Återvända till månen har varit den mörka drömmen för många forskare och astronauter. Ända sedan Apollo-programmet kulminerade med att de första astronauterna satte foten på månen den 20 juli 1969 har vi letat efter sätt att gå tillbaka till månen ... och stanna där. Under den tiden har flera förslag utarbetats och behandlats. Men i alla fall misslyckades dessa planer, trots de modiga orden och djärva löften.
I en workshop som ägde rum i augusti 2014 träffade emellertid representanter från NASA Harvard-genetikern George Church, Peter Diamandis från X Prize Foundation och andra parter som investerade i rymdutforskning för att diskutera lågprisalternativ för att återvända till månen. Artiklarna, som nyligen gjordes tillgängliga i en specialutgåva av Nytt utrymme, beskriv hur en bebyggelse skulle kunna byggas på månen fram till 2022 och för den relativt låga kostnaden på 10 miljarder dollar.
Enkelt uttryckt finns det många fördelar med att etablera en bas på månen. Förutom att tillhandahålla tankstationer som skulle raka miljarder av framtida rymduppdrag - speciellt till Mars, som är planerade för 2030-talet, skulle de ge unika möjligheter för vetenskaplig forskning och testning av ny teknik. Men planer på att bygga en har konsekvent hindrats av två viktiga antaganden.
Den första är att finansiering är det största hinderet att övervinna, vilket är förståeligt med tanke på de senaste 50 år av rymdmissionskostnader. För att sätta det i perspektiv skulle Apollo-programmet kosta skattebetalarna cirka 150 miljarder dollar i dagens dollar. Samtidigt var NASA: s årliga budget för 2015 cirka 18 miljarder dollar medan 2016 beräknas uppgå till 19,3 miljarder dollar. På de dagar då rymdutforskningen inte är en fråga om nationell säkerhet är det säkert att pengarna är knappare.
Det andra antagandet är att ett presidentmandat att ”återvända till månen för att stanna” är allt som behövs för att övervinna detta problem och ställa nödvändiga budgetar tillgängliga. Men trots upprepade försök har inget mandat för förnyad mån- eller rymdutforskning löst problemet. Kort sagt, utrymmeutforskning hindras av konventionellt tänkande som förutsätter massiva budgetar som behövs och att förvaltningar helt enkelt behöver göra dem tillgängliga.
I själva verket tillåter ett antal framsteg som gjorts under de senaste åren uppdrag som skulle kosta betydligt mindre. Detta, och hur en månbase skulle kunna vara en fördel för rymdutforskning och mänsklighet, var ämnena i diskussionen vid workshopen 2014. Som NASA-astrobiolog Chris McKay - som redigerade Nytt utrymme tidningsserie - berättade för Space Magazine via e-post, en av de viktigaste fördelarna med en kostnadseffektiv bas på månen är att det kommer att föra andra uppdrag till överkomliga priser.
"Jag är intresserad av en långsiktig forskningsbas på Mars - inte bara en kortvarig mänsklig landning," sade han. ”Att etablera en forskningsbas på månen visar att vi vet hur vi gör det och kan göra det på ett hållbart sätt. Vi måste komma ifrån den nuvarande situationen där kostnaderna är så höga att en bas på månen, ett mänskligt uppdrag till Mars och ett mänskligt uppdrag till en asteroide är ömsesidigt exklusiva. Om vi kan sänka kostnaderna med 10 gånger eller mer kan vi göra dem alla. ”
Det centrala i detta är flera viktiga förändringar som har ägt rum under det senaste decenniet. Dessa inkluderar utvecklingen av rymdlanseringsverksamheten, vilket har lett till en total minskning av kostnaden för enskilda lanseringar. Framväxten av NewSpace-industrin - det vill säga en allmän term för olika privata kommersiella flyg- och rymdföretag - är en annan, som nyligen har gjort tekniska framsteg och hittat applikationer för dem i rymden.
Enligt McKay kommer dessa och andra tekniska utvecklingar att hjälpa till att lösa budgetfrågan. ”Utöver lanseringskostnaderna är de nyckeln till att sänka kostnaderna för en bas på månen att använda tekniker för hållbarhet som utvecklas på jorden. Mina favoritexempel är 3D-utskrift, elbilar, autonoma robotar och återvinningstoaletter (som den blå avledningstoaletten). ”
Alexandra Hall, före detta seniordirektör för X Prize Foundation och en av seriens huvudförfattare, uttryckte också vikten av nya tekniker för att göra denna månbase funktionell. Som hon berättade för Space Magazine via e-post kommer dessa att ha betydande fördelar här på jorden, särskilt under de kommande decennierna där ökningar i befolkningen kommer att sammanfalla med minskade resurser.
"Framstegen inom livsstöd och stängd livslängd som är nödvändig för att upprätthålla livet under långa perioder på månen kommer utan tvekan att ge positiva spin offs som gynnar både miljön och vår förmåga att leva med förändrat klimat och minskande resurser," sade hon. "Om vi kan ta reda på hur vi bygger strukturer med det som redan finns på månen, kan vi använda den tekniken för att hjälpa oss skapa infrastruktur och skyddslösningar av material på plats på jorden. Om vi kan använda sten som är där, kan vi kanske undvika att transportera asfalt och tegel över hela världen! "
En annan viktig aspekt av att göra en månbase kostnadseffektiv var potentialen för internationella partnerskap liksom de mellan den privata och offentliga sektorn. Som Hall förklarade det:
”Även om det kommer att finnas kommersiella marknader för eventuella frukter av våra månforskningsarbeten, kommer de inledande marknaderna troligen att domineras av regeringar. Den privata sektorn är bäst i stånd att svara på sätt som ger kostnadseffektiva och konkurrenskraftiga lösningar när regeringar specificerar och förbinder sig till långsiktiga prospekteringsmål. Jag tror att en vinst på Google Lunar XPRIZE kommer att skölja ut andra privata och kommersiella partners för att bedriva en permanent bosättning på månen, vilket kan förmörka behovet av betydande statligt deltagande. När ett litet företag har visat att det faktiskt är möjligt att komma till månen och vara produktiv, gör det möjligt för andra att börja planera nya affärer och ansträngningar. ”
När det gäller var denna bas kommer att gå och vad den kommer att göra, beskrivs det i förordets artikel, "Mot en lågkostnadsavsättning". I huvudsak skulle den föreslagna månbasen existera vid en av polerna och skulle modelleras på den amerikanska Antarktisstationen på Sydpolen. Det skulle drivas av NASA eller ett internationellt konsortium och hysa en besättning på cirka 10 personer, en blandning av personal och fältforskare som skulle roteras tre gånger om året.
Aktiviteter på basen, som skulle biträdas av autonoma och fjärrstyrda robotanordningar, skulle centrera sig om att stödja fältforskning, främst av doktorander som utför avhandlingsarbete. En annan nyckelaktivitet för invånarna skulle vara att testa teknik och programförebyggande program som kan tas i bruk på Mars, där NASA hoppas skicka astronauter under de kommande decennierna.
Flera gånger över i serien betonas det att detta kan göras för en relativt låg kostnad på 10 miljarder dollar. Denna övergripande bedömning framgår av artikeln ”En sammanfattning av den ekonomiska bedömningen och systemanalysen av en evolvabel månarkitektur som utnyttjar kommersiella rymdförmåga och offentlig-privat partner”. Som det avslutas:
”Baserat på erfarenheterna från nyligen genomförda NASA-programinnovationer, som COTS-programmet, kanske en mänsklig återkomst till månen inte är så dyr som tidigare trott. USA kan leda till att människor återvänder till månens yta inom 5–7 år från myndighet att fortsätta till en uppskattad total kostnad på cirka 10 miljarder dollar (–30%) för två oberoende och konkurrerande kommersiella tjänsteleverantörer, eller cirka 5 miljarder dollar för varje leverantör med hjälp av partnerskapsmetoder. ”
Andra frågor som diskuteras i serien är basens placering och dess livssupportsystem. I artikeln med titeln "Webbplatsval för månens industrialisering, ekonomisk utveckling och bosättning" är fallet gjord för en bas i antingen norra eller södra polära regionen. Skriven av Dennis Whigo, grundare och VD för Skycorp, identifierar artikeln två potentiella platser för en månbas, med hjälp av inputparametrar utvecklade i samråd med riskkapitalister.
Dessa inkluderar frågorna om tillgång till kraft, lågkostnadskommunikation över stora områden, tillgänglighet av möjliga vatten (eller vätebaserade molekyler) och andra resurser och ytmobilitet. Enligt dessa bedömningar är den norra polära regionen en bra plats på grund av dess stora tillgång till solkraft. Sydpolen identifieras också som en potentiell plats (särskilt i Shackleton-krateret) på grund av närvaron av vattenis.
Till sist undersöker serien frågan om ekonomiska möjligheter som kan ha långtgående fördelar för människor här på jorden. Den främsta bland dessa är potentialen för att skapa rymdssolkraft (SSP), ett koncept som har utforskats som en möjlig lösning på mänsklighetens beroende av fossila bränslen och gränserna för jordbaserad solkraft.
Medan jordbaserade solfångare begränsas av meteorologiska fenomen (dvs väder) och jordens dagliga cykel (natt och dag), skulle solfångare som är placerade i omloppsbana kunna samla energi från solen dygnet runt. Frågorna om kostnader för lansering och trådlös energiöverföring gör detta alternativ ekonomiskt oattraktivt.
Men som anges i ”Lunar-Based Self-Replicating Solar Factory”, skulle etablering av en fabrik på månen kunna minska kostnaderna med en faktor på fyra. Denna fabrik kunde bygga solenergisatelliter av månmaterial genom att använda ett självreplikerande system (SRS) som kan konstruera kopior av sig själv och sedan distribuera dem i geostationär jordbana via en linjär elektromagnetisk accelerator (aka Mass Driver).
Ett övergripande tema i serien är hur en månbase skulle ge möjligheter till samarbete, både mellan den privata och offentliga sektorn och olika nationer. ISS används upprepade gånger som ett exempel, som har haft stor nytta av det senaste decenniet av program som NASA: s Commercial Orbital Transportation Services (COTS) - vilket har varit mycket framgångsrikt med att skaffa kostnadseffektiv transporttjänst till stationen.
Det är därför förståeligt varför NASA och de företag som har gynnats av COTS vill utvidga denna modell till Månen - i det som ofta kallas Lunar Commercial Orbital Transfer Services (LCOTS) -program. Bortsett från att etablera en mänsklig närvaro på månen, genomförs denna strävan med kunskap om att den också kommer att driva utvecklingen av teknik och kapacitet som kan leda till en överkomlig för Mars under de kommande åren.
Det är säkert en spännande idé: återvända till månen och lägga grunden för en permanent mänsklig bosättning där. Det är också spännande när man tänker på det större sammanhanget av rymdutforskningen, hur en bas på månen kommer att hjälpa oss att nå längre in i rymden. Till Mars, till Asteroidbältet, kanske till det yttre solsystemet och därefter.
Och med varje steg kommer möjligheterna till resursanvändning och vetenskaplig forskning att utvidgas i enlighet därmed. Det kan låta som saker av drömmar; men sedan igen, så gjorde tanken att sätta en man på månen före slutet av 1960-talet. Om det är en sak som den speciella upplevelsen lär oss, är det att det att sätta fot på en annan värld lämnar varaktiga fotavtryck!
