Jadi bolehkah kita keluar dari Bumi dan mula membina pangkalan di Bulan atau asteroid? Seperti yang dinyatakan dalam catatan blog Office of Science and Technology Policy baru-baru ini, salah satu cara untuk melakukannya dengan cepat ialah dengan menggunakan sumber di laman web. Tetapi bagaimana kita boleh memulakannya? Mampukah kita melakukannya sekarang, dalam iklim ekonomi yang sukar ini?
Space Magazine bercakap dengan Philip Metzger, mantan ahli fizik penyelidikan kanan di Pusat Angkasa Kennedy NASA, yang telah meneroka perkara ini secara meluas di laman webnya dan dalam makalah yang diterbitkan. Dia berpendapat bahawa untuk melakukan ruang dengan cara ini akan serupa dengan bagaimana para jamaah menjelajah Amerika Utara. Dalam siri tiga bahagian pertama, dia menggariskan alasan dan langkah pertama untuk membuatnya di sana.
UT: Dikatakan bahawa menggunakan sumber daya di Bulan, Marikh atau asteroid akan lebih murah daripada mengangkut semuanya dari Bumi. Pada masa yang sama, terdapat kos permulaan yang wujud dari segi mengembangkan teknologi untuk melakukan pengekstrakan ini dan juga menghantar peralatan ini ke sana, antara lain. Bagaimana kita mendamaikan dua kenyataan ini?
PM: Industri ruang angkasa akan mendapat pulangan yang luar biasa, tetapi akan sangat mahal untuk dimulakan. Beberapa tahun yang lalu saya kecewa kerana saya tidak menyangka bahawa kepentingan komersial sahaja akan cukup untuk memulakannya sepenuhnya dalam generasi kita, jadi saya mengajukan soalan, adakah kita dapat mencari jalan yang murah untuk pemerintah dunia (atau dermawan atau orang lain yang mungkin tidak mempunyai kepentingan komersial langsung) untuk memulakannya hanya kerana faedah sosial yang akan ditimbulkannya? Itulah sebabnya saya dan rakan sekerja menulis makalah "Strap Bootstrapping Industri Angkasa dan Tamadun Sistem Suria yang Terjangkau."
Kami menganjurkan pendekatan bootstrapping kerana ia membantu menyelesaikan masalah kos permulaan yang tinggi dan ini membolehkan manusia mula memperoleh faedah dengan cepat, kerana kita memerlukannya dengan cepat. Pendekatan bootstrapping berfungsi seperti ini: alih-alih membina semua perkakasan di Bumi dan menghantarnya ke ruang angkasa yang siap untuk memulakan pembuatan, kita boleh menghantar satu set perkakasan yang dikurangkan ke angkasa dan hanya membuat sedikit dari apa yang kita perlukan. Kita boleh menghantar bahagian-bahagian yang dihasilkan dari Bumi dan menggabungkannya dengan apa yang kita buat di angkasa. Dari masa ke masa kita terus melakukan ini sehingga kita berkembang hingga kemampuan pembuatan sepenuhnya di angkasa.
Ini adalah bagaimana jajahan di Bumi membangun diri sehingga akhirnya mereka dapat menandingi industri tanah air mereka. Jemaah haji, misalnya, tidak membawa seluruh kilang dari Eropah ke Mayflower. Sekarang memerlukan ratusan tahun untuk membangun industri Amerika, tetapi dengan robotik dan pembuatan canggih dan dengan sedikit niat kita dapat menyelesaikannya dengan lebih cepat dengan harga yang berpatutan. Kami telah melakukan beberapa pemodelan dasar dari pendekatan bootstrapping ini dan sepertinya ini akan menjadi sebahagian kecil dari anggaran ruang tahunan kami dan ia dapat membangun industri ini dalam beberapa dekad.
Yang saya rasa lebih penting daripada kosnya ialah dengan pendekatan bootstrapping kita dapat memulakannya dengan segera. Kami tidak perlu melengkapkan keseluruhan reka bentuk dan pembangunan di muka. Ini juga menyebarkan kos dari masa ke masa sehingga perbelanjaan tahunan sangat rendah. Dan ini memberi kita masa untuk mengembangkan strategi kita, untuk mengetahui apa yang berjaya dan apa yang akan mendapat pulangan ekonomi yang lebih segera, seiring dengan berjalannya kita. Banyak orang mencari cara segera untuk mendapatkan bayaran balik di ruang angkasa, dan ada beberapa idea hebat dan saya yakin mereka akan berjaya. Salah satu contohnya ialah membuat operasi perlombongan yang menggerakkan semula satelit komunikasi di orbit geosinkron. Jenis aktiviti ini akan menyumbang dan akan mendapat manfaat dari usaha untuk memulai industri di luar angkasa, dan mereka akan menghasilkan pendapatan untuk membiayai sebahagian usaha mereka.
UT: Mengapa anda merasakan Bulan adalah tempat yang baik untuk memulakan operasi? Apa aktiviti untuk bermula di sana? Bagaimana kita bergerak dari sana ke sistem suria yang lain?
Semasa rakan-rakan saya dan saya menulis makalah itu, kami sebahagiannya fokus pada Bulan kerana itu semasa program Konstelasi NASA untuk mewujudkan pos lunar. Walau bagaimanapun, sama-sama menggunakan asteroid dekat Bumi untuk memulakan industri angkasa ini, atau menggunakan kedua-duanya. Walau apa pun, kita perlu memulakan industri ruang angkasa dekat dengan Bumi. Itu akan memastikan kos pengangkutan tetap rendah semasa permulaan. Ini juga membolehkan kita bekerja dengan kelewatan masa yang lebih pendek dalam komunikasi radio, yang penting pada peringkat awal sebelum robotik menjadi automatik secukupnya. Sebaik-baiknya industri akan automatik sepenuhnya; kami mahu robot menyediakan jalan untuk diikuti oleh manusia.
Walau bagaimanapun, jika kita fikir kita memerlukan manusia semasa permulaan industri ini - sebagai contoh, untuk memperbaiki atau menyelesaikan masalah perkakasan yang rosak, atau melakukan tugas-tugas kompleks yang belum dapat dilakukan oleh robot - maka bermula dari Bumi menjadi lebih penting lagi. Ternyata bulan dan asteroid adalah tempat yang sangat baik untuk memulakan industri. Kita sekarang tahu bahawa mereka mempunyai banyak air, mineral dari mana logam dapat ditapis, karbon untuk membuat plastik, dan sebagainya. Saya gembira ada syarikat yang merancang untuk mengembangkan perlombongan di kedua lokasi supaya kami dapat melihat yang terbaik.
Sebab lain untuk memulakan industri dekat dengan Bumi adalah kerana ia dapat memberi pulangan ekonomi awal. Pada akhirnya, apabila segala sesuatu termasuk kapal angkasa dan depot pengisian bahan bakar dibuat di angkasa oleh robotik autonomi, maka industri menjadi sara diri dan ia akan membayar kita dengan tidak terkira tanpa kos lagi. Namun, untuk mencapai tahap itu memerlukan pelaburan yang serius, dan akan lebih mudah untuk membuat pelaburan sekiranya kita mendapat sesuatu. Oleh itu, apa jenis pulangan yang dapat memberi kita dalam masa terdekat? Saya menyimpan senarai idea bagaimana menjana wang di ruang angkasa, dan terdapat kira-kira 19 item dalam senarai, ada yang gila dan ada yang tidak begitu gila. Beberapa idea serius termasuk: pelancongan angkasa; membuat dan menjual bahan pendorong kepada NASA untuk misi penerokaan dan sains; mengembalikan logam seperti platinum untuk dijual di Bumi; dan pembuatan alat ganti untuk aktiviti lain di angkasa.
Beberapa perkara awal yang akan kita lakukan di Bulan atau asteroid termasuk menyempurnakan teknik perlombongan graviti rendah, belajar bagaimana membuat sel suria keluar dari regolit, dan belajar bagaimana mengekstrak logam berguna dari mineral yang tidak akan dianggap "bijih" di sini di bumi. Semua ini mungkin dan hanya memerlukan pelaburan sederhana untuk menjadikannya berjaya.
Ia memerlukan beberapa dekad usaha untuk menjadikan industri ruang angkasa dapat bertahan sendiri. Mungkin 2 dekad jika kita segera memulakan dan bekerja dengan stabil, atau mungkin 5 dekad jika kita mempunyai tahap pembiayaan yang lebih rendah. Tetapi jika robotik maju secepat yang diharapkan oleh robotik, tidak akan ada tugas pembuatan yang tidak dapat dilakukan oleh robot. Apabila hari itu tiba, dan kita telah menyiapkan rantaian bekalan yang lengkap di luar angkasa, maka akan menjadi mudah untuk menghantar set perkakasan ke tali pinggang asteroid utama untuk memulakan perlombongan dan pembuatan di mana terdapat sumber yang berbilion kali lebih banyak daripada apa kita ada di Bumi.
Kemudian, industri dapat membina kapal pendaratan untuk membawa peralatan ke permukaan Marikh di mana ia dapat membina bandar-bandar dan akhirnya terraform planet ini. Apabila kita mempunyai mesin yang dapat menggunakan sumber-sumber tempatan untuk melakukan pekerjaan dan membuat salinannya sendiri, maka mereka dapat memainkan peranan yang sama di dunia kering yang telah dilakukan oleh kehidupan biologi di Bumi basah kita. Mereka dapat mengubah persekitaran dan menjadi rantai makanan sehingga dunia-dunia itu akan menjadi tempat di mana manusia dapat bekerja dan hidup. Saya menyedari ini terdengar terlalu bercita-cita tinggi, tetapi 20 hingga 50 tahun pertumbuhan teknologi akan membuat perbezaan besar, dan kita hanya bercakap mengenai pembuatan - bukan sains roket - dan itu adalah sesuatu yang kita sudah cukup baik di Bumi. Hanya dengan sedikit perkiraan ke masa depan, ia bukan idea gila.
UT: Apakah peralatan dan robotik utama yang kita perlukan di sana untuk mencapai objektif ini?
PM: Ada projek sumber terbuka yang menarik yang mengembangkan apa yang mereka sebut sebagai "Global Village Construction Set." Ini adalah 50 mesin yang akan dapat memulakan semula peradaban. Ini merangkumi perkara seperti kincir angin, backhoe, dan pencetak 3D. Apa yang kita perlukan adalah set Set Pembinaan Desa Lunar / Asteroid.
Satu kajian dilakukan oleh NASA pada tahun 1980 untuk menentukan set mesin apa yang diperlukan di kilang-kilang di Bulan untuk membina 80% bahagiannya sendiri. 20% yang lain perlu dibekalkan terus dari Bumi. Dalam makalah kami berpendapat bahawa kami dapat memulai dengan penutupan kurang dari 80%, menjadikannya lebih berpatutan dan memungkinkan kami untuk memulakan hari ini, tetapi sistem harus berkembang sehingga mencapai penutupan 100%. Oleh itu, set perkakasan pertama mungkin membuat sel suria mentah, logam, bahagian logam bercetak 3D, dan pendorong roket.
Dengan hanya itu, kita akan dapat membuat perkakasan generasi seterusnya yang besar serta menyokong rangkaian pengangkutan. Dari masa ke masa, kami ingin mengembangkan keseluruhan rantaian bekalan yang akan lebih luas daripada hanya 50 jenis mesin yang berbeza. Tetapi sebelum kita meletakkan apa-apa di ruang angkasa, kita ingin mengujinya di lokasi-lokasi kasar di Bumi, dan dalam prosesnya, kita akan menemui set mesin apa yang paling masuk akal untuk generasi pertama. Ideanya adalah belajar sambil berjalan, supaya kita dapat memulakannya dengan segera.
Ini adalah yang pertama dalam siri tiga bahagian mengenai pembinaan pangkalan ruang. Esok: Berapa banyak wang yang diperlukan? Hari lusa: Menjadikan robot jauh pintar.
