Billedkredit: NASA
Den 14. januar holdt præsident George Bush en tale ved NASAs hovedkvarter med en ny strategisk orientering for det amerikanske rumfartsagentur. Mens nogle af de indledende ideer til implementering af den nye rumpolitik kan og bør forbedres væsentligt, repræsenterer politikken generelt et betydeligt og for længe forfaldent skridt i den rigtige retning for det amerikanske rumprogram. Styringskomitéen for Mars Society bifalder derfor den nye politik, der er præsenteret i præsidentdirektivet med titlen "A Renewed Spirit of Discovery," og opfordrer kraftigt kongressen til at stille de anmodede midler til rådighed for de indledende trin, der er anmodet om i programmet i det næste regnskabsår.
Vores analyse af de vigtige styrker og krævede områder til forbedring af den nye politik er præsenteret nedenfor.
Analyse
Som nævnt tilbyder den nye Bush-rumpolitik både muligheder og faldgruber til dem, der er interesseret i at fremme menneskelig udforskning og ekspansion i rummet generelt og Mars i særdeleshed. Selvom det ikke repræsenterer starten på et faktisk Moon / Mars-program, da næsten alle alvorlige udgifter til hardwaresystemer bortset fra besætningskapslen udskydes til administrationer, der kommer på plads i 2009 eller videre, rydder det faktisk grunden til påbegyndelsen af en sådan et program, hvis 2009-administrationen er så tilbøjelig. Det tilvejebringer også en bestemt mængde fri energi, som, hvis den håndteres korrekt i perioden 2004-2008, kunne bruges til at hjælpe med at sikre fremkomsten af et kraftfuldt menneskeligt efterforskningsinitiativ inden for tidsrammen for 2009-administrationen.
I sin tale omdefinerede Bush formålet med det amerikanske rumprogram som "etablering af en menneskelig tilstedeværelse i hele solsystemet." Denne erklæring kan for nogle synes som om en retorisk blomstre, men den har faktisk en vigtig konkret programmatisk betydning, da den legitimerer NASA-udgifter til støtte for teknologiudvikling til menneskelig udforskning af Månen og Mars. Sådanne udgifter var forbudt under den forrige rækkefølge, og i de sidste ti år, som teknologer, der søgte finansiering til vigtige menneskelige Moon / Mars-efterforskningsteknologier, måtte retfærdiggøre dem ved at argumentere for deres værdi for andre etablerede programmer, såsom det JPL-ledede roboteksplorationsprogram eller ISS. Dette har gjort det umuligt at få tilstrækkelig finansiering til mange teknologier, såsom planetarisk ressourceudnyttelse på stedet (ISRU), og har ført til katastrofer som det lovende JSC-ledede oppustelige beboelsesprogram for Transhab, som blev afsporet da opdagelsen af den planetariske arbejde med efterforskningsteknologi blev udført under ISS-dækning, hvilket førte til aflysning fra kongrespersonalet. Det er af denne grund, at Mars Society har siden sin stiftelseskonvention i 1998 kæmpet for oprettelse af en NASA-linjepost til støtte for udvikling af menneskelig efterforskningsteknologi, så en sådan aktivitet kunne finde sted åbent. Bushs initiativ fuldt ud opfylder dette mål med sunde indledende programfinansiering. Af denne grund må Bushs bevægelse, hvis ingen anden, ses som en ekstremt positiv udvikling.
Den nye politik vil også skabe en programorganisation på NASAs hovedkvarter, kaldet Code T, som markant vil hæve NASA's bestræbelser på at udvikle effektive planer for menneskelig planetarisk efterforskning. Dette er også en velkommen udvikling.
Derudover giver Bush-politikken også et grundlag for at inkludere krav til menneskelig efterforskning inden for design af robotplanetmissioner. I slutningen af 1990'erne forsøgte repræsentanter for det menneskelige efterforskningsmissionskontor ved JSC at udnytte flymuligheder ombord på de JPL-ledede robot-Mars-efterforskningslandere, men da JSC-forskerne hverken havde et mandat eller penge, havde de hverken magt eller midler til at tage backup deres anmodninger og blev behandlet i overensstemmelse hermed. I henhold til den nye rumfartspolitik skal både et mandat og midler være til rådighed til støtte for menneskelig efterforskningsrelateret forskning og teknologiflugteksperimenter om bord på robot- og planetarisk rumfartøj. Dette kunne tillade, at sådanne nyttelast enten flyver som betalende kunder ombord på JPL / Code S-sponsorerede videnskabsrumfartøjer, eller alternativt understøtter finansieringen af humane efterforskningsprogramstyrede robotlandere, hvis primære mission er at levere tekniske data til det menneskelige efterforskningsprogram, med andre videnskabelige nyttelast, der transporteres på et areal tilgængeligt grundlag.
Bush-politikken identificerer også, hvor de midler, der kræves for at støtte et ægte menneskeligt efterforskningsinitiativ, kommer fra, hvilket betyder omdirigering af de nuværende Space Shuttle og ISS-budgetter. I øjeblikket kører Shuttle-budgettet ca. 4 milliarder dollars om året, mens ISS-budgettet ligger mellem en og to milliarder. Det samlede beløb på $ 5- $ 6 milliarder årligt er mere end tilstrækkeligt til at få mennesker til både Månen og Mars inden for ti år efter den faktiske programstart. Initiativet kan således gøres inden for det eksisterende NASA-budget på ca. $ 16 milliarder pr. År i 2004 dollars, et niveau, der er fundet understøttet af præsidenter og kongresflertal for begge politiske partier i de sidste fire præsidentperioder. Således er det økonomiske grundlag for programmet klart, og det er ikke et budget-buster eller på nogen måde fantastisk.
I sin tale opfordrede præsidenten alle nationer til at deltage i De Forenede Stater i forfølgelsen af det foreslåede program. Vi glæder os over denne erklæring, da vi fuldt ud er enige om, at udforskning og bosættelse af solsystemet er et stort mål, der kan hjælpe med at bringe menneskeheden sammen, en, der er værdig og kræver mobilisering af de bedste talenter for alle folks folk Jorden.
Af forskellige politiske og diplomatiske grunde forsinker Bush-politikken udfasningen af rumfærgen og ISS indtil 2010, hvorved der udsættes en betydelig menneskelig efterforskningsprogram, indtil omkring det tidspunkt. Derfor placeres valget om virkelig at starte et månesundheds- eller Mars-efterforskningsprogram eller hvad dets tempo eller mål skal være i hænderne på 2009-administrationen.
Fortjenesten ved denne beslutning kan diskuteres. Et centralt punkt er imidlertid, at 2009-administrationen vil have et valg. Ved at gøre det klart, at det grundlæggende formål med det menneskelige rumflugtprogram er at give mennesker mulighed for at flyve over tværs af rummet (Apollo-æraens vision) for at udforske andre verdener snarere end at give mennesker mulighed for at opleve rummet (Shuttle-æravisionen), Bush-politikken ( bør det opretholdes ved enten hans genvalg eller enighed om dette spørgsmål om en alternativ administration 2005, udelukker effektivt NASAs engagement i en anden generations Shuttle (? Shuttle 2?) som dets næste store program. Så sent som for et par måneder siden projicerede betydelige fraktioner inden for rumpolitiske kredse i både kongressen og NASA et sådant Shuttle 2-program som agenturets næste store projekt efter ISS. Havde det sket, ville fremtiden have set sådan ud: Det nuværende årti ville blive brugt med at returnere Shuttle til flyvning og opbygning af ISS. Det næste årti vil blive brugt til at forlænge Shuttle-levetiden og udvikle Shuttle 2. 2020'erne ville så være en gentagelse af 1980'erne, hvor man forsøgte at gøre Shuttle 2 operationel, hvilket førte til en beslutning i 2030 om det næste store projekt , hvilket sandsynligvis ville have været ISS-2. Heldigvis denne? Groundhog Day? scenariet for evigvarende stagnation i rummet er nu afskåret.
Beslutningen om at lægge ansvaret for implementering og dermed kontrol af programmet til administrationen i 2009 lover at gøre de næste fem år til et ekstremt interessant tidspunkt for pladsforkæmpere. I sin tale definerede Mr. Bush menneskelig ekspansion i solsystemet som NASAs mål og stillede ideen om en månebase indledt i 2020 som den strategi, hvorpå dette mål kan nås. Det er en plan, men i de næste fem år vil andre planer, der fremsættes til overvejelse for den politiske klasse, være effektive midler, hvormed det ønskede overordnede mål kan nås med maksimal hastighed, pålidelighed og til mindstepriser. Den store debat om, hvad vores strategi for at nå Månen og planeterne skal være, er således ikke blevet lukket af Bushs tale, men åbnet.
Sejren i denne sunde ideekamp går til de mennesker, der overbeviser spillerne, ikke kun i dag, men i 2009 og videre om fortjenesten ved deres koncepter. Mars-samfundet glæder sig over denne udfordring og vil forsøge at deltage aktivt i denne diskussion for at bidrage med dens tekniske ekspertise og for at formidle en forståelse til den politiske klasse, det tekniske samfund, pressen og offentligheden, at det inden for rammerne af den nye rumpolitik , at den menneskelige efterforskning af Mars på kort sigt er mulig, overkommelig og virkelig værdig den krævede indsats og risiko.
Ved overgang fra et slags rumprogram til et andet, bør man bestræbe os på at forhindre unødvendig sikkerhedsskade på værdifulde dele af det gamle program. Den beslutning, som NASA-hovedkvarteret annoncerede sent i sidste uge om at opgive den planlagte Shuttle-mission til at opgradere og reboost Hubble-rumteleskopet (HST) er et eksempel på den type fejl, der skal undgås. Cosmic Origins Spectrograph og Widefield Camera 3 designet til at bringe HST til sit fulde potentiale er allerede blevet bygget og testet og lover et enormt videnskabeligt afkast ved levering til bane. Hvis Bush-planen straks skulle standse Shuttle ned og spare de 24 milliarder dollars, der kræves for at betjene den gennem 2010 for at iværksætte Moon / Mars-programmet med betydelig finansiering øjeblikkeligt, ville det være en ting. Men i betragtning af beslutningen om at returnere Shuttle til fly, ville annullering af Hubble-opgraderingen kun spare omkring 200 millioner dollars, eller 1% af Shuttle-programmets budget, samtidig med at ødelægge omkring 90% af dets videnskabelige værdi. Dette er ekstremt tåbeligt.
Sikkerhedsargumenter vandes heller ikke; hvis rumfærgen er sikker nok til at flyve til ISS, er den sikker nok til at udføre sin mission til Hubble. Selvom Shuttle-missioner til Hubble muligvis mangler ISS 'on-orbys sikre havn, muliggør den lave hældning af Hubble-fly afgang til varme tropiske farvande, hvor chancerne for overlevelse af besætningen er meget bedre end i det skrøbelige nordatlantiske abort websteder, der kræves af ISS-lanceringer. Derudover er det vanskeligt at forstå, hvordan et agentur, der er for risikogunstigt til at påtage sig en shuttle-mission til Hubble, muligvis kan være alvorlig i overvejelsen af en mission til Månen eller Mars.
Annulleringen af Hubble-missionen kan således kun beskrives som en alvorlig fejltagelse, tilsyneladende begået i navnet på ønsket om at fremstå som "afgørende?" ved at bryde fra det gamle paradigme til fordel for det nye. Ud over den skade, der er gjort på astronomien, ville det være en meget dårlig ting for spædbarnets nye rumfartspolitik at begynde sit liv med en sådan en usmagelig optegnelse. Under ingen omstændigheder bør den påståede forestående tilgængelighed af James Webb-rumteleskopet heller ikke accepteres som en grund til at opgive Hubble. Det ville være at gentage den fejl, som NASA begik ved at opgive Saturn V for den angiveligt overlegen Shuttle, eller Skylab for ISS? fejl, der sætter rumprogrammet tilbage i årtier med titusinder af milliarder dollars. Hvis NASAs ledelse ikke ser grund til dette spørgsmål, bør Kongressen tage kraftfulde handlinger for at vende denne meget dårlige beslutning.
Teknologiske problemer
Den rigtige måde at udføre et program, hvis mål både omfatter en permanent månebase og den menneskelige udforskning af Mars, er at designe et sæt transporthardware, der kan udføre menneskelige Mars-missioner, hvis modificerede modulære delmængde kan bruges til at støtte månens aktiviteter. Hvis man nærmer sig problemet på denne måde, kan det spare en masse tid og penge, da der kun skal udvikles et hardwaresæt i stedet for to. Det maksimerer også månens værdi som en prøveplads for Mars, da der under denne tilgang til Moon-missioner vil blive udført ved hjælp af Mars-hardware, og tjener direkte til at ryste den ud. Forudsat at dette er den anvendte tilgang, kunne et program, der blev indledt i 2009, let opnå piloteret månelanding i 2015 og lancere den første menneskelige Mars-ekspedition i 2018. Opbygningen af en permanent månebase og fortsatte Mars-missioner kunne derefter forekomme samtidig. Da det under alle omstændigheder kun er muligt at lancere til Mars hvert andet år, er implikationerne af et løbende samtidige programmer simpelthen, at lunarprogrammets startfrekvens ville blive reduceret noget i løbet af Mars lanceringsår. Samtidige lanceringsprogrammer vil også tjene til at minimere lanceringsomkostninger ved at maksimere produktionshastigheden for booster-produktionslinierne, da omkostningerne ved at køre et produktionsanlæg til lanceringskøretøjer kun øges marginalt med en højere produktionshastighed. For at bruge en dagligdags analogi kræver det meget lidt ekstra arbejde at tilberede to steaks i stedet for en, forudsat at du koger dem begge på samme tid. Ved produktion af lanceringskøretøjer har denne køkkenparabel endnu større styrke, da lønomkostningerne overvældende dominerer materialernes.
I forbindelse med et så godt planlagt Moon / Mars-program er der visse teknologier, der er essentielle. Vi adresserer kun to af de mest kritiske, tunge løftforstærkere og ISRU.
Tunge løfteboosters
Den vigtigste tekniske instrumentalitet, der kræves for at gøre månebaser og Mars-missioner mulig, er et tungt liftkøretøj med et brint / ilt-øverste trin, der er i stand til at kaste nyttelast i 50-ton klassen på Trans-lunar eller Trans-Mars-injektion. Dette er den kapacitet, der blev demonstreret i 1960'erne af Saturn V. Når et sådant køretøj er tilgængeligt, kan man hurtigt udføre rundrejse-månefunktioner eller envejslevering af beboelser og andre tunge nyttelast til månens overflade med en enkelt lancering. Piloterede Mars-missioner kan også udføres ved hjælp af adskillige diskrete Trans-Mars-lanceringer af et sådant system uden montering på bane, som vist af Mars Direct-planen (Zubrin og Baker, 1990), Stanford Mission-planen (Lusignan, et al. 1992) eller JSC Design Reference Mission 3 (Weaver et al, 1994).
Sådanne Saturn V-klasses lanceringssystemer kan let oprettes på dette tidspunkt enten ved at konvertere Shuttle-startstakken gennem eliminering af orbiteren og dens erstatning med et LOx / H2-øverste trin eller oprettelse af nye, alt-væske fremdrivningsforstærker-systemer. Mars Society blev for nylig vist planer fra et større luftfartsselskab for at udvikle sin eksisterende linje med mellemstore løftforstærkere til at skabe en familie af modulære tunge løftforstærkere med nyttelast fra kvart, halv og fuld Saturn V kapacitet. Baseret på dette virksomheds erfaring med tidligere vellykkede lanceringsbiler, kunne hele udviklingsprogrammet til at skabe hele familien boosters gennemføres i løbet af fem år med en udviklingsomkostning på omkring $ 4 milliarder. De tilbagevendende lanceringsomkostninger for Saturn V-klassesystemdesign var $ 300 millioner pr. Lancering, eller mindre end $ 1000 / lb til levering af nyttelast til LEO. Metoderne til at skabe sådanne boosterfamilier er åbenlyse for erfarne lanceringsbiler, og vi er ikke i tvivl om, at dette selskabs konkurrenter har planer om at oprette lignende hardwaresæt med sammenlignelige udviklingsomkostninger og tidsplaner.
Påstande fra visse fagfolk i modsætning til ethvert efterforskningsinitiativ om, at en ny tunge løftforstærker ville koste flere titalls milliarder at udvikle, kan således let påvises at have intet grundlag. Sådanne tunge liftkøretøjer ville også have mange anvendelser uden for det menneskelige efterforskningsprogram.
ISRU
Både månebaser og Mars-ekspeditioner drages stor fordel ved hjælp af teknikker til brug af ressourceudnyttelse (ISRU) til produktion af returmotor, menneskelige forbrugsstoffer og køretøjsbrændstof og ilt til brug i udvidede missioner på en planetarisk overflade. Massebesparelsen til mission for enten månebaser eller Mars-missioner, der er resultatet af ISRU, er blevet demonstreret i adskillige undersøgelser og overstiger markant det, der tilbydes af avancerede fremdrivningskoncepter med meget højere udviklings- og tilbagevendende systemomkostninger.
Effektive ISRU kræver både kemiske forarbejdningssystemer og pålidelige strømkilder, hvor rumnukleare systemer giver det største løfte. Vi roser derfor kraftigt administrationen for sit Prometheus-projekt for at skabe sådanne rumnuklearsystemer. Vi bemærker dog, at indtil nu har NASA's eneste anvendelser til dets rumkernekraftanlæg været rumfartøjsstyrke og nukleær elektrisk fremdrift (NEP). Uden at afvise den vigtige værdi af NEP for robuste missioner i det ydre solsystem og andre missioner, der involverer store hastighedsændringer, der gennemføres over længere tidsrammer, bemærker vi, at størrelsen på NEP-enheder, der kræves for at levere fremdrift til menneskelige efterforskningsmissioner, er i størrelsesordenen 10.000 kilowatt. I modsætning hertil reduceres den krævede reaktorstørrelse til understøtning af menneskelig efterforskning til ca. 100 kilowatt, når den anvendes til at fremstille kemiske drivstoffer på planetariske overflader. Dette skyldes, at en meget mindre reaktor, der er stationeret på en planetarisk overflade, der fremstiller drivmiddel, kan udsende energi over en lang periode før flyvningen, opbevare den som kemisk drivmiddel, som derefter kan frigive energien så hurtigt som den er nødvendig under flyveforhold. Missionmassagræfterne, der opnås ved sådanne ISRU-understøttede kemiske fremdrivningsmuligheder, er større end dem, der tilbydes af NEP, mens flytiderne for indre solsystem er mindre (to størrelsesordrer mindre for Lunar-applikationer). Derudover kan de ISRU-understøttede kemiske systemer ikke kun bruges til orbitaloverførsel, men til planetarisk opstigning.
Mens rumkernekraft muliggør således for ISRU, er det ISRU, der i høj grad reducerer omkostningerne og øger værdien af rumkernekraft til støtte for menneskelig efterforskning. De to teknologier bør således forfølges parallelt, og en passende brøkdel af Prometheus-budgettet anvendes til at bringe ISRU-anvendelser af rumkernekraft til flystatus og til at støtte robotmissioner, der demonstrerer sådan teknologi på Månen og Mars.
Derudover bør krav indskrives i Prometheus-programmet for at sikre, at de udviklede kraftsystemer er kompatible til drift på Månens og Mars 'overflade, da deres anvendelse på planetoverfladen til fremstilling af drivstoffer og forbrugsstoffer udgør langt den mest fordelagtige metode til ansætter dem til at støtte nærtidsundersøgelse af menneskelig rum, og deres magt er nødvendigt på overfladen for under alle omstændigheder at understøtte basisoperationer.
Både ISRU-teknologi og tunge løftforstærkerudvikling bør således være centrale prioriteter i Code T-indsatsen i den umiddelbare periode.
Andre systemer bør udvikles med samme bekymring for maksimal fællesitet mellem hardware og teknologi på tværs af månens og Mars mission applikationer.
Politiske implikationer
Begivenhedstoget, der er sat i gang med den nye rumpolitik, skaber et beslutningspunkt omkring 2009, der vil tilbyde tre alternativer til fremtidig indsats. Disse er;
1. Administrationen i 2009 kunne vælge at afbryde Moon / Mars-programmet helt og simpelthen bruge Crew Exploration Vehicle (CEV) som en kapsel, der blev lanceret ovenpå forbrugsstoffer som en måde at fortsætte med at besøge ISS. Dette ville føre til et Mir-type udvidet ISS-program, der udføres til lavere omkostninger end muligt ved hjælp af Shuttle-lanceringer, men uden noget tydeligt formål. Dette ville resultere i stagnation i rummet, uanset hvor lang tid en sådan programmatisk beslutning var fremherskende, og sandsynligvis tilbagetrækning på tunge løft, ISRU og andre programmer, der er nødvendige for menneskelig efterforskning.
2. Administrationen i 2009 kunne beslutte at fortsætte i overensstemmelse med idéen om at opbygge en månebase, begyndende 2020, uden bekymring for Mars-missionen bortset fra at fremsætte påstande om, at månens oplevelse uden tvivl vil være nyttig senere, når andre overvejer at gå til Mars. Dette ville resultere i udvikling af for det meste inkompatibelt måneprogramhardware (undtagen booster), hvilket gør det nødvendigt at begynde at udvikle et helt nyt hardwaresæt omkring 2030, eller muligvis 2040, i betragtning af de budgetmæssige sammenfiltringer, som et sådant selvstændigt måneprogram ville skabe, hvilket gør det sandsynligt, at den første Mars-landing ikke ville finde sted før midten af det 21. århundrede. I betragtning af den begrænsede interesse, der tilbydes af gentagne blindveje-ekspeditioner, kunne programmet ganske enkelt udløbe.
3. Administrationen i 2009 kunne beslutte at lancere et menneske til Mars-program med det formål at nå Mars inden for ti år med ekspeditioner til Månen ved hjælp af en modificeret undergruppe af Mars-flyhardware, der begynder omkring programår 7. Fordi kun et hardware sæt skulle udvikles i stedet for to, og fordi luft- og rumfartsomkostninger er lig med menneskers tid, repræsenterer dette en meget lavere omkostningstilgang til at nå de mål, der er angivet i den nye rumpolitik end alternativ (b). Derudover er det den eneste tilgang, der vil resultere i, at menneskelige opdagelsesrejsende går på Mars inden for enhver voksnes arbejdstid.
Det er derfor bydende nødvendigt, at alle, der ønsker at se den menneskelige udforskning af Mars, bliver en realitet, gør alt, hvad han eller hun kan for at kæmpe for det dristige kursus, der er repræsenteret af mulighed C. I laboratorier og ingeniørorganisationer, i pressen, i klasseværelset og udvalgslokalet, i Arktis og i ørkenen, i kongressalene og i ethvert offentligt sted, der spænder fra bøger og tekniske papirer til internetnyhedsgrupper og radio om sen aften, skal hver især spille deres rolle.
En dør er åbnet, og en ideekamp, der vil bestemme formen for den menneskelige fremtid i mange år fremover, er nu virkelig tilsluttet. Hvor det vil føre er op til os. Uoverensstemmende visioner for to uger siden var blot hypotetiske debatter blandt rumaktivister er nu kommet ind i centrum af den politiske diskurs. Vi glæder os over udfordringen. For som årsagen er vores vidne, og modet er vores vejledning, skal vi sejre.
Original kilde: Mars Society News Release
