Co nowego w New Space Race?

Jest 2015, a przestrzeń znów jest fajna.

SpaceX ożywił zainteresowanie publiczne przestrzenią i już planuje misję na Marsie. Forbes robi profile w startupach wydobywających asteroidy. Koalicja prywatnych firm buduje port kosmiczny w Nowym Meksyku. To najbardziej ekscytujący okres na eksplorację kosmosu od ostatniej misji na Księżycu w 1972 roku.

Podczas tej misji astronauta Eugene Cernan zakończył ostatni moonwalk ludzkości następującymi słowami:

“Kiedy stawiam ostatnie kroki człowieka z powierzchni […], chciałbym tylko wymienić to, co, jak sądzę, zapisze historia: to dzisiejsze wyzwanie Ameryki ukształtowało los człowieka na jutro. A kiedy opuszczamy Księżyc w Byku Littrowie, wychodzimy tak, jak przychodzimy i, jeśli Bóg pozwoli, gdy wrócimy, z pokojem i nadzieją dla całej ludzkości. Godspeed załoga Apollo 17.”

W ciągu 43 lat, kiedy wypowiedział te słowa, wiele się wydarzyło. Związek Radziecki upadł. Eksplozja technologii komputerowej. Concorde przyszedł i odszedł. Ale nigdy nie wróciliśmy na księżyc. W rzeczywistości ludzie nie byli poza Dolną Orbitą Ziemi 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 Low Earth Orbit, zrobiła to w 1961 roku. Pierwsza “odnoszący sukcesy” Sonda Marsa wyląduje dekadę później w 1971 r. Pierwsza stacja kosmiczna podniosła się w 1971 r. Brak innowacji tłumił zainteresowanie opinii publicznej przestrzenią kosmiczną i zabił operę kosmiczną jako gatunek.

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

Miejsce docelowe: stagnacja

Nie da się opowiedzieć tej historii bez odgrywania głównej roli w budżecie NASA (a raczej jego braku). Oto wykres budżetu NASA od czasów Apollo.

Oczywiście nastąpiły pewne cięcia. Gdy zimna wojna osłabła na początku lat 70., stało się jasne, że obawy przed technologiczną komunistyczną wyższością zostały rozwiane. Narracja wyścigu kosmicznego rozpadła się, podobnie jak publiczne poparcie dla drogiego programu Apollo. Ponieważ wojna w Wietnamie już idzie źle, Nixon postanowił po cichu anulować kilka ostatnich misji i zakończyć Apollo. W pewnym sensie taki był plan od samego początku.

W 1968 r. George Trimble, zastępca dyrektora Manned Spacecraft Center (MSC) NASA wysłał notatkę z żądaniem, aby program Apollo miał skończoną długość i dobrze określony punkt końcowy.

“[…] Zakończenie pierwszego lądowania na Księżycu i bezpieczny powrót załogi zostaną określone jako koniec programu Apollo. Zapewni to wyraźne zakończenie, które każdy może zrozumieć i będzie programem minimalnego kosztu. Program eksploracji Księżyca lub dowolna inna nazwa będzie miała definiowalną całość [sic] i mogą być planowane i bronione jako jednostka. Pozwoli to uniknąć przeciągania się programu Apollo na źle zdefiniowane zakończenie… ”

Założono, że po programie Apollo nastąpi podróż na Marsa lub długoterminową bazę księżycową. Zamiast tego, po cięciach finansowania, podjęto decyzję o przejściu na kosmiczną eksplorację orbity, w tym budowę dużej stacji kosmicznej. Wielu obserwatorów obwiniło obecną stagnację kosmiczną u stóp krótkowzrocznych regulatorów. To jest narracja, którą chciałbym rzucić wyzwanie.

Podczas gdy redukcja budżetu NASA była czynnikiem wpływającym na spadek amerykańskich eksploracji kosmosu, daleka jest od całej historii. Duża część winy leży po stronie NASA. Stracił koncentrację i został uwikłany w drogie ślepe zaułki technologiczne.

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

Podstawowe wysiłki badawczo-rozwojowe nad rakietami pochłonęły znaczną część dodatkowych pieniędzy. Po zakończeniu prac badawczo-rozwojowych dotyczących Saturna V, każdy start księżyca kosztował zaledwie 375 milionów dolarów w 1970 roku (około 2,5 miliarda dolarów w 2015 roku). Nowoczesny budżet NASA, wynoszący około 15 miliardów dolarów, wystarczy na regularne misje na Księżyc, gdyby to był priorytet.

W przeciwieństwie do popularnego przekonania - czynnik ograniczający nie ma charakteru finansowego.

Jeśli misja księżycowa cię nie ekscytuje, co z Mars Direct? Skrupulatnie skonstruowana naga architektura dla załogowej misji na Marsa iz powrotem kosztowałaby około 50 miliardów dolarów. Jeśli NASA poświęciła perspektywie pięć lat, jest to dalekie od zasięgu.

Teraz, kiedy widzimy, co moglibyśmy kupić ... co zamiast tego zrobiliśmy z pieniędzmi?

Stacje i autobusy wahadłowe

Porozmawiajmy o ISS.

ISS był subsydiowany poprzez rozłożenie go na wiele krajów, z których wszystkie skorzystałyby na PR i generowanych przez niego badaniach. Podział kosztów jest pouczający.

USA wydały 72,4 miliarda dolarów na budowę części stacji i 50,4 miliarda dolarów więcej na podniesienie jej na orbitę, a całkowity koszt to 120,8 miliarda dolarów. Inwestycje Rosji, Japonii, UE i Kanady łącznie wynoszą zaledwie 24 miliardy dolarów. Tyle o „rozłożeniu kosztów”

Jak skuteczny jest ISS w porównaniu do poprzednich stacji kosmicznych?

ISS to gwałtowne odejście od poprzednich stacji kosmicznych. Jest zbudowany z mniejszych modułów w bardziej złożonej konfiguracji niż poprzednie “pokój jednoosobowy” stacje. To ciekawa technologia, ale droga.

Uruchomiona natychmiast po zakończeniu programu Apollo, nasza pierwsza stacja (“Skylab”) koszt budowy 10 miliardów USD w nowoczesnych dolarach. Miał objętość wewnętrzną około 360 metrów sześciennych. Koszt ISS to około 150 miliardów dolarów przy objętości 907 metrów sześciennych. USA mogły wydać 30 miliardów dolarów, wypuścić trzy moduły wielkości Sky-lab 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 będzie obniżenie kosztów przenoszenia ludzi i ładunku na Niską Orbitę Ziemi.

Samoloty kosmiczne okazały się kolosalną porażką, jeśli chodzi o obniżenie kosztów startu - dodatkowa masa i złożoność to więcej niż wymazanie jakichkolwiek korzyści z ponownego użycia. Jednorazowe pojazdy w starym stylu, takie jak rosyjski Proton, kosztują około 2300 USD za funt ładunku. Transfer kosztuje około 8000 USD za funt, czyli ponad trzykrotnie więcej.

Co gorsza, złożona osłona termiczna i potrzeba dodatkowych boosterów sprawiły, że prom był niebezpieczny jako pojazd kosmiczny. Z pięciu promów dwa eksplodowały, a 1,5% misji zakończyło się śmiercią.

Niepowodzenie Shuttle jako środka oszczędnościowego musiało być wyraźne na wczesnym etapie procesu projektowania, ale NASA kontynuowała, realizując program wahadłowy od 1981 do 2011 roku. To trzy dekady strasznych odpadów. Program wahadłowy kosztował 209 miliardów dolarów. Zaoszczędzone pieniądze tylko za pomocą pojazdów, które już mieliśmy do tej pory wyniosłoby ponad 100 miliardów dolarów. Wystarczy dwa razy udać się na Marsa i z powrotem, kładąc buty na czerwonej planecie, aby odpowiedzieć na podstawowe pytania dotyczące początków życia.

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

“Powszechnie przyjmuje się, że nie była to właściwa ścieżka […] Próbujemy teraz zmienić ścieżkę, zadając jak najmniejsze szkody.”

Co byłoby możliwe bez programu wahadłowego?

Zastanów się nad pojazdem Dragon SpaceX, modernizacją bardziej tradycyjnych konstrukcji rakiet. Dragon V1 może przewozić ładunek o wartości 13 228 funtów, przy koszcie netto około 13 milionów USD, czyli nieco poniżej 1000 USD za funt - osiem razy mniej niż prom i mniej niż połowa kosztu starego Protonu. To pojazd, który był rozwijany dopiero od kilku lat i został stworzony z niewielkim ułamkiem budżetu NASA. Następna iteracja, Dragon V2, która będzie wielokrotnego użytku, powinna znacznie obniżyć cenę (być może nawet poniżej 500 USD za funt).

Dragon V2 użyje prostej i solidnej kapsułki w kształcie kropli gumy w rodzaju stosowanej przez wszystko, od programu Gemini po Sojuz. Innowacja polega na zastosowaniu małych rakiet, aby umożliwić kapsuły kontrolowane lądowanie zamiast rozbryzgu, co zapoczątkowały “konik polny” prototyp. Jest to o wiele prostsze niż próba zbudowania samolotu kosmicznego i prawdopodobnie znacznie tańsze.

Można tu nazwać wspólny motyw “fałszywy postęp”. NASA zmarnowała zadziwiającą ilość pieniędzy na działania techniczne “postępy” to nie były ulepszenia. Samoloty kosmiczne i modułowe siedliska kosmiczne nie są dobrymi pomysłami w prawdziwym świecie.

Być może jednym z problemów jest to, że NASA nie ma korygującego wpływu presji rynkowej. Siły rynkowe zwykle eliminują tego rodzaju marnotrawstwo, ponieważ wygrywają konkurenci z lepszą, tańszą technologią. Na kwitnącym rynku eksploracji kosmosu samoloty kosmiczne pozostałyby zapomnianym przypisem: produkty Nintendo Virtual Boy 4 Nintendo, które były przed nimi 4 Produkty Nintendo, które były przed nimi Nintendo zawsze była firmą innowacyjną, ale nawet ich mniej znane produkty wyprzedziły swój czas. pojazdów startowych.

NASA jest również podatna na naciski polityczne krótkowzrocznego. Samoloty kosmiczne Popatrz jak przyszłość, jeśli jesteś politykiem, który nigdy nie chodził na zajęcia inżynierskie. Może mogą sobie wyobrazić, jak ich wnukowie wspinają się jednego dnia na lotnisku, więc przesuwają program nad skargami inżynierów. Zbudowanie stacji kosmicznej we współpracy z czterema innymi narodami wydaje się świetnym pomysłem, pod warunkiem, że jesteś politykiem bardziej zainteresowanym nagłówkami niż nauką. NASA z ostatnich czterdziestu lat jest żywym przykładem tego, co dzieje się, kiedy pozwalasz polityce zająć miejsce naukowej roztropności.

Who Killed the Space Opera?

Ludzie reagują emocjonalnie na krytykę NASA. Wyjaśnię, że ta krytyka nie pochodzi z nienawiści do eksploracji kosmosu. Nie denerwuje mnie obciążenie podatkowe nakładane przez NASA, które jest minimalne. Jestem zdenerwowany, że nie dostajemy tak dużo eksploracji kosmosu, jak moglibyśmy być za pieniądze, które wydajemy. Kilka pięknych i fascynujących rzeczy Poznaj eksplorację kosmosu w 3D w wizualizacjach NASA Poznaj eksplorację kosmosu w 3D w wizualizacjach NASA Czy jesteś innym odkrywcą kosmosu? Gdybyś miał okazję przekonać się, jak to jest być astronautą, a nawet jedną z wielu ekip wsparcia technicznego zajmujących się eksploracją kosmosu, czy… wyszedłbyś z programów ISS i wahadłowców. Smutno jest myśleć o tym, co mogło być.

Niedawna eksplozja postępu kosmicznego pochodzi nie od NASA, ale od garstki małych, prywatnych firm z silnym motywem zysków w celu obniżenia kosztów i ideologicznym poświęceniem sprawie taniej eksploracji kosmosu.

SpaceX pozbawiony wszystkich glitz PR jest ekscytujący Elon Musk vs. Richard Branson: Wyścig o tani Internet satelitarny Elon Musk vs. Richard Branson: Wyścig o tani Internet satelitarny Ponad cztery miliardy ludzi nie ma dostępu do Internetu. Jak to naprawimy? Odpowiedź leży nad naszymi głowami… Jej założyciel i właściciel, Elon Musk, uważa to za heroiczny wysiłek w celu ochrony ludzkości przed wyginięciem.

“To zabawne, nie wszyscy kochają ludzkość. Zarówno w sposób jawny, jak i pośredni niektórzy ludzie myślą, że ludzie są zarazą na powierzchni Ziemi. Mówią takie rzeczy, “Natura jest taka cudowna; zawsze jest lepiej na wsi, gdzie nie ma ludzi.” Sugerują, że ludzkość i cywilizacja są mniej dobre niż ich brak. Ale nie jestem w tej szkole. Myślę, że mamy obowiązek utrzymywać światło świadomości, aby mieć pewność, że będzie ono kontynuowane w przyszłości.”

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

“Stwórzmy naczynia i żagle dostosowane do niebiańskiego eteru, a będzie mnóstwo ludzi, którzy nie boją się pustych pustkowi. W międzyczasie przygotujemy dla odważnych podróżników nieba mapy ciał niebieskich.”

To marzenie, które doprowadziło Galileusza, Wernera von Brauna i Elona Muska - i to marzenie, które w końcu zaczyna się spełniać. Dziś prywatne firmy kosmiczne przekraczają granice możliwości. Widoczne jest publiczne zainteresowanie przestrzenią. Czy możemy przyczynić się do eksploracji kosmosu? Te 7 narzędzi online mówi, że możemy przyczynić się do eksploracji kosmosu? Te 7 narzędzi online mówi, że możemy Co z mężczyzną na chodniku? Licealista w klasie nauk ścisłych? Matka, która kiedyś marzyła o ubieraniu się w lot kosmiczny? Czy pozostaną sny, czy też mogą przyczynić się do… i jak pokazuje boom - tak też są pieniądze. Konieczna jest wola polityczna i instytucjonalna do podejmowania dużego ryzyka bez utraty praktyczności. Będzie to wiązało się z porzuceniem już mniej ambitnych projektów, co będzie kontrowersyjne.

Warto też. Stawką jest tutaj wiele: jeśli pozwolimy, aby nowy boom kosmiczny wygasł, czeka nas kolejne dekady opóźnionej nauki, próżności, zmarnowanych pieniędzy i zmarnowanych ambicji.

Nie wyobrażam sobie nic bardziej przygnębiającego.

Autorzy obrazu: NASA Space Shuttle Endeavour, autor: Andrew Adams, radziecki schemat promu kosmicznego, Steve Jurvetson, CATS zainstalowany na ISS, przez GSFC, wschodnie wybrzeże USA w nocy z ISS, Obserwatorium Ziemi NASA, Księżycowy cień Jamesa Jordana, krater wschodni Apollo 11 Panorama GSFC, Red Dragon SpaceX, SpaceX Dragon Kevin Gill