Wat is er nieuw aan de nieuwe ruimterace?

Advertentie

Het is 2015 en de ruimte is weer cool.

SpaceX heeft de publieke belangstelling voor de ruimte verjongd en is al bezig met het plannen van een Mars-missie. Forbes doet profielen op startups voor asteroïde mijnbouw. Een coalitie van particuliere bedrijven zijn een ruimtehaven bouwen in Nieuw-Mexico. Het is de meest opwindende periode voor ruimteverkenning sinds de laatste maanmissie in 1972.

Tijdens die missie beëindigde astronaut Eugene Cernan de laatste maanwandeling van de mensheid met deze woorden:

“Terwijl ik de laatste stappen van de mens vanaf de oppervlakte zet […] wil ik gewoon opsommen wat ik geloof dat de geschiedenis zal optekenen: dat Amerika’s uitdaging van vandaag het lot van de mens van morgen heeft gesmeed. En als we de maan verlaten bij Taurus Littrow, vertrekken we zoals we komen en, als God het wil, zullen we terugkeren, met vrede en hoop voor de hele mensheid. Godspeed de bemanning van Apollo 17.'

In de 43 jaar sinds hij die woorden sprak, is er veel gebeurd. De Sovjet-Unie viel. Computertechnologie explodeerde. De Concorde kwam en ging. Maar we gingen nooit terug naar de maan. In feite zijn mensen niet meer uit de lage baan om de aarde geweest sinds Apollo 17 terugkeerde.

We hebben sondes gestuurd en robots op Mars geland. We hebben de shuttle en het ISS gebouwd. Niets van dat alles is baanbrekend. De eerste raket die een lage baan om de aarde bereikte, deed dat in 1961. De eerste "succesvolle" Mars-sonde zou tien jaar later, in 1971, landen. Het eerste ruimtestation ging in 1971 de lucht in. Het gebrek aan innovatie verstikte de publieke belangstelling voor de ruimte en doodde de ruimteopera als genre.

Wat ging er mis? Wat is er met NASA gebeurd? En wat verandert er nu? Laten we de klok terugdraaien.

Bestemming: stagnatie

Er is geen manier om dit verhaal te vertellen zonder een hoofdrol te geven aan het NASA-budget (of liever het gebrek daaraan). Hier is een grafiek van het NASA-budget sinds het Apollo-tijdperk.

Het is duidelijk dat er wat bezuinigd is. Toen de Koude Oorlog in het begin van de jaren 70 wegebde, werd het duidelijk dat de angst voor communistische technologische superioriteit overdreven was. Het verhaal over de ruimterace viel uit elkaar, en dat gold ook voor de publieke steun voor het dure Apollo-programma. Nu de oorlog in Vietnam al slecht gaat, koos Nixon ervoor om stilletjes de laatste paar missies te annuleren en Apollo te beëindigen. In zekere zin was dit vanaf het begin het plan geweest.

In 1968, George Trimble, adjunct-directeur van NASA's Manned Spacecraft Center (MSC) stuurde een memo verzoeken dat het Apollo-programma een eindige lengte heeft en een goed gedefinieerd eindpunt.

“[…] dat de voltooiing van de eerste maanlanding en de veilige terugkeer van de bemanning worden gedefinieerd als het einde van het Apollo-programma. Dit geeft een helder einde dat iedereen kan begrijpen en zal het programma met minimale kosten zijn. Het Lunar Exploration Program, of welke naam dan ook wordt gekozen, zal een definieerbaar geheel hebben [sic] en kan als een eenheid worden gepland en verdedigd. Dit zal voorkomen dat het Apollo-programma naar een slecht gedefinieerde beëindiging sleept. .”

Er werd aangenomen dat het Apollo-programma zou worden gevolgd door een reis naar Mars, of een langdurige maanbasis. In plaats daarvan werd na de bezuinigingen besloten om over te stappen op orbitale ruimteverkenning, inclusief de bouw van een groot ruimtestation. Veel waarnemers hebben de schuld van de huidige stagnatie in de ruimte gelegd bij de voeten van kortzichtige, penny-knijpende regelgevers. Dit is een verhaal dat ik graag wil uitdagen.

Hoewel de bezuiniging op het NASA-budget een factor was in de achteruitgang van de Amerikaanse verkenning van de ruimte, is dit verre van het hele verhaal. Een groot deel van de schuld ligt bij NASA zelf. Het verloor de focus en raakte verstrikt in dure technologische doodlopende wegen.

Overweeg dit: sinds het Apollo-tijdperk is het budget van NASA gedaald met ongeveer 50% - maar dat is niet schokkend.

De fundamentele R&D-inspanningen voor de raketten slorpten veel van het extra geld op. Nadat er R&D was gedaan voor de Saturn V, kostte elke lancering van de maan slechts $ 375 miljoen in 1970 (ongeveer $ 2,5 miljard in 2015-dollars). NASA's moderne budget van ongeveer $ 15 miljard is genoeg om reguliere maanmissies te ondersteunen, als dat een prioriteit zou zijn.

In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht - de beperkende factor is niet financieel.

Als een maanmissie je niet opwindt, hoe zit het dan? Mars Direct? De minutieus gebudgetteerde kale architectuur voor een bemande missie naar Mars en terug zou ongeveer $. kosten50 miljard. Als NASA vijf jaar aan het vooruitzicht heeft besteed, is het verre van onbereikbaar.

Dus nu we zien wat we hadden kunnen kopen... wat hebben we in plaats daarvan met het geld gedaan?

Stations en shuttles

Laten we het hebben over het ISS.

Het ISS werd gesubsidieerd door het uit te spreiden over vele landen, die allemaal zouden profiteren van de PR en het onderzoek dat eruit voortkwam. De uitsplitsing van de kosten zijn verhelderend.

De VS gaven $ 72,4 miljard uit om de onderdelen van het station te bouwen en $ 50,4 miljard om het in een baan om de aarde te brengen, voor een totale uitgave van $ 120,8 miljard. De investeringen van Rusland, Japan, de EU en Canada bedragen samen slechts $ 24 miljard. Tot zover het 'spreiden van de kosten'

Hoe efficiënt is het ISS in vergelijking met eerdere ruimtestations?

Het ISS is een scherpe afwijking van eerdere ruimtestations. Het is opgebouwd uit kleinere modules in een complexere configuratie dan eerdere "single-room" stations. Dit is interessante technologie, maar duur.

Onmiddellijk na het einde van het Apollo-programma gelanceerd, kostte ons eerste station (“Skylab”) $ 10 miljard in moderne dollars om te bouwen. Het had een intern volume van ongeveer 360 meter in blokjes. Het ISS kostte ongeveer $ 150 miljard met een volume van 907 kubieke meter. De VS hadden 30 miljard dollar kunnen uitgeven en drie modules van Skylab-formaat kunnen lanceren en een station kunnen bouwen dat groter is dan het ISS voor minder dan een vierde van de kosten. De overgebleven $ 90 miljard had een reis naar Mars en twintig maanmissies kunnen betalen.

Denk aan de spaceshuttle zelf - de meest zichtbare vorm van ruimteverkenning sinds het Apollo-programma. NASA geloofde dat door een herbruikbaar ruimtevliegtuig te bouwen, het mogelijk zou zijn om de kosten van het verplaatsen van mensen en vracht naar Low Earth Orbit te verlagen.

Ruimtevliegtuigen zijn een kolossale mislukking geweest in termen van het verlagen van de lanceringskosten - de toegevoegde massa en complexiteit doen alle voordelen van herbruikbaarheid meer dan teniet. Wegwerpvoertuigen in oude stijl, zoals de Russische Proton, kosten ongeveer $ 2300 per pond vracht. De shuttle kost ongeveer $ 8000 per pond, meer dan het drievoudige van de kosten.

Erger nog, het complexe hitteschild en de behoefte aan secundaire boosters maakten de shuttle gevaarlijk als ruimtevaartuig. Van de vijf shuttles explodeerden er twee, en 1,5% van de missies eindigde in doden.

Het falen van de shuttle als kostenbesparende maatregel moet al vroeg in het ontwerpproces duidelijk zijn geweest, maar NASA ging door met het uitvoeren van het shuttleprogramma van 1981 tot 2011. Dat is drie decennia aan gruwelijk afval. De kosten van het shuttleprogramma $ 209 miljard. Het bespaarde geld gewoon door voertuigen te gebruiken die we al hadden zou nu meer dan $ 100 miljard bedragen. Dat is genoeg om twee keer naar Mars en terug te gaan, en op de rode planeet laarzen op de grond te zetten om fundamentele vragen over de oorsprong van het leven te beantwoorden.

NASA is tot het idee gekomen dat het shuttleprogramma een vergissing was. In 2005, NASA-chef Michael Griffin vertelde USA Today

"Het is nu algemeen aanvaard dat dit niet het juiste pad was […] We proberen nu het pad te veranderen terwijl we zo min mogelijk schade aanrichten."

Wat zou er mogelijk zijn geweest zonder het shuttleprogramma?

Overweeg het Dragon-voertuig van SpaceX, een modernisering van de meer traditionele raketontwerpen. De Dragon V1 kan dragen 13,228 pond vracht, tegen een nettoprijs van ongeveer $13 miljoen, of iets minder dan $ 1000 per pond - acht keer minder dan de shuttle en minder dan de helft van de kosten van de oude Proton. Dit is een voertuig dat pas een paar jaar in ontwikkeling is en is gemaakt met een klein deel van het budget van NASA. De volgende iteratie, de Dragon V2, die herbruikbaar zal zijn, zal naar verwachting de prijs veel verder verlagen (misschien tot minder dan $ 500 per pond).

De Dragon V2 zal een eenvoudige en robuuste, gom-druppelvormige terugkeercapsule gebruiken van het soort dat door alles wordt gebruikt, van het Gemini-programma tot de Soyuz. De innovatie is het gebruik van kleine raketten om de capsule een gecontroleerde landing te laten maken in plaats van een splashdown, een functie die ze pionierden met het "sprinkhaan"-prototype. Dit is veel eenvoudiger dan proberen een ruimtevliegtuig te bouwen, en waarschijnlijk veel goedkoper.

Het gemeenschappelijke thema hier zou "valse vooruitgang" kunnen worden genoemd. NASA heeft een verbazingwekkende hoeveelheid geld verspild aan het nastreven van technische "vooruitgang" die geen verbeteringen waren. Ruimtevliegtuigen en modulaire ruimtehabitats zijn geen goede ideeën in de echte wereld.

Misschien is een probleem dat NASA niet de corrigerende invloed van marktdruk heeft. Marktkrachten hebben de neiging om dit soort verspilling te elimineren, aangezien concurrenten met betere, goedkopere technologie winnen. In een bloeiende markt voor ruimteverkenning zouden ruimtevliegtuigen een vergeten voetnoot blijven, de Nintendo Virtual Boy 4 Nintendo-producten die hun tijd ver vooruit warenNintendo is altijd een innovatief bedrijf geweest, maar zelfs hun minder bekende producten waren hun tijd vooruit. Lees verder van lanceervoertuigen.

NASA is ook kwetsbaar voor politieke druk van kortzichtige aard. Ruimtevliegtuigen kijk zoals de toekomst als je een politicus bent die nog nooit een technische opleiding heeft gevolgd. Misschien kunnen ze zich voorstellen dat hun kleinkinderen op een dag op een luchthaven aan boord klimmen, zodat ze het programma over de klachten van ingenieurs heen duwen. Een ruimtestation bouwen in samenwerking met vier andere landen klinkt als een geweldig idee, op voorwaarde dat je een politicus bent die meer geïnteresseerd is in krantenkoppen dan in wetenschap. De NASA van de afgelopen veertig jaar is een levendig voorbeeld van wat er gebeurt als je de politiek de plaats laat innemen van wetenschappelijke voorzichtigheid.

Wie heeft de Space Opera vermoord?

Mensen reageren emotioneel op kritiek op NASA. Laat me verduidelijken dat deze kritiek niet voortkomt uit een haat tegen ruimteverkenning. Ik ben niet boos over de belastingdruk die NASA oplegt, die minimaal is. Ik ben boos dat we niet zoveel ruimteverkenning krijgen als we zouden kunnen zijn voor het geld dat we uitgeven. Sommige mooie en fascinerende dingen Ervaar ruimteverkenning in 3D bij NASA-visualisatiesBen jij een mede-ruimteverkenner? Als je de kans zou krijgen om te ervaren hoe het is om astronaut te zijn, of zelfs een van de vele technische ondersteuningsploegen die ruimteverkenning ondersteunen, zou je dan... Lees verder is uit de ISS- en shuttleprogramma's gekomen. Het is gewoon triest om te denken aan wat had kunnen zijn.

De recente explosie van vooruitgang in de ruimtevaart komt niet van NASA, maar van een handvol kleine, particuliere bedrijven met een sterk winstoogmerk om kosten te verlagen, en een ideologische toewijding aan de zaak van betaalbare ruimte verkenning.

SpaceX ontdaan van alle PR-glitter het is spannend Elon Musk vs. Richard Branson: de race om goedkoop satellietinternetMeer dan vier miljard mensen hebben geen toegang tot internet. Hoe lossen we dat op? Het antwoord ligt boven ons hoofd... Lees verder . De oprichter en eigenaar, Elon Musk, beschouwt het als een heroïsche poging om de mensheid tegen uitsterven te beschermen.

“Het is grappig, niet iedereen houdt van de mensheid. Ofwel expliciet of impliciet, sommige mensen lijken te denken dat mensen een plaag zijn op het aardoppervlak. Ze zeggen dingen als: “De natuur is zo prachtig; het is altijd beter op het platteland waar geen mensen in de buurt zijn.” Ze impliceren dat de mensheid en de beschaving minder goed zijn dan hun afwezigheid. Maar ik zit niet op die school. Ik denk dat we de plicht hebben om het licht van bewustzijn te behouden, om ervoor te zorgen dat het in de toekomst blijft bestaan."

Musk is slechts de meest recente drager van deze filosofie van ruimteverkenning. Wetenschappers beschouwen ruimteverkenning al honderden jaren als een morele verplichting. In 1610 schreef Kepler aan Galileo over de mogelijkheid van menselijke reizen naar de recent ontdekte andere planeten van het zonnestelsel.

“Laten we schepen en zeilen maken die aangepast zijn aan de hemelse ether, en er zullen genoeg mensen zijn die niet bang zijn voor de lege woestenij. In de tussentijd zullen we, voor de dappere luchtreizigers, kaarten van de hemellichamen maken.”

Dat is de droom die Galileo, Werner Von Braun en Elon Musk dreef - en het is een droom die eindelijk begint uit te komen. Tegenwoordig verleggen particuliere ruimtevaartbedrijven de grenzen van wat mogelijk is. Publiek belang in de ruimte bestaat duidelijk Kunnen we bijdragen aan ruimteverkenning? Deze 7 online tools zeggen dat we het kunnenEn de man op de stoep? De middelbare scholier in de bètaklas? De moeder die er ooit van droomde zich aan te kleden voor een ruimtevlucht? Blijven dromen zo, of kunnen ze bijdragen aan... Lees verder , en zoals de hausse bewijst - dat geldt ook voor het geld. Wat nodig is, is de politieke en institutionele wil om grote risico's te nemen zonder de praktische bruikbaarheid uit het oog te verliezen. Dit houdt in dat enkele minder ambitieuze projecten die al in gang zijn, moeten worden opgegeven, wat controversieel zal zijn.

Het zal ook de moeite waard zijn. Er staat hier veel op het spel: als we toestaan ​​dat de nieuwe ruimtevaart uit de hand loopt, wacht ons nog tientallen jaren achterlijke wetenschap, ijdelheidsprojecten, verspild geld en verspilde ambities.

Ik kan me niets deprimerenders voorstellen.

Afbeeldingscredits: NASA Space Shuttle Endeavour, door Andrew Adams, Schema Sovjet Spaceshuttle, Steve Jurvetson, CATS geïnstalleerd op ISS, door GSFC, Amerikaanse oostkust 's nachts vanuit ISS, NASA's Earth Observatory, Schaduw van de maan door James Jordan, Apollo 11 Oost-kraterpanorama door GSFC, rode draak door SpaceX, SpaceX Dragon door Kevin Gill