Так можем ли мы уже покинуть Землю и начать строить базы на Луне или астероиде? Как подчеркивалось в недавнем сообщении в блоге Управления по науке и технике, одним из способов сделать это быстро может быть использование ресурсов на сайте. Но как нам вообще начать? Можем ли мы позволить себе сделать это сейчас, в этом сложном экономическом климате?
Space Magazine беседовал с Филиппом Мецгером, бывшим старшим физиком-исследователем в Космическом центре им. Кеннеди НАСА, который подробно изучал эту тему на своем веб-сайте и в опубликованных статьях. Он утверждает, что делать космос таким образом было бы похоже на то, как паломники исследовали Северную Америку. В первой серии из трех частей он обрисовывает логическое обоснование и первые шаги к его достижению.
UT: Говорят, что использование ресурсов на Луне, Марсе или астероидах будет дешевле, чем перевозить все с Земли. В то же время существуют начальные затраты с точки зрения разработки технологии для этого извлечения, а также отправки этого оборудования, среди прочего. Как нам примирить эти две реальности?
П.М .: Космическая отрасль окупится огромной отдачей, но начинать с нее будет дорого. Несколько лет назад я был разочарован, потому что я не думал, что одних коммерческих интересов было бы достаточно, чтобы полностью запустить его в нашем поколении, поэтому я задал вопрос, можем ли мы найти недорогой способ для правительств мира (или филантропов или другие, которые могут не иметь непосредственного коммерческого интереса) начать это просто из-за социальных выгод, которые это принесет? Вот почему мы с коллегами написали статью «Доступное быстрое начальное использование космической промышленности и цивилизации Солнечной системы».
Мы выступаем за загрузочный подход, поскольку он помогает решить проблему высоких начальных затрат и позволяет человечеству быстро начать получать выгоды, поскольку они нам нужны быстро. Подход начальной загрузки работает следующим образом: вместо того, чтобы собирать все аппаратное обеспечение на Земле и отправлять его в космос, готовый начать производство, мы можем отправить в космос сокращенный набор аппаратного обеспечения и сделать лишь немного того, что нам нужно. Мы можем отправить остальные изготовленные детали с Земли и объединить их с тем, что мы сделали в космосе. Со временем мы продолжаем делать это, пока не достигнем полной производственной мощности в космосе.
Так строились колонии на Земле, пока в конце концов они не смогли сравниться с индустрией своей родины. Например, паломники не привозили целые фабрики из Европы на Мэйфлауэр. Теперь потребовались сотни лет, чтобы создать американскую промышленность, но с помощью робототехники и передового производства, а также с некоторой преднамеренностью мы могли бы сделать это гораздо быстрее по доступной цене. Мы провели некоторое элементарное моделирование этого подхода начальной загрузки, и похоже, что это будет небольшая часть нашего годового космического бюджета, и это может создать отрасль в течение нескольких десятилетий.
То, что я считаю даже более важным, чем стоимость, - это то, что с подходом начальной загрузки мы можем начать прямо сейчас. Нам не нужно завершать весь дизайн и разработку заранее. Это также распределяет стоимость с течением времени, поэтому ежегодные расходы очень низкие. И это дает нам время развить нашу стратегию, выяснить, что работает и что будет иметь более немедленный экономический эффект, по мере продвижения вперед. Многие люди ищут немедленные способы окупаемости в космосе, и есть несколько замечательных идей, и я уверен, что они будут успешными. Одним из примеров является установка операции добычи, которая заправляет спутники связи на геосинхронной орбите. Эти виды деятельности будут способствовать усилиям по запуску космической промышленности и получат выгоду от них, а также будут приносить доход для финансирования их части.
UT: Почему вы чувствуете, что Луна - хорошее место для начала операций? С чего начать? Как мы переместимся оттуда в остальную часть солнечной системы?
Когда мы с коллегами писали газету, мы сосредоточились на Луне, отчасти потому, что это было во время программы Созвездия НАСА по созданию лунного форпоста. Тем не менее, одинаково возможно использовать околоземные астероиды, чтобы начать эту космическую отрасль, или использовать оба. В любом случае нам нужно запустить космическую отрасль близко к Земле. Это позволит снизить транспортные расходы при запуске. Это также позволяет нам работать с гораздо более короткими временными задержками в радиосвязи, что важно на ранних стадиях, прежде чем робототехника станет достаточно автоматизированной. В идеале отрасль будет полностью автоматизирована; мы хотим, чтобы роботы подготовили почву для людей.
Однако, если мы думаем, что нам понадобятся люди во время первоначального запуска отрасли - например, для исправления или устранения неисправностей сломанного оборудования или для выполнения сложных задач, которые роботы еще не могут выполнить - тогда запуск вблизи Земли станет еще более важным. Оказывается, что и Луна, и астероиды - отличные места для начала промышленности. Теперь мы знаем, что у них много воды, минералов, из которых можно очищать металлы, углерода для производства пластмасс и так далее. Я рад, что есть компании, которые планируют развивать майнинг в обоих местах, чтобы мы могли увидеть, что работает лучше всего.
Еще одна причина, по которой индустрия должна быть близка к Земле, заключается в том, что она может окупиться на раннем этапе. В конце концов, когда все, включая космические корабли и заправочные станции, создается в космосе с помощью автономной робототехники, тогда промышленность становится самоокупаемой, и она окупит нас бесценно без каких-либо дополнительных затрат. Однако, чтобы достичь этого, требуются серьезные инвестиции, и инвестировать будет легче, если мы что-то получим. Так какие виды окупаемости он может дать нам в ближайшей перспективе? Я держу список идей, как заработать деньги в космосе, и в списке около 19 предметов, некоторые сумасшедшие, а некоторые не такие сумасшедшие. Некоторые из серьезных идей включают в себя: космический туризм; изготовление и продажа топлива НАСА для исследовательских и научных миссий; возврат металлов, таких как платина, для продажи на Земле; и производство запасных частей для других видов деятельности в космосе.
Некоторые из первоначальных вещей, которые мы будем делать на Луне или астероидах, включают в себя совершенствование методов добычи с низкой гравитацией, изучение того, как сделать солнечные элементы из реголита, и изучение того, как извлечь полезные металлы из минералов, которые не будут считаться здесь «рудой». на земле. Все это возможно и требует лишь скромных инвестиций, чтобы заставить их работать.
Потребуются десятилетия усилий, чтобы сделать космическую отрасль самодостаточной. Может быть, 2 десятилетия, если мы начнем сразу и будем работать стабильно, или, может быть, 5 десятилетий, если у нас будет более низкий уровень финансирования. Но если робототехника продвигается так быстро, как этого ожидают, скоро не будет производственной задачи, которую робот не сможет выполнить. Когда наступит этот день, и мы создадим полную цепочку поставок в космосе, тогда будет легко отправлять комплекты оборудования в основной пояс астероидов, чтобы начать добычу и производство, когда ресурсы в миллиарды раз превышают у нас на Земле.
Затем индустрия может построить десантный корабль, чтобы доставить оборудование на поверхность Марса, где она сможет строить города и в конечном итоге даже терраформировать планету. Когда у нас есть машины, которые могут использовать местные ресурсы для выполнения работы и создания своих копий, тогда они могут выполнять ту же роль в сухих мирах, что биологическая жизнь выполняла здесь, на нашей влажной Земле. Они могут преобразовать окружающую среду и стать пищевой цепью, так что эти миры станут местами, где человечество сможет работать и жить. Я понимаю, что это звучит слишком амбициозно, но 20–50-летний технологический рост будет иметь огромное значение, и мы говорим только о производстве, а не о ракетостроении, - и это то, что мы уже достаточно хороши здесь, на Земле. С небольшой экстраполяцией в будущее это не сумасшедшая идея.
UT: Какие основные части оборудования и робототехники нам нужны для достижения этих целей?
PM: Есть интересный проект с открытым исходным кодом, который разрабатывает то, что они называют «Global Village Construction Set». Это 50 машин, которые смогут перезапустить цивилизацию. Он включает в себя такие вещи, как ветряная мельница, экскаватор и 3D-принтер. Что нам нужно, так это эквивалентный «Лунный / Астероидный Деревенский Строительный Набор».
В 1980 году НАСА провело исследование, чтобы определить, какой набор машин необходим на заводах на Луне для изготовления 80% своих деталей. Остальные 20% должны будут постоянно поставляться с Земли. В нашей статье мы утверждали, что мы можем начать с закрытия менее чем на 80%, делая его более доступным и позволяя нам начать сегодня, но система должна развиваться, пока не достигнет 100% закрытия. Таким образом, первый комплект оборудования может включать в себя сырые солнечные элементы, металл, металлические детали с 3D-печатью и ракетные топлива.
Наличие именно этого позволит нам производить значительную массу оборудования следующего поколения, а также поддерживать транспортную сеть. Со временем мы хотим разработать целую цепочку поставок, которая будет более обширной, чем просто 50 различных типов машин. Но прежде чем мы что-то поместим в космос, мы захотим проверить их в труднодоступных местах на Земле, и в процессе мы обнаружим, какой набор машин наиболее целесообразен для первого поколения. Идея состоит в том, чтобы учиться по ходу дела, чтобы мы могли сразу начать.
Это первая из трех частей серии о создании космической базы. Завтра: сколько денег это займет? Послезавтра: умные удаленные роботы.
