Können wir also schon von der Erde verschwinden und Basen auf dem Mond oder einem Asteroiden bauen? Wie in einem kürzlich veröffentlichten Blogbeitrag des Amtes für Wissenschafts- und Technologiepolitik hervorgehoben, besteht eine Möglichkeit, dies schnell zu erreichen, darin, Ressourcen vor Ort zu verwenden. Aber wie fangen wir überhaupt an? Können wir es uns jetzt leisten, dies in diesem schwierigen wirtschaftlichen Umfeld zu tun?
Das Space Magazine sprach mit Philip Metzger, einem ehemaligen leitenden Forschungsphysiker am Kennedy Space Center der NASA, der sich auf seiner Website und in veröffentlichten Artikeln ausführlich mit diesem Thema befasst hat. Er argumentiert, dass es ähnlich wäre, auf diese Weise Raum zu schaffen, wie die Pilger Nordamerika erkundet hätten. Im ersten Teil einer dreiteiligen Reihe skizziert er die Gründe und die ersten Schritte, um es dort zu schaffen.
UT: Es wurde gesagt, dass die Verwendung von Ressourcen auf dem Mond, dem Mars oder den Asteroiden billiger ist als der Transport von allem von der Erde. Gleichzeitig entstehen Startkosten für die Entwicklung der Technologie für diese Extraktion und den Versand dieser Geräte unter anderem. Wie bringen wir diese beiden Realitäten in Einklang?
PM: Die Raumfahrtindustrie wird eine enorme Amortisation haben, aber der Start wird kostspielig sein. Vor einigen Jahren war ich frustriert, weil ich nicht dachte, dass kommerzielle Interessen allein ausreichen würden, um es innerhalb unserer Generation vollständig in Gang zu bringen. Deshalb stellte ich die Frage, ob wir einen kostengünstigen Weg für die Regierungen der Welt (oder Philanthropen oder.) Finden können andere, die möglicherweise kein unmittelbares kommerzielles Interesse haben), um es einfach wegen der gesellschaftlichen Vorteile, die es bringen wird, in Gang zu bringen? Aus diesem Grund haben meine Kollegen und ich das Papier "Erschwingliches schnelles Bootstrapping der Raumfahrtindustrie und der Zivilisation des Sonnensystems" geschrieben.
Wir befürworten einen Bootstrapping-Ansatz, da er zur Lösung des Problems der hohen Startkosten beiträgt und es der Menschheit ermöglicht, die Vorteile schnell zu nutzen, da wir sie schnell benötigen. Ein Bootstrapping-Ansatz funktioniert folgendermaßen: Anstatt die gesamte Hardware auf der Erde zu bauen und in den Weltraum zu schicken, um mit der Herstellung von Dingen zu beginnen, können wir einen reduzierten Satz Hardware in den Weltraum schicken und nur ein wenig von dem machen, was wir brauchen. Wir können den Rest der hergestellten Teile von der Erde senden und sie mit dem kombinieren, was wir im Weltraum hergestellt haben. Im Laufe der Zeit tun wir dies so lange, bis wir uns zu einer vollständigen Fertigungskapazität im Weltraum entwickelt haben.
Auf diese Weise bauten sich die Kolonien auf der Erde auf, bis sie schließlich in der Lage waren, sich der Industrie ihrer Heimatländer anzupassen. Die Pilger zum Beispiel haben nicht ganze Fabriken aus Europa auf die Mayflower gebracht. Jetzt hat es Hunderte von Jahren gedauert, um die amerikanische Industrie aufzubauen, aber mit Robotik und fortschrittlicher Fertigung und mit einiger Absicht können wir es viel schneller zu einem immer noch erschwinglichen Preis erledigen. Wir haben diesen Bootstrapping-Ansatz rudimentär modelliert und es sieht so aus, als ob er einen kleinen Teil unseres jährlichen Raumbudgets ausmachen würde und die Branche innerhalb von nur Jahrzehnten etablieren könnte.
Was ich für noch wichtiger als die Kosten halte, ist, dass wir mit einem Bootstrapping-Ansatz sofort loslegen können. Wir müssen nicht das gesamte Design und die Entwicklung im Voraus abschließen. Außerdem werden die Kosten im Laufe der Zeit verteilt, sodass die jährlichen Kosten sehr niedrig sind. Und es gibt uns Zeit, unsere Strategie weiterzuentwickeln, herauszufinden, was funktioniert und was sich im Laufe der Zeit sofort wirtschaftlich auszahlt. Viele Menschen suchen nach unmittelbaren Möglichkeiten, um im Weltraum eine Amortisation zu erzielen, und es gibt einige großartige Ideen, und ich bin sicher, dass sie erfolgreich sein werden. Ein Beispiel ist die Einrichtung eines Mining-Vorgangs, bei dem Kommunikationssatelliten im geosynchronen Orbit betankt werden. Diese Art von Aktivitäten wird zu den Bemühungen um den Start der Industrie im Weltraum beitragen und von diesen profitieren, und sie werden Einnahmen generieren, um ihren Teil der Bemühungen zu finanzieren.
UT: Warum ist der Mond Ihrer Meinung nach ein guter Ort, um den Betrieb aufzunehmen? Mit welchen Aktivitäten würde man dort anfangen? Wie bewegen wir uns von dort in den Rest des Sonnensystems?
Als meine Kollegen und ich das Papier schrieben, konzentrierten wir uns teilweise auf den Mond, weil dies während des NASA-Konstellationsprogramms zur Errichtung eines Mondaußenpostens geschah. Es ist jedoch ebenso möglich, erdnahe Asteroiden zu verwenden, um diese Raumfahrtindustrie zu starten, oder beides. In jedem Fall müssen wir die Raumfahrtindustrie in der Nähe der Erde starten. Dadurch werden die Transportkosten während des Startvorgangs niedrig gehalten. Es ermöglicht uns auch, mit viel kürzerer Zeitverzögerung in der Funkkommunikation zu arbeiten, was in den frühen Stadien wichtig ist, bevor die Robotik ausreichend automatisiert wird. Im Idealfall wird die Branche vollständig automatisiert. Wir möchten, dass Roboter den Weg für den Menschen bereiten.
Wenn wir jedoch glauben, dass wir beim ersten Start der Branche Menschen brauchen werden - zum Beispiel, um defekte Hardware zu reparieren oder zu beheben oder komplexe Aufgaben zu erledigen, die Roboter noch nicht erledigen können -, wird das Starten in der Nähe der Erde noch wichtiger. Es stellt sich heraus, dass sowohl der Mond als auch die Asteroiden ausgezeichnete Orte sind, um die Industrie zu starten. Wir wissen jetzt, dass sie reichlich Wasser, Mineralien, aus denen Metalle raffiniert werden können, Kohlenstoff zur Herstellung von Kunststoffen usw. enthalten. Ich bin froh, dass es Unternehmen gibt, die planen, an beiden Standorten Bergbau zu entwickeln, damit wir sehen können, was am besten funktioniert.
Ein weiterer Grund, die Industrie in der Nähe der Erde zu starten, besteht darin, dass sie sich frühzeitig wirtschaftlich auszahlt. Am Ende, wenn alles, einschließlich Raumschiffe und Tankstellen, durch autonome Robotik im Weltraum hergestellt wird, wird die Industrie autark und es wird uns unschätzbar ohne weitere Kosten zurückzahlen. Um an diesen Punkt zu gelangen, sind jedoch einige ernsthafte Investitionen erforderlich, und es wird einfacher sein, die Investitionen zu tätigen, wenn wir etwas zurückbekommen. Welche Art von Amortisation kann es uns kurzfristig geben? Ich habe eine Liste mit Ideen, wie man im Weltraum Geld verdienen kann, und es gibt ungefähr 19 Elemente auf der Liste, einige verrückt und einige nicht so verrückt. Einige der ernsthaften Ideen sind: Weltraumtourismus; Herstellung und Verkauf von Treibmitteln an die NASA für Explorations- und Wissenschaftsmissionen; Rückgabe von Metallen wie Platin zum Verkauf auf der Erde; und Herstellung von Ersatzteilen für andere Aktivitäten im Weltraum.
Zu den ersten Dingen, die wir auf dem Mond oder bei Asteroiden tun werden, gehören die Perfektionierung der Bergbautechniken mit niedriger Schwerkraft, das Erlernen der Herstellung von Solarzellen aus Regolith und das Extrahieren nützlicher Metalle aus Mineralien, die hier nicht als „Erz“ gelten würden auf der Erde. All dies ist möglich und erfordert nur bescheidene Investitionen, damit sie funktionieren.
Es wird jahrzehntelange Anstrengungen erfordern, um die Raumfahrtindustrie selbsttragend zu machen. Vielleicht 2 Jahrzehnte, wenn wir sofort anfangen und stetig arbeiten, oder vielleicht 5 Jahrzehnte, wenn wir ein geringeres Finanzierungsniveau haben. Wenn die Robotik jedoch so schnell voranschreitet, wie es die Robotiker erwarten, wird es bald keine Fertigungsaufgabe mehr geben, die ein Roboter nicht ausführen kann. Wenn dieser Tag kommt und wir eine komplette Lieferkette im Weltraum eingerichtet haben, wird es einfach sein, Hardware-Sets an den Haupt-Asteroidengürtel zu senden, um mit dem Bergbau und der Herstellung zu beginnen, wo milliardenfach mehr Ressourcen vorhanden sind als was Wir haben auf der Erde.
Dann könnte die Industrie Landungsboote bauen, um Ausrüstung an die Oberfläche des Mars zu bringen, wo sie Städte bauen und schließlich sogar den Planeten terraformieren kann. Wenn wir Maschinen haben, die lokale Ressourcen nutzen können, um Arbeiten auszuführen und Kopien von sich selbst zu erstellen, können sie auf trockenen Welten dieselbe Rolle spielen wie biologisches Leben hier auf unserer feuchten Erde. Sie können die Umwelt verändern und zur Nahrungskette werden, so dass diese Welten Orte sind, an denen die Menschheit arbeiten und leben kann. Mir ist klar, dass dies zu ehrgeizig klingt, aber 20 bis 50 Jahre technologisches Wachstum werden einen großen Unterschied machen, und wir sprechen nur über die Fertigung - nicht über die Raketenwissenschaft - und das ist etwas, was wir hier auf der Erde bereits recht gut können. Mit nur einer kleinen Extrapolation in die Zukunft ist es keine verrückte Idee.
UT: Was sind die Hauptgeräte und die Robotik, die wir dort oben benötigen, um diese Ziele zu erreichen?
PM: Es gibt ein interessantes Open-Source-Projekt, das das sogenannte „Global Village Construction Set“ entwickelt. Es sind 50 Maschinen, die in der Lage sein werden, die Zivilisation neu zu starten. Es enthält Dinge wie eine Windmühle, einen Baggerlader und einen 3D-Drucker. Was wir brauchen, ist das äquivalente "Lunar / Asteroid Village Construction Set".
Die NASA hat 1980 eine Studie durchgeführt, um festzustellen, welche Maschinen in Fabriken auf dem Mond benötigt werden, um 80% ihrer eigenen Teile zu bauen. Die anderen 20% müssten ständig von der Erde versorgt werden. In unserem Artikel haben wir argumentiert, dass wir mit einer Schließung von weniger als 80% beginnen können, was es erschwinglicher macht und es uns ermöglicht, heute zu beginnen, aber das System sollte sich weiterentwickeln, bis es eine Schließung von 100% erreicht. Der erste Satz Hardware könnte also rohe Solarzellen, Metall, 3D-gedruckte Metallteile und Raketentreibstoffe herstellen.
Wenn wir genau das haben, können wir einen erheblichen Teil der nächsten Hardware-Generation herstellen und das Transportnetz unterstützen. Im Laufe der Zeit wollen wir eine gesamte Lieferkette entwickeln, die umfangreicher ist als nur 50 verschiedene Maschinentypen. Aber bevor wir etwas in den Weltraum bringen, werden wir es an rauen Orten hier auf der Erde testen wollen, und dabei werden wir herausfinden, welche Maschinen für die erste Generation am sinnvollsten sind. Die Idee ist, im Laufe der Zeit zu lernen, damit wir sofort loslegen können.
Dies ist der erste Teil einer dreiteiligen Serie über den Aufbau einer Weltraumbasis. Morgen: Wie viel Geld würde es kosten? Übermorgen: Remote-Roboter intelligent machen.
