet står over for, men især de ikke-videnskabelige. Jeg siger dette, fordi vi altid kan formulere en grund til at gå i rummet for videnskab - NASA, ESA og Ruslands Roscosmos har gjort dette i årtier. Men rumvidenskab er altid blevet støttet af regeringen og skatteyderne og er dog ikke i sig selv overskudsdrevet spin-offs for den teknologiske udvikling, det giver er konkrete. Forretning i rummet løfter det økonomiske afkast målbart. Faktisk har telekommunikationsindustrien gjort mange milliarder i kredsløb, men for at bevæge menneskeheden dybere ud i rummet og lade den blive, er en solid forretningsmodel kritisk - udtrykket "dyb rumøkonomi" siger det hele.
I de tidligste faser betyder det at bruge de ressourcer, der er nemmest at nå på de enkleste måder. Vand fra månens jord og mulige isaflejringer på månensåvel som vand i asteroider kan potentielt bruges til brændstof, drikkevand, åndbar luft og raketbrændstof. Marsaflejringer og dens atmosfære indeholder de nødvendige bestanddele for de samme råvarer. Måne-, asteroide- og marsjord kan alle udvindes for at skabe mursten, beton og 3D-trykte strukturer. Metal, glas og andre elementer kan også udvindes fra hver af disse kroppe. Det igangværende arbejde på ISS og forskningsfaciliteter over hele verden har vist, at spiselige planter kan dyrkes og produceres under vægtløse forhold og på andre planeter med de rette teknikker. Med tilstrækkelige lagre frø og nogle forbedrede kilder til korrekt ernæring medbragt, bør mad ikke være et stort problem.
Så hvis vi forestiller os et tidspunkt, hvor vi har aktiveret udviklingen af disse basale forsyninger, kan vi overveje det næste trin. Pittman gik videre for at diskutere en fremtid, hvor disse ressourcer er blevet udvundet og opbevaret i brændstofdepoter. "Hvis jeg har et overskud af varer, kan jeg begynde at sælge dem til andre mennesker," forklarede han. "Sådan flytter du grænsen frem, og processen fortsætter. Det, vi gerne vil vide nu, er, hvordan man udfører dette til de laveste omkostninger og med mest fleksibilitet."
Lad os få mere specifikke oplysninger om, hvad det virkelig betyder. Ikke overraskende har mange smarte mennesker tænkt på forskellige dele af storskala ruminfrastruktur i årtier på NASA, hos luftfartsselskaber og på universiteter. Men finansiering af Space 2.0 er begrænset, og nye initiativer i omfanget af Apollo-månelandingsprogrammet er usandsynlige. Dyre skatteyderes understøttede rumfærger er fortiden, og det er usandsynligt, at vi vil bygge en anden 150 mia. Dollars pladsstation med skattedollar. Sprawling infrastruktur programmer falder i samme kategori - offentlige finansiering alene vil ikke være nok. Der skal findes en ny model for at lette opførelsen af denne infrastruktur. Mens skabelse af tidlig infrastruktur uden tvivl vil afhænge af nogle NASA-penge, sandsynligvis via forretningspartnerskaber som NASAs kommercielle aftaler om at levere ISS igen, vil private investeringer i sidste ende føre denne proces fremad.
Et eksempel på denne form for partnerskab blev præsenteret på konferencen af George Sowers, en tidligere ULA-vicepræsident og i øjeblikket professor ved Colorado School of Mines. Den plan, han drøftede, kaldes the CisLunar-1000, ULA's initiativ om at have 1.000 mennesker, der bor og arbejder i rummet inden 2045 i en selvbærende økonomi. Planen centrerer sig om ACES-rumtrækket, som du måske husker fra kapitel 9. ACES kunne bruges til at transportere forsyninger - luft, vand, brændstof og mere - fra hvor end det udvindes i rummet til det sted, hvor det er mest nødvendigt, og derefter opbevares i depoter. Nogle af disse depoter vil være i Jordens kredsløb, andre ude ved månen, og andre til sidst nær og på Mars.
"Der er [ca.] ti milliarder ton vand på månestænger. Vi kan starte med tankningstjenester," sagde Sowers. Vand fra månekilder blev gjort til brændstof og derefter opbevaret. "Denne tilgængelighed af brændstof giver mulighed for handelsruter ved hjælp af ACES og XEUS." XEUS er en robot månelander, der kan transportere nyttige forsyninger fra månens overflade til lagerlagrene.
Mens rumentreprenører studerer måder at udtrække, transportere og opbevare disse ressourcer på, kan dette i sidste ende vise sig at være for risikabelt for selv milliardærerne uden regeringspartnerskaber. Lori Garver, den tidligere viceadministrator for NASA, mener, at regeringssamarbejde med privat industri er en god måde at tilskynde til sektorvækst. "Jeg er en stor tro på demokrati og kapitalisme, og at udvide dem til rummet er en fabelagtig idé."
Nogle vil måske se en modsigelse i termer her - hvorfor skulle regeringen og i sidste ende skatteydere finansiere eller medfinansiere disse bestræbelser kun for at bringe selskabets overskud i fremtiden? Garver besvarer dette spørgsmål elegant: "Som vi har set i vores kapitalistiske samfund, investerer regeringen i ting, der er svære, faktorer ud af risikoen og giver den private sektor mulighed for at bevæge sig ind og åbne nye markeder. Dette vil gøre rumflyvning mere konkurrencedygtig og betyder, at vi går ud i rummet som en civilisation som et retfærdigt og demokratisk samfund. Så for mig er et fremtidens rumprogram fortsat med at udvide konvolutten, mens private sektorer kommer ind og bygger sig bag det, og sommetider springer lidt fremover, men de er faktisk symbiotiske. " Og hun fortsætter, når de private interesser udvider denne infrastruktur, kommer de økonomiske fordele i sidste ende tilbage til nationen, der finansierede dem, som det var tilfældet med jernbaner i det nittende århundrede og luftfartsselskaber i det tyvende.
Vores erfaringer på Jorden har vist, at konkurrence mellem enheder, kommercielle eller på anden måde driver innovation og vækst. Rumvirksomhed vil være den samme - konkurrence mellem virksomheder, store og små, vil skabe en overkommelig adgang til at nå, leve og arbejde i rummet og i sidste ende kommer de nationale, derefter globale økonomier til gode. På trods af de milliarder, der er investeret af mennesker som Musk og Bezos, vil regeringen stadig have en stor rolle at spille, både i USA og internationalt.
NASA repræsenterer forresten i denne form for offentlig-privat partnerskab. Intet andet nationalt rumfartsbureau er blevet konfronteret med fremkomsten af en iværksættersektor på de niveauer, der er sket i USA. Som vi har set, har dette allerede resulteret i innovative og givende samarbejder. Men der er et sødt sted at finde i forholdet mellem NASA, de traditionelle luftfartsselskaber og iværksættere. At identificere den rigtige blanding vil være en af de mest dybe udfordringer for NASA og for regeringerne i andre rumfartslande i det næste årti eller to.
Implikationen er, at NASA fortsat vil skifte fra at være et "vi håndterer alle store amerikanske rumvidenskab og menneskelige rumfart bestræber sig" agentur til et "vi arbejder med dig i rummet ved først at udføre de hårde ting og investere i den private sektor for at gøre det hvile "organisation. NASA har altid ansat udenfor entreprenører - de traditionelle luftfartsselskaber - til at bygge det meste af sin pladshardware. Indtil det 21. århundrede blev dette primært gjort med "cost-plus" -kontrakter - entreprenører betales for deres udgifter, der opfylder kontrakten, og betalte derefter et ekstra beløb for at give dem en fortjeneste.
I det sidste årti har NASA flyttet nogle af sine indkøb væk fra denne model og mod det, der kaldes "fastprisaftale" sammen med andre lignende aftaler, til at arbejde på forbedrede måder med SpaceX og Boeing for at flyve astronauter til ISS. Målet er at dele risiko og belønning og at få entreprenører til at investere mere af deres egne ressourcer i udviklingen af ny rumteknologi. Dette gør det muligt for NASA at kontrahere rutinemæssige job, såsom drift af ISS, opsætning af raketter og til sidst etablering af depoter til rumafledte brændstoffer. NASA kan derefter forfølge de mere eksotiske videnskab og efterforskningsorienterede dybe rummissioner - både robotiske og besatte - det har været så succesrig med i fortiden.
Ideen om, at NASA skal hjælpe med at underskrive udviklingen af ruminfrastruktur med samarbejdsaftaler, har bred støtte. Spørgsmålet er, hvordan man bedst opnår denne form for samarbejde. Hvordan ser sådan en NASA-ledet infrastruktur ud? Hvordan bruges NASAs dollars mod private investeringer? Hvor stopper NASA-missionerne, og de private, iværksætteropgaver begynder? Hvem drager fordel af, og hvordan?
Bill Gerstenmaier, associeret administrator for menneskelig efterforskning og operationer for NASA, foreslår en plan for blanding af NASA-aktiver og private industrier. ”Hvis nogen bygger en lander, har jeg infrastrukturen. Hvis jeg har en beboelseskapacitet, f.eks Orion kapsel, Kan jeg derefter potentielt bruge godstransport fra den private sektor til og fra en facilitet på månen. Jeg har alle infrastrukturstykker, der gør det muligt for en anden, bare for en pris for en lander, at have en månefladeoverflade. Så ville vi slå os sammen med dem. at komme til og fra månen. Dette gør det muligt for NASA at få mere erfaring på månens overflade. Så jeg behøver ikke betale for det lige foran; der er dækket af interesserne fra en anden part, der ønsker at gøre tingene der. Det er vores generelle tilgang. "
I denne model leverer NASA de dele af en virksomhed, som den allerede har udviklet, eller som er fornuftig for den at udvikle sig, og den private industri udfylder hullerne under kooperative offentlig-private partnerskaber, til sidst på sin egen krone. Væksten i markedet for kommunikationssatellit giver nogle nyttige eksempler her. De tidligste versioner fløj i 1958 under NASA-sponsorering. Derefter, i 1960'erne, blev flere satellitter sendt til bane, kontraheret af NASA og bygget af private entreprenører. I 1962 var Telstar den første privat lancerede kommunikationssatellit, et samarbejde mellem AT&T, Bell Laboratories, de britiske og franske nationale posttjenester og NASA. Mange andre har fulgt.
Et eksempel på, hvordan dette kan udvikle sig med hensyn til ruminfrastruktur, ville være, at NASA leverer raketterne til månen, mens den private industri leverer landingerne og overflademaskiner til minedrift og forarbejdningsressourcer der. Dette er nøjagtigt, hvad Blue Origin foreslår med sin Blue Moon lander, og Silicon Valley opstart Moon Express med sine månemynterobotter. Den eventuelle udvidelse af sådanne partnerskaber kunne se udvindingen af månemaler og konstruktion af strukturer med raffineret månemateriale med menneskelige beboere understøttet af måneudvindet vand og ilt.
Siden 1985 har den banebrydende astronaut Buzz Aldrin talt og skrevet bredt om sine ideer til rumtransportinfrastruktur. Han ser for sig rumfartøjer, der følger permanente kredsløb mellem Jorden og Mars for at reducere omkostningerne og kompleksiteten ved at sende et stort antal mennesker og last til den planet markant. Disse rumfartøjer kaldes Aldrin Cyclers.
Det primære mål i Aldrins koncepter er den permanente afvikling af rummet af mennesker. Han forudser en logisk progression af kapaciteter til at opretholde mennesker på månen og derefter Mars, stadig mere fjernt enklave aktiveret af dens forgængere, der begynder med nye laboratorier i lav jordbane. Evolutionsdesign er en nøglefunktion, ligesom brugen af ressourcer på månen, kunstig tyngdekraft og en kombination af højeffektivitet og højtryks transportsystemer. International deltagelse vil være vigtig. Disse tilgange muliggør en robust og overkommelig måde at flytte folk fra Jorden til Mars: cyklister. 120
I Aldrins design bruger disse cyklister tyngdekraften, der leveres af Mars, når de svinger forbi planeten for at vende tilbage til Jorden. Periodiske banekorrektioner vil blive leveret af et fremdrivningssystem, enten fra kemiske raketmotorer eller moderne solenergi-motorer, der bruger sollys til at drive lavere output men længere varighedskraft. I begge tilfælde er det meste af flyvningen en "gratis tur."
Det smukke med cyklerkonceptet er, at køretøjets store masse kun behøver at blive lanceret og samlet én gang, og derefter fortsætter det på sin uendelige rejse mellem verdener, så længe det fungerer. Små pendulkørsler foretager kørsler fra Jorden til cykleren, derefter fra cyklisteren til Mars, når cykleren svinger forbi sine forskellige destinationer. Cyklister ville være i stand til at bære det livsstøtteudstyr, der er nødvendigt for at opretholde besætningen. Selv den krævede massive strålingsafskærmning ville ikke længere være et spørgsmål - materialer fra Jorden, eller findes i rummet, behøver kun hentes en gang og derefter flyves på ubestemt tid. Større cyklister kunne omfatte centrifuger, der ville give besætningen et lavt tyngdekraft, hvilket ville hjælpe dem med at bevare helbredet under udvidet rumfart. Cyklister flyvede parvis, med en transiterende det udgående ben, mens et sekund paralleltede denne kurs i omvendt rejse fra Mars tilbage til Jorden, samtidigt.
...
Mens infrastruktur er måske ikke et spændende ord, det er bestemt et spændende udsigt: Etablering af pladsbaseret ressourceudvinding, transport og oplagringsfaciliteter nær Jorden, månen og til sidst Mars vil åbne solsystemet for mennesker på måder, der tidligere kun blev set på science fiction. Dette vil resultere ikke kun i udvidede muligheder for at udforske og udvikle rum, men også i reelle fordele for mennesker på jorden. Hundretusinder af job over hele verden skal udfyldes for at støtte disse bestræbelser, og afkastet på investering i rummet begynder at begynde på en stor måde, når reel infrastruktur er begyndt at sænke omkostningerne og øge mulighederne. Det er tid til at gøre dette til virkelighed.
- 'Fantastiske historier om rumalderen': Spørgsmål og svar med forfatteren Rod Pyle
- Inde i ULAs plan om at have 1.000 mennesker, der arbejder i rummet inden 2045
- Buzz Aldrin til NASA: Træk den internationale rumstation ASAP tilbage for at nå Mars
Du kan køb "Space 2.0" på Amazon. Følg os på Twitter @Spacedotcom og på Facebook.
