Obrazový kredit: NASA
14. ledna přednesl prezident George Bush v ústředí NASA projev, který nastínil novou strategickou orientaci americké vesmírné agentury. Zatímco některé z počátečních nápadů na implementaci nové vesmírné politiky mohou a měly by být podstatně vylepšeny, tato politika celkově jasně představuje významný a dlouho opožděný krok správným směrem pro americký vesmírný program. Řídící výbor společnosti Mars proto vítá novou politiku představenou v prezidentské směrnici s názvem „Obnovený duch objevu“. a důrazně žádá Kongres, aby poskytl finanční prostředky požadované na počáteční kroky požadované pro program v příštím fiskálním roce.
Naše analýza důležitých silných stránek a požadovaných oblastí pro zlepšení nové politiky je uvedena níže.
Analýza
Jak bylo uvedeno, nová Bushova kosmická politika nabízí jak příležitosti, tak úskalí zájemcům o další rozvoj lidského výzkumu a expanzi do vesmíru obecně, a zejména o Mars. I když nepředstavuje začátek skutečného programu Měsíc / Mars, protože téměř všechny vážné výdaje na hardwarové systémy jiné než kapsle posádky jsou odloženy správám přicházejícím do úřadu v roce 2009 nebo později, ve skutečnosti je to jasný důvod pro zahájení takového program by měl být administrace roku 2009 tak nakloněn. Poskytuje také určité množství volné energie, které by při správném zacházení v období 2004–2008 mohlo být použito k tomu, aby bylo možné pojistit vznik silné iniciativy pro průzkum člověka v časovém rámci správy z roku 2009.
Bush ve svém projevu znovu definoval účel amerického vesmírného programu jako „založení lidské přítomnosti v celé sluneční soustavě“. Toto tvrzení se může zdát některým jako pouhá rétorika, ale ve skutečnosti má důležitý konkrétní programový význam, protože legitimizuje výdaje na podporu technologií NASA pro výzkum člověka na Měsíci a Marsu. Takové výdaje byly zakázány na základě předchozího pořadí věcí a za posledních deset let museli technologové hledající financování důležitých lidských průzkumných technologií na Měsíci / Marsu ospravedlňovat argumentováním své hodnoty pro jiné zavedené programy, jako je robotický průzkumný program vedený JPL. nebo ISS. To znemožnilo získat dostatečné financování pro mnoho technologií, jako je využití planetárních zdrojů in situ (ISRU), a vedlo to ke katastrofám, jako je slibný nafukovací program habitačního vedení Transhab, který byl vyhozen při objevu této planetární Průzkumné technologické práce probíhaly pod krytím ISS, což vedlo ke zrušení kongresovými zaměstnanci. Právě z tohoto důvodu kampaň společnosti Mars od svého založení v roce 1998 vedla kampaň za zřízení řádkové položky NASA na podporu rozvoje technologie průzkumu člověka, aby se tato činnost mohla uskutečňovat otevřeně. Bushova iniciativa tento cíl plně dosahuje, a to zdravým počátečním financováním programu. Z tohoto důvodu, pokud žádný jiný, Bushův krok musí být vnímán jako nesmírně pozitivní vývoj.
Nová politika také vytvoří programovou organizaci v centrále NASA, nazvanou Code T, která výrazně zvýší úroveň úsilí NASA vyvinout účinné plány pro lidské planetární průzkumy. To je také vítaný vývoj.
Bushova politika navíc poskytuje základ pro zahrnutí požadavků na výzkum lidského průzkumu do návrhu robotických planetárních misí. Koncem devadesátých let se zástupci úřadu pro průzkum lidských misí v JSC pokusili využít letových příležitostí na palubě robotických průzkumných přistávacích robotů Mars vedených JPL, ale jelikož vědci JSC neměli mandát ani peníze, neměli ani sílu ani finanční prostředky na zálohování jejich žádosti, a podle toho byly řešeny. V rámci nové vesmírné politiky by měl být k dispozici mandát i finanční prostředky na podporu výzkumu a technologických letových experimentů souvisejících s lidským průzkumem na palubě robotických lunárních a planetárních kosmických lodí. To by mohlo umožnit, aby taková užitečná zatížení mohla létat buď jako platící zákazníci na palubě vědecké kosmické lodi sponzorované společností JPL / Code S, nebo alternativně podpořit financování robotických přistávacích ploch řízených programem průzkumu člověka, jejichž primárním posláním by bylo poskytovat technické údaje pro program průzkumu člověka, s dalšími vědeckými užitečnými náklady přenášenými na základě prostoru.
Bushova politika také určuje, odkud pocházejí prostředky potřebné na podporu skutečné iniciativy v oblasti lidského průzkumu, aby došlo k přesměrování stávajících rozpočtů na raketoplán a ISS. V současné době rozpočet Shuttle běží kolem 4 miliard dolarů ročně, zatímco rozpočet ISS je mezi jednou a dvěma miliardami. Tato celková částka 5 až 6 miliard dolarů ročně je více než dostatečná k tomu, aby se lidé dostali na Měsíc i na Mars do deseti let od skutečného zahájení programu. Iniciativa tak může být uskutečněna v rámci stávajícího rozpočtu NASA ve výši asi 16 miliard USD ročně v dolarech 2004, což je úroveň, o které se domnívají, že ji prezidenti a kongresové většiny obou politických stran podporují za poslední čtyři prezidentské období. Finanční základna programu je tedy jasná a nejedná se o rozpočet, ani o nic fantastického.
Prezident ve svém projevu vyzval všechny země, aby se připojily ke Spojeným státům při provádění navrhovaného programu. Vítáme toto prohlášení, protože plně souhlasíme s tím, že průzkum a osídlení sluneční soustavy je skvělý cíl, který může pomoci spojit lidstvo, které je hodné a vyžaduje mobilizaci nejlepších talentů všech národů Země.
Z různých politických a diplomatických důvodů Bushova politika zpožďuje postupné vyřazování raketoplánu a ISS do roku 2010, čímž se prodlužuje začátek podstatného programu průzkumu člověka až do té doby. Rozhodnutí o tom, zda skutečně zahájit nebo nezačínat program lidského průzkumu Měsíce nebo Marsu a jaké by mělo být jeho tempo nebo cíle, je tedy skutečně v rukou administrativy roku 2009.
Podstata tohoto rozhodnutí je sporná. Klíčovým bodem však je, že administrativa roku 2009 bude mít na výběr. Jasným vysvětlením, že základním účelem lidského vesmírného programu je umožnit lidem FLY ACROSS SPACE (vizi Apollo éry) prozkoumat jiné světy, než umožnit lidem EXPERIENCE SPACE (vizi raketoplánu), Bushova politika ( mělo by to být podporováno buď jeho znovuzvolením, nebo souběžností v této otázce alternativní správy z roku 2005), účinně vylučuje závazek NASA k raketoplánu druhé generace („Shuttle 2“) jako jeho další hlavní program. Ještě nedávno, před několika měsíci, velké frakce uvnitř kosmických politických kruhů na kongresu i NASA promítaly takový program Shuttle 2 jako další hlavní projekt agentury po ISS. Kdyby k tomu došlo, budoucnost by vypadala takto: současné desetiletí by bylo spotřebováno návratem raketoplánu do letu a vybudováním ISS. Další desetiletí by bylo věnováno prodloužení životnosti raketoplánu a vývoji raketoplánu 2. 2020 by pak byla opakováním osmdesátých let, pokusem o uvedení raketoplánu do provozu, což by v roce 2030 vedlo k rozhodnutí o dalším velkém projektu , což by pravděpodobně bylo ISS-2. Naštěstí tento den Hromnice? scénář věčné stagnace ve vesmíru byl nyní vyloučen.
Rozhodnutí přenést odpovědnost za implementaci, a tedy kontrolu, programu do správy roku 2009, slibuje, že příštích pět let bude pro vesmírné zastánce nesmírně zajímavým časem. Bush ve svém projevu definoval expanzi člověka do sluneční soustavy jako cíl NASA a představil myšlenku lunární základny zahájené do roku 2020 jako strategii, jíž by bylo možné tohoto cíle dosáhnout. To je jeden plán, ale v příštích pěti letech budou další plány předložené k posouzení politickou třídou považovány za účinné prostředky, pomocí kterých lze dosáhnout požadovaného celkového cíle s maximální rychlostí, spolehlivostí a za minimální náklady. Velká debata o tom, jaká by měla být naše strategie pro dosažení Měsíce a planet, nebyla Bushova projevem uzavřena, ale byla otevřena.
Vítězství v této zdravé bitvě o nápady půjde k těm lidem, kteří přesvědčují hráče nejen o dnešní době, ale i po roce 2009 a později, o významu jejich konceptů. Společnost Mars tuto výzvu vítá a bude se snažit aktivně se účastnit této diskuse, aby přispěla svými odbornými znalostmi a zprostředkovala porozumění politické třídě, technické komunitě, tisku a veřejnosti, které v kontextu nové vesmírné politiky , že krátkodobý lidský průzkum Marsu je proveditelný, cenově dostupný a skutečně hodný potřebného úsilí a rizik.
Při přechodu z jednoho druhu vesmírného programu na druhý by mělo být vynaloženo veškeré úsilí, aby se předešlo zbytečnému kolaterálnímu poškození cenných částí starého programu. Rozhodnutí oznámené ústředím NASA koncem minulého týdne opustit plánovanou misi Shuttle upgradovat a restartovat Hubble Space Telescope (HST) je příkladem takové chyby, které je třeba se vyhnout. Spektrograf Cosmic Origins Spectrograph a Widefield Camera 3, navržený tak, aby naplno využil HST, již byly postaveny a testovány a slibují obrovský vědecký návrat při dodání na oběžné dráze. Pokud by Bushův plán měl okamžitě zastavit raketoplán a ušetřit 24 miliard dolarů potřebných k jeho provozu v roce 2010, aby se program Měsíc / Mars okamžitě inicializoval se značným financováním, byla by to jedna věc. Ale vzhledem k rozhodnutí vrátit raketoplán k letu by zrušení Hubbleovy aktualizace ušetřilo pouze asi 200 milionů dolarů, nebo 1% rozpočtu programu Shuttle, a zničilo by to asi 90% jeho vědecké hodnoty. To je nesmírně hloupé.
Ani argumenty o bezpečnosti nebudou umývány; pokud je raketoplán dostatečně bezpečný na to, aby mohl letět do ISS, je dostatečně bezpečný na to, aby mohl plnit své poslání do Hubbleu. Ve skutečnosti, zatímco raketoplánové mise do Hubbleu mohou postrádat bezpečné útočiště ISS na oběžné dráze, nízký sklon Hubbleových letů umožňuje vypouštění potratů do teplých tropických vod, kde šance na přežití posádky jsou mnohem lepší než v chladném severním Atlantiku weby vyžadované spuštěním ISS. Kromě toho je obtížné pochopit, jak by agentura, která je příliš riskantní, aby mohla provést raketoplánovou misi do Hubbleova, mohla být vážná při zvažování mise na Měsíc nebo Mars.
Zrušení Hubbleovy mise lze tedy popsat pouze jako závažnou chybu, zjevně spáchanou ve jménu touhy vypadat jako „rozhodující“? v odtržení od starého paradigmatu ve prospěch nového. Kromě újmy na astronomii by pro novorozeneckou vesmírnou politiku bylo velmi špatné začít svůj život s tak nechutným záznamem. Za žádných okolností by údajná hrozící dostupnost kosmického dalekohledu Jamese Webba neměla být akceptována jako zdůvodnění opuštění Hubblova. To by bylo zopakovat chybu, kterou NASA udělala při opuštění Saturn V pro údajně vyšší raketoplán, nebo Skylab pro ISS? chyby, které posunuly vesmírný program o desetiletí času desítek miliard dolarů. Pokud vedení NASA neuvidí důvod v této záležitosti, měl by Kongres podniknout důrazné kroky, aby zvrátil toto velmi špatné rozhodnutí.
Technologické problémy
Správným způsobem, jak udělat program, jehož cíle zahrnují jak permanentní lunární základnu, tak i lidské zkoumání Marsu, je navrhnout sadu transportního hardwaru, který dokáže provádět lidské mise na Marsu, jehož modifikovanou modulární podmnožinu lze použít k podpoře lunárních aktivit. Přístup k problému tímto způsobem může ušetřit spoustu času a peněz, protože je třeba vyvinout pouze jednu sadu hardwaru místo dvou. Také maximalizuje hodnotu Měsíce jako zkušebního terénu pro Mars, protože v rámci tohoto přístupu se budou Měsíční mise provádět pomocí hardwaru Mars a slouží přímo k jeho protřepání. Pokud bude tento přístup přijat, mohl by program zahájený v roce 2009 snadno dosáhnout pilotního lunárního přistání do roku 2015 a zahájit první lidskou expedici na Mars do roku 2018. K vybudování stálé lunární základny a pokračujícím misím na Marsu by pak mohlo dojít současně. Protože v každém případě je možné na Mars nastartovat každý druhý rok, implikace běžících souběžných programů jsou prostě to, že míra spouštění lunárního programu by se během let spuštění Marsu poněkud snížila. Programy souběžné spouštění by také sloužily k minimalizaci nákladů na spouštění maximalizací rychlosti výroby pomocných výrobních linek, protože náklady na provoz zařízení na výrobu spouštěcích vozidel se zvyšují jen nepatrně s vyšší rychlostí výroby. Chcete-li použít světskou analogii, je třeba vařit dva steaky namísto jednoho velmi málo práce, pokud je oba vaříte současně. Při výrobě nosných raket drží toto kuchyňské podobenství ještě větší sílu, protože mzdové náklady převážně převládají nad náklady na materiál.
V kontextu tak dobře naplánovaného programu Měsíc / Mars existují určité technologie, které jsou nezbytné. Zaměřujeme se pouze na dva z nejkritičtějších posilovačů těžkých výtahů a ISRU.
Těžké zvedáky
Klíčovým technickým nástrojem, který je nutný k tomu, aby byly proveditelné lunární základny a mise Mars, je těžké zvedací vozidlo s vodíkovým / kyslíkovým horním stupněm schopné vrhat užitečná zatížení v 50tunové třídě na injekci Trans-lunar nebo Trans-Mars. To je schopnost prokázaná během šedesátých let Saturnem V. Jakmile je takové vozidlo k dispozici, lze jednorázovým startem snadno provést lunární mise nebo jednosměrné doručování stanovišť a dalších těžkých užitečných nákladů na lunární povrch. Pilotní mise na Marsu lze také provést pomocí více samostatných vypuštění takového systému Trans-Mars, bez sestavení na oběžné dráze, jak ukazuje plán Mars Direct (Zubrin a Baker, 1990), plán Stanfordské mise (Lusignan, et al. 1992), nebo JSC Design Reference Mission 3 (Weaver et al, 1994).
Takové odpalovací systémy třídy Saturn V mohou být v tomto bodě snadno vytvořeny buď přeměnou spouštěcího člunu raketoplánu odstraněním orbiteru a jeho nahrazením horním stupněm LOx / H2, nebo vytvořením nových, kapalinově podporujících systémů pohonu. Společnost Mars Society nedávno představila plány jedné významné letecké společnosti na vývoj své stávající řady posilovačů středního zdvihu a vytvoření rodiny modulárních posilovačů zdvihu s užitečným zatížením pohybujícím se přes čtvrt, polovinu a plné možnosti Saturn V. Na základě zkušeností této společnosti s předchozím úspěšným vývojem spouštěcích vozidel lze celý vývojový program na vytvoření celé rodiny posilovačů provést za pět let s náklady na vývoj přibližně 4 miliardy USD. Opakující se náklady na uvedení do provozu pro systémový design třídy Saturn V byly 300 milionů USD za jedno spuštění nebo méně než 1 000 $ / lb za dodávku užitečného zatížení LEO. Metody vytváření takových posilovacích rodin jsou zkušeným technikům spouštěcích vozidel zřejmé a nepochybujeme, že konkurenti této společnosti mají plány na vytvoření podobných hardwarových sad s srovnatelnými náklady na vývoj a plány.
Tvrzení některých vědců, která se staví proti jakékoli iniciativě průzkumu, že nový posilovač těžkých výtahů by stál několik desítek miliard, lze tedy snadno prokázat, že nemá žádný základ. Taková těžká zvedací vozidla by také měla mnoho aplikací mimo program průzkumu člověka.
ISRU
Jak měsíční základny, tak expedice na Marsu, jsou silně prospěšné díky technikám využití zdroje in situ (ISRU) pro výrobu vratné pohonné hmoty, lidského spotřebního materiálu a pohonných hmot a kyslíku pro použití v rozšířených misích na planetárním povrchu. Úspora hmotnosti mise pro lunární základny nebo mise na Marsu vyplývající z ISRU byla prokázána v mnoha studiích a výrazně převyšuje úspory nabízené pokročilými koncepty pohonu s mnohem vyššími náklady na vývoj a opakující se systémové náklady.
Efektivní ISRU vyžadují jak systémy chemického zpracování, tak spolehlivé zdroje energie, pro které jsou nejslibnější vesmírné jaderné systémy. Proto důrazně chválíme správu za projekt Prometheus k vytvoření takových vesmírných jaderných systémů. Všimli jsme si však, že doposud byly jedinými aplikacemi, které NASA zvažuje pro své kosmické systémy jaderné energie, energie a kosmické elektrické pohony (NEP). Aniž bychom odmítli důležitou hodnotu NEP pro robotické mise vnějšího solárního systému a další mise zahrnující velké změny rychlosti prováděné v prodloužených časových rámcích, poznamenáváme, že velikost jednotek NEP potřebných k dodání pohonu pro průzkumné mise člověka je řádově 10 000 kilowattů. Naopak při použití k výrobě chemických pohonných hmot na planetárních povrchech je požadovaná velikost reaktoru pro podporu průzkumu člověka snížena na přibližně 100 kilowattů. Je tomu tak proto, že mnohem menší reaktor umístěný na planetárním povrchu, který vytváří pohonnou hmotu, může emitovat energii po dlouhou dobu před letem, skladovat ji jako chemickou pohonnou látku, která pak může uvolnit energii tak rychle, jak je potřeba za letových podmínek. Hmotnostní páky mise dosahované takovými možnostmi chemického pohonu podporovanými ISRU jsou větší než ty, které nabízí NEP, zatímco pro mise vnitřní sluneční soustavy jsou doby letu kratší (o dva řády méně pro lunární aplikace). Kromě toho mohou být chemické systémy podporované ISRU použity nejen pro orbitální přenos, ale také pro planetární výstup.
Zatímco tedy kosmická jaderná energie umožňuje ISRU, právě ISRU výrazně snižuje náklady a zvyšuje hodnotu vesmírné jaderné energie při podpoře lidského průzkumu. Tyto dvě technologie by proto měly být sledovány souběžně a přiměřená část rozpočtu Prometheus by měla být použita na uvedení aplikací ISRU kosmické jaderné energie do stavu letu a na podporu robotických misí demonstrujících tuto technologii na Měsíci a na Marsu.
Dále by měly být do programu Prometheus zapsány požadavky, aby bylo zajištěno, že vyvinuté energetické systémy jsou kompatibilní pro provoz na povrchu Měsíce a Marsu, protože jejich použití na planetární povrchu k výrobě pohonných hmot a spotřebního materiálu představuje zdaleka nejvýhodnější způsob Zaměstnávat je pro podporu krátkodobého průzkumu lidského vesmíru a jejich síla je potřebná na povrchu, aby v každém případě podporovala základní operace.
Jak technologie ISRU, tak vývoj posilovačů těžkých výtahů, by tedy měly být v bezprostředním období hlavními prioritami snah Code T.
Další systémy by měly být vyvíjeny s podobným ohledem na maximální shodnost hardwaru a technologie napříč lunárními aplikacemi a aplikacemi na Mars.
Politické důsledky
Sled událostí zavedený novou politikou v oblasti vesmíru vytvoří rozhodovací bod kolem roku 2009, který nabídne tři alternativy pro budoucí opatření. Tyto jsou;
1. Administrace roku 2009 by se mohla rozhodnout úplně přerušit program Měsíc / Mars a jednoduše použít Crew Exploration Vehicle (CEV) jako kapsli zahájenou na vrcholu výdajů jako způsob, jak pokračovat v návštěvě ISS. To by vedlo k rozšířenému programu ISS typu Mir, prováděnému s nižšími náklady, než je možné pomocí spouštění raketoplánu, ale bez rozpoznatelného účelu. To by mělo za následek stagnaci v prostoru, jakkoli dlouho takové programové rozhodnutí zvítězilo, a pravděpodobné retrogrese na těžkém výtahu, ISRU a dalších programech nezbytných pro lidský průzkum.
2. Administrace roku 2009 by se mohla rozhodnout postupovat v souladu s myšlenkou vybudování lunární základny, počínaje rokem 2020, bez obav z mise na Marsu, s výjimkou tvrzení, že lunární zážitek bude nepochybně užitečný později, když ostatní budou uvažovat o cestě na Mars. To by mělo za následek vývoj většinou nekompatibilního hardwaru lunárního programu (s výjimkou posilovače), což by vyžadovalo zahájení vývoje celé nové sady hardwaru přibližně v roce 2030, případně 2040, vzhledem k rozpočtovým spleteninám, které by vytvořil samostatný lunární program, takže je pravděpodobné, že k prvnímu přistání na Marsu nedojde před polovinou 21. století. Alternativně, vzhledem k omezenému zájmu, který poskytují opakované slepé měsíční výpravy, by program mohl jednoduše vypršet.
3. Administrace roku 2009 by se mohla rozhodnout zahájit program Člověk na Mars s cílem dosáhnout Marsu do deseti let, s expedicemi na Měsíc pomocí modifikované podmnožiny letového hardwaru Mars začínajícím kolem programového roku 7. Protože pouze jedna hardwarová sada bylo by třeba ji namísto dvou rozvinout, a protože v leteckých nákladech se časy lidí rovnají času, představuje to mnohem méně nákladný přístup k dosažení cílů stanovených v nové vesmírné politice než alternativa (b). Navíc je to jediný přístup, který povede k tomu, že lidští průzkumníci budou chodit po Marsu během pracovního života jakéhokoli dospělého dneška.
Je proto nezbytné, aby se každý, kdo si přeje, aby se lidský průzkum na Marsu stal skutečností, dělal vše, co bude v jeho silách, aby bojoval za odvážný kurz představovaný variantou C. V laboratořích a inženýrských organizacích, v tisku, ve třídě a místnost s výbory, v Arktidě a na poušti, v sálech kongresu a na každém místě veřejného mínění, počínaje knihami a technickými novinami až po internetové diskusní skupiny a rozhlasové vysílání v noci, bude muset každý hrát svou roli.
Dveře byly otevřeny a bitva nápadů, která bude určovat tvar lidské budoucnosti na mnoho dalších let, byla nyní skutečně spojena. Kam to povede, je na nás. Tvrzení o vizích, že před dvěma týdny byly pouhými hypotetickými debatami mezi kosmickými aktivisty, nyní vstoupilo do středu politického diskursu. Vítáme výzvu. Protože jako důvod je náš svědek a odvaha náš průvodce, zvítězíme.
Původní zdroj: Mars Society News Release
