Joten voimmeko jo päästä pois maapallosta ja alkaa rakentaa tukikohtia Kuulle tai asteroidille? Kuten äskettäisessä Office of Science and Technology Policy -blogissa korostettiin, yksi tapa tehdä tämä nopeasti voisi olla resurssien käyttö paikan päällä. Mutta miten me edes aloitamme? Onko meillä varaa tehdä se nyt, tässä vaikeassa taloustilanteessa?
Space Magazine puhui NASA: n Kennedyn avaruuskeskuksen entisen vanhemman tutkimusfyysikon Philip Metzgerin kanssa, joka on tutkinut tätä aihetta laajasti verkkosivuillaan ja julkaistuissa julkaisuissa. Hän väittää, että tilan tekeminen tällä tavalla olisi samanlainen kuin kuinka pyhiinvaeltajat etsivät Pohjois-Amerikkaa. Kolmeosaisen sarjan ensimmäisessä kappaleessa hän hahmottaa perusteet ja ensimmäiset vaiheet sen tekemiseen.
UT: On sanottu, että resurssien käyttäminen Kuulla, Marsissa tai asteroideissa on halvempaa kuin kaiken kuljettaminen Maasta. Samalla on luontaisia käynnistyskustannuksia, jotka liittyvät tekniikan kehittämiseen tämän uuton tekemiseksi ja muun muassa laitteen lähettämiseksi sinne sinne. Kuinka sovittelemme nämä kaksi todellisuutta?
PM: Avaruusteollisuudella on valtava takaisinmaksu, mutta aloittaminen on kallista. Useita vuosia sitten olin turhautunut, koska en ajatellut, että pelkästään kaupalliset edut riittäisivät sen aloittamiseen täysin sukupolvellamme, joten kysyin: voimmeko löytää halvan tavan maailman hallituksille (tai hyväntekeväisyyshenkilöille tai toiset, joilla ei ehkä ole välitöntä kaupallista etua) päästä alkuun pelkästään sen tuomien yhteiskunnallisten etujen vuoksi? Tästä syystä kollegani ja minä kirjoitimme paperin "Avarusteollisuuden ja aurinkokunnan sivilisaation edullinen nopea käynnistyminen".
Kannatamme käynnistysstrategiaa, koska se auttaa ratkaisemaan korkeiden käynnistyskustannusten ongelman ja antaa ihmiskunnalle mahdollisuuden hyötyä nopeasti hyödyistä, koska tarvitsemme niitä nopeasti. Bootstrapping-lähestymistapa toimii näin: Sen sijaan, että rakentaisimme kaikki maapallon laitteistot ja lähettäisimme ne avaruuteen valmiina aloittamaan tuotteiden valmistuksen, voimme lähettää pienennetyn laitteistojoukon avaruuteen ja tehdä vain vähän tarvitsemastamme. Voimme lähettää loput valmistetut osat maapallolta ja yhdistää ne avaruuteen tekemämme kanssa. Ajan myötä jatkamme tätä, kunnes kehittymme avaruudessa täyteen valmistusvalmiuteen.
Näin maan siirtokunnat rakensivat itsensä, kunnes lopulta he pystyivät vastaamaan kotimaansa teollisuutta. Esimerkiksi pyhiinvaeltajat eivät tuoneet toukokuuta Euroopasta kokonaisia tehtaita Euroopasta. Nyt amerikkalaisen teollisuuden rakentaminen kesti satoja vuosia, mutta robotiikan ja edistyneen valmistuksen avulla ja jollain tarkoituksella voimme saada sen aikaan paljon nopeammin, silti kohtuulliseen hintaan. Olemme tehneet jonkin verran alkeellista mallintaa tästä käynnistysstandardista ja näyttää siltä, että se olisi pieni osa vuotuista avaruusbudjettiamme ja voisi perustaa teollisuuden vain vuosikymmenien kuluessa.
Mielestäni jopa kustannuksia tärkeämpää on, että käynnistysstrategian avulla voimme aloittaa heti. Meidän ei tarvitse valmistaa koko suunnittelua ja kehitystä eteenpäin. Se myös jakaa kustannukset ajan myötä, joten vuotuiset kulut ovat erittäin alhaiset. Ja se antaa meille aikaa kehittää strategiaamme, selvittää, mikä toimii ja mikä saa välittömän taloudellisen takaisinmaksun edetessämme. Monet ihmiset etsivät välittömiä tapoja saada takaisin takaisin avaruudessa, ja siellä on hienoja ideoita, ja olen varma, että ne onnistuvat. Yksi esimerkki on perustaa kaivostoiminta, joka polttaa viestintäsatelliitteja geosynkronisella kiertoradalla. Tällaiset toiminnot auttavat ja hyötyvät pyrkimyksistä aloittaa teollisuus avaruudessa, ja ne tuottavat tuloja oman osuutensa rahoittamiseen.
UT: Miksi sinusta tuntuu, että Kuu on hyvä paikka aloittaa toiminta? Millaisia aktiviteetteja siellä voi aloittaa? Kuinka siirrymme sieltä muuhun aurinkokuntaan?
Kun kollegani ja minä kirjoitimme paperin, keskityimme osittain Kuuhun, koska se tapahtui NASAn Constellation -ohjelman aikana kuun etupostin perustamiseksi. On kuitenkin yhtä mahdollista käyttää maan lähellä olevia asteroideja aloittamaan tämä avaruusteollisuus tai käyttämään molempia. Joka tapauksessa meidän on aloitettava avaruusteollisuus lähellä maapalloa. Tämä pitää kuljetuskustannukset alhaisina käynnistyksen aikana. Se antaa meille myös mahdollisuuden työskennellä radioviestinnässä paljon lyhyemmällä viiveellä, mikä on tärkeää alkuvaiheessa, ennen kuin robotiikka tulee riittävän automatisoitua. Ihannetapauksessa teollisuus olisi täysin automatisoitu; Haluamme robottien valmistelevan tietä ihmisten seuraamiselle.
Jos kuitenkin ajattelemme, että tarvitsemme ihmisiä teollisuuden aloittamisen yhteydessä - esimerkiksi korjaamaan tai vianmääritykseen rikkoutuneita laitteita tai suorittamaan monimutkaisia tehtäviä, joita robotit eivät vielä pysty tekemään -, aloittaminen lähellä Maata on entistä tärkeämpää. Osoittautuu, että sekä kuu että asteroidit ovat erinomaisia paikkoja aloittaa teollisuus. Tiedämme nyt, että heillä on runsaasti vettä, mineraaleja, joista metallit voidaan puhdistaa, hiiltä muovien valmistukseen ja niin edelleen. Olen iloinen, että on yrityksiä, jotka suunnittelevat kaivostoiminnan kehittämistä molemmissa paikoissa, jotta voimme nähdä, mikä toimii parhaiten.
Toinen syy aloittaa teollisuus lähellä maapalloa on, että sillä voi olla varhainen taloudellinen takaisinmaksu. Loppujen lopuksi, kun kaikki, mukaan lukien avaruusalukset ja tankkausvarastot, tehdään avaruudessa itsenäisen robotiikan avulla, teollisuudesta tulee itsenäistä ja se maksaa meille ennakoimattomasti ilman lisäkustannuksia. Tähän pisteeseen pääseminen vaatii kuitenkin vakavia investointeja, ja sijoitusten tekeminen on helpompaa, jos saamme jotain takaisin. Joten millaisia takaisinmaksuja se voi antaa meille lähitulevaisuudessa? Pidän luetteloa ideoista, miten ansaita rahaa avaruudessa, ja luettelossa on noin 19 tuotetta, jotkut hulluista ja jotkut ole niin hulluista. Muutamia vakavista ideoista ovat: avaruusmatkailu; ponneaineiden valmistus ja myynti NASA: lle etsintä- ja tiedeoperaatioita varten; metallien, kuten platinan, palauttaminen myytäväksi maan päällä; ja varaosien valmistus muihin avaruustoimintoihin.
Joitakin ensimmäisistä asioista, joita teemme Kuulla tai asteroideissa, ovat matalapainoisten kaivostekniikoiden parantaminen, oppiminen tekemään aurinkokennot regolitista ja oppiminen hyödyllisten metallien erottamiseksi mineraaleista, joita ei tässä pidetä malmina maan päällä. Kaikki nämä ovat mahdollisia ja vaativat vain vaatimatonta investointia, jotta ne toimisivat.
Avaruusteollisuuden omavaraisuuteen saaminen vie vuosikymmenten ponnisteluja. Ehkä 2 vuosikymmentä, jos aloitamme heti ja työskentelemme tasaisesti, tai ehkä 5 vuosikymmentä, jos meillä on alhaisempi rahoitus. Mutta jos robotti etenee niin nopeasti kuin robotit odottavat, pian ei ole valmistustehtävää, jota robotti ei voi tehdä. Kun tämä päivä saapuu ja olemme perustaneet täydellisen toimitusketjun avaruudessa, on helppoa lähettää laitteistoja asteroidihihnalle aloittamaan kaivostoiminta ja valmistus, missä resursseja on miljardeja kertoja enemmän kuin mitä meillä on maan päällä.
Sitten teollisuus voisi rakentaa laskualuksia viedäkseen laitteita Marsin pinnalle, missä se voi rakentaa kaupunkeja ja lopulta jopa muokata planeettaa. Kun meillä on koneita, jotka voivat käyttää paikallisia resursseja suorittaakseen töitä ja rakentaakseen kopioita itsestään, niin ne voivat suorittaa saman roolin kuivissa maailmoissa, kuin biologinen elämä on suorittanut täällä märällä maapallolla. Ne voivat muuttaa ympäristöä ja tulla ravintoketjuksi, joten nuo maailmat ovat paikkoja, joissa ihmiskunta voi työskennellä ja elää. Ymmärrän, että tämä kuulostaa liian kunnianhimoiselta, mutta 20-50 vuoden tekniikan kasvu tuo aikaan valtavan eron, ja puhumme vain valmistuksesta - ei rakettitieteestä - ja siitä meillä on jo aika hyvä täällä maan päällä. Vain vähän ekstrapoloimalla tulevaisuuteen se ei ole hullu idea.
UT: Mitkä ovat tärkeimmät laitteet ja robotit, joita tarvitsemme siellä näiden tavoitteiden saavuttamiseksi?
PM: On mielenkiintoinen avoimen lähdekoodin projekti, joka kehittää niin kutsuttua ”Global Village Construction Set” -tapahtumaa. 50 konetta pystyy käynnistämään sivilisaation uudelleen. Se sisältää esimerkiksi tuulimyllyn, kaivurin ja 3D-tulostimen. Tarvitsemme vastaavan ”Lunar / Asteroid Village Construction Set -sarjan”.
NASA suoritti tutkimuksen vuonna 1980 selvittääkseen, mitä koneita tarvitaan Kuun tehtaissa 80%: n omien osien rakentamiseksi. Muut 20% olisi toimitettava jatkuvasti maapallolta. Väittelimme asiakirjassamme, että voimme aloittaa paljon vähemmän kuin 80% sulkemisella, mikä tekee siitä edullisemman ja antaa meille mahdollisuuden aloittaa tänään, mutta järjestelmän tulisi kehittyä, kunnes se saavuttaa 100%: n sulkeutumisen. Joten ensimmäisestä laitteistosarjasta voi tulla raaka aurinkokennoja, metalleja, 3D-painettuja metalliosia ja rakettien polttoaineita.
Juuri sen avulla voimme muodostaa merkittävän massan seuraavan sukupolven laitteistoa ja tukea kuljetusverkkoa. Ajan myötä haluamme kehittää koko toimitusketjun, joka olisi laajempi kuin vain 50 erityyppistä konetta. Mutta ennen kuin laitamme mitään avaruuteen, haluamme testata ne karuissa paikoissa täällä maan päällä. Prosessin aikana löydämme, mikä konekokonaisuus on järkevin ensimmäisen sukupolven kannalta. Ajatuksena on oppia jatkuvasti, jotta voimme aloittaa heti.
Tämä on ensimmäinen avaruuspohjan rakentamista koskevasta kolmiosaisesta sarjasta. Huomenna: Kuinka paljon rahaa se vie? Ylihuomenna: Kauko-robotien tekeminen älykkääiksi.
