Vad är nytt med det nya rymdloppet?

Annons

Det är 2015 och utrymmet är svalt igen.

SpaceX har föryngrat allmänhetens intresse för rymden och planerar redan ett Mars-uppdrag. Forbes gör profiler på startups för gruvdrift av asteroider. En koalition av privata företag är bygga en rymdhamn i New Mexico. Det är den mest spännande perioden för rymdutforskning sedan det senaste månuppdraget 1972.

Under det uppdraget avslutade astronauten Eugene Cernan mänsklighetens sista månvandring med dessa ord:

"När jag tar människans sista steg från ytan […] vill jag bara lista vad jag tror att historien kommer att registrera: att USAs utmaning i dag har skapat människans öde i morgon. Och när vi lämnar månen vid Taurus Littrow, lämnar vi när vi kommer och, om Gud vill, när vi kommer tillbaka, med fred och hopp för hela mänskligheten. Godspegla besättningen på Apollo 17.”

Under de 43 år sedan han sa de orden har mycket hänt. Sovjetunionen föll. Datortekniken exploderade. Concorde kom och gick. Men vi gick aldrig tillbaka till månen. Faktum är att människor inte har varit utanför Low Earth Orbit sedan Apollo 17 kom tillbaka.

Vi har skickat några sonder och landat robotar på Mars. Vi byggde skytteln och ISS. Inget av det är banbrytande. Den första raketen som uppnådde Low Earth Orbit gjorde det 1961. Den första "framgångsrika" Mars-sonden skulle landa ett decennium senare 1971. Den första rymdstationen gick upp 1971. Bristen på innovation kvävde allmänhetens intresse för rymden och dödade rymdoperan som genre.

Vad gick fel? Vad hände med NASA? Och vad förändras nu? Låt oss vrida tillbaka klockan.

Destination: Stagnation

Det finns inget sätt att berätta den här historien utan att ge en huvudroll till NASA: s budget (eller snarare bristen på sådan). Här är en graf över NASA: s budget sedan Apollo-eran.

Det är klart att det har skett en del nedskärningar. När det kalla kriget ebbade ut i början av 70-talet blev det tydligt att rädslan för kommunistisk teknisk överlägsenhet hade överdrivits. Berättelsen om rymdkapplöpningen föll isär, och det gjorde också allmänhetens stöd för det dyra Apollo-programmet. När Vietnamkriget redan gick dåligt valde Nixon att tyst avbryta de senaste uppdragen och avsluta Apollo. På något sätt hade detta varit planen från början.

1968, George Trimble, biträdande direktör för NASA: s bemannade rymdfarkostcenter (MSC) skickade ett memo begär att Apollo-programmet ska ha en ändlig längd och en väldefinierad slutpunkt.

"[...] att fullbordandet av den första månlandningen och säker återkomst av besättningen definieras som slutet på Apolloprogrammet. Detta kommer att ge ett skarpt slut som alla kan förstå och kommer att vara programmet för lägsta kostnad. Lunar Exploration Program, eller vilket namn som helst som väljs, kommer att ha en definierbar helhet [sic] och kan planeras och försvaras som en enhet. Detta kommer att undvika att Apollo-programmet drar ut på tiden till en dåligt definierad avslutning. .”

Man antog att Apolloprogrammet skulle följas upp med en resa till Mars, eller en långsiktig månbas. Istället, efter finansieringsnedskärningarna, togs ett beslut om att övergå till utforskning av orbital rymd, inklusive byggandet av en stor rymdstation. Många observatörer har lagt skulden för den nuvarande rymdstagnationen vid foten av kortsynta, snåla regulatorer. Det här är en berättelse jag skulle vilja utmana.

Även om NASA: s budgetnedskärning var en faktor i nedgången av amerikansk rymdutforskning, är det långt ifrån hela historien. Mycket av skulden ligger hos NASA själv. Den tappade fokus och blev indragen i dyra tekniska återvändsgränder.

Tänk på detta: Sedan Apollo-eran har NASA: s budget minskat ca 50% – men det är inte chockerande.

De grundläggande FoU-insatserna på raketerna absorberade mycket av de extra pengarna. Efter det gjordes forskning och utveckling för Saturn V, varje månuppskjutning kostade bara 375 miljoner dollar 1970 (cirka 2,5 miljarder dollar i 2015-dollar). NASA: s moderna budget på cirka 15 miljarder dollar är tillräckligt för att upprätthålla vanliga månuppdrag, om det vore en prioritet.

Tvärtemot vad många tror – den begränsande faktorn är inte ekonomisk.

Om ett månuppdrag inte upphetsar dig, vad sägs om Mars Direct? Den noggrant budgeterade barbensarkitekturen för ett bemannat uppdrag till Mars och tillbaka skulle kosta cirka $50 miljarder. Om NASA ägnade fem år åt prospektet är det långt ifrån utom räckhåll.

Så nu när vi ser vad vi kunde ha köpt... vad gjorde vi med pengarna istället?

Stationer och skyttlar

Låt oss prata om ISS.

ISS subventionerades genom att sprida det bland många länder, som alla skulle dra nytta av PR och forskning som genererades av det. De kostnadsfördelning är upplysande.

USA spenderade 72,4 miljarder dollar för att bygga sina delar av stationen, och 50,4 miljarder dollar mer för att lyfta den i omloppsbana, för en total kostnad på 120,8 miljarder dollar. Rysslands, Japans, EU: s och Kanadas investeringar uppgår till bara 24 miljarder dollar tillsammans. Så mycket för att "sprida kostnaden"

Hur effektiv är ISS jämfört med tidigare rymdstationer?

ISS är en skarp avvikelse från tidigare rymdstationer. Den är byggd av mindre moduler i en mer komplex konfiguration än tidigare "enkelrums"-stationer. Detta är intressant teknik, men dyrt.

Lanserades omedelbart efter slutet av Apollo-programmet, vår första station ("Skylab") kostade 10 miljarder dollar i moderna dollar att bygga. Den hade en intern volym på ca 360 kubikmeter. ISS kostade cirka 150 miljarder dollar med en volym på 907 kubikmeter. USA kunde ha spenderat 30 miljarder dollar och lanserat tre moduler i Sky-lab-storlek och byggt en station större än ISS för mindre än en fjärdedel av kostnaden. De överblivna 90 miljarderna dollar kunde ha betalat för en resa till Mars och tjugo månuppdrag.

Tänk på rymdfärjan själv - den mest synliga formen av rymdutforskning sedan Apollo-programmet. NASA trodde att genom att bygga ett återanvändbart rymdplan skulle det vara möjligt att minska kostnaderna för att flytta människor och last till Low Earth Orbit.

Rymdplan har varit ett kolossalt misslyckande när det gäller att minska uppskjutningskostnaderna - den ökade massan och komplexiteten utplånar mer än alla fördelar med återanvändbarhet. Engångsfordon i gammal stil som den ryska Proton kostar cirka 2 300 USD per pund last. Transfern kostar cirka 8000 USD per pund, mer än tredubbla kostnaderna.

Ännu värre, den komplexa värmeskölden och behovet av sekundära boosters gjorde skytteln farlig som rymdfordon. Av de fem skyttlarna exploderade två, och 1,5 % av uppdragen slutade med dödsfall.

Misslyckandet med skytteln som en kostnadsbesparande åtgärd måste ha varit tydlig tidigt i designprocessen, men NASA plöjde på och körde skyttelprogrammet från 1981 till 2011. Det är tre decennier av fruktansvärt slöseri. Transferprogrammet kostade 209 miljarder dollar. Pengarna sparade bara genom att använda fordon vi redan hade skulle vara mer än 100 miljarder dollar nu. Det räcker för att åka till Mars och tillbaka två gånger, sätta stövlar på marken på den röda planeten för att svara på grundläggande frågor om livets ursprung.

NASA har kommit till uppfattningen att skyttelprogrammet var ett misstag. 2005, NASA-chefen Michael Griffin berättade för USA Today

"Det är nu allmänt accepterat att det inte var rätt väg […] Vi försöker nu ändra vägen samtidigt som vi gör så lite skada vi kan."

Vad hade varit möjligt utan skyttelprogrammet?

Tänk på SpaceX: s Dragon-fordon, en modernisering av de mer traditionella raketdesignerna. Dragon V1 kan bära 13,228 pund last, till en nettokostnad ca 13 miljoner dollar, eller lite under $1000 per pund — åtta gånger mindre än skytteln och mindre än halva kostnaden för den gamla Protonen. Detta är ett fordon som bara har varit under utveckling i några år och skapats på en liten bråkdel av NASA: s budget. Nästa iteration, Dragon V2, som kommer att kunna återanvändas, förväntas sänka priset mycket ytterligare (kanske ner till under $500 per pund).

Dragon V2 kommer att använda en enkel och robust gummidroppsformad re-entry-kapsel av det slag som används av allt från Gemini-programmet till Soyuz. Innovationen är användningen av små raketer för att låta kapseln göra en kontrollerad landning istället för en splashdown, en funktion som de var pionjärer med "gräshoppa"-prototypen. Detta är mycket enklare än att försöka bygga ett rymdplan, och förmodligen mycket billigare.

Det gemensamma temat här kan kallas "falska framsteg". NASA har slösat bort en häpnadsväckande mängd pengar på att driva tekniska "framsteg" som inte var förbättringar. Rymdplan och modulära rymdmiljöer är inte bra idéer i den verkliga världen.

Ett problem är kanske att NASA inte har det korrigerande inflytandet från marknadstrycket. Marknadskrafterna tenderar att eliminera denna typ av avfall, eftersom konkurrenter med bättre och billigare teknik vinner. I en blomstrande marknad för utforskning av rymd, skulle rymdplan förbli en bortglömd fotnot, den Nintendo Virtual Boy 4 Nintendo-produkter som var långt före sin tidNintendo har alltid varit ett innovativt företag, men även deras mindre kända produkter var före sin tid. Läs mer av bärraketer.

NASA är också sårbart för politiska påtryckningar av det kortsynta slaget. Rymdplan se som framtiden om du är en politiker som aldrig har gått en ingenjörskurs. Kanske kan de föreställa sig att deras barnbarn klättrar ombord på en på en flygplats en dag, så de skjuter programmet över ingenjörernas klagomål. Att bygga en rymdstation i samarbete med fyra andra nationer låter som en bra idé, förutsatt att du är en politiker som är mer intresserad av rubriker än vetenskap. De senaste fyrtio årens NASA är ett levande exempel på vad som händer när man låter politik ta plats för vetenskaplig försiktighet.

Vem dödade rymdoperan?

Människor reagerar känslomässigt på kritik av NASA. Låt mig förtydliga att denna kritik inte kommer från ett hat mot rymdutforskning. Jag är inte upprörd över skattebördan som införs av NASA, som är minimal. Jag är upprörd över att vi inte får så mycket rymdutforskning som vi skulle kunna få för pengarna vi spenderar. Några vackra och fascinerande grejer Upplev rymdutforskning i 3D på NASA VisualizationsÄr du en annan rymdutforskare? Om du hade möjlighet att uppleva hur det är att vara astronaut, eller till och med en av de många tekniska supportteam som stödjer rymdutforskning, skulle du... Läs mer har kommit ut från ISS och skyttelprogram. Det är bara tråkigt att tänka på vad som kan ha varit.

Den senaste explosionen av rymdframsteg kommer, inte från NASA, utan från en handfull små, privata företag med ett starkt vinstintresse för att minska kostnaderna, och en ideologisk hängivenhet för ändamålet med överkomligt utrymme utforskning.

SpaceX fråntog all PR-glitter är spännande Elon Musk vs. Richard Branson: Kapplöpningen efter billigt satellitinternetÖver fyra miljarder människor har inte tillgång till internet. Hur fixar vi det? Svaret ligger över våra huvuden... Läs mer . Dess grundare och ägare, Elon Musk, ser det som en heroisk insats för att skydda mänskligheten mot utrotning.

"Det är roligt, alla älskar inte mänskligheten. Antingen uttryckligen eller underförstått verkar vissa människor tro att människor är en plåga på jordens yta. De säger saker som: "Naturen är så underbar; det går alltid bättre på landsbygden där det inte finns folk i närheten.” De antyder att mänskligheten och civilisationen är mindre bra än deras frånvaro. Men jag går inte i den skolan. Jag tror att vi har en skyldighet att upprätthålla medvetandets ljus, att se till att det fortsätter in i framtiden.”

Musk är bara den senaste bäraren av denna filosofi om rymdutforskning. Forskare har sett utforskning av rymden som ett moraliskt imperativ i hundratals år. År 1610 skrev Kepler till Galileo om möjligheten av mänskliga resor till de nyligen upptäckta andra planeterna i solsystemet.

"Låt oss skapa fartyg och segel anpassade till den himmelska etern, och det kommer att finnas gott om människor som inte är rädda för det tomma avfallet. Under tiden kommer vi att förbereda kartor över himlakropparna för de modiga himmelsresenärerna."

Det är drömmen som drev Galileo, Werner Von Braun och Elon Musk - och det är en dröm som äntligen börjar bli verklighet. Idag tänjer privata rymdföretag på gränserna för vad som är möjligt. Allmänt intresse för rymden uppenbarligen finns Kan vi bidra till rymdutforskning? Dessa 7 onlineverktyg säger att vi kanHur är det med mannen på trottoaren? Gymnasiet i naturvetenskapsklassen? Mamman som en gång drömde om att passa för en rymdfärd? Kommer drömmar att förbli så, eller kan de bidra till... Läs mer , och som högkonjunkturen visar — ​​så gör pengarna det. Vad som är nödvändigt är den politiska och institutionella viljan att ta stora risker utan att tappa praktiskt ur sikte. Detta kommer att innebära att man överger några mindre ambitiösa projekt som redan är igång, vilket kommer att bli kontroversiellt.

Det kommer också att löna sig. Det är mycket som står på spel här: om vi låter den nya rymdboomen flöda ut, står vi inför fler decennier av retarderad vetenskap, fåfänga projekt, bortkastade pengar och slösade ambitioner.

Jag kan inte föreställa mig något mer deprimerande.

Bildkrediter: NASA rymdfärja Endeavour, av Andrew Adams, Sovjetiska rymdfärjans diagram, Steve Jurvetson, CATS Installerad på ISS, av GSFC, USA: s östra kust på natten från ISS, NASAs jordobservatorium, Månskugga av James Jordan, Apollo 11 Östra kraterpanorama av GSFC, röd drake av SpaceX, SpaceX Dragon av Kevin Gill