Quindi possiamo già scendere dalla Terra e iniziare a costruire basi sulla Luna o su un asteroide? Come sottolineato in un recente post sul blog di Office of Science and Technology Policy, un modo per farlo rapidamente potrebbe essere quello di utilizzare le risorse sul sito. Ma come possiamo iniziare? Possiamo permetterci di farlo ora, in questo difficile clima economico?
Space Magazine ha parlato con Philip Metzger, un ex fisico di ricerca senior presso il Kennedy Space Center della NASA, che ha approfondito questo argomento sul suo sito Web e in articoli pubblicati. Sostiene che fare spazio in questo modo sarebbe simile a come i pellegrini hanno esplorato il Nord America. Nella prima di una serie in tre parti, delinea la logica e i primi passi per farcela.
UT: È stato detto che l'uso delle risorse sulla Luna, su Marte o sugli asteroidi sarà più economico del trasporto di tutto dalla Terra. Allo stesso tempo, ci sono costi di avvio intrinseci in termini di sviluppo della tecnologia per eseguire questa estrazione e anche di inviare questa apparecchiatura laggiù, tra le altre cose. Come possiamo conciliare queste due realtà?
PM: L'industria spaziale avrà un enorme ritorno sull'investimento, ma sarà costoso iniziare. Diversi anni fa ero frustrato perché non pensavo che gli interessi commerciali da soli sarebbero stati sufficienti per far partire pienamente la nostra generazione, quindi ho posto la domanda: possiamo trovare un modo economico per i governi del mondo (o i filantropi o altri che potrebbero non avere un interesse commerciale immediato) per avviarlo semplicemente a causa dei benefici sociali che porterà? Questo è il motivo per cui io e i miei colleghi abbiamo scritto l'articolo "Affordable Rapid Bootstrapping of Space Industry and Solar System Civilization".
Stiamo sostenendo un approccio di bootstrap perché aiuta a risolvere il problema degli elevati costi di avvio e consente all'umanità di iniziare a raccogliere rapidamente i benefici, poiché ne abbiamo bisogno rapidamente. Un approccio di bootstrap funziona in questo modo: invece di costruire tutto l'hardware sulla Terra e inviarlo nello spazio pronto per iniziare a produrre cose, possiamo inviare un set ridotto di hardware nello spazio e fare solo un po 'di ciò di cui abbiamo bisogno. Siamo in grado di inviare il resto delle parti fabbricate dalla Terra e combinarle con ciò che abbiamo realizzato nello spazio. Nel tempo continuiamo a farlo fino a quando non ci evolviamo fino a una piena capacità produttiva nello spazio.
Questo è il modo in cui le colonie sulla Terra si sono costruite fino a quando non sono state in grado di eguagliare l'industria delle loro terre d'origine. I pellegrini, ad esempio, non hanno portato intere fabbriche dall'Europa sul Mayflower. Ora ci sono voluti centinaia di anni per costruire l'industria americana, ma con la robotica e la produzione avanzata e con una certa intenzionalità possiamo farlo molto più rapidamente a un prezzo accessibile. Abbiamo fatto una modellazione rudimentale di questo approccio di bootstrap e sembra che sarebbe una piccola parte del nostro budget spaziale annuale e potrebbe stabilire il settore in pochi decenni.
Quello che penso sia ancora più importante del costo è che con un approccio bootstrap possiamo iniziare subito. Non è necessario completare l'intero progetto e lo sviluppo in anticipo. Distribuisce inoltre i costi nel tempo, quindi le spese annuali sono molto basse. E ci dà il tempo di evolvere la nostra strategia, di capire cosa funziona e cosa avrà un ritorno economico più immediato, mentre procediamo. Molte persone sono alla ricerca di modi immediati per ottenere un rimborso nello spazio, e ci sono alcune grandi idee e sono sicuro che avranno successo. Un esempio è impostare un'operazione di mining che rifornisce di carburante i satelliti di comunicazione in orbita geosincrona. Questo tipo di attività contribuirà e trarrà beneficio dallo sforzo di avviare l'industria nello spazio e genererà entrate per finanziare la propria parte dello sforzo.
UT: Perché ritieni che la Luna sia un buon punto per iniziare le operazioni? Quali sarebbero alcune attività per iniziare lì? Come ci spostiamo da lì nel resto del sistema solare?
Quando io e i miei colleghi abbiamo scritto il documento, ci siamo concentrati sulla Luna in parte perché era durante il programma Costellazione della NASA per stabilire un avamposto lunare. Tuttavia, è ugualmente possibile utilizzare asteroidi vicini alla Terra per avviare questa industria spaziale o utilizzare entrambi. In ogni caso, dobbiamo avviare l'industria spaziale vicino alla Terra. Ciò manterrà bassi i costi di trasporto durante l'avvio. Inoltre ci consente di lavorare con un ritardo molto più breve nelle comunicazioni radio, che è importante nelle prime fasi prima che la robotica diventi sufficientemente automatizzata. Idealmente l'industria sarà completamente automatizzata; vogliamo che i robot preparino la strada da seguire per gli umani.
Tuttavia, se pensiamo che avremo bisogno di esseri umani durante l'avvio iniziale del settore, ad esempio per riparare o risolvere i problemi relativi all'hardware guasto o per svolgere attività complesse che i robot non possono ancora svolgere, quindi iniziare vicino alla Terra diventa ancora più importante. Si scopre che sia la Luna che gli asteroidi sono luoghi eccellenti per avviare l'industria. Ora sappiamo che hanno abbondante acqua, minerali da cui i metalli possono essere raffinati, carbonio per la fabbricazione di materie plastiche e così via. Sono contento che ci siano aziende che intendono sviluppare miniere in entrambe le sedi in modo da poter vedere cosa funziona meglio.
Un altro motivo per avviare un'industria vicino alla Terra è che può avere un rimborso economico anticipato. Alla fine, quando tutto, comprese le astronavi e i depositi di rifornimento, sono realizzati nello spazio dalla robotica autonoma, allora l'industria diventa autosufficiente e ci ripagherà inestimabilmente senza ulteriori costi. Arrivare a quel punto richiede alcuni investimenti seri, e sarà più facile fare gli investimenti se stiamo recuperando qualcosa. Quindi, che tipo di rimborso può darci nel breve termine? Tengo un elenco di idee su come fare soldi nello spazio, e ci sono circa 19 elementi nell'elenco, alcuni pazzi e altri non così pazzi. Alcune delle idee serie includono: turismo spaziale; fabbricazione e vendita di propellenti alla NASA per missioni esplorative e scientifiche; restituendo metalli come il platino per la vendita sulla Terra; e produzione di pezzi di ricambio per altre attività nello spazio.
Alcune delle cose iniziali che faremo sulla Luna o sugli asteroidi includono il perfezionamento delle tecniche di estrazione a bassa gravità, l'apprendimento di come ricavare le celle solari dalla regolite e l'apprendimento di come estrarre metalli utili da minerali che non sarebbero considerati "minerali" qui sulla terra. Tutti questi sono possibili e richiedono solo investimenti modesti per farli funzionare.
Ci vorranno decenni di sforzi per rendere autosufficiente l'industria spaziale. Forse 2 decenni se iniziamo subito e lavoriamo costantemente, o forse 5 decenni se abbiamo un livello di finanziamento inferiore. Ma se la robotica avanza rapidamente come i robot si aspettano, presto non ci sarà nessun compito di produzione che un robot non può svolgere. Quando quel giorno arriverà e avremo creato una catena di approvvigionamento completa nello spazio, sarà facile inviare set di hardware alla fascia principale degli asteroidi per iniziare il mining e la produzione dove ci sono miliardi di volte più risorse di quelle abbiamo sulla Terra.
Quindi, l'industria potrebbe costruire mezzi da sbarco per portare l'equipaggiamento sulla superficie di Marte dove può costruire città e alla fine anche terraformare il pianeta. Quando abbiamo macchine che possono usare le risorse locali per eseguire il lavoro e creare copie di se stesse, possono svolgere lo stesso ruolo su mondi asciutti che la vita biologica ha svolto qui sulla nostra Terra bagnata. Possono trasformare l'ambiente e diventare la catena alimentare in modo che quei mondi siano luoghi in cui l'umanità può lavorare e vivere. Mi rendo conto che questo sembra troppo ambizioso, ma 20-50 anni di crescita tecnologica faranno una grande differenza, e stiamo solo parlando di produzione - non di scienza missilistica - e questo è qualcosa di cui siamo già abbastanza bravi qui sulla Terra. Con solo una piccola estrapolazione nel futuro non è un'idea folle.
UT: Quali sono le principali attrezzature e robotica di cui abbiamo bisogno per raggiungere questi obiettivi?
PM: C'è un interessante progetto open source che sviluppa quello che chiamano il "Global Village Construction Set". Sono 50 le macchine che saranno in grado di riavviare la civiltà. Include cose come un mulino a vento, un retroescavatore e una stampante 3D. Ciò di cui abbiamo bisogno è l'equivalente "Set di costruzioni del villaggio lunare / asteroide".
Uno studio è stato condotto dalla NASA nel 1980 per determinare quale gruppo di macchine fosse necessario nelle fabbriche sulla Luna per costruire l'80% delle proprie parti. L'altro 20% dovrebbe essere fornito costantemente dalla Terra. Nel nostro documento abbiamo sostenuto che possiamo iniziare con una chiusura molto inferiore all'80%, rendendola più economica e permettendoci di iniziare oggi, ma il sistema dovrebbe evolversi fino a raggiungere una chiusura del 100%. Quindi il primo set di hardware potrebbe produrre celle solari grezze, metallo, parti metalliche stampate in 3D e propellenti per missili.
Avere solo questo ci consentirà di creare una massa significativa di hardware di prossima generazione e di supportare la rete di trasporto. Nel tempo, vogliamo sviluppare un'intera catena di approvvigionamento che sarebbe più estesa di soli 50 diversi tipi di macchine. Ma prima di mettere qualsiasi cosa nello spazio vorremmo testarli in luoghi accidentati qui sulla Terra, e nel processo scopriremo quale serie di macchine ha più senso per la prima generazione. L'idea è di imparare mentre andiamo, così possiamo iniziare subito.
Questo è il primo di una serie in tre parti sulla costruzione di una base spaziale. Domani: quanti soldi ci vorrebbe? Domani: rendere intelligenti i robot remoti.
