Siamo ancora a pochi anni di distanza dai simpatici robot presenti Luna o Interstellare che aiutano i loro esploratori umani. Ma se vogliamo costruire una base al di fuori della Terra, l'intelligenza robotica sarà essenziale per ridurre i costi e spianare la strada agli astronauti, sostiene Philip Metzger, ex fisico di ricerca senior presso il Kennedy Space Center della NASA.
Nell'ultima di una serie in tre parti su come preparare una base sulla luna o un asteroide, Metzger parla dei passaggi per preparare i robot al lavoro e quali ostacoli stanno ostacolando il raggiungimento di questo obiettivo.
UT: Una tabella nel tuo documento del 2012 parla dei passi dell'industria lunare, iniziando con la teleassistenza e un'intelligenza robotica "simile a un insetto" e poi progredendo attraverso alcuni passaggi verso "un'autonomia strettamente controllata" (simile al mouse) e infine "Quasi piena autonomia" (simile a una scimmia) e "robotica autonoma" (simile a un essere umano). Quali tipi di sviluppi e quanto tempo / risorse sarebbero necessari per progredire attraverso questi passaggi?
La maggior parte dei progressi nell'intelligenza artificiale robotica sono stati realizzati nel software, ma richiedono anche progressi nella potenza di calcolo. Abbiamo citato nel documento che in realtà è necessaria solo la robotica "simile a un topo" per avere successo in un ambiente vicino alla Terra. Avremo bisogno di robot in grado di raccogliere un dado e avvitarlo su un bullone senza che ogni movimento venga comandato dalla Terra. Credo che siamo su una traiettoria per raggiungere questi livelli di autonomia già per la robotica qui sulla Terra. Sono più preoccupato per lo sviluppo di robot che possono essere realizzati facilmente nello spazio senza una vasta catena di approvvigionamento. Ad esempio, dobbiamo inventare un modo semplice per produrre motori funzionali per i robot, riducendo al minimo le attività di assemblaggio per i robot che realizzano gli stessi motori che sono in sé.
È molto difficile stimare quanto tempo ci vorrà. Ecco alcune idee guida. In primo luogo, la robotica e le tecnologie di produzione sono già su una curva di crescita esplosiva per l'applicazione terrestre, quindi possiamo cavalcare sulle falde di quella crescita mentre riutilizziamo le tecnologie per lo spazio. In secondo luogo, non stiamo parlando di inventare nuove capacità. Tutto ciò di cui stiamo parlando nello spazio è già stato fatto sulla Terra. Tutto quello che dobbiamo fare è scoprire quali gruppi di apparecchiature funzioneranno insieme come catene di fornitura parziali utilizzando risorse spaziali. Dobbiamo sviluppare una sequenza di catene di fornitura parziali, ognuna più sofisticata della precedente, ognuna in grado di produrre una porzione significativa della massa della prossima. Richiederà innovazione, ma è un'innovazione a basso rischio perché abbiamo già l'industria più sofisticata della Terra da copiare.
Terzo, tendiamo a stimare che le cose accadranno più velocemente di quanto non facciano nel breve termine, ma più lentamente di quanto non facciano nel lungo termine. Considera quanta tecnologia è cambiata negli ultimi 200 anni e sarai d'accordo che non ci vorranno altri 200 anni per farlo. Penso che saranno molto meno di 100 anni. Scommetto che sarà fatto entro 50 anni, e se ci impegniamo duramente potremmo farlo in 20. In effetti, se lo volessimo davvero, e se mettessimo i soldi, penso che potremmo farlo in 10. Ma Sto raccontando alla gente dai 20 ai 50 anni. Non preoccuparti se pensi che sia troppo lento, perché il divertimento di farlo può iniziare immediatamente e faremo cose davvero interessanti nello spazio molto prima che la catena di approvvigionamento sia completa.
UT: È davvero più economico e scientificamente fattibile disporre di una flotta robotica di veicoli spaziali rispetto agli umani, dati i costi di sviluppo e le difficoltà a rendere i robot efficienti nel lavoro come gli umani?
La vita biologica ha bisogno di un posto come il pianeta Terra. Gli umani hanno bisogno di più di questo; abbiamo anche bisogno di una catena alimentare e, in ultima analisi, abbiamo bisogno di un'intera ecologia di organismi collegati in rete interdipendenti l'uno dall'altro. E se vogliamo essere più che cacciatori e raccoglitori, la civiltà richiede ancora di più. Abbiamo bisogno della catena di approvvigionamento industriale: tutti gli strumenti e le macchine e le fonti di energia che abbiamo sviluppato negli ultimi 10.000 anni.
Quando lasciamo la Terra, non dobbiamo prendere solo una bomboletta d'aria per respirare per replicare le condizioni fisiche del nostro pianeta. Abbiamo bisogno del beneficio dell'intero ecosistema e dell'intera base industriale per supportarci. Finora siamo rimasti vicini alla Terra, quindi non abbiamo mai veramente "tagliato i legami burberi della Terra". Prendiamo con noi una scorta di materiali di consumo e pezzi di ricambio dalla Terra e inviamo razzi alla stazione spaziale quando ne abbiamo bisogno. Anche i piani per colonizzare Marte dipendono da spedizioni regolari di cose dalla Terra. Queste sono le cose che rendono costoso mettere gli umani nello spazio.
I robot, d'altra parte, possono essere adattati a vivere nell'ambiente spaziale con nient'altro dalla Terra. Possono diventare l'ecosfera e la catena di approvvigionamento nello spazio di cui noi umani abbiamo bisogno. Sotto la nostra guida, possono trasformare qualsiasi ambiente in modo analogo a come la vita ha trasformato la Terra. Possono creare aria, purificare l'acqua e costruire habitat e piattaforme di atterraggio. Quindi, quando arriveremo, sarà enormemente meno costoso e sarà anche più sicuro. E questo ci libererà per trascorrere il nostro tempo nello spazio facendo le cose che ci rendono unicamente umani. A lungo termine, i robot renderanno lo spazio notevolmente più economico per gli umani.
Ma sì, nel breve termine ci sono cose che possiamo fare in modo più economico nello spazio, saltando lo sviluppo dell'industria robotica. Siamo in grado di lanciare missioni sortite in vari luoghi e quando abbiamo finito possiamo tornare a casa prima che tutti muoiano. Ma questo non soddisfa il nostro grande potenziale come specie. Non porta la civiltà al livello successivo. Non consente la ricerca scientifica con un miliardo di volte il budget che abbiamo oggi. Non salva il nostro pianeta dall'uso eccessivo e dall'inquinamento industriale. Non porta tutta l'umanità al livello di vita che molti di noi stanno godendo in Occidente. Non rende la nostra esistenza sicura nella galassia. Non terraforma nuovi mondi. Non ci porta ad altre stelle. Tutte queste cose saranno possibili per quasi nessun investimento aggiuntivo una volta che pagheremo il piccolo costo dell'industria del bootstrap nel nostro sistema solare. Vale il costo.
UT: Stiamo vedendo una stampante 3D andare sulla Stazione Spaziale Internazionale e l'Agenzia spaziale europea ha parlato seriamente dell'utilizzo di questa tecnologia sulla Luna. Quanto siamo vicini a farlo?
Conosco diversi altri gruppi che sviluppano anche stampanti 3D che potrebbero funzionare sulla Luna o su Marte per stampare le cose direttamente dalla regolite. La KSC Swamp Works sta perseguendo un approccio tecnologico e ha costruito un prototipo, e il professor Behrokh Khoshnevis dell'Università della California meridionale sta perseguendo un altro approccio e ha già stampato molte cose. Il mio amico Jason Dunn, che ha fondato Made In Space, che ha inserito la stampante 3D nell'ISS, ha un altro concetto che stanno perseguendo. I miei amici della NASA mi hanno detto che è salutare, con un portafoglio di tecnologie da perseguire piuttosto che solo uno.
Per essere pronto per le missioni nello spazio devi fare di più che testare le cose in un laboratorio. È necessario eseguire test su velivoli a gravità ridotta per vedere se i materiali come la regolite scorreranno correttamente, nelle camere a vuoto per assicurarsi che nulla si surriscaldi o si inceppi e in luoghi accidentati come un deserto o su un vulcano per verificare eventuali problemi di polvere o altro effetti inaspettati. Successivamente, sei pronto per iniziare a progettare la versione effettiva che sta andando nello spazio, a fare il test di qualificazione finale in cui lo scuoti e lo cuoci a metà, per assemblare e testare la versione di volo e lanciarlo.
Quindi ci sono anni di lavoro avanti prima di tutto ciò che viene fatto. La direzione della NASA è di mettere gli umani su Marte entro la metà del 2030, quindi abbiamo anche tempo e non c'è fretta. Se iniziamo a avviare l'industria spaziale nella regione dello spazio vicino alla Terra in parallelo con la preparazione per una campagna su Marte, probabilmente inizieremo a testare le stampanti di regolite in loco e renderle interoperabili con altre apparecchiature prima che la NASA ne abbia attualmente bisogno.
UT: Quali sono le principali barriere all'esplorazione robotica sulla Luna e oltre?
Il budget è l'unica barriera. Ma facendo un passo indietro potremmo dire che la mancanza di visione è l'unica barriera perché se abbastanza di noi capisce cosa è ora possibile nello spazio e quanto sarà rivoluzionario per l'umanità, allora non mancheranno budget.
UT: C'è qualcos'altro che vorresti aggiungere che non ho ancora menzionato?
Viviamo in un momento molto eccitante quando queste possibilità ci vengono aperte. È eccitante pensare al mondo che vedranno i nostri nipoti ed è emozionante pensare a cosa possiamo fare per realizzarlo.
Ogni volta che parlo su questo argomento, successivamente i giovani tra il pubblico si presentano e iniziano a chiedere cosa possono fare per essere coinvolti nell'industria spaziale. Mi dicono che è così che vogliono passare la vita. Ottiene quella risposta perché è così avvincente, così logico e così giusto.
Questo è il terzo di una serie in tre parti sulla costruzione di una base spaziale. Due giorni fa: perché il mio sulla luna o un asteroide? Ieri: quanti soldi ci vorrebbe?
