Co nowego w nowym wyścigu kosmicznym?

Reklama

Jest rok 2015 i przestrzeń znów jest fajna.

SpaceX odmłodziło publiczne zainteresowanie kosmosem i już planuje misję na Marsa. Forbes robi profile na start-upy wydobycia asteroid. Koalicja prywatnych firm budowanie kosmodromu w Nowym Meksyku. To najbardziej ekscytujący okres w eksploracji kosmosu od ostatniej misji księżycowej w 1972 roku.

Podczas tej misji astronauta Eugene Cernan zakończył ostatni księżycowy spacer ludzkości tymi słowami:

„Kiedy stawiam ostatnie kroki człowieka z powierzchni […], chciałbym tylko wymienić to, co, jak sądzę, zarejestruje historia: że dzisiejsze wyzwanie Ameryki ukształtowało przeznaczenie człowieka na jutro. A kiedy opuszczamy Księżyc w Taurus Littrow, odchodzimy tak, jak przybędziemy i, jeśli Bóg pozwoli, powrócimy, z pokojem i nadzieją dla całej ludzkości. Godspeed załoga Apollo 17.”

W ciągu 43 lat, odkąd wypowiedział te słowa, wiele się wydarzyło. Związek Radziecki upadł. Eksplodowała technologia komputerowa. Concorde przyszedł i odszedł. Ale nigdy nie wróciliśmy na Księżyc. W rzeczywistości ludzie nie opuścili niskiej orbity okołoziemskiej od czasu powrotu Apollo 17.

Wysłaliśmy kilka sond i wylądowaliśmy roboty na Marsie. Zbudowaliśmy prom i ISS. Nic z tego nie jest przełomowe. Pierwsza rakieta, która osiągnęła niską orbitę okołoziemską, zrobiła to w 1961 roku. Pierwsza „udana” sonda Mars miała wylądować dekadę później, w 1971 roku. Pierwsza stacja kosmiczna powstała w 1971 roku. Brak innowacji stłumił publiczne zainteresowanie kosmosem i zabił kosmiczną operę jako gatunek.

Co poszło nie tak? Co się stało z NASA? A co się teraz zmienia? Cofnijmy zegar.

Cel: stagnacja

Nie da się opowiedzieć tej historii bez przyznania głównej roli budżetowi NASA (a raczej jego brakowi). Oto wykres budżetu NASA od czasów Apollo.

Oczywiście nastąpiły pewne cięcia. Gdy zimna wojna opadła na początku lat 70., stało się jasne, że obawy przed wyższością technologiczną komunistów zostały przesadzone. Narracja o wyścigu kosmicznym rozpadła się, podobnie jak publiczne poparcie dla drogiego programu Apollo. Ponieważ wojna w Wietnamie już się nie powiodła, Nixon postanowił po cichu anulować kilka ostatnich misji i zakończyć Apollo. W pewnym sensie taki był plan od początku.

W 1968 roku George Trimble, zastępca dyrektora Centrum Załogowych Statków Kosmicznych NASA (MSC) wysłałem notatkę żądając, aby program Apollo miał skończoną długość i dobrze zdefiniowany punkt końcowy.

„[…] że zakończenie pierwszego lądowania na Księżycu i bezpieczny powrót załogi należy określić jako zakończenie programu Apollo. To da ostre zakończenie, które każdy może zrozumieć, i będzie to program o minimalnych kosztach. Program eksploracji Księżyca, czy jakakolwiek nazwa zostanie wybrana, będzie miał definiowalną całość [sic] i mogą być planowane i bronione jako jednostka. Pozwoli to uniknąć przeciągania programu Apollo do źle zdefiniowanego zakończenia. .”

Założono, że po programie Apollo nastąpi podróż na Marsa lub długoterminowa baza księżycowa. Zamiast tego, po cięciach finansowych, podjęto decyzję o przejściu na orbitalną eksplorację kosmosu, w tym budowę dużej stacji kosmicznej. Wielu obserwatorów zrzuciło winę za obecną stagnację kosmiczną u stóp krótkowzrocznych, żądnych pieniędzy regulatorów. To jest narracja, którą chciałbym zakwestionować.

Chociaż cięcia budżetowe NASA były czynnikiem spadku amerykańskiej eksploracji kosmosu, to nie jest to cała historia. Duża część winy leży po stronie samej NASA. Stracił koncentrację i popadł w drogie ślepe uliczki technologiczne.

Zastanów się: od czasów Apollo budżet NASA spadł o około 50% — ale to nie jest szokujące.

Podstawowe prace badawczo-rozwojowe nad rakietami pochłonęły znaczną część dodatkowych pieniędzy. Po zakończeniu prac badawczo-rozwojowych dotyczących Saturn V, każdy start na księżycu kosztował zaledwie 375 milionów dolarów w 1970 roku (około 2,5 miliarda dolarów w 2015 roku). Nowoczesny budżet NASA w wysokości około 15 miliardów dolarów wystarczy na utrzymanie regularnych misji księżycowych, jeśli to byłby priorytet.

Wbrew powszechnemu przekonaniu — czynnikiem ograniczającym nie jest finanse.

Jeśli misja księżycowa Cię nie ekscytuje, co powiesz? Mars Direct? Skrupulatnie zaplanowana architektura szkieletowa dla załogowej misji na Marsa i z powrotem kosztowałaby około. $50 miliardów. Jeśli NASA poświęciła na tę perspektywę pięć lat, jest to daleko poza zasięgiem.

Więc teraz, gdy widzimy, co mogliśmy kupić… co zamiast tego zrobiliśmy z pieniędzmi?

Stacje i wahadłowce

Porozmawiajmy o MSK.

ISS została dotowana poprzez rozpowszechnienie jej na wiele krajów, z których wszystkie skorzystałyby na generowanych przez nią PR i badaniach. ten podział kosztów są pouczające.

Stany Zjednoczone wydały 72,4 miliarda dolarów na budowę swoich elementów stacji i 50,4 miliarda dolarów więcej na podniesienie jej na orbitę, co łącznie kosztowało 120,8 miliarda dolarów. Inwestycje Rosji, Japonii, UE i Kanady łącznie wynoszą zaledwie 24 miliardy dolarów. To tyle, jeśli chodzi o „rozłożenie kosztów”

Jak wydajna jest ISS w porównaniu do poprzednich stacji kosmicznych?

ISS to ostre odejście od dawnych stacji kosmicznych. Jest zbudowany z mniejszych modułów w bardziej złożonej konfiguracji niż dotychczasowe stacje „jednopokojowe”. To ciekawa technologia, ale droga.

Uruchomiona zaraz po zakończeniu programu Apollo nasza pierwsza stacja („Skylab”) kosztowała 10 miliardów dolarów w nowoczesnych dolarach na budowę. Miał wewnętrzną objętość około 360 metrów sześciennych. ISS kosztował około 150 miliardów dolarów przy objętości 907 metrów sześciennych. Stany Zjednoczone mogły wydać 30 miliardów dolarów i uruchomić trzy moduły wielkości laboratorium Sky i zbudować stację większą niż ISS za mniej niż jedną czwartą kosztów. Pozostałe 90 miliardów dolarów mogło zapłacić za podróż na Marsa i dwadzieścia misji księżycowych.

Rozważ sam prom kosmiczny — najbardziej widoczną formę eksploracji kosmosu od czasu programu Apollo. NASA wierzyła, że ​​budując samolot kosmiczny wielokrotnego użytku, możliwe byłoby obniżenie kosztów transportu ludzi i ładunków na niską orbitę okołoziemską.

Samoloty kosmiczne okazały się kolosalną porażką pod względem redukcji kosztów startu – dodatkowa masa i złożoność bardziej niż niweczą wszelkie korzyści z ponownego użycia. Pojazdy jednorazowego użytku w starym stylu, takie jak rosyjski Proton, kosztują około 2300 dolarów za funt ładunku. Transfer kosztuje około 8000 USD za funt, ponad trzykrotnie więcej.

Co gorsza, skomplikowana osłona termiczna i potrzeba dodatkowych dopalaczy sprawiły, że prom był niebezpieczny jako pojazdy kosmiczne. Z pięciu promów dwa eksplodowały i 1,5% misji zakończyło się ofiarami śmiertelnymi.

Awaria wahadłowca jako środka oszczędnościowego musiała być oczywista na początku procesu projektowania, ale NASA przystąpiła do realizacji programu wahadłowego od 1981 do 2011 roku. To trzy dekady przerażających marnotrawstwa. Koszt programu wahadłowego 209 miliardów dolarów. Zaoszczędzone pieniądze tylko za pomocą pojazdów, które już mieliśmy wyniosłaby do tej pory ponad 100 miliardów dolarów. To wystarczy, aby polecieć na Marsa i wrócić dwa razy, kładąc buty na ziemi na czerwonej planecie, aby odpowiedzieć na fundamentalne pytania dotyczące pochodzenia życia.

NASA doszła do wniosku, że program wahadłowy był błędem. W 2005 roku szef NASA Michael Griffin powiedział USA Today

„Obecnie powszechnie przyjmuje się, że nie była to właściwa ścieżka […] Próbujemy teraz zmienić ścieżkę, wyrządzając jak najmniej szkód”.

Co byłoby możliwe bez programu wahadłowego?

Rozważ pojazd Dragon SpaceX, modernizację bardziej tradycyjnych konstrukcji rakietowych. Dragon V1 może nosić 13,228 funtów ładunku, przy koszcie netto około 13 milionów dolarówlub nieco poniżej 1000 dolarów za funt — osiem razy mniej niż wahadłowiec i mniej niż połowa kosztu starego Protona. Jest to pojazd, który jest rozwijany dopiero od kilku lat i powstał za niewielką część budżetu NASA. Oczekuje się, że następna iteracja, Dragon V2, która będzie wielokrotnego użytku, znacznie obniży cenę (być może do poniżej 500 USD za funt).

Dragon V2 będzie używał prostej i solidnej kapsuły powrotnej w kształcie kropli gumy, używanej przez wszystko, od programu Gemini po Sojuz. Innowacją jest użycie małych rakiet, aby umożliwić kapsułce kontrolowane lądowanie zamiast wodowania, co było pionierem w prototypie „konika polnego”. Jest to znacznie prostsze niż próba budowy samolotu kosmicznego i prawdopodobnie znacznie tańsze.

Wspólny temat można tutaj nazwać „fałszywym postępem”. NASA zmarnowała zdumiewającą ilość pieniędzy na dążenie do technicznych „ulepszeń”, które nie były ulepszeniami. Samoloty kosmiczne i modułowe habitaty kosmiczne nie są dobrymi pomysłami w prawdziwym świecie.

Być może jednym z problemów jest to, że NASA nie ma korygującego wpływu nacisków rynkowych. Siły rynkowe mają tendencję do eliminowania tego rodzaju marnotrawstwa, ponieważ wygrywają konkurenci dysponujący lepszą, tańszą technologią. Na kwitnącym rynku eksploracji kosmosu samoloty kosmiczne pozostałyby zapomnianym przypisem, Wirtualny chłopiec Nintendo 4 produkty Nintendo, które wyprzedziły swój czasNintendo zawsze było innowacyjną firmą, ale nawet ich mniej znane produkty wyprzedzały swoje czasy. Czytaj więcej pojazdów nośnych.

NASA jest również podatna na naciski polityczne o charakterze krótkowzrocznym. Samoloty kosmiczne Popatrz jak przyszłość, jeśli jesteś politykiem, który nigdy nie uczęszczał na zajęcia z inżynierii. Może wyobrażają sobie, jak ich wnuki wspinają się pewnego dnia na jednym z nich na lotnisku, więc przepychają program ponad narzekaniami inżynierów. Budowa stacji kosmicznej we współpracy z czterema innymi narodami brzmi jak świetny pomysł, pod warunkiem, że jesteś politykiem, którego bardziej interesują nagłówki niż nauka. NASA z ostatnich czterdziestu lat jest żywym przykładem tego, co się dzieje, gdy pozwala się polityce zająć miejsce naukowej roztropności.

Kto zabił kosmiczną operę?

Ludzie reagują emocjonalnie na krytykę NASA. Pozwolę sobie wyjaśnić, że ta krytyka nie pochodzi z nienawiści do eksploracji kosmosu. Nie denerwują mnie obciążenia podatkowe nałożone przez NASA, które są minimalne. Jestem zdenerwowany, że za pieniądze, które wydajemy, eksploracja kosmosu nie jest dla nas tak duża, jak to możliwe. Niektóre piękne i fascynujące rzeczy Doświadcz eksploracji kosmosu w 3D w wizualizacjach NASACzy jesteś innym odkrywcą kosmosu? Gdybyś miał okazję doświadczyć, jak to jest być astronautą, a nawet jednym z wielu zespołów wsparcia technicznego, które wspierają eksplorację kosmosu, czy... Czytaj więcej wyszedł z ISS i programów wahadłowych. Po prostu smutno jest myśleć o tym, co mogło być.

Niedawna eksplozja postępu kosmicznego nadchodzi nie od NASA, ale od kilku małych, prywatnych firm z silną motywacją zysku do redukcji kosztów i ideologicznym oddaniem sprawie przystępnej przestrzeni badanie.

SpaceX pozbawiony całego blichtru PR jest ekscytujące Elon Musk kontra Richard Branson: Wyścig o tani Internet satelitarnyPonad cztery miliardy ludzi nie ma dostępu do Internetu. Jak to naprawić? Odpowiedź leży nad naszymi głowami... Czytaj więcej . Jego założyciel i właściciel, Elon Musk, postrzega go jako heroiczny wysiłek by chronić ludzkość przed zagładą.

„To zabawne, nie wszyscy kochają ludzkość. Wyraźnie lub pośrednio niektórzy ludzie wydają się myśleć, że ludzie są plagą na powierzchni Ziemi. Mówią takie rzeczy jak: „Natura jest taka cudowna; na wsi, gdzie nie ma ludzi, zawsze jest lepiej”. Sugerują, że ludzkość i cywilizacja są mniej dobre niż ich brak. Ale nie jestem w tej szkole. Myślę, że naszym obowiązkiem jest utrzymanie światła świadomości, aby zapewnić jego ciągłość w przyszłości.”

Musk jest tylko najnowszym nosicielem tej filozofii eksploracji kosmosu. Naukowcy od setek lat postrzegają eksplorację kosmosu jako imperatyw moralny. W 1610 Kepler napisał do Galileusza o możliwości podróży człowieka na niedawno odkryte inne planety Układu Słonecznego.

„Stwórzmy naczynia i żagle dostosowane do niebiańskiego eteru, a nie będzie ludzi, którzy będą się bać pustych pustkowi. W międzyczasie przygotujemy dla odważnych podróżników podniebnych mapy ciał niebieskich.

To marzenie, które kierowało Galileo, Werner Von Braun i Elon Musk – i to marzenie, które w końcu zaczyna się spełniać. Dziś prywatne firmy kosmiczne przekraczają granice tego, co jest możliwe. Zainteresowanie publiczne przestrzenią kosmiczną wyraźnie istnieje Czy możemy przyczynić się do eksploracji kosmosu? Te 7 narzędzi online mówi, że możemyA co z mężczyzną na chodniku? Licealista w klasie nauk ścisłych? Matka, która kiedyś marzyła o przygotowaniu się do lotu w kosmos? Czy marzenia takie pozostaną, czy mogą przyczynić się do... Czytaj więcej , a jak dowodzi boom — pieniądze też. Konieczna jest polityczna i instytucjonalna wola podejmowania dużego ryzyka, nie tracąc z oczu praktyczności. Wiąże się to z rezygnacją z mniej ambitnych projektów, które są już w toku, co będzie kontrowersyjne.

To też się opłaci. Stawką jest tu wiele: jeśli pozwolimy, aby nowy boom kosmiczny wygasł, czeka nas kolejne dziesięciolecia opóźnionej nauki, projektów próżności, zmarnowanych pieniędzy i zmarnowanych ambicji.

Nie wyobrażam sobie nic bardziej przygnębiającego.

Kredyty obrazkowe: Prom kosmiczny NASA Endeavour, przez Andrew Adamsa, Schemat radzieckiego promu kosmicznego, Steve Jurvetson, Koty zainstalowane na ISS, przez GSFC, Wschodnie wybrzeże USA nocą z ISS, Obserwatorium Ziemi NASA, Księżycowy cień przez Jamesa Jordana, Panorama wschodniego krateru Apollo 11 przez GSFC, czerwony smok przez SpaceX, Smok SpaceX autorstwa Kevina Gilla