Můžeme už tedy vystoupit ze Země a začít stavět základny na Měsíci nebo asteroidu? Jak bylo zdůrazněno v nedávném blogovém příspěvku Úřadu pro vědu a technologii, jedním ze způsobů, jak toho rychle dosáhnout, může být použití zdrojů na webu. Jak ale můžeme začít? Můžeme si to dovolit udělat teď, v tomto tvrdém hospodářském klimatu?
Space Magazine hovořil s Philipem Metzgerem, bývalým vedoucím výzkumným fyzikem Kennedyho vesmírného centra NASA, který toto téma rozsáhle prozkoumal na svých webových stránkách a v publikovaných novinách. Tvrdí, že vytvoření prostoru tímto způsobem by bylo podobné tomu, jak poutníci prozkoumali Severní Ameriku. V první třídílné řadě nastíní zdůvodnění a první kroky k jeho dosažení.
UT: Bylo řečeno, že využití zdrojů na Měsíci, Marsu nebo asteroidech bude levnější než přeprava všeho ze Země. Současně s tím jsou spojeny náklady na rozběhnutí, pokud jde o vývoj technologie pro tuto extrakci a také mimo jiné zasílání tohoto zařízení tam. Jak sladíme tyto dvě skutečnosti?
PM: Vesmírný průmysl bude mít ohromnou návratnost, ale zahájení bude nákladné. Před několika lety jsem byl frustrovaný, protože jsem si nemyslel, že by obchodní zájmy samy o sobě stačily k tomu, aby se to plně začalo v naší generaci, takže jsem položil otázku, můžeme najít levný způsob pro vlády světa (nebo filantropy nebo jiní, kteří nemusí mít okamžitý komerční zájem), aby to začalo jednoduše kvůli společenským výhodám, které to přinese? Proto jsme se svými kolegy napsali článek „Dostupný rychlý bootovací proces kosmického průmyslu a civilizace sluneční soustavy“.
Zasazujeme se o zavádění systému bootstrapping, protože pomáhá vyřešit problém vysokých nákladů na spuštění a umožňuje lidstvu začít rychle využívat výhod, protože je potřebujeme rychle. Takto funguje bootstrapping: namísto sestavování veškerého hardwaru na Zemi a jeho odeslání do vesmíru připraveného k zahájení výroby věcí, můžeme do vesmíru poslat omezenou sadu hardwaru a udělat jen trochu toho, co potřebujeme. Můžeme poslat zbývající vyrobené díly ze Země a kombinovat je s tím, co jsme vyrobili ve vesmíru. Časem to děláme, dokud se nevyvíjíme do plné výrobní kapacity ve vesmíru.
Takto se kolonie na Zemi vybudovaly, až nakonec dokázaly přizpůsobit průmysl své vlasti. Poutníci například nepřinesli na Mayflower celé továrny z Evropy. Teď to trvalo stovky let, než se vybudoval americký průmysl, ale s robotikou a pokročilou výrobou as jistou úmyslností to dokážeme udělat mnohem rychleji za stále dostupnou cenu. Provedli jsme základní modelování tohoto zaváděcího přístupu a vypadá to, že by to byla malá část našeho ročního rozpočtu na vesmír a že by mohl založit průmysl během pouhých desetiletí.
Myslím si, že je ještě důležitější než cena, že s bootstrappingovým přístupem můžeme začít hned. Nemusíme dopředu dokončovat celý návrh a vývoj. Rozloží také náklady v čase, takže roční náklady jsou velmi nízké. A to nám umožňuje čas rozvíjet naši strategii, zjistit, co funguje a co bude mít bezprostřednější ekonomickou návratnost, jak budeme postupovat. Mnoho lidí hledá okamžité způsoby, jak získat návratnost ve vesmíru, a existuje několik skvělých nápadů a jsem si jist, že budou úspěšní. Jedním příkladem je nastavení těžební operace, která doplní komunikační satelity na geosynchronní oběžné dráze. Tyto druhy činností přispějí k úsilí o zahájení průmyslu ve vesmíru a budou z něj mít prospěch, a budou generovat příjmy na financování své části úsilí.
UT: Proč si myslíte, že Měsíc je dobrým místem pro zahájení provozu? Jaké by tam byly některé aktivity? Jak se odtud přesuneme do zbytku sluneční soustavy?
Když jsme se svými kolegy psali referát, soustředili jsme se částečně na Měsíc, protože to bylo během programu konstelace NASA, abychom vytvořili lunární základnu. Stejně tak je však možné použít asteroidy blízké Země ke spuštění tohoto kosmického průmyslu nebo použít oba. V každém případě musíme začít kosmický průmysl blízko Země. To udrží při přepravě nízké náklady na dopravu. Také nám umožňuje pracovat s mnohem kratším časovým zpožděním v rádiových komunikacích, což je důležité v raných fázích, než se robotika stane dostatečně automatizovanou. Ideálně bude průmysl plně automatizovaný; chceme, aby roboti připravili cestu, kterou lidé budou následovat.
Pokud se však domníváme, že budeme potřebovat lidi během počátečního spuštění tohoto odvětví - například k opravě nebo řešení problémů s poškozeným hardwarem nebo k provádění složitých úkolů, které roboti ještě nemohou udělat -, je začátek poblíž Země ještě důležitější. Ukázalo se, že Měsíc i asteroidy jsou skvělým místem pro zahájení průmyslu. Nyní víme, že mají hojnou vodu, minerály, z nichž lze kovy rafinovat, uhlík pro výrobu plastů atd. Jsem rád, že v obou lokalitách plánují společnosti rozvíjet těžbu, abychom viděli, co funguje nejlépe.
Dalším důvodem pro zahájení průmyslu v blízkosti Země je to, že může mít časnou ekonomickou návratnost. Nakonec, když se vše, včetně kosmických lodí a skladovacích tanků, vyrobí ve vesmíru autonomní robotikou, průmysl se stane soběstačným a bude nám to nepostradatelně platit bez dalších nákladů. Dosažení tohoto bodu však vyžaduje nějaké seriózní investice a pokud bude něco zpět, bude snazší je investovat. Jaké druhy návratnosti nám to může přinést v nejbližší době? Vedu si seznam nápadů, jak vydělat peníze ve vesmíru, a na seznamu je asi 19 položek, některé šílené a jiné ne tak šílené. Mezi vážné nápady patří: kosmická turistika; výroba a prodej pohonných hmot NASA pro průzkumné a vědecké mise; vracení kovů jako platiny k prodeji na Zemi; a výroba náhradních dílů pro jiné činnosti ve vesmíru.
Některé z počátečních věcí, které uděláme na Měsíci nebo asteroidech, zahrnují zdokonalování technik těžby s nízkou gravitací, učení, jak vyrobit solární články z regolitu, a učení, jak extrahovat užitečné kovy z minerálů, které by zde nebyly považovány za „rudy“. na Zemi. Všechny tyto možnosti jsou možné a vyžadují jen skromné investice, aby byly funkční.
Bude to trvat desetiletí úsilí, aby se vesmírný průmysl stal soběstačným. Možná 2 dekády, pokud začneme hned a budeme pracovat stabilně, nebo možná 5 dekád, pokud máme nižší úroveň financování. Pokud však robotika postupuje tak rychle, jak robotici očekávají, brzy nedojde k žádné výrobní úloze, kterou robot nemůže udělat. Až tento den dorazí a my jsme vytvořili kompletní dodavatelský řetězec ve vesmíru, pak bude snadné poslat sady hardwaru na hlavní asteroidní pás a zahájit těžbu a výrobu tam, kde jsou miliardy krát více zdrojů, než co máme na Zemi.
Potom by mohl průmysl postavit přistávací plavidla, aby přivezla vybavení na povrch Marsu, kde může stavět města a nakonec dokonce terraformovat planetu. Když máme stroje, které mohou používat místní zdroje k vykonávání práce a vytváření kopií sebe samých, pak mohou vykonávat stejnou roli na suchých světech, jaké zde biologický život vykonával na naší mokré Zemi. Mohou transformovat životní prostředí a stát se potravním řetězcem, takže tyto světy budou místem, kde může lidstvo pracovat a žít. Uvědomuji si, že to zní příliš ambiciózně, ale 20 až 50 let technologického růstu bude mít obrovský rozdíl a my mluvíme pouze o výrobě - ne o raketové vědě - a to je něco, co už jsme tady na Zemi docela dobří. S trochou extrapolace do budoucnosti to není šílený nápad.
UT: Jaká jsou hlavní zařízení a robotika, která tam potřebujeme, abychom dosáhli těchto cílů?
PM: Existuje zajímavý projekt s otevřeným zdrojovým kódem, který vyvíjí to, čemu říkají „Global Village Construction Set“. Je to 50 strojů, které budou schopny znovu nastartovat civilizaci. Zahrnuje věci jako větrný mlýn, rypadlo a 3D tiskárna. To, co potřebujeme, je ekvivalent „Lunar / Asteroid Village Construction Set.“
NASA provedla studii v roce 1980, aby určila, jaké sady strojů jsou potřebné v továrnách na Měsíci, aby bylo možné postavit 80% jejich vlastních součástí. Zbývajících 20% by muselo být neustále dodáváno ze Země. V našem příspěvku jsme tvrdili, že můžeme začít mnohem méně než 80% uzavřením, což je dostupnější a umožňuje nám začít dnes, ale systém by se měl vyvíjet, dokud nedosáhne 100% uzavření. První sada hardwaru by tedy mohla vyrobit surové solární články, kov, 3D potištěné kovové části a raketové pohonné hmoty.
Právě to nám umožní udělat významnou část příští generace hardwaru a podpořit dopravní síť. V průběhu času chceme vyvinout celý dodavatelský řetězec, který by byl rozsáhlejší než jen 50 různých typů strojů. Než však do vesmíru vložíme cokoli, budeme je chtít vyzkoušet na drsných místech zde na Zemi a přitom zjistíme, která sada strojů má pro první generaci největší smysl. Cílem je naučit se, jak jdeme, abychom mohli začít hned.
Toto je první ze třídílných řad o budování vesmírné základny. Zítra: Kolik peněz by to trvalo? Den po zítřku: Robte vzdálené roboty chytrými.
