Så kan vi allerede komme av jorden og begynne å bygge baser på Månen eller en asteroide? Som fremhevet i et nylig blogginnlegg fra Office of Science and Technology Policy, kan en måte å gjøre det raskt være å bruke ressurser på stedet. Men hvordan kommer vi til og med i gang? Har vi råd til å gjøre det nå, i dette tøffe økonomiske klima?
Space Magazine snakket med Philip Metzger, en tidligere senior forskningsfysiker ved NASAs Kennedy Space Center, som har utforsket dette emnet mye på sin hjemmeside og i publiserte artikler. Han argumenterer for at å gjøre plass på denne måten ville være lik pilegrimene utforsket Nord-Amerika. I den første av en tredelt serie skisserer han begrunnelsen og de første trinnene for å lage den der.
UT: Det er blitt sagt at bruk av ressurser på Månen, Mars eller asteroider vil være billigere enn å frakte alt fra Jorden. Samtidig er det iboende oppstartskostnader når det gjelder å utvikle teknologi for å gjøre denne ekstraksjonen og også sende dette utstyret dit, blant annet. Hvordan forener vi disse to realitetene?
PM: Romindustrien vil ha en enorm tilbakebetaling, men det vil være kostbart å starte. For flere år siden ble jeg frustrert fordi jeg ikke trodde at kommersielle interesser alene ville være nok til å få det i gang i vår generasjon, så jeg stilte spørsmålet, kan vi finne en billig måte for regjeringene i verden (eller filantropister eller andre som kanskje ikke har en umiddelbar kommersiell interesse) for å komme i gang rett og slett på grunn av samfunnsfordelene det vil gi? Det er grunnen til at kollegene mine og jeg skrev avisen "Rimelig hurtig oppstart av romindustri og solsystemanlegg."
Vi tar til orde for en bootstrapping-tilnærming fordi det hjelper med å løse problemet med høye oppstartskostnader og det gjør at menneskeheten kan begynne å høste fordelene raskt, siden vi trenger dem raskt. En bootstrapping-tilnærming fungerer slik: i stedet for å bygge all maskinvaren på Jorden og sende den ut i verdensrommet klar til å begynne å produsere ting, kan vi sende et redusert sett med maskinvare ut i verdensrommet og bare lage litt av det vi trenger. Vi kan sende resten av de produserte delene fra Jorden og kombinere dem med det vi laget i verdensrommet. Over tid gjør vi det til vi utvikler oss til en full produksjonsevne i verdensrommet.
Slik bygde kolonier på jorden seg opp til de til slutt kunne matche industrien til sine hjemland. Pilegrimene hentet for eksempel ikke hele fabrikker fra Europa på Mayflower. Nå tok det hundrevis av år å bygge opp amerikansk industri, men med robotikk og avansert produksjon og med en viss intensjon kan vi få det gjort mye raskere til en rimelig pris. Vi har gjort noen rudimentære modellering av denne oppstartsstrategien, og det ser ut som om det vil være en liten del av vårt årlige rombudsjett, og det kan etablere industrien i løpet av bare tiår.
Det jeg tror er enda viktigere enn kostnadene, er at vi med en bootstrapping-tilnærming kan komme i gang med en gang. Vi trenger ikke å fullføre hele designen og utviklingen på forhånd. Det sprer også kostnadene over tid, slik at de årlige utgiftene er veldig lave. Og det gir oss tid til å utvikle strategien vår, finne ut hva som fungerer og hva som vil ha mer umiddelbar økonomisk tilbakebetaling når vi går videre. Mange mennesker leter etter de umiddelbare måtene å få en tilbakebetaling i verdensrommet, og det er noen gode ideer, og jeg er sikker på at de vil lykkes. Et eksempel er å sette opp en gruvedrift som fyller drivstoff for kommunikasjonssatellitter i geosynkron bane. Disse slags aktiviteter vil bidra til, og vil dra nytte av, innsatsen for å starte industrien i verdensrommet, og de vil generere inntekter for å finansiere sin del av innsatsen.
UT: Hvorfor føler du at månen er et godt sted å starte operasjoner? Hva ville være noen aktiviteter å begynne med der? Hvordan flytter vi derfra til resten av solsystemet?
Da kollegene mine og jeg skrev avisen, var vi fokusert på Månen delvis fordi det var under NASAs Constellation-program for å etablere en månepost. Det er imidlertid like mulig å bruke asteroider nær jord for å starte denne romindustrien, eller å bruke begge deler. Uansett må vi starte romfartsindustri nær jorden. Det vil holde transportkostnadene lave under oppstarten. Det gjør oss også i stand til å jobbe med mye kortere tidsforsinkelse i radiokommunikasjonen, noe som er viktig i de tidlige stadiene før robotikk blir tilstrekkelig automatisert. Ideelt sett vil industrien være helautomatisert; vi vil at roboter skal forberede veien for mennesker å følge.
Imidlertid, hvis vi tror vi vil trenge mennesker under den første oppstarten av industrien - for eksempel for å fikse eller feilsøke ødelagt maskinvare, eller for å gjøre kompliserte oppgaver som roboter ikke kan gjøre ennå - blir det å starte i nærheten av Jorden enda viktigere. Det viser seg at både månen og asteroider er utmerkede steder å starte industrien. Vi vet nå at de har rikelig med vann, mineraler som metaller kan foredles fra, karbon for fremstilling av plast, og så videre. Jeg er glad for at det er selskaper som planlegger å utvikle gruvedrift på begge steder, slik at vi kan se hva som fungerer best.
En annen grunn til å starte industri nær Jorden er slik at den kan ha en tidlig økonomisk tilbakebetaling. Til slutt, når alt inkludert romskip og påfylling av depoter blir laget i verdensrommet av autonom robotikk, blir industrien selvopprettholdende og det vil betale oss ubetydelig tilbake uten ytterligere kostnader. For å komme til dette punktet krever det imidlertid noen seriøse investeringer, og det vil være lettere å gjøre investeringene hvis vi får noe tilbake. Så hva slags tilbakebetaling kan det gi oss på kort sikt? Jeg holder en liste over ideer om hvordan man kan tjene penger i verdensrommet, og det er omtrent 19 elementer på listen, noen sprø og noen ikke så gale. Noen få av de seriøse ideene inkluderer: romsturisme; lage og selge drivstoffer til NASA for undersøkelses- og vitenskapsoppdrag; returmetaller som platina for salg på jorden; og produksjon av reservedeler til andre aktiviteter i verdensrommet.
Noen av de første tingene vi skal gjøre på månen eller asteroider inkluderer å perfeksjonere gruvedriftsteknikker med lav tyngdekraft, lære å lage solceller ut av regolith og lære å utvinne nyttige metaller fra mineraler som ikke vil bli betraktet som “malm” her. på jorden. Alle disse er mulige og krever bare beskjedne investeringer for å få dem til å fungere.
Det vil ta flere tiår med å gjøre romindustrien selvopprettholdende. Kanskje to tiår hvis vi kommer i gang med en gang og jobber jevnt, eller kanskje 5 tiår hvis vi har et lavere finansieringsnivå. Men hvis robotikk går så raskt som robotistene forventer, vil det snart ikke være noen produksjonsoppgave en robot ikke kan gjøre. Når den dagen kommer, og vi har satt opp en komplett forsyningskjede i verdensrommet, så vil det være en enkel ting å sende sett med maskinvare til hovedsteroidebelte for å starte gruvedrift og produksjon der det er milliarder av ganger ressursene mer enn hva vi har på jorden.
Deretter kunne industrien bygge landingsfartøy for å ta utstyr til overflaten av Mars hvor den kan bygge byer og til slutt til og med terraformere planeten. Når vi har maskiner som kan bruke lokale ressurser til å utføre arbeid og bygge kopier av seg selv, så kan de utføre den samme rollen på tørre verdener som biologisk liv har utført her på vår våte jord. De kan transformere miljøet og bli næringskjeden, slik at disse verdenene vil være steder der menneskeheten kan jobbe og leve. Jeg er klar over at dette høres for ambisiøst ut, men 20 til 50 års teknologivekst kommer til å gjøre en stor forskjell, og vi snakker bare om produksjon - ikke rakettvitenskap - og det er noe vi allerede er ganske gode på her på jorden. Med bare litt ekstrapolering inn i fremtiden er det ikke en sprø ide.
UT: Hva er de viktigste delene av utstyr og robotikk som vi trenger der oppe for å oppnå disse målene?
PM: Det er et interessant open source-prosjekt som utvikler det de kaller “Global Village Construction Set.” Det er 50 maskiner som vil være i stand til å starte sivilisasjonen på nytt. Den inkluderer ting som en vindmølle, en traktorgraver og en 3D-skriver. Det vi trenger er det tilsvarende “Lunar / Asteroid Village Construction Set.”
En studie ble gjort av NASA i 1980 for å bestemme hvilket sett med maskiner som trengs i fabrikker på Månen for å bygge 80% av sine egne deler. De andre 20% må tilføres konstant fra Jorden. I vår artikkel hevdet vi at vi kan starte med mye mindre enn 80% nedleggelse, noe som gjør det mer overkommelig og lar oss starte i dag, men systemet bør utvikle seg til det når 100% nedleggelse. Så det første settet med maskinvare kan lage rå solceller, metall, 3D-trykte metalldeler og rakettdrivmidler.
Å ha nettopp det vil tillate oss å gjøre en betydelig masse av neste generasjons maskinvare samt støtte transportnettet. Over tid ønsker vi å utvikle en hel forsyningskjede som vil være mer omfattende enn bare 50 forskjellige typer maskiner. Men før vi legger noe i verdensrommet, vil vi teste dem på barske steder her på jorden, og i prosessen vil vi oppdage hvilket sett maskiner som er mest fornuftig for den første generasjonen. Tanken er å lære mens vi går, så vi kan komme i gang med en gang.
Dette er den første i en tredelt serie om å bygge en rombase. I morgen: Hvor mye penger vil det ta? I overmorgen: Gjør eksterne roboter smarte.
