Truck stopper i rummet: Uddrag fra 'Space 2.0' af Rod Pyle

(Billedkredit: NASA)



Rod Pyle er en rumforfatter, journalist og historiker, der har skrevet tretten bøger om rumhistorie, udforskning og udvikling for store forlag, der er udgivet på syv sprog. Han er seniorredaktør for Ad Astra -magasinet, National Space Society's kvartalsvise udgivelse, og hans artikler er ofte optrådt i demokratija.eu, Live Science, Futurity, Huffington Post og Wired.



I sin seneste bog ' Plads 2.0 , 'ude i dag (26. februar), giver Pyle et indgående kig på, hvad der kommer efterfølgende til rumforskning, ressourceudvinding og bosættelse. Dette uddrag fra kapitel 14, 'Truck stopper i rummet', diskuterer, hvordan infrastruktur vil være kritisk for menneskelig ekspansion ud over Jorden.

Læs videre for uddraget:



Relaterede: Bedste rumfart og rumhistoriebøger at læse i 2019

Infrastrukturer ikke et meget spændende ord. Med hensyn til en reklamechefs prioriteter har den absolut ingen blitz og blænding ved en raketopsendelse eller de første støvler på Mars. Men når man diskuterer den nye tidsrum for rumfart og de nye kommercielle muligheder, der opstår, er det alt. Infrastruktur vil gøre udvikling og afvikling af plads til en overkommelig og rutinemæssig måde. Det er den eneste alvorlige vej frem. Derfor taler mange mennesker i rumhandlen om det med en sådan lidenskab. Infrastruktur er det, det handler om.

Så hvad er ruminfrastruktur, præcis? Måske kræves en metafor. Ruminfrastruktur ligner meget de tjenester, der gør dit daglige liv leveligt i det moderne samfund. Når du opstår om morgenen, vender du en lyskontakt - den strømforsyning, der er en del af infrastrukturen. Tage et bad? VVS er infrastruktur. Stille bilen tilbage fra garagen for at køre på arbejde? Veje og motorveje er infrastruktur. Du får ideen. Den gas du stopper for, den gennemkørende Starbucks og internettet, der sender dig de 113 e-mails, du pløjer igennem, når du kommer på arbejde-alle er en del af infrastrukturen i det daglige liv.



Et orbital tankningsdepot som forudset af NASA i 1971.

Et orbital tankningsdepot som forudset af NASA i 1971. Denne struktur var beregnet til at lagre brændstof, der blev affyret fra Jorden; tanken om at indsamle ressourcer fra månen og asteroider var endnu ikke almindeligt accepteret.(Billedkredit: NASA)

De specifikke elementer i ruminfrastruktur, der vil være nødvendige, afhænger naturligvis af, hvordan vi fortsætter. Vi kan først bygge kredsende brændstofdepoter eller måske kredsende baser til opførelse af gigantiske strukturer. Private virksomheder planlægger at bygge hoteller i kredsløb. Industri- og universitetsgrupper i både USA og Kina studerer solenergisatellitter, der kan levere energi til operationer i rummet såvel som til brug på Jorden. Nogle missioner med dyb rumfart vil kræve vejstationer til samling af fartøjer på vej mod Mars og videre. Flåden af ​​genanvendelige raketter, der bygges af SpaceX, og snart ULA og Blue Origin, er også dele af ruminfrastruktur. Disse er blot nogle få eksempler.



Rummet er sådan en umoden industri, tanken om tilfredsstillende infrastruktur er forholdsvis grundlæggende. I stedet for den nybelagte motorvej tager vi en to-sporet motorvej. Vi har stadig brug for brændstof, men vi nøjes med almindelig i stedet for præmie. Ingen snacks eller fem timers energidrikke nødvendige-bare giv os det væsentligste for at få dette forsøg til at trives. I det væsentlige har vi brug for ækvivalent med grundlæggende kontorlokaler, hospitaler, hoteller, tankstationer, togstationer og lastbilstop i jordens kredsløb og videre. I den nye rumalder, hvis vi ønsker at gå videre end ekspeditionsmodellen for menneskelig rumforskning - korte ture til rekognosering af andre verdener og derefter et hjemkomst - vil robust infrastruktur være afgørende. Hvis vi ønsker at udvide vores arts rækkevidde ud over Jorden, til at leve og arbejde i rummet, er infrastruktur efter overkommelige opsendelsesmuligheder den næste kritiske milepæl i afviklingen af ​​rummet. Og for Space 2.0 håber deltagerne, der bygger denne infrastruktur, at det vil give dem et overskud over tid, afgørende for private investeringer.

National Space Society indledte sit Space Settlement Summit i 2017, og det er nu en årlig begivenhed. Tilstedeværelsen 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 rummetbosættelser- menneskelige forposter i rummet - men også spørgsmål relateret til den infrastruktur, der er nødvendig for at muliggøre pladsafregning- udviklingen af ​​rummet 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 frem for de umiddelbare. Vi vil have brændstofdepoter i rummet, ressourceudvinding til at levere det brændstof, fremstilling ved hjælp af andre ressourcer på stedet, forposter, vejstationer, lokalsamfund og meget mere. Men de første skridt til at nå disse mål er de mest irriterende.

USA

USA's sidste ekspedition ud over lav jordbane: Apollo 17 i 1972. Gene Cernan kører Lunar Roving Vehicle.(Billedkredit: NASA)

Mennesker har brugt de sidste seks årtier på at lave ekspeditionsstrøg i rummet. Der var de første angreb i kredsløb. . . springet til månen . . . derefter næsten halvtreds 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 midlertidigt trin og kan kun bruges via kontinuerlig genforsyning fra Jorden. Det ultimative mål for ruminfrastruktur er den løbende tilgængelighed af de aktiver og ressourcer, der er nødvendige for at leve og arbejde i rummet, afledt af rumbaserede kilder-vand og byggematerialer fra månen og asteroider, for eksempel.

Relaterede: Bygning af Apollo (fotos)

En primær takeaway fra Space Settlement Summit var, at intet enkelt svar kan muliggøre ruminfrastruktur. Der er en række forskellige planer og ideer, og vi skal indsamle og blive enige om den bedst tilgængelige delmængde af dem og kortlægge en vej fremad.

NASA -entreprenør og NSS -direktør Bruce Pittman opsummerede betydningen af ​​infrastruktur tidligt i proceduren: 'Ideen er at starte en dialog om, hvordan man arbejder inden for solsystemet i de næste halvtreds år. Det vil tage mere end raketter, så lad os udvide diskussionen. Vi er nødt til at tale om dybrumsøkonomien. Vi ved, hvordan vi tjener penge i GEO - geosynkron jordens bane - hvordan kan vi lukke forretningssagen ud over dette? '

Fordelingen af ​​vandis på månen.

Fordelingen af ​​vandis på månen. Denne is er en værdifuld ressource for at skabe åndbar luft, drikkevand, raketbrændstof og mere.(Billedkredit: NASA/Brown University)

Denne erklæring rammede et vigtigt spørgsmål, der står over for hele rumfællesskabet, men især ikke -videnskabsfolkene. Jeg siger dette, fordi vi altid kan formulere en begrundelse at gå i rummet tilvidenskab- NASA, ESA og Ruslands Roscosmos har gjort dette i årtier. Men rumvidenskab har altid været understøttet af regering og skatteydere og er ikke iboende profitdrevet, selvom spin-offene af den teknologiske udvikling, det giver, er håndgribelige.Forretningi rummet vil løfte det økonomiske afkast målbart. Faktisk har telekommunikationsindustrien alene gjort mange milliarder i kredsløb, men for at flytte menneskeheden dybere ud i rummet og lade det blive, er en solid forretningsmodel kritisk-udtrykket 'deep-space economy' siger alt.

I de tidligste faser betyder det at bruge de ressourcer, der er lettest at nå på de enkleste måder. Vand fra månens jord og mulige isforekomster på månen , samt vand i asteroider, kan potentielt bruges til brændstof, drikkevand, åndbar luft og raketbrændstof. Marsiske isforekomster og dens atmosfære indeholder de nødvendige bestanddele til de samme varer. Lunar-, asteroide- og marsjord kan alle udvindes for at skabe mursten, beton og 3D-trykte strukturer. Metal, glas og andre elementer kan også ekstraheres fra hver af disse kroppe. Løbende 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 korrekte teknikker. Med tilstrækkelige lagre af frø og nogle forbedrede kilder til korrekt ernæring medbragt, bør mad ikke udgøre et stort problem.

United Launch Alliance

United Launch Alliance's CisLunar-1000, der ser brutto rumproduktet på næsten 1 billion dollar om året inden 2030 eller deromkring.(Billedkredit: ULA)

Så hvis vi forestiller os en tid, hvor vi har muliggjort udviklingen af ​​disse basale forsyninger, kan vi overveje det næste trin. Pittman fortsatte med at diskutere en fremtid, hvor disse ressourcer er blevet ekstraheret 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 fremad, og processen fortsætter. Det, vi ønsker at vide nu, er, hvordan vi opnår dette til de laveste omkostninger og med størst fleksibilitet. '

Lad os blive mere specifikke om, hvad dette virkelig betyder. Ikke overraskende har mange kloge mennesker tænkt på forskellige dele af storstilet ruminfrastruktur i årtier på NASA, i luftfartsvirksomheder og på universiteter. Men finansieringen af ​​Space 2.0 er begrænset, og nye initiativer i omfanget af Apollo månelandingsprogrammet er usandsynlige. Dyr skatteyderstøttede rumfærger hører fortiden til, og det er usandsynligt, at vi vil bygge endnu en rumstation på 150 milliarder dollars med skattekroner. Omfattende infrastrukturprogrammer falder i samme kategori - statsfinansiering alene vil ikke være nok. Der skal findes en ny model for at lette opbygningen af ​​denne infrastruktur. Selvom oprettelse af tidlig infrastruktur uden tvivl vil afhænge af nogle NASA -penge, sandsynligvis via forretningspartnerskaber som NASA's kommercielle aftaler om at levere ISS igen, vil private investeringer i sidste ende drive 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 diskuterede, kaldes CisLunar-1000 , ULAs initiativ om at have 1.000 mennesker, der bor og arbejder i rummet i 2045 i en selvbærende økonomi. Planen centrerer sig om ACES -rumfartøjer, som du måske husker fra kapitel 9. ACES kunne bruges til at transportere forsyninger - luft, vand, brændstof og mere - fra hvor som helst det blev udvundet i rummet, hvor det er mest nødvendigt, og derefter opbevaret i depoter. Nogle af disse depoter vil være i Jordens kredsløb, andre ude ved månen, og nogle til sidst nær og på Mars.

Relaterede: Hvordan Asteroid Mining kunne fungere (infografisk)

'Der er [omkring] ti milliarder tons vand på månestængerne. Vi kan starte med tankningstjenester, 'sagde Sowers. Vand fra månekilder ville blive gjort til brændstof og derefter lagret. 'Denne brændstoftilgængelighed omfatter handelsruter, der bruger ACES og XEUS.' XEUS er en robotmånelander, der vil være i stand til at transportere nyttige forsyninger fra månens overflade til lagringsdepoterne.

Mens rumiværksættere undersøger måder at udvinde, transportere og gemme 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 regeringspartnerskaber med den private industri er en god måde at fremme sektorvækst på. 'Jeg tror meget på demokrati og kapitalisme, og at udvide dem til rummet er en fabelagtig idé.'

Nogle vil måske se en modsætning heri-hvorfor skulle regeringen og i sidste ende skatteyderne finansiere eller samfinansiere disse bestræbelser kun for at bringe virksomhedernes overskud i fremtiden? Garver besvarer dette spørgsmål elegant: 'Som vi har set i vores kapitalistiske samfund, investerer regeringen i ting, der er hårde, faktoriserer en del af risikoen og giver den private sektor mulighed for at bevæge sig ind og åbne nye markeder. Dette vil gøre rumflyvningen mere konkurrencedygtig og betyder, at vi går til rummet som en civilisation som et retfærdigt og demokratisk samfund. Så for mig fortsætter et fremtidsprogram med at udvide konvolutten, mens private sektorer kommer ind og bygger bagved, og nogle gange hopper lidt foran, men de er faktisk symbiotiske. ' Og, fortsætter hun, når de private bekymringer udvider denne infrastruktur, kommer de økonomiske fordele i sidste ende tilbage til den nation, der finansierede dem, som det var tilfældet med jernbaner i det nittende århundrede og flyselskaber i det tyvende.

Vores erfaringer på Jorden har vist, at konkurrence mellem virksomheder, kommercielle eller på anden måde, driver innovation og vækst. Rumvirksomhed vil være den samme - konkurrence mellem virksomheder, store som små, vil skabe overkommelig adgang til at nå, bo og arbejde i rummet og vil i sidste ende gavne nationale, så globale økonomier. 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 spidsen for denne form for offentlig-privat partnerskab. Intet andet nationalt rumagentur har været konfronteret med stigningen i en iværksættersektor på det niveau, 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 luftfartsvirksomheder og iværksættere. At identificere den korrekte blanding vil være en af ​​de dybeste udfordringer for NASA og for regeringerne i andre rumfartsnationer i løbet af det næste årti eller to.

Kunstner

Kunstnerens koncept om et Dragon 2 -rumfartøj, der bringer astronauter og gods til den internationale rumstation under kontrakt til NASA.(Billedkredit: James Vaughan, brugt med tilladelse)

Implikationen er, at NASA vil fortsætte med at overgå fra at være et 'vi håndterer alle større amerikanske rumvidenskaber og menneskelige rumfartsbestræbelser' agentur til et 'vi arbejder med dig i rummet ved først at gøre de hårde ting og investere i den private sektor for at gøre det hvile 'organisation. NASA har altid ansat eksterne entreprenører - de traditionelle luftfartsvirksomheder - til at bygge det meste af sin rumhardware. Indtil det enogtyvende århundrede blev dette primært gjort med kontrakter med 'plus-plus'-entreprenører betales for deres udgifter, der opfylder kontrakten, og betaler derefter et ekstra beløb for at give dem et overskud.

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 for at arbejde på forbedrede måder med SpaceX og Boeing for at flyve astronauter til ISS. Målet er at dele risiko og belønning og få entreprenører til at investere flere af deres egne ressourcer i udviklingen af ​​ny rumteknologi. Dette gør det muligt for NASA at udlevere rutinejob, såsom drift af ISS, affyring af raketter og til sidst etablering af depoter for rumafledte brændstoffer. NASA kan derefter forfølge de mere eksotiske videnskabs- og efterforskningsorienterede dyb-rum-missioner-både robot og besætning-det har været så succesfuldt med tidligere.

Ideen om, at NASA skulle hjælpe med at tegne udviklingen af ​​ruminfrastruktur med samarbejdsaftaler, har bred opbakning. Spørgsmålet er så, hvordan man bedst opnår denne form for samarbejde. Hvordan ville sådan en NASA-ledet infrastruktur se ud? Hvordan bruges NASAs dollars i forhold til private investeringer? Hvor stopper NASA -missionerne, og de private, iværksætteri begynder? Hvem gavner og hvordan?

Bill Gerstenmaier, Associate Administrator for Human Exploration and Operations for NASA, foreslår en plan for blanding af NASA -aktiver og private industriers. 'Hvis nogen vil bygge en lander, har jeg infrastrukturen. Hvis jeg har en beboelseskapacitet, f.eks. En Orion-kapsel, kan jeg så potentielt bruge godstransport fra den private sektor til og fra et anlæg på månen. Jeg har alle de infrastrukturstykker, der vil gøre det muligt for en anden, for en pris af en lander, at have en måneoverflade. Så ville vi samarbejde med dem. . . at komme til og fra månen. Dette giver NASA mulighed for at få mere erfaring på månens overflade. Så jeg behøver ikke at betale for det helt i forvejen; der er dækket af interesserne fra en anden part, der ønsker at gøre ting der. Det er vores generelle tilgang. '

I denne model leverer NASA de dele af et venture, som det allerede har udviklet, eller som giver mening for det at udvikle, og den private industri udfylder hullerne i kooperative offentlig-private partnerskaber, til sidst på sin egen skilling. Væksten i kommunikationssatellitmarkedet giver nogle nyttige eksempler her. De tidligste versioner fløj i 1958 under NASA -sponsorering. Derefter i 1960'erne blev flere satellitter sendt i kredsløb, kontraheret af NASA og bygget af private entreprenører. I 1962 var Telstar den første privat lancerede kommunikationssatellit, et co-venture mellem AT&T, Bell Laboratories, de britiske og franske nationale posttjenester og NASA. Mange andre har fulgt med.

Kunstner

Kunstnerens koncept for en 3D-trykt struktur, der er fremstillet af månens jord.(Billedkredit: NASA)

Et eksempel på, hvordan dette kan udvikle sig med hensyn til ruminfrastruktur, ville være NASA, der leverer raketterne til månen, mens den private industri leverer landere og overflademaskiner til minedrift og forarbejdning af ressourcer der. Det er præcis, hvad Blue Origin foreslår med sin Blue Moon -lander og Silicon Valley -opstart Moon Express med sine måneminingrobotter. Den endelige udvidelse af sådanne partnerskaber kunne se udvinding af månemalme og opførelse af strukturer med raffineret månemateriale, med menneskelige beboere understøttet af måneudvundet vand og ilt.

Relaterede: Moon Rush: Disse virksomheder har store planer for måneforsøg

Siden 1985 har den banebrydende astronaut Buzz Aldrin talt og skrevet bredt om sine ideer til rumtransportinfrastruktur. Han forestiller sig rumfartøjer, der følger permanente kredsløb mellem Jorden og Mars, for væsentligt at reducere omkostningerne og kompleksiteten ved at sende et stort antal mennesker og gods til den planet. Disse rumfartøjer kaldes Aldrin Cyclers.

Det primære mål i Aldrins begreber er menneskets permanente afvikling af rummet. Han forudser en logisk progression af mulighederne for at opretholde mennesker på månen og derefter Mars, stadig mere fjern enklave aktiveret af sine forgængere, begyndende med nye laboratorier i lav jordbane. Evolutionært design er en nøglefunktion, ligesom brugen af ​​ressourcer på månen, kunstig tyngdekraft og en kombination af højeffektive og kraftige transportsystemer. International deltagelse vil være vigtig. Disse fremgangsmåder muliggør en robust og overkommelig måde at flytte mennesker fra jorden til Mars: cyklister. 120

I Aldrins designs bruger disse cyklister tyngdekraftsassistenten fra Mars, når de svinger forbi planeten for at vende tilbage til Jorden. Periodiske banekorrektioner ville blive leveret af et fremdriftssystem, enten fra kemiske raketmotorer eller moderne solenergi-elektriske motorer, der bruger sollys til at drive lavere ydelse, men længerevarende fremdrift. I begge tilfælde er det meste af flyvningen en 'gratis tur'.

Et Aldrin Mars Cycler -design ville krydse en permanent bane mellem Jorden og Mars

Et Aldrin Mars Cycler -design ville krydse en permanent bane mellem Jorden og Mars. Lignende designs kunne anvendes til transport til månen.(Billedkredit: Buzz Aldrin/NASA)

Skønheden ved cyklerkonceptet er, at køretøjets store masse kun skal lanceres og samles én gang, og derefter fortsætter det på sin endeløse rejse mellem verdener, så længe det fungerer. Små pendulkørsler kørte fra jorden til cykleren, derefter fra cyklisten til Mars, mens cyklisten svinger forbi sine forskellige destinationer. Cyklister ville være i stand til at bære det livsunderstøttende udstyr, der er nødvendigt for at opretholde besætningen. Selv den nødvendige massive strålingsafskærmning ville ikke længere være et problem - materialer fra jorden eller fundet i rummet, behøver kun at blive hentet én gang og derefter fløjet på ubestemt tid. Større cyklister kunne omfatte centrifuger, der ville give et lavt tyngdekraftsmiljø for besætningen, hvilket ville hjælpe dem med at opretholde sundhed under længere rumflyvning. Cyklister ville flyve parvis, hvor den ene passerede det udgående ben, mens en anden parallelforløbede dette forløb i omvendt retning og rejste fra Mars tilbage til Jorden samtidig.

...

Mensinfrastrukturmåske ikke et spændende ord, det er bestemt et spændende perspektiv: Etablering af rumbaserede ressourceudvinding, transport og opbevaringsfaciliteter nær Jorden, månen og til sidst vil Mars åbne solsystemet for mennesker på måder, der tidligere kun er set i science fiction. Dette vil ikke blot resultere i udvidede muligheder for at udforske og udvikle rummet, men også i reelle fordele for mennesker på jorden. Hundredtusinder af job på verdensplan bliver nødt til at blive besat for at understøtte disse bestræbelser, og afkastet af investeringer i rummet vil begynde at tage fart i stor stil, når den reelle infrastruktur er begyndt at sænke omkostningerne og øge mulighederne. Det er på tide at gøre dette til virkelighed.

Du kan køb 'Space 2.0' på Amazon . Følg os på Twitter @Spacedotcom og på Facebook .