Powrót na Księżyc był gorącym marzeniem wielu naukowców i astronautów. Odkąd program Apollo zakończył się pierwszymi astronautami postawionymi na Księżycu 20 lipca 1969 roku, szukaliśmy sposobów powrotu na Księżyc… i pozostania tam. W tym czasie opracowano i rozpatrzono wiele propozycji. Ale w każdym przypadku plany te zawiodły, pomimo odważnych słów i poczynionych śmiałych obietnic.
Jednak podczas warsztatów, które odbyły się w sierpniu 2014 r., Przedstawiciele NASA spotkali się z genetykiem Harvarda George'em Churchiem, Peterem Diamandisem z X Prize Foundation i innymi stronami zainwestowanymi w eksplorację kosmosu, aby omówić tanie opcje powrotu na Księżyc. Artykuły, które niedawno zostały udostępnione w specjalnym wydaniu Nowa przestrzeń, opisz, jak można zbudować osadę na Księżycu do 2022 r. i przy stosunkowo niskim koszcie 10 miliardów dolarów.
Mówiąc prościej, istnieje wiele korzyści z ustanowienia bazy na Księżycu. Oprócz dostarczania stacji tankowania, które mogłyby ogolić miliardy z przyszłych misji kosmicznych - zwłaszcza na Marsa, które są planowane na lata 30. XX wieku - zapewniłyby wyjątkowe możliwości badań naukowych i testowania nowych technologii. Jednak plany budowy jednego z nich były utrudniane przez dwa kluczowe założenia.
Po pierwsze, finansowanie jest największą przeszkodą do pokonania, co jest zrozumiałe, biorąc pod uwagę ostatnie 50 lat kosztów misji kosmicznej. Z perspektywy czasu program Apollo kosztowałby podatników około 150 miliardów dolarów w dzisiejszych dolarach. Tymczasem roczny budżet NASA na 2015 r. Wyniósł około 18 miliardów USD, podczas gdy prognozowany na 2016 rok wyniesie 19,3 miliarda USD. W czasach, gdy eksploracja kosmosu nie jest kwestią bezpieczeństwa narodowego, pieniędzy z pewnością będzie mniej.
Drugie założenie jest takie, że mandat prezydencki „powrotu na Księżyc, by zostać” jest wszystkim, czego potrzeba, aby rozwiązać ten problem i udostępnić niezbędne budżety. Ale pomimo wielokrotnych prób brak mandatu do ponownej eksploracji Księżyca lub kosmosu nie rozwiązał problemu. Krótko mówiąc, eksploracja kosmosu jest utrudniona przez konwencjonalne myślenie, które zakłada, że potrzebne są ogromne budżety i że administracja po prostu musi je udostępnić.
Prawdę mówiąc, szereg postępów poczynionych w ostatnich latach pozwala na misje, które kosztują znacznie mniej. To, jak baza księżycowa mogłaby być korzyścią dla eksploracji kosmosu i ludzkości, były tematami dyskusji na warsztatach w 2014 roku. Jako astrobiolog z NASA Chris McKay - który był redaktorem Nowa przestrzeń seria czasopism - powiedział Space Magazine pocztą elektroniczną, że jedną z kluczowych zalet opłacalnej bazy na Księżycu jest przeniesienie innych misji w sferę przystępności cenowej.
„Interesuje mnie długoterminowa baza badawcza na Marsie - nie tylko krótkoterminowe lądowanie ludzi” - powiedział. „Utworzenie bazy badawczej na Księżycu pokazuje, że wiemy, jak to zrobić i możemy to zrobić w zrównoważony sposób. Musimy uciec od obecnej sytuacji, w której koszty są tak wysokie, że baza na Księżycu, ludzka misja na Marsa i ludzka misja na asteroidzie wzajemnie się wykluczają. Jeśli uda nam się obniżyć koszty o 10 lub więcej razy, możemy zrobić to wszystko. ”
Kluczowe znaczenie ma kilka kluczowych zmian, które miały miejsce w ciągu ostatniej dekady. Obejmują one rozwój działalności związanej z wprowadzaniem na rynek kosmiczny, co doprowadziło do ogólnego obniżenia kosztów poszczególnych startów. Pojawienie się branży NewSpace - tj. Ogólny termin określający różne prywatne komercyjne przedsięwzięcia lotnicze - jest kolejnym, który dokonał najnowszych osiągnięć technologicznych i znalazł dla nich zastosowania w przestrzeni kosmicznej.
Według McKaya te i inne zmiany technologiczne pomogą rozwiązać problem budżetu. „Poza kosztami uruchomienia, kluczem do obniżenia kosztów bazy na Księżycu jest wykorzystanie technologii na rzecz zrównoważonego rozwoju opracowywanych na Ziemi. Moje ulubione przykłady to drukowanie 3D, samochody elektryczne, autonomiczne roboty i recykling toalet (takich jak niebieska toaleta dywersyjna). ”
Alexandra Hall, była dyrektor naczelna X nagrody Fundacji i jeden z głównych autorów serii, również wyraziła znaczenie pojawiających się technologii w funkcjonowaniu tej księżycowej bazy. Jak powiedziała czasopismu Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej, przyniosą one znaczące korzyści tutaj na Ziemi, szczególnie w nadchodzących dziesięcioleciach, w których wzrost populacji zbiegnie się ze zmniejszającymi się zasobami.
„Postępy w podtrzymywaniu życia i życiu w zamkniętej pętli, niezbędne do podtrzymywania życia przez długi czas na Księżycu, niewątpliwie zapewnią pozytywne efekty uboczne, które przyniosą korzyści zarówno środowisku, jak i naszej zdolności do życia ze zmieniającym się klimatem i malejącymi zasobami” - powiedziała. „Jeśli potrafimy wymyślić, jak budować konstrukcje z tego, co już jest na Księżycu, możemy użyć tej technologii, aby pomóc nam w tworzeniu infrastruktury i rozwiązań z materiałów in situ na Ziemi. Jeśli możemy użyć kamienia, który jest na miejscu, być może możemy uniknąć transportu asfaltu i cegieł na całym świecie! ”
Innym ważnym aspektem uczynienia bazy księżycowej opłacalnym pod względem kosztów był potencjał międzynarodowych partnerstw, a także partnerstw między sektorem prywatnym i publicznym. Jak wyjaśnił Hall:
„Chociaż będą rynki komercyjne dla ostatecznych owoców naszych poszukiwań Księżyca, rynki początkowe prawdopodobnie będą zdominowane przez rządy. Sektor prywatny najlepiej potrafi reagować w sposób zapewniający opłacalne i konkurencyjne rozwiązania, gdy rządy określają i zobowiązują się do realizacji długoterminowych celów poszukiwawczych. Wierzę, że wygrana Google Lunar XPRIZE spłukuje innych prywatnych i komercyjnych partnerów za dążenie do stałej ugody na Księżycu, co może przyćmić potrzebę znacznego udziału rządu. Gdy mała firma udowodni, że faktycznie można dostać się na Księżyc i być produktywnym, pozwala to innym rozpocząć planowanie nowej działalności i przedsięwzięć. ”
Jeśli chodzi o to, dokąd ta baza pójdzie i co zrobi, jest to opisane w przedmowie w artykule „W stronę taniej osady księżycowej”. W gruncie rzeczy proponowana baza księżycowa istniałaby na jednym z biegunów i byłaby wzorowana na amerykańskiej stacji antarktycznej na biegunie południowym. Byłby obsługiwany przez NASA lub międzynarodowe konsorcjum i miałby pomieścić około 10 osób, mieszankę personelu i naukowców terenowych, którzy byliby rotowani trzy razy w roku.
Działania w bazie, które wspomagane byłyby przez autonomiczne i zdalnie sterowane urządzenia robotyczne, koncentrowałyby się na wspieraniu badań terenowych, głównie przez doktorantów wykonujących pracę magisterską. Innym kluczowym działaniem dla mieszkańców byłyby testowanie technologii i precedensów programowych, które można by zastosować na Marsie, gdzie NASA ma nadzieję wysłać astronautów w nadchodzących dziesięcioleciach.
Kilka razy w serii podkreśla się, że można tego dokonać przy stosunkowo niskim koszcie 10 miliardów dolarów. Te ogólne oceny przedstawiono w artykule zatytułowanym „Podsumowanie oceny ekonomicznej i analizy systemów ewoluowalnej architektury księżycowej, która wykorzystuje możliwości przestrzeni komercyjnej i partnera publiczno-prywatnego”. Jak stwierdza:
„W oparciu o doświadczenia z ostatnich innowacji programu NASA, takich jak program COTS, powrót człowieka na Księżyc może nie być tak drogi, jak wcześniej sądzono. Stany Zjednoczone mogłyby doprowadzić powrót ludzi na powierzchnię Księżyca w ciągu 5–7 lat od upoważnienia do przeprowadzenia szacunkowego całkowitego kosztu około 10 miliardów dolarów (–30%) dla dwóch niezależnych i konkurujących dostawców usług komercyjnych, lub około 5 miliardów USD dla każdego dostawcy, stosując metody partnerstwa. ”
Inne kwestie omówione w serii to lokalizacja bazy i charakter jej systemów podtrzymywania życia. W artykule zatytułowanym „Wybór miejsca do uprzemysłowienia Księżyca, rozwoju gospodarczego i osadnictwa” przedstawiono przypadek bazy znajdującej się w północnym lub południowym regionie polarnym. Artykuł napisany przez Dennisa Whigo, założyciela i CEO Skycorp, identyfikuje dwa potencjalne miejsca dla bazy księżycowej, wykorzystując parametry wejściowe opracowane w porozumieniu z inwestorami venture capital.
Obejmują one kwestie dostępności energii, taniej komunikacji na dużych obszarach, dostępności ewentualnej wody (lub molekuł opartych na wodorze) i innych zasobów oraz mobilności na powierzchni. Według tych ocen region polarny na północy jest dobrą lokalizacją ze względu na duży dostęp do energii słonecznej. Biegun południowy jest również identyfikowany jako potencjalne miejsce (szczególnie w kraterze Shackleton) ze względu na obecność lodu wodnego.
Na koniec, ale z pewnością nie mniej ważne, seria bada kwestię możliwości ekonomicznych, które mogą przynieść dalekosiężne korzyści ludziom na Ziemi. Najważniejszym z nich jest potencjał tworzenia kosmicznej energii słonecznej (SSP), koncepcji, która została zbadana jako możliwe rozwiązanie uzależnienia ludzkości od paliw kopalnych i ograniczeń energii słonecznej na Ziemi.
Podczas gdy ziemskie kolektory słoneczne są ograniczone zjawiskami meteorologicznymi (tj. Pogodą) i dobowym cyklem Ziemi (noc i dzień), kolektory słoneczne umieszczone na orbicie będą w stanie odbierać energię ze Słońca przez całą dobę. Jednak problemy z uruchomieniem i kosztami bezprzewodowej transmisji energii sprawiają, że ta opcja jest nieatrakcyjna finansowo.
Ale jak zostało to określone w „Samoreplikującej się fabryce słonecznej opartej na Księżycu”, utworzenie fabryki na Księżycu może zmniejszyć koszty czterokrotnie. Fabryka ta mogłaby budować satelity wykorzystujące energię słoneczną z materiału księżycowego, korzystając z systemu samoreplikującego (SRS) zdolnego do konstruowania swoich replik, a następnie rozmieszczania ich na geostacjonarnej orbicie ziemskiej za pomocą liniowego akceleratora elektromagnetycznego (inaczej Mass Driver).
Nadrzędnym tematem tej serii jest to, jak baza księżycowa stworzyłaby możliwości współpracy, zarówno między sektorem prywatnym i publicznym oraz różnymi narodami. ISS jest wielokrotnie wykorzystywany jako przykład, który w ostatnim dziesięcioleciu bardzo skorzystał z programów takich jak komercyjne usługi transportu orbitalnego NASA (COTS) - które odniosły duży sukces w pozyskiwaniu opłacalnej usługi transportu do stacji.
Jest zatem zrozumiałe, dlaczego NASA i firmy, które skorzystały z COTS, chcą rozszerzyć ten model na Księżyc - w tak zwanym programie LOTAR Commercial Orbital Transfer Services (LCOTS). Oprócz ustanowienia ludzkiej obecności na Księżycu, przedsięwzięcie to podejmowane jest ze świadomością, że przyczyni się ono również do rozwoju technologii i możliwości, które mogłyby doprowadzić do uzyskania niedrogiej ceny na Marsa w nadchodzących latach.
To z pewnością ekscytujący pomysł: powrót na Księżyc i położenie podwalin pod stałą osadę ludzką. Jest to również ekscytujące, jeśli weźmie się pod uwagę w szerszym kontekście eksploracji kosmosu, w jaki sposób baza na Księżycu pomoże nam dotrzeć dalej w kosmos. Na Marsa, na Pas Asteroid, może na zewnętrzny Układ Słoneczny i dalej.
Z każdym krokiem możliwości wykorzystania zasobów i badań naukowych będą się odpowiednio zwiększać. Może to brzmieć jak marzenie; ale z drugiej strony, podobnie jak pomysł umieszczenia człowieka na Księżycu przed końcem lat sześćdziesiątych. Jeśli jest jedna rzecz, której nauczyło nas to doświadczenie, to to, że postawienie stopy na innym świecie pozostawia trwałe ślady!
