Bildkredit: NASA
Den 14 januari höll president George Bush ett anförande vid NASA: s huvudkontor med en ny strategisk inriktning för den amerikanska rymdbyrån. Medan några av de ursprungliga idéerna för att genomföra den nya rymdpolitiken kan och bör förbättras väsentligt, representerar politiken totalt sett ett betydande och lång försenat steg i rätt riktning för det amerikanska rymdprogrammet. Styrelsekommittén för Marsföreningen välkomnar därför den nya politik som presenteras i presidentdirektivet med titeln "En förnyad anda av upptäckt," och uppmanar kraftigt kongressen att tillhandahålla de begärda medlen för de första stegen som begärs för programmet under nästa budgetår.
Nedan presenteras vår analys av de viktiga styrkorna och de områden som krävs för att förbättra den nya policyn.
Analys
Som nämnts erbjuder den nya Bush-rymdpolitiken både möjligheter och fallgropar för dem som är intresserade av att främja mänsklig utforskning och expansion till rymden i allmänhet och Mars i synnerhet. Även om det inte representerar starten för ett faktiskt Moon / Mars-program, eftersom nästan alla allvarliga utgifter för andra hårdvarussystem än besättningskapseln skjutas upp till administrationer som träder i kraft 2009 eller därefter, rensar det faktiskt grunden för att inleda sådana ett program om 2009 års administration skulle vara så benägen. Det ger också en viss mängd fri energi som, om den hanteras korrekt under perioden 2004–2008, skulle kunna användas för att försäkra uppkomsten av ett kraftfullt mänskligt prospekteringsinitiativ inom tidsramen för 2009 års administration.
I sitt tal omdefinierade Bush syftet med det amerikanska rymdprogrammet som "etablering av en mänsklig närvaro i hela solsystemet." Detta uttalande kan tyckas för vissa vara en retorisk blomstra, men det har faktiskt en viktig konkret programmatisk betydelse, eftersom det legitimerar NASA: s utgifter för att stödja teknologiutveckling för mänsklig utforskning av månen och Mars. Sådana utgifter var förbjudna under tidigare saker, och de senaste tio åren måste teknologer som söker finansiering för viktiga mänskliga mån / Mars-prospekteringstekniker motivera dem genom att argumentera för deras värde för andra etablerade program, till exempel det JPL-ledda robotutforskningsprogrammet eller ISS. Detta har gjort det omöjligt att erhålla tillräcklig finansiering för många tekniker, såsom planetariskt resursutnyttjande (ISRU), och har lett till katastrofer som det lovande JSC-ledda uppblåsbara bebyggelsesprogrammet Transhab, som avspeglades när upptäckten att planetariska undersökningsteknikarbete utfördes under ISS-täckning vilket ledde till annullering av kongresspersonalen. Det är av detta skäl som Marsföreningen har haft sedan dess grundkonvention 1998 kämpade för att inrätta en NASA-linje för att stödja utveckling av mänsklig prospekteringsteknik, så att sådan aktivitet skulle kunna äga rum öppet. Bushs initiativ uppnår fullt ut detta mål med hälsosamma initiala programfinansiering. Av denna anledning, om ingen annan, måste Bushs drag ses som en extremt positiv utveckling.
Den nya politiken kommer också att skapa en programorganisation vid NASA: s huvudkontor, kallad kod T, som avsevärt kommer att höja nivån på NASA: s ansträngningar för att utveckla effektiva planer för planering av mänskliga planeter. Detta är också en välkommen utveckling.
Dessutom ger Bush-politiken också en grund för att inkludera krav på forskning om mänsklig utforskning inom utformningen av robotplanetuppdrag. I slutet av nittiotalet försökte företrädare för kontoret för mänskliga prospekteringsuppdrag vid JSC utnyttja flygmöjligheter ombord på JPL-ledda robotundersökningar från Mars, men eftersom JSC: s forskare varken hade ett mandat eller pengar, hade de varken kraft eller medel för att säkerhetskopiera deras förfrågningar och behandlades i enlighet därmed. Enligt den nya rymdpolitiken bör både ett mandat och medel vara tillgängliga för att stödja mänsklig prospekteringsrelaterad forskning och teknikflygförsök ombord på robotmånar och planetariska rymdfarkoster. Detta kan möjliggöra att sådana nyttolaster antingen flyger som betalande kunder ombord på JPL / Code S-sponsrade vetenskapliga rymdskepp, eller alternativt stödja finansieringen av mänskliga prospekteringsprogramstyrda robotlandare vars huvuduppdrag skulle vara att tillhandahålla teknisk data för det mänskliga prospekteringsprogrammet, med andra vetenskapliga nyttolaster på plats tillgänglig.
Bush-politiken identifierar också var de medel som krävs för att stödja ett verkligt mänskligt prospekteringsinitiativ kommer från, för att vända om omdirigering av befintliga rymdfärjan och ISS-budgetar. För närvarande rymmer Shuttle-budgeten cirka 4 miljarder dollar per år, medan ISS-budgeten är mellan en och två miljarder. Totalt $ 5- $ 6 miljarder per år är mer än tillräckligt för att få människor till både månen och Mars inom tio år efter det faktiska programstart. Således kan initiativet göras inom den befintliga NASA-budgeten på cirka 16 miljarder dollar per år i 2004-dollar, en nivå som har funnits stödbar av presidenter och kongresspartier majoriteter för båda politiska partier under de senaste fyra presidentperioden. Således är den finansiella grunden för programmet tydlig och är inte en budget-buster eller på något sätt fantastiskt.
I sitt tal bjöd presidenten alla länder att gå med USA för att fortsätta det föreslagna programmet. Vi välkomnar detta uttalande, eftersom vi helt är överens om att utforskningen och bosättningen av solsystemet är ett stort mål som kan hjälpa till att föra samman mänskligheten, ett som är värt och kräver mobilisering av de bästa talangerna för alla folk i jorden.
Av olika politiska och diplomatiska skäl försenar Bush-politiken utfasningen av Shuttle och ISS fram till 2010, vilket försenar en betydande start av mänskligt utforskningsprogram fram till ungefär den tiden. Därför placeras valet om man verkligen ska starta ett mänskligt prospekteringsprogram för månen eller Mars, och vad dess takt eller mål ska vara, i händerna på 2009 års administration.
Förtjänsten av detta beslut kan diskuteras. En nyckelpunkt är dock att 2009 års administration kommer att ha ett val. Genom att tydliggöra att det grundläggande syftet med det mänskliga rymdflygprogrammet är att låta människor flyga över rymden (Apollo-tidens vision) för att utforska andra världar, snarare än att låta människor uppleva rymden (Shuttle-eravisionen), Bush-politiken ( borde det upprätthållas av antingen hans omval eller enighet i denna fråga om en alternativ 2005-administration) utesluter effektivt NASA: s åtagande till en andra generationens Shuttle (? Shuttle 2?) som sitt nästa stora program. Så sent som för några månader sedan projicerade betydande fraktioner inom rymdpolitiska kretsar på både kongressen och NASA ett sådant Shuttle 2-program som byråns nästa stora projekt efter ISS. Om det hade inträffat skulle framtiden ha sett så här ut: det nuvarande decenniet skulle konsumeras med att återföra Shuttle till flyget och bygga ISS. Nästa årtionde skulle ägnas åt att förlänga Shuttle och utveckla Shuttle 2. 2020-talet skulle då vara en upprepning av 1980-talet och försöka göra Shuttle 2 operationell, vilket skulle leda till ett beslut 2030 om nästa stora projekt , vilket antagligen skulle ha varit ISS-2. Tack och lov, den här? Groundhog Day? scenariot för evig stagnation i rymden har nu uteslutits.
Beslutet att lägga ansvaret för genomförandet och därmed kontrollen av programmet till administrationen 2009 lovar att göra de kommande fem åren till en extremt intressant tid för rymdförespråkare. I sitt tal definierade Bush mänsklig expansion i solsystemet som NASA: s mål och poserade idén om en månbase som initierades år 2020 som den strategi för vilken detta mål kan nås. Det är en plan, men de kommande fem åren kommer andra planer att läggas fram för den politiska klassen att betraktas som effektiva medel för att uppnå det önskade övergripande målet med maximal hastighet, tillförlitlighet och till lägsta kostnad. Den stora debatten om vad vår strategi för att nå månen och planeterna borde vara har därför inte avslutats av Bushs tal, utan öppnats.
Segern i denna sunda idékamp kommer att gå till de människor som övertygar spelarna, inte bara i dag, utan 2009 och därefter, om meriterna med sina koncept. Marsföreningen välkomnar denna utmaning och kommer att försöka aktivt delta i denna diskussion för att bidra med sin tekniska expertis och för att förmedla den politiska klassen, det tekniska samhället, pressen och allmänheten att inom ramen för den nya rymdpolitiken , att den mänskliga utforskningen av Mars på kort sikt är genomförbar, prisvärd och verkligen värdig de ansträngningar och risker som krävs.
Vid övergången från ett slags rymdprogram till ett annat bör alla ansträngningar göras för att förhindra onödiga säkerhetsskador på värdefulla delar av det gamla programmet. Det beslut som tillkännagavs av NASA: s huvudkontor i slutet av förra veckan att överge det planerade Shuttle-uppdraget för att uppgradera och reboostra Hubble Space Telescope (HST) är ett exempel på den typ av misstag som måste undvikas. Cosmic Origins Spectrograph och Widefield Camera 3 som är utformade för att få HST till dess fulla potential har redan byggts och testats och lovar en enorm vetenskaplig återgång vid leverans till bana. Om Bush-planen skulle ställa ner Shuttle omedelbart och spara de 24 miljarder dollar som krävs för att driva den fram till 2010 för att initiera Moon / Mars-programmet med betydande finansiering omedelbart, skulle det vara en sak. Men med tanke på beslutet att återföra Shuttle till flyget skulle avbrytande av Hubble-uppgraderingen bara spara cirka 200 miljoner dollar, eller 1% av Shuttle-programmets budget, samtidigt som det förstör cirka 90% av dess vetenskapliga värde. Detta är extremt dumt.
Säkerhetsargument tvättas inte heller; om Shuttle är tillräckligt säker för att flyga till ISS, är det säkert nog att utföra sitt uppdrag till Hubble. Även om Shuttle-uppdrag till Hubble kanske saknar ISS: s säkra tillflyktsort, låter Hubble-flygets låg lutning möjliggöra lansering av aborter till varma tropiska vatten, där chanserna för överlevnad av besättningen är mycket bättre än i den frigida nordatlanten webbplatser som krävs av ISS-lanseringar. Dessutom är det svårt att förstå hur ett byrå som är för riskabelt att utföra ett Shuttle-uppdrag till Hubble eventuellt kan vara allvarligt när man överväger ett uppdrag till Månen eller Mars.
Uppsägningen av Hubble-uppdraget kan alltså endast beskrivas som ett allvarligt misstag, uppenbarligen begått i namnet på önskan att verka "avgörande?" genom att bryta från det gamla paradigmet till förmån för det nya. Utöver den skada som astronomin gjort, skulle det vara mycket dåligt för spädbarnens nya rymdpolitik att börja sitt liv med en så obehaglig rekord. Under inga omständigheter bör den påstådda förestående tillgängligheten av rymdteleskopet James Webb godtas som ett skäl för att överge Hubble heller. Det skulle vara att upprepa misstaget som NASA gjorde när han övergav Saturn V för den förment överlägsna Shuttle, eller Skylab för ISS? fel som sätter tillbaka rymdprogrammet med årtiondenars tid på tiotals miljarder dollar. Om NASA: s ledarskap inte kommer att se anledning i denna fråga, bör kongressen vidta kraftfulla åtgärder för att vända detta mycket dåliga beslut.
Tekniska frågor
Det rätta sättet att göra ett program vars mål omfattar både en permanent månbasis och den mänskliga utforskningen av Mars är att designa en uppsättning transportmaskinvara som kan uppnå mänskliga Marsuppdrag, en modifierad modulär underuppsättning som kan användas för att stödja månaktiviteter. Att närma sig problemet på detta sätt kan spara mycket tid och pengar, eftersom bara en hårdvarusats behöver utvecklas istället för två. Det maximerar också månens värde som en testplats för Mars, eftersom man under denna strategi för Moon-uppdrag kommer att göras med hjälp av Mars-hårdvaran och tjänar direkt för att skaka ut den. Under förutsättning att detta är det angripna tillvägagångssättet, skulle ett program som initierades 2009 lätt kunna uppnå pilotstyrd månlandning 2015 och starta den första mänskliga Mars-expeditionen år 2018. Uppbyggnaden av en permanent månbase och fortsatta Mars-uppdrag kunde då ske samtidigt. Eftersom det i varje fall bara är möjligt att lansera till Mars vartannat år, är konsekvenserna av ett löpande samtidiga program helt enkelt att startprogrammet för månprogrammet skulle reduceras något under Mars-lanseringsåren. Samtidiga lanseringsprogram skulle också tjäna till att minimera lanseringskostnaderna genom att maximera produktionen av boosterproduktionslinjerna, eftersom kostnaden för att driva en anläggningsfabrikstillverkning endast ökar marginellt med en högre produktionsgrad. För att använda en vardaglig analogi krävs det mycket lite extra arbete att laga två biffar istället för en, förutsatt att du lagar dem båda samtidigt. Vid tillverkning av lanseringsfordon har denna kökparabel ännu större kraft, eftersom arbetskraftskostnaderna dominerar överväldigande materialens.
Inom ramen för ett sådant välplanerat Moon / Mars-program finns det vissa tekniker som är viktiga. Vi adresserar endast två av de mest kritiska, tunga lyftförstärkarna och ISRU.
Tunga lyftförstärkare
Den viktigaste tekniska instrumenten som krävs för att göra månbaser och Mars-uppdrag genomförbara är ett tungt lyftfordon med en vätgas / syreövervåg som kan kasta nyttolast i 50-tonsklassen på Trans-lunar eller Trans-Mars-injektion. Detta är den förmåga som påvisades under 1960-talet av Saturn V. När ett sådant fordon är tillgängligt kan man enkelt åstadkomma rundresa Lunar-uppdrag eller envägsleverans av livsmiljöer och andra tunga nyttolaster till månens yta med en enda lansering. Piloterade Mars-uppdrag kan också utföras med hjälp av flera diskreta Trans-Mars-lanseringar av ett sådant system, utan montering på bana, vilket visas av Mars Direct-planen (Zubrin och Baker, 1990), Stanford Mission-planen (Lusignan, et al. 1992), eller JSC Design Reference Mission 3 (Weaver et al, 1994).
Sådana lanseringssystem av klass Saturn V kan lätt skapas vid denna punkt antingen genom att konvertera Shuttle-startstacken genom eliminering av omloppsbotten och dess ersättning med ett LOx / H2-övre steg, eller genom att skapa nya, flytande framdrivningsförstärkningssystem. Mars Society visade nyligen planer av ett större flyg- och rymdföretag för att utveckla sin befintliga linje med medelhissförstärkare för att skapa en familj av modulära tunga lyftförstärkare med nyttolaster som sträcker sig över kvartal, halv och full Saturn V-kapacitet. Baserat på detta företags erfarenhet av tidigare framgångsrika lansering av fordonsutveckling, kunde hela utvecklingsprogrammet för att skapa hela familjen boosters genomföras på fem år med en utvecklingskostnad på cirka 4 miljarder dollar. De återkommande lanseringskostnaderna för Saturn V-systemdesignen var $ 300 miljoner per lansering, eller mindre än $ 1000 / lb för leverans av nyttolast till LEO. Metoderna för att skapa sådana boosterfamiljer är uppenbara för erfarna lanseringsfordonstekniker, och vi är inte i tvivel om att företagets konkurrenter har planer på att skapa liknande hårdvara med jämförbara utvecklingskostnader och scheman.
Påståenden från vissa vitsord motsatt varje undersökningsinitiativ om att en ny kraftig lyftförstärkare skulle kosta tiotals miljarder att utvecklas kan således lätt visas att de faktiskt inte har någon grund. Sådana tunga liftfordon skulle också ha många tillämpningar utanför det mänskliga prospekteringsprogrammet.
ISRU
Både månbaser och Mars-expeditioner är starkt gynnade genom att använda resursanvändningstekniker (ISRU) -tekniker för framställning av returmotor, mänskliga förbrukningsvaror och fordonsbränslen och syre för användning i utökade uppdrag på en planetyta. Uppdragets massbesparingar för antingen månbaser eller Mars-uppdrag till följd av ISRU har visats i många studier och överstiger avsevärt det som erbjuds av avancerade framdrivningskoncept med mycket högre utveckling och återkommande systemkostnader.
Effektiv ISRU kräver både kemiska bearbetningssystem och pålitliga kraftkällor, för vilka rymdkärnkraftssystem ger det största löfte. Vi berömmer därför administrationen för sitt Prometheus-projekt för att skapa sådana rymdkärnsystem. Vi noterar emellertid att fram till nu har NASA: s enda tillämpningar för sina rymdkärnkraftssystem varit rymdfarkoster och kärnkraftsdrivning (NEP). Utan att avföra NEP: s viktiga värde för robotuppdrag för yttre solsystem och andra uppdrag som involverar stora hastighetsförändringar som genomförs över längre tidsramar, noterar vi att storleken på NEP-enheter som krävs för att leverera framdrivning för mänskliga utforskningsuppdrag är i storleksordningen 10 000 kilowatt. Däremot, när den används för att producera kemiska drivmedel på planetytor, reduceras den erforderliga reaktorstorleken för att stödja människors utforskning till cirka 100 kilowatt. Detta beror på att en mycket mindre reaktor som är stationerad på en planetyta som producerar drivmedel kan avge energi under en lång tid före flygning, lagra den som kemisk drivmedel, som sedan kan frigöra energin så snabbt som den behövs under flygförhållanden. Uppdragsmassagångarna som uppnås genom sådana ISRU-stödda kemiska framdrivningsalternativ är större än de som NEP erbjuder, medan för inre solsystemuppdrag är flygtiderna mindre (två storleksordningar mindre för Lunar-applikationer). Dessutom kan de ISRU-stödda kemiska systemen inte bara användas för överföring av kretslopp utan också för planetuppstigning.
Medan rymdkärnkraften möjliggör för ISRU, är det således ISRU som kraftigt minskar kostnaderna och ökar värdet på rymdkärnkraften för att stödja människors utforskning. De två teknologierna bör därför drivas parallellt och en lämplig bråkdel av Prometheus-budgeten tillämpas för att föra ISRU-tillämpningar av rymdkärnkraft till flygstatus och för att stödja robotuppdrag som demonstrerar sådan teknik på månen och Mars.
Dessutom bör krav skrivas in i Prometheus-programmet för att försäkra att de utvecklade kraftsystemen är kompatibla för användning på ytan av Månen och Mars, eftersom deras användning på planetytan för att producera drivmedel och förbrukningsvaror är den överlägset mest fördelaktiga metoden för anställa dem för att stödja utforskning av mänskligt rymd på nära håll, och deras makt behövs på ytan för att under alla omständigheter stödja basoperationer.
Både ISRU-teknik och utveckling av tunga lyftstärkare bör därför vara centrala prioriteringar i kod T-ansträngningen under den omedelbara perioden.
Andra system bör utvecklas med liknande oro för maximal gemensamhet för hårdvara och teknik över mån- och Mars-uppdragstillämpningar.
Politiska konsekvenser
Händelsetåget som startas av den nya rymdpolitiken kommer att skapa en beslutspunkt cirka 2009 som kommer att erbjuda tre alternativ för framtida åtgärder. Dessa är;
1. 2009 års administration kunde välja att avbryta Moon / Mars-programmet helt och helt enkelt använda Crew Exploration Vehicle (CEV) som en kapsel som lanseras ovanpå förbrukningsvaror som ett sätt att fortsätta besöka ISS. Detta skulle leda till ett utökat ISS-program av Mir-typ, genomfört till lägre kostnad än möjligt med hjälp av Shuttle-lanseringar, men utan något tydligt syfte. Detta skulle resultera i stagnation i rymden under hur länge ett sådant programmatiskt beslut rådde och sannolikt retrogression på tunga liftar, ISRU och andra program som är nödvändiga för människors utforskning.
2. Administrationen 2009 kunde besluta att fortsätta i enlighet med idén om att bygga en månbase från och med 2020, utan oro för Mars-uppdraget förutom att göra påståenden om att månens upplevelse utan tvekan kommer att vara användbar senare när andra funderar på att åka till Mars. Detta skulle resultera i utvecklingen av mestadels inkompatibel maskinvara för månprogrammet (utom booster), vilket skulle göra det nödvändigt att börja utveckla ett helt nytt hårdvaruset runt 2030, eller eventuellt 2040, med tanke på de budgetmässiga sammansättningar som ett sådant fristående månprogram skulle skapa, vilket gör det troligt att den första Mars-landningen inte skulle inträffa före mitten av 2000-talet. Alternativt, med tanke på det begränsade intresse som upprepas av upprepade dead-end Lunar-expeditioner, kan programmet helt enkelt löpa ut.
3. 2009 års administration kunde besluta att starta ett human to Mars-program, med målet att nå Mars inom tio år, med expeditioner till månen med hjälp av en modifierad delmängd av Mars-flyghårdvaran som börjar runt programåret 7. Eftersom endast en hårdvara ställdes in skulle behöva utvecklas istället för två, och eftersom luftfartens kostnad är lika med tidernas tid representerar detta en mycket lägre kostnadssätt för att uppnå de mål som anges i den nya rymdpolitiken än alternativ (b). Dessutom är det det enda tillvägagångssättet som kommer att leda till att mänskliga upptäcktsresande går på Mars inom någon vuxens arbetslivslängd.
Det är därför absolut nödvändigt att alla som vill se den mänskliga utforskningen av Mars bli en verklighet gör allt han eller hon kan för att kämpa för den djärva kursen som representeras av alternativ C. I labb och ingenjörsorganisationer, i pressen, i klassrummet och kommittérummet, i Arktis och i öknen, i kongresshallarna och i alla platser för allmän opinion från böcker och tekniska artiklar till nyhetsgrupper på internet och radio på sena natten, kommer alla att behöva spela sin roll.
En dörr har öppnats, och en strid av idéer som kommer att avgöra formen för den mänskliga framtiden under många år framöver har nu verkligen gått med. Vart det kommer att leda är upp till oss. Motstridande visioner för två veckor sedan var bara hypotetiska debatter bland rymdaktivister har nu kommit in i centrum för den politiska diskursen. Vi välkomnar utmaningen. Eftersom skälet är vårt vittne och modet är vår vägledning, kommer vi att sejra.
Originalkälla: Mars Society News Release
