Строительство Космической базы, часть 1: почему шахта на Луне или астероиде?

Строительство лунной основы могло бы быть легче, если астронавты могли бы получить местные материалы для строительства и жизнеобеспечения в целом. Кредит: NASA/Pat Rawlings

Строительство лунной основы могло бы быть легче, если астронавты могли бы получить местные материалы для строительства и жизнеобеспечения в целом. Кредит: NASA/Pat Rawlings

Так можем ли мы уже уйти с Земли и начать строить базы на Луне или астероидах?

Как подчеркивается в недавнем посте на блоге управления научно-технической политикой, одним из способов сделать это быстро могло бы стать использование ресурсов на месте. Но как и с чего нам нужно начать? Можем ли мы позволить себе сделать это сейчас, в этой нелегкой экономической ситуации?

«Universe Today» беседовал с Филиппом Мецджером, бывшим старшим научным физиком в Космическом центре Кеннеди НАСА, который широко исследовал эту тему на своем сайте и в опубликованных работах. Он утверждает, что обустройство космоса таким образом будет на подобие того, как паломники исследовали Северную Америку. В первой из трех статей, он излагает обоснование и первые шаги для создания их там.

UT: упоминалось, что использование ресурсов на Луне, Марсе или астероидах будет более дешевым, чем транспортировка всех компонентов с Земли. В то же время, есть свойственные расходы запуска с точки зрения развития технологии для этой добычи, а также отправки данного оборудования туда, среди прочего. Как согласовать эти два факта?

PM: Космическая отрасль будет иметь огромную окупаемость, но это будет дорого вначале. Несколько лет назад я был расстроен, потому что я не думал, что одних только коммерческих интересов будет достаточно, чтобы начать его полностью в пределах нашего поколения, таким образом, я задал вопрос, можем ли мы найти недорогой способ для правительств мира (или филантропов или других персон, которые не могут иметь непосредственный коммерческий интерес), для того чтобы начать его просто из-за социальных преимуществ, которые это даст? Вот почему я и мои коллеги написали статью «Доступная быстрая самозагрузка космической промышленности и цивилизации солнечной системы».

Мы защищаем подход самонастройки, потому что он помогает решить проблему высоких затрат на запуск и он позволяет человечеству начать получать выгоду быстро, так как нам нужно это все быстро. Подход самонастройки работает следующим образом: вместо того, чтобы строить все оборудование на Земле и отправить его в космос готовым начать производственные вещи, мы можем послать уменьшенный набор аппаратных средств в космос и сделать только немного из того, в чем мы нуждаемся. Мы можем послать остальную часть произведенных частей с Земли и объединить их с тем, что мы сделали в космосе. В течение долгого времени мы продолжаем делать это, пока мы не развиваемся до полных производственных возможностей в космосе.

On a clear day, astronauts aboard the ISS can see over 1,000 miles from Havana to Washington D.C. Image Credit: Chris Hadfield / NASA

В ясный день, астронавты на борту МКС могут увидеть более 1000 миль от Гаваны до Вашингтона. Image Credit: Chris Hadfield / NASA

Это также как колонии на Земле строили себя пока в конце концов они не были в состоянии соответствовать промышленности из своих родных земель. Паломники, например, не приносили все фабрики из Европы на Мэйфлауэр. К сегодняшнему дню потребовались сотни лет, чтобы создать американскую промышленность, но с робототехникой и передовым производством и с некоторой преднамеренностью мы смогли сделать ее гораздо быстрее за все еще доступную цену.  Мы сделали некоторое элементарное моделирование этого подхода самонастройки, и выглядит это так будто бы небольшой части нашего ежегодного космического бюджета могло бы хватить, чтобы установить промышленность в течение только десятилетий.

Думаю, что еще более важным, чем стоимость является то, что к подходу самонастройки мы можем сразу приступить. Нам не нужно, завершать все проектирование и разработку фронта. Это также справедливо для затраты в течение долгого времени, таким образом, ежегодные расходы очень низки. И это дает нам выиграть время, чтобы развить нашу стратегию, и выяснить, что работает, а у чего будет более непосредственная экономическая окупаемость, поскольку мы продвигаемся дальше. Многие люди ищут непосредственные способы получить окупаемость в космосе, и есть некоторые прекрасные идеи, и я уверен, что они будут успешными. Одним из примеров является установка проведения горных работ, которая заправляет спутники связи на геостационарной орбите. Эти виды деятельности внесут вклад и извлекут выгоду из усилий начинания промышленности в космосе и они будут приносить доход, чтобы финансировать свою часть усилий.

UT: Почему вы считаете, что Луна является хорошим местом для начать операции? Какие бы определенные виды деятельности, чтобы начать именно там? Как мы двигаемся оттуда в остальные части Солнечной системы?

Когда мои коллеги и я писали статью, мы были сосредоточены на Луне отчасти потому, что это было во время программы «Созвездия» НАСА по созданию лунной базы. Тем не менее, это в равной степени можно использовать для околоземных астероидов, чтобы начать эту космическую отрасль, или использовать оба варианта. В любом случае, мы должны начать космическую отрасль, близко к Земле. Это будет держать транспортные расходы на низком уровне во время запуска. Это также позволит нам работать с намного более короткой временной задержкой в радиосвязи, которая важна на ранних стадиях, прежде чем робототехника станет достаточно автоматизированной. В идеале промышленность будет полностью автоматизированной; мы хотим, чтобы роботы подготовили способ следовать для людей.

20090328_nasa_constellation_aresv_altairТем не менее, если мы думаем, что нам будут нужны люди во время начального запуска промышленности – например, чтобы починить или исследовать сломанные аппаратные средства или сделать сложные задачи, которые роботам еще не по плечу – тогда начинания около Земли, становятся еще более важными. Оказывается, что и Луна, и астероиды являются прекрасным способом для старта промышленности. Теперь мы знаем, что у них есть много воды, минералов, из которых металлы могут быть добыты, углерод для получения пластмасс и так далее. Я рад, что есть компании, которые планируют развивать добычу в обоих местах, чтобы мы могли увидеть, что работает лучше всего.

Другая причина начать промышленность близко к Земле, то что она может иметь раннюю экономическую отдачу. В конце концов, когда всё, включая космические корабли и заправочные депо производится в космосе автономными роботами, то промышленность становится самоподдерживающейся, и это оплатит наши затраты с избытком, несоизмеримо ни с какой дополнительной стоимостью. Достижение этой точки требует серьезных инвестиций, хотя, если мы получаем что-то взамен с этим будет легче сделать инвестиции. Таким образом, какие виды окупаемости оно может принести нам в ближайшей перспективе? Я держу список идей, как заработать деньги в космосе и существует около 19 пунктов в списке, некоторые сумасшедшие и не очень. Несколько серьезных идей включают: космический туризм; создание и продажа топлива НАСА для исследования и научных миссий; возвращение металлов таких как платина для продажи на Земле; и производство запасных частей для других действий в космосе.

В исполнении художника Лунная база. Кредит: Джон Спенсер / Космический туризм Общество.

В исполнении художника Лунная база. Кредит: Джон Спенсер / Космический туризм Общество.

Некоторые из первоначальных вещей, которые мы будем делать на Луне или астероидах, включают совершенствование методов горной промышленности низкой силы притяжения, изучение производства солнечных батарей из реголита, и научиться извлекать полезные металлы из полезных ископаемых, которые не считали бы “рудой” здесь на Земле. Все это возможно и требует только скромной инвестиции, чтобы они заработали.

Потребуются десятилетия усилий, чтобы сделать космическую промышленность самоокупаемой. Возможно 2 десятилетия, если мы начинаем сразу же и постоянно работать или возможно 5 десятилетий, если у нас есть будет более низкий уровень финансирования. Но если робототехника уйдет вперед так быстро, как ожидают робототехники, то скоро не будет никакой производственной задачи, которую не сможет сделать робот. Когда этот день наступит, а мы создали полную цепочку поставок в космосе, то это будет легкой вещью — отправить наборы аппаратных средств к главному поясу астероидов, чтобы начать добывать и производить, где есть в миллиарды раз ресурсов больше, чем, что мы имеем на Земле.

Sustainable-and-Affordable-Lunar-Base-3

Художественная концепция Лунной базы

Тогда, промышленность могла бы строить десантные суда, чтобы доставить оборудование на поверхность Марса, где оно сможет строить города и в конце концов даже терраформировать планету. Когда у нас есть машины, которые могут использовать местные ресурсы, чтобы выполнить работу и построить копии из себя, тогда они могут выполнить ту же самую роль на сухих мирах, которую биологическая жизнь выполнила здесь на нашей влажной Земле. Они могут преобразовать окружающую среду и установить пищевую цепь, таким образом, те миры будут местами, где человечество сможет работать и жить.  Я понимаю, что это кажется слишком амбициозным, но 20 — 50 лет технологического роста будут иметь огромное значение, а мы только говорим о производстве – не аэрокосмических исследованиях — и это — то, в чем мы уже довольно хороши здесь на Земле. Просто с небольшой экстраполяцией в будущее это уже не сумасшедшая идея.

UT: Каковы основные части оборудования и робототехники, которые мы должны поднять туда для достижения этих целей?

PM: Существует интересный проект с открытым кодом разработки, который называют “Глобальным Деревенским Конструктором”. Это 50 машин, которые будут способны к перезапуску цивилизации. "Она включает в себя такие вещи, как ветряная мельница, экскаватор типа обратная лопата и 3D принтер. То, в чем мы нуждаемся, является эквивалентным “Лунным Деревенским Конструктором / Деревенским Конструктором Астероида”.

Исследование было сделано НАСА в 1980 году, чтобы определить, какой набор машин необходим на фабриках на Луне, чтобы построить 80% их собственных частей. Другие 20% должны были бы постоянно поставляться с Земли. В нашей статье мы утверждали, что можем начать при намного меньшем чем 80%-м замыкании, делая его более доступным и позволяющим нам начаться сегодня, но система должна развиться, пока она не достигает 100%-го замыкания. Таким образом, первый набор аппаратных средств мог бы сделать грубые солнечные батареи, металл, 3D печатные металлические детали и топливо для ракеты.

Имея только того что позволит нам сделать значительный массу следующего поколения аппаратных средств, а также поддерживать сеть транспортировки. Со временем, мы хотим развить всю систему поставок, которая была бы более обширной, чем всего 50 различных типов машин. Но прежде чем разместить что-либо в космосе мы хотим проверить это в суровых местах здесь, на Земле, и в процессе мы обнаружим, что набор машин имеет наибольший смысл для первого поколения. Идея состоит в том, чтобы узнать, как мы идем, чтобы мы могли сразу приступить к работе.

Это первая в серии из трех частей о строительстве космической базы. В: Сколько денег потребовалось бы? И после: Создание отдаленных умных роботов.

Источникuniversetoday.com


В тему:

UkrNET - поисково-информационный ресурс