Credito d'immagine: NASA
Il 14 gennaio, il presidente George Bush ha tenuto un discorso presso la sede della NASA delineando un nuovo orientamento strategico per l'agenzia spaziale americana. Sebbene alcune delle idee iniziali per attuare la nuova politica spaziale possano e debbano essere sostanzialmente migliorate, la politica in generale rappresenta chiaramente un passo significativo e atteso da tempo nella giusta direzione per il programma spaziale americano. Il Comitato Direttivo della Mars Society pertanto accoglie con favore la nuova politica presentata nella Direttiva presidenziale intitolata "Un rinnovato spirito di scoperta". ed esorta vivamente il Congresso a fornire i fondi richiesti per le fasi iniziali richieste per il programma nel prossimo anno fiscale.
La nostra analisi degli importanti punti di forza e delle aree richieste per il miglioramento della nuova politica è presentata di seguito.
Analisi
Come affermato, la nuova politica spaziale di Bush offre sia opportunità che insidie a coloro che sono interessati a promuovere l'esplorazione umana e l'espansione nello spazio in generale, e Marte in particolare. Pur non rappresentando l'inizio di un vero programma Luna / Marte, poiché quasi tutte le spese serie per sistemi hardware diversi dalla capsula dell'equipaggio sono rinviate alle amministrazioni che entreranno in carica nel 2009 o oltre, in realtà chiariscono il terreno per l'avvio di tale un programma se l'amministrazione del 2009 dovrebbe essere così incline. Fornisce inoltre una certa quantità di energia libera che, se gestita correttamente nel periodo 2004-2008, potrebbe essere utilizzata per assicurare l'emergere di una potente iniziativa di esplorazione umana entro i termini dell'amministrazione del 2009.
Nel suo discorso, Bush ha ridefinito lo scopo del programma spaziale americano come "istituzione di una presenza umana in tutto il sistema solare". Questa affermazione può sembrare un po 'come una semplice fioritura retorica, ma in realtà ha un significato programmatico concreto, poiché legittima la spesa della NASA a sostegno dello sviluppo tecnologico per l'esplorazione umana della Luna e di Marte. Tale spesa era vietata nel precedente ordine di cose, e negli ultimi dieci anni i tecnologi in cerca di finanziamenti per importanti tecnologie di esplorazione umana Luna / Marte hanno dovuto giustificarli sostenendo il loro valore per altri programmi stabiliti, come il programma di esplorazione robotica guidato da JPL o la ISS. Ciò ha reso impossibile ottenere finanziamenti adeguati per molte tecnologie, come l'utilizzo planetario delle risorse in situ (ISRU), e ha portato a disastri come il promettente programma di abitazione gonfiabile Transhab guidato da JSC, che è stato deragliato quando la scoperta di quella planetaria il lavoro sulla tecnologia di esplorazione era svolto nell'ambito della copertura della ISS e portato alla cancellazione da parte del personale congressuale. È per questo motivo che la Mars Society ha avuto sin dalla sua Convenzione di fondazione nel 1998 una campagna per l'istituzione di un elemento pubblicitario della NASA a supporto dello sviluppo della tecnologia di esplorazione umana, in modo che tale attività potesse svolgersi apertamente. L'iniziativa di Bush raggiunge pienamente questo obiettivo, con un sano finanziamento iniziale del programma. Per questo motivo, se non altro, la mossa di Bush deve essere vista come uno sviluppo estremamente positivo.
La nuova politica creerà anche un'organizzazione di programmi presso la sede della NASA, chiamata Code T, che aumenterà in modo significativo il livello degli sforzi della NASA per sviluppare piani efficienti per l'esplorazione planetaria umana. Anche questo è uno sviluppo positivo.
Inoltre, la politica di Bush fornisce anche una base per includere i requisiti di ricerca sull'esplorazione umana nella progettazione di missioni planetarie robotiche. Alla fine degli anni Novanta, i rappresentanti dell'ufficio missioni esplorative umane di JSC tentarono di sfruttare le opportunità di volo a bordo dei lander esplorativi marziani robotizzati guidati dalla JPL, ma poiché i ricercatori JSC non avevano né mandato né denaro, non avevano né forza né fondi per sostenere le loro richieste e sono state trattate di conseguenza. In base alla nuova politica spaziale, dovrebbero essere disponibili sia un mandato che fondi per sostenere la ricerca sull'esplorazione umana e gli esperimenti di volo tecnologico a bordo di veicoli spaziali robotici lunari e planetari. Ciò potrebbe consentire a tali carichi utili di volare come clienti paganti a bordo del veicolo spaziale scientifico sponsorizzato da JPL / Code S o, in alternativa, sostenere il finanziamento di lander robotici controllati dal programma di esplorazione umana la cui missione principale sarebbe quella di fornire dati di ingegneria per il programma di esplorazione umana, con altri payload scientifici trasportati in base allo spazio disponibile.
La politica di Bush identifica anche da dove verranno i fondi necessari per sostenere una vera iniziativa di esplorazione umana, con l'intento di reindirizzare i budget esistenti di Space Shuttle e ISS. Attualmente, il budget di Shuttle è di circa $ 4 miliardi all'anno, mentre il budget ISS è compreso tra uno e due miliardi. Questo totale di $ 5- $ 6 miliardi all'anno è più che sufficiente per portare gli umani sulla Luna e su Marte entro dieci anni dall'inizio effettivo del programma. Pertanto, l'iniziativa può essere realizzata nell'ambito dell'attuale budget della NASA di circa $ 16 miliardi all'anno in dollari del 2004, un livello trovato sostenibile dai presidenti e dalle maggioranze congressuali di entrambi i partiti politici negli ultimi quattro termini presidenziali. Pertanto, la base finanziaria per il programma è chiara, e non è un ostacolo al bilancio o in alcun modo fantastico.
Nel suo discorso, il Presidente ha invitato tutte le nazioni a unirsi agli Stati Uniti nel perseguire il programma proposto. Accogliamo con favore questa affermazione, poiché concordiamo pienamente che l'esplorazione e l'insediamento del sistema solare sono un grande obiettivo che può aiutare a riunire l'umanità, uno che è degno e richiede la mobilitazione dei migliori talenti di tutti i popoli del Terra.
Per vari motivi politici e diplomatici, la politica di Bush ritarda la soppressione dello Shuttle e dell'ISS fino al 2010, ritardando così un sostanziale programma di esplorazione umana fino a quel momento. Pertanto, la scelta di avviare davvero un programma di esplorazione umana sulla Luna o su Marte, e quale dovrebbe essere il suo ritmo o gli obiettivi, viene effettivamente posta nelle mani dell'amministrazione del 2009.
Il merito di questa decisione è discutibile. Un punto chiave, tuttavia, è che l'amministrazione del 2009 avrà una scelta. Precisando che lo scopo fondamentale del programma di volo spaziale umano è quello di consentire agli umani di VOLARE ATTRAVERSO LO SPAZIO (la visione dell'era Apollo) di esplorare altri mondi, piuttosto che consentire agli umani di ESPERIENZA LO SPAZIO (la visione dell'era dello Shuttle), la politica di Bush ( dovrebbe essere sostenuto dalla sua rielezione o dalla coincidenza su questo tema di un'amministrazione alternativa del 2005) precluderebbe effettivamente l'impegno della NASA a uno Shuttle di seconda generazione (? Shuttle 2?) come suo prossimo grande programma. Recentemente pochi mesi fa, fazioni sostanziali all'interno dei circoli della politica spaziale sia nei congressi che nella NASA hanno proiettato un programma Shuttle 2 come il prossimo grande progetto dell'agenzia dopo l'ISS. Se ciò fosse accaduto, il futuro sarebbe stato così: l'attuale decennio si sarebbe consumato riportando lo Shuttle in volo e costruendo la ISS. Il prossimo decennio sarebbe dedicato all'estensione della vita di Shuttle e allo sviluppo di Shuttle 2. I 2020 sarebbero quindi una ripetizione degli anni '80, tentando di rendere operativo Shuttle 2, portando a una decisione nel 2030 sul prossimo grande progetto , che probabilmente sarebbe stato ISS-2. Per fortuna, questo? Giorno della marmotta? lo scenario di perpetua stagnazione nello spazio è ora stato precluso.
La decisione di attribuire la responsabilità dell'attuazione, e quindi del controllo, del programma all'amministrazione del 2009 promette di rendere i prossimi cinque anni un momento estremamente interessante per i sostenitori dello spazio. Nel suo discorso, Bush ha definito l'espansione umana nel sistema solare come obiettivo della NASA e ha proposto l'idea di una base lunare avviata dal 2020 come strategia con cui questo obiettivo potrebbe essere affrontato. Questo è un piano, ma i prossimi cinque anni vedranno altri piani proposti dalla classe politica come mezzi efficaci per raggiungere l'obiettivo generale desiderato con la massima velocità, affidabilità e costi minimi. Il grande dibattito su quale dovrebbe essere la nostra strategia per raggiungere la Luna e i pianeti non è stato quindi chiuso dal discorso di Bush, ma aperto.
La vittoria in questa sana battaglia di idee andrà a quelle persone che convincono i giocatori, non solo di oggi, ma del 2009 e oltre, del merito dei loro concetti. La Mars Society accoglie con favore questa sfida e cercherà di partecipare attivamente a questa discussione per contribuire con le sue competenze tecniche e per trasmettere una comprensione alla classe politica, alla comunità tecnica, alla stampa e al pubblico che nel contesto della nuova politica spaziale , che l'esplorazione umana a breve termine di Marte è fattibile, conveniente e veramente degna degli sforzi e dei rischi richiesti.
Nel passaggio da un tipo di programma spaziale a un altro, dovrebbe essere fatto ogni sforzo per prevenire danni collaterali inutili a parti preziose del vecchio programma. La decisione annunciata dal quartier generale della NASA alla fine della scorsa settimana di abbandonare la missione Shuttle prevista per l'aggiornamento e il riavvio del telescopio spaziale Hubble (HST) è un esempio del tipo di errore che deve essere evitato. Lo spettrografo Cosmic Origins e Widefield Camera 3 progettati per sfruttare al massimo le potenzialità dell'HST sono già stati costruiti e testati e promettono un enorme ritorno scientifico alla consegna in orbita. Se il piano Bush dovesse fermare immediatamente lo Shuttle e risparmiare i 24 miliardi di dollari necessari per gestirlo fino al 2010 in modo da avviare immediatamente il programma Luna / Marte con finanziamenti sostanziali, sarebbe una cosa. Ma data la decisione di riportare lo Shuttle in volo, l'annullamento dell'upgrade di Hubble risparmierebbe solo circa $ 200 milioni, ovvero l'1% del budget del programma Shuttle, distruggendo circa il 90% del suo valore scientifico. Questo è estremamente sciocco.
Argomenti di sicurezza non si lavano neanche; se lo Shuttle è abbastanza sicuro da volare verso la ISS, è abbastanza sicuro da compiere la sua missione su Hubble. In effetti, mentre le missioni dello Shuttle verso l'Hubble potrebbero non avere il rifugio sicuro in orbita dell'ISS, la bassa inclinazione dei voli di Hubble consente aborti di lancio per riscaldare acque tropicali, dove le possibilità di sopravvivenza dell'equipaggio sono molto migliori rispetto alla gelida interruzione del Nord Atlantico siti richiesti dai lanci ISS. Inoltre, è difficile capire come un'agenzia che è troppo avversa al rischio per intraprendere una missione dello Shuttle su Hubble potrebbe essere seria nel considerare una missione sulla Luna o su Marte.
La cancellazione della missione di Hubble può quindi essere descritta solo come un grave errore, apparentemente commesso in nome del desiderio di apparire? Decisivo? rompendo dal vecchio paradigma a favore del nuovo. Oltre al danno arrecato all'astronomia, sarebbe una brutta cosa per la nuova politica spaziale infantile iniziare la sua vita con un record così sgradevole. Nemmeno la presunta disponibilità imminente del James Webb Space Telescope dovrebbe essere accettata come una logica per abbandonare Hubble. Ciò significherebbe ripetere l'errore che la NASA commise nell'abbandonare Saturn V per il presunto Shuttle superiore, o Skylab per l'ISS? errori che hanno rallentato il programma spaziale di decenni di decine di miliardi di dollari. Se la leadership della NASA non vedrà la ragione su questo problema, il Congresso dovrebbe prendere provvedimenti energici per invertire questa pessima decisione.
Problemi tecnologici
Il modo giusto di fare un programma i cui obiettivi comprendono sia una base lunare permanente sia l'esplorazione umana di Marte è progettare un insieme di hardware di trasporto in grado di compiere missioni umane su Marte, un sottoinsieme modulare modificato che può essere utilizzato per supportare attività lunari. Affrontare il problema in questo modo può far risparmiare molto tempo e denaro, poiché è necessario sviluppare solo un set hardware anziché due. Massimizza anche il valore della Luna come banco di prova per Marte, dal momento che con questo approccio alle missioni della Luna si farà l'hardware di Marte e servirà direttamente a scuoterlo. A condizione che questo sia l'approccio adottato, un programma avviato nel 2009 potrebbe facilmente raggiungere l'atterraggio lunare pilotato entro il 2015 e lanciare la prima spedizione umana su Marte entro il 2018. L'accumulo di una base lunare permanente e le continue missioni su Marte potrebbero quindi avvenire contemporaneamente. Dal momento che è possibile lanciarsi su Marte solo ogni due anni in ogni caso, le implicazioni di un programma concorrente in corso sono semplicemente che il tasso di lancio del programma lunare sarebbe stato leggermente ridotto durante gli anni di lancio su Marte. Programmi di lancio simultanei servirebbero anche a minimizzare i costi di lancio massimizzando il tasso di produzione delle linee di produzione del booster, poiché il costo di gestione di un impianto di produzione di veicoli di lancio aumenta solo marginalmente con un tasso di produzione più elevato. Per usare un'analogia banale, ci vuole pochissimo lavoro extra per cucinare due bistecche invece di una, a condizione che le cucini entrambe contemporaneamente. Nella produzione di veicoli di lancio questa parabola della cucina detiene ancora più forza, poiché i costi di manodopera dominano in modo schiacciante quelli dei materiali.
Nel contesto di un programma Luna / Marte così ben pianificato, ci sono alcune tecnologie che sono essenziali. Ci rivolgiamo solo a due dei più importanti, booster di sollevamento pesante e ISRU.
Booster per sollevamenti pesanti
La strumentazione tecnica chiave necessaria per rendere possibili le basi lunari e le missioni su Marte è un veicolo di sollevamento pesante con uno stadio superiore a idrogeno / ossigeno in grado di lanciare carichi utili nella classe da 50 tonnellate su iniezione Trans-lunare o Trans-Marte. Questa è la capacità dimostrata negli anni '60 da Saturno V. Una volta che un tale veicolo è disponibile, le missioni lunari di andata e ritorno o la consegna a senso unico di abitazioni e altri carichi utili pesanti sulla superficie lunare possono essere prontamente realizzate con un solo lancio. Le missioni su Marte pilotate possono anche essere realizzate utilizzando molteplici lanci discreti Trans-Mars di tale sistema, senza assemblaggio in orbita, come mostrato dal piano Mars Direct (Zubrin e Baker, 1990), dal piano della missione di Stanford (Lusignan, et al 1992), o JSC Design Reference Mission 3 (Weaver et al, 1994).
Tali sistemi di lancio di classe Saturn V possono essere facilmente creati a questo punto o convertendo lo stack di lancio dello Shuttle attraverso l'eliminazione dell'orbita e la sua sostituzione con uno stadio superiore LOx / H2, o la creazione di nuovi sistemi booster di propulsione completamente liquidi. La Mars Society ha recentemente mostrato i piani di un'importante azienda aerospaziale per far evolvere la sua attuale linea di booster a medio sollevamento per creare una famiglia di booster modulari a sollevamento pesante con carichi utili che vanno da un quarto, metà e capacità di Saturn V. Sulla base dell'esperienza di questa azienda con precedenti sviluppi di successo dei veicoli di lancio, l'intero programma di sviluppo per creare l'intera famiglia di booster potrebbe essere realizzato in cinque anni con un costo di sviluppo di circa $ 4 miliardi. Il costo di lancio ricorrente per la progettazione del sistema di classe Saturn V era di $ 300 milioni per lancio, o inferiore a $ 1000 / lb per la consegna del carico utile a LEO. I metodi per creare famiglie di richiamo sono ovvi per gli esperti ingegneri del veicolo di lancio e non abbiamo dubbi sul fatto che i concorrenti di questa società abbiano in programma di creare set hardware simili con costi e programmi di sviluppo comparabili.
Le affermazioni di alcuni esperti contrari a qualsiasi iniziativa di esplorazione secondo cui un nuovo booster per sollevamenti pesanti costerebbe lo sviluppo di decine di miliardi può quindi essere prontamente dimostrato di non avere alcuna base di fatto. Tali veicoli di sollevamento pesante avrebbero anche molte applicazioni al di fuori del programma di esplorazione umana.
ISRU
Sia le basi lunari che le spedizioni su Marte sono fortemente avvantaggiate dall'uso di tecniche di utilizzo delle risorse in situ (ISRU) per la produzione di propellente di ritorno, materiali di consumo umani e carburanti per veicoli e ossigeno da utilizzare in missioni estese su una superficie planetaria. Il risparmio di massa della missione per le basi lunari o per le missioni su Marte risultante dall'ISRU è stato dimostrato in numerosi studi e supera significativamente quello offerto dai concetti avanzati di propulsione con sviluppo molto più elevato e costi di sistema ricorrenti.
L'ISRU efficace richiede sia sistemi di trattamento chimico che fonti affidabili di energia, per le quali i sistemi nucleari spaziali offrono la più grande promessa. Pertanto raccomandiamo vivamente all'amministrazione il progetto Prometheus di creare tali sistemi nucleari spaziali. Tuttavia notiamo che fino ad ora, le uniche applicazioni considerate dalla NASA per i suoi sistemi di energia nucleare spaziale sono state l'energia dei veicoli spaziali e la propulsione elettrica nucleare (NEP). Senza ignorare l'importante valore del NEP per le missioni robotiche del sistema solare esterno e altre missioni che comportano grandi cambiamenti di velocità intrapresi in intervalli di tempo estesi, notiamo che le dimensioni delle unità NEP necessarie per fornire propulsione per le missioni di esplorazione umana sono dell'ordine di 10.000 chilowatt. Al contrario, quando utilizzato per produrre propellenti chimici su superfici planetarie, la dimensione del reattore richiesta per supportare l'esplorazione umana è ridotta a circa 100 kilowatt. Questo perché un reattore molto più piccolo posizionato su una superficie planetaria che produce propellente può emettere energia per un lungo periodo di tempo prima del volo, immagazzinarlo come propellente chimico, che può quindi rilasciare l'energia tanto velocemente quanto è necessario in condizioni di volo. Le leva di massa della missione raggiunte da tali opzioni di propulsione chimica supportate da ISRU sono superiori a quelle offerte dal NEP, mentre per le missioni del sistema solare interno, i tempi di volo sono inferiori (due ordini di grandezza in meno per le applicazioni lunari). Inoltre, i sistemi chimici supportati dall'ISRU possono essere utilizzati non solo per il trasferimento orbitale, ma anche per l'ascesa planetaria.
Pertanto, mentre l'energia nucleare spaziale sta abilitando ISRU, è ISRU che riduce notevolmente i costi e aumenta il valore dell'energia nucleare spaziale nel sostenere l'esplorazione umana. Le due tecnologie dovrebbero quindi essere perseguite in parallelo e una parte appropriata del bilancio di Prometeo dovrebbe essere applicata per portare le applicazioni ISRU dell'energia nucleare spaziale allo stato di volo e per supportare missioni robotiche che dimostrano tale tecnologia sulla Luna e su Marte.
Inoltre, i requisiti dovrebbero essere scritti nel programma Prometheus per assicurare che i sistemi di potenza sviluppati siano compatibili per il funzionamento sulla superficie della Luna e di Marte, poiché il loro uso sulla superficie planetaria per produrre propellenti e materiali di consumo rappresenta di gran lunga il metodo più vantaggioso di impiegandoli per supportare l'esplorazione dello spazio umano a breve termine e il loro potere è necessario in superficie per supportare le operazioni di base in ogni caso.
Sia la tecnologia ISRU che lo sviluppo di un forte sollevatore dovrebbero quindi essere priorità centrali dello sforzo del Codice T nell'immediato periodo.
Altri sistemi dovrebbero essere sviluppati con la stessa preoccupazione per la massima comunanza di hardware e tecnologia nelle applicazioni di missione lunari e su Marte.
Implicazioni politiche
Il treno di eventi messo in moto dalla nuova politica spaziale creerà un punto di decisione intorno al 2009 che offrirà tre alternative per azioni future. Questi sono;
1. L'amministrazione del 2009 potrebbe scegliere di interrompere del tutto il programma Luna / Marte, e semplicemente usare il Crew Exploration Vehicle (CEV) come una capsula lanciata in cima ai materiali di consumo come modo per continuare a visitare la ISS. Ciò porterebbe a un programma ISS esteso di tipo Mir, condotto a un costo inferiore rispetto a quello possibile utilizzando i lanci Shuttle, ma senza uno scopo riconoscibile. Ciò comporterebbe una stagnazione nello spazio per quanto tempo prevaleva una tale decisione programmatica e una probabile regressione su sollevamenti pesanti, ISRU e altri programmi necessari per l'esplorazione umana.
2. L'amministrazione del 2009 potrebbe decidere di procedere secondo l'idea di costruire una base lunare, a partire dal 2020, senza preoccuparsi della missione su Marte, tranne per affermare che l'esperienza lunare sarà senza dubbio utile in seguito quando altri pensano di andare su Marte. Ciò comporterebbe lo sviluppo di hardware del programma lunare per lo più incompatibile (tranne il booster), rendendo necessario iniziare a sviluppare un intero nuovo set di hardware verso il 2030, o forse il 2040, dati gli intrighi di bilancio che creerebbe un programma lunare autonomo, rendendo probabile che il primo sbarco su Marte non si sarebbe verificato prima della metà del 21 ° secolo. In alternativa, dato l'interesse limitato fornito dalle ripetute spedizioni lunari senza uscita, il programma potrebbe semplicemente scadere.
3. L'amministrazione del 2009 potrebbe decidere di lanciare un programma da umani a Marte, con l'obiettivo di raggiungere Marte entro dieci anni, con spedizioni sulla Luna usando un sottoinsieme modificato dell'hardware di volo di Marte a partire dall'anno di programma 7. Perché solo un set di hardware dovrebbe essere sviluppato invece di due, e poiché il costo aerospaziale equivale alle persone nel tempo, ciò rappresenta un approccio di costo molto più basso per raggiungere gli obiettivi stabiliti nella nuova politica spaziale rispetto all'alternativa (b). Inoltre, è l'unico approccio che porterà gli esploratori umani a camminare su Marte durante la vita lavorativa di qualsiasi adulto oggi.
È quindi imperativo che tutti coloro che desiderano vedere l'esplorazione umana di Marte diventare una realtà facciano tutto il possibile per combattere per il corso audace rappresentato dall'opzione C. Nei laboratori e nelle organizzazioni di ingegneria, nella stampa, in classe e la sala del comitato, nell'Artico e nel deserto, nelle sale del congresso e in ogni sede dell'opinione pubblica che spazia da libri e documenti tecnici a newsgroup su Internet e radio a tarda notte, ognuno dovrà fare la propria parte.
È stata aperta una porta e una battaglia di idee che determinerà la forma del futuro umano per molti anni a venire è ora veramente unita. Dove condurrà dipende da noi. Le visioni contrapposte che due settimane fa erano semplici ipotetici dibattiti tra attivisti spaziali sono ora entrate al centro del discorso politico. Accogliamo con favore la sfida. Poiché la ragione è la nostra testimonianza e il coraggio è la nostra guida, dovremo prevalere.
Fonte originale: Mars Society
