Wat is er nieuw aan de nieuwe ruimtewedloop?

Het is 2015 en de ruimte is weer cool.

SpaceX heeft de publieke belangstelling voor ruimte nieuw leven ingeblazen en is al bezig met het plannen van een Mars-missie. Forbes doet profielen op asteroïde startups van mijnen. Een coalitie van privébedrijven bouwt een ruimtehaven in New Mexico. Het is de meest opwindende periode voor verkenning van de ruimte sinds de laatste maan-missie in 1972.

Tijdens die missie eindigde astronaut Eugene Cernan de laatste moonwalk van de mensheid met deze woorden:

“Terwijl ik de laatste stappen van de mens vanaf het oppervlak neem [...] wil ik graag een opsomming geven van wat ik geloof dat de geschiedenis zal vastleggen: dat Amerika's uitdaging van vandaag het lot van de mens van morgen heeft vervalst. En terwijl we de Maan verlaten bij Stier Littrow, vertrekken we als we komen en, als God wil, zoals we zullen terugkeren, met vrede en hoop voor de hele mensheid. Godspeed de bemanning van Apollo 17.”

In de 43 jaar sinds hij die woorden sprak, is er veel gebeurd. De Sovjet-Unie viel. Computertechnologie explodeerde. De Concorde kwam en ging. Maar we zijn nooit teruggegaan naar de maan. Sterker nog, mensen zijn niet uit de Low Earth Orbit gekomen sinds Apollo 17 terugkeerde.

We hebben wat sondes gestuurd en robots op Mars laten landen. We hebben de shuttle en het ISS gebouwd. Dat is allemaal niet baanbrekend. De eerste raket die Low Earth Orbit bereikte, deed dit in 1961. De eerste “geslaagd” Mars sonde zou een decennium later in 1971 raken. Het eerste ruimtestation ging omhoog in 1971. Het gebrek aan innovatie smoorde de publieke belangstelling voor de ruimte en doodde de ruimteopera als een genre.

Wat ging er mis? Wat is er met NASA gebeurd? En wat verandert er nu? Laten we de klok terugdraaien.

Bestemming: Stagnatie

Er is geen manier om dit verhaal te vertellen zonder een prominente rol te spelen in het budget van de NASA (of liever het gebrek daaraan). Hier is een grafiek van het budget van NASA sinds het Apollo-tijdperk.

Het is duidelijk dat er wat bezuinigingen zijn geweest. Toen de Koude Oorlog begin jaren 70 wegebde, werd duidelijk dat de vrees voor communistische technologische superioriteit overdreven was. Het verhaal van de ruimterace viel uiteen, en dat gold ook voor de publieke steun voor het dure Apollo-programma. Omdat de oorlog in Vietnam al slecht verliep, koos Nixon ervoor om de laatste paar missies stilletjes te annuleren en Apollo te beëindigen. In sommige opzichten was dit vanaf het begin het plan geweest.

In 1968 stuurde George Trimble, adjunct-directeur van het Manned Spacecraft Center (MSC) van de NASA, een memo waarin hij vroeg om het Apollo-programma een eindige lengte en een goed gedefinieerd eindpunt te geven.

“[...] dat de voltooiing van de eerste landing op de maan en de veilige terugkeer van de bemanning worden gedefinieerd als het einde van het Apollo-programma. Dit geeft een helder einde dat iedereen kan begrijpen en zal het minimum kostenprogramma zijn. Het Lunar Exploration Program, of welke naam dan ook is geselecteerd, heeft een definieerbare [sic] en kan als eenheid worden gepland en verdedigd. Hiermee wordt voorkomen dat het Apollo-programma sleept naar een slecht gedefinieerde beëindiging ... ”

Er werd aangenomen dat het Apollo-programma zou worden opgevolgd met een reis naar Mars, of een lange-termijn maanbasis. In plaats daarvan werd na de bezuinigingen besloten om over te gaan naar orbitale ruimteverkenning, inclusief de bouw van een groot ruimtestation. Tal van waarnemers hebben de schuld gelegd voor de huidige ruimte-stagnatie aan de voeten van kortzichtige, stuiver-knijpende regelaars. Dit is een verhaal dat ik zou willen uitdagen.

Hoewel de bezuiniging door de NASA een factor was in de achteruitgang van de Amerikaanse ruimtevaart, is dit verre van het hele verhaal. Een groot deel van de schuld ligt bij NASA zelf. Het verloor de focus en raakte verstrikt in dure technologische doodlopende wegen.

Overweeg dit: sinds het Apollo-tijdperk is het budget van NASA voorbijgestreefd ongeveer 50% - maar dat is niet schokkend.

De elementaire R & D-inspanningen op de raketten hebben veel van het extra geld geabsorbeerd. Nadat de R & D klaar was voor de Saturn V, kostte elke maanlancering in 1970 slechts $ 375 miljoen (ongeveer $ 2,5 miljard in dollars van 2015). NASA's moderne budget van ongeveer $ 15 miljard is genoeg om reguliere maanmissies te ondersteunen, als dat een prioriteit was.

In tegenstelling tot het populaire geloof - de beperkende factor is niet financieel.

Als een maanmissie je niet opwindt, hoe zit het met Mars Direct? De zorgvuldig gebudgetteerde kale architectuur voor een bemande missie naar Mars en terug zou ongeveer $ 50 miljard kosten. Als NASA vijf jaar aan het vooruitzicht besteedde, is het verre van buiten bereik.

Dus nu we zien wat we hadden kunnen kopen ... wat hebben we in plaats daarvan met het geld gedaan??

Stations en shuttles

Laten we het over het ISS hebben.

Het ISS werd gesubsidieerd door het uit te spreiden over vele landen, die allen zouden profiteren van de PR en het onderzoek dat ermee wordt gegenereerd. De verdeling van de kosten is verhelderend.

De VS besteedden $ 72,4 miljard aan de bouw van de stukken van het station en $ 50,4 miljard meer om het in een baan om de aarde te tillen, voor een totale totale uitgave van $ 120,8 miljard. De investeringen van Rusland, Japan, de EU en Canada zijn samen goed voor slechts $ 24 miljard. Tot zover 'de kosten spreiden'

Hoe efficiënt is het ISS vergeleken met eerdere ruimtestations?

Het ISS is een scherpe afwijking van voorbije ruimtestations. Het is opgebouwd uit kleinere modules in een complexere configuratie dan de vorige “enkele kamer” stations. Dit is interessante technologie, maar duur.

Gelanceerd onmiddellijk na het einde van het Apollo-programma, ons eerste station (“ruimtelaboratorium”) kostte $ 10 miljard aan moderne dollars om te bouwen. Het had een intern volume van ongeveer 360 meter in blokjes. Het ISS kostte ongeveer $ 150 miljard met een volume van 907 kubieke meter. De VS hadden $ 30 miljard kunnen uitgeven en drie Sky-lab-sized modules hebben gelanceerd en een station gebouwd dat groter was dan het ISS voor minder dan een kwart van de kosten. De overgebleven 90 miljard dollar zou kunnen hebben betaald voor een reis naar Mars en twintig maan-missies.

Overweeg de spaceshuttle zelf - de meest zichtbare vorm van ruimteverkenning sinds het Apollo-programma. NASA geloofde dat door een herbruikbaar ruimtevliegtuig te bouwen, het mogelijk zou zijn om de kosten van het verplaatsen van mensen en vracht naar Low Earth Orbit te verlagen.

Ruimtevaartuigen zijn een kolossale mislukking geweest in termen van het verlagen van de lanceringskosten - de toegevoegde massa en complexiteit maken meer dan alle voordelen van herbruikbaarheid teniet. Oude wegwerpvoertuigen zoals het Russische proton kosten ongeveer $ 2300 per pond vracht. De shuttle kost ongeveer $ 8000 per pond, meer dan drie keer de kosten.

Erger nog, het complexe hitteschild en de behoefte aan secundaire boosters maakten de shuttle gevaarlijk als ruimtevoertuigen. Van de vijf shuttles eindigden er twee, en 1,5% van de missies eindigde in dodelijke slachtoffers.

Het falen van de Shuttle als een kostenbesparende maatregel moet al vroeg in het ontwerpproces duidelijk zijn geweest, maar de NASA ploegde door en draaide het shuttleprogramma van 1981 tot 2011. Dat is drie decennia gruwelijke verspilling. Het shuttleprogramma kostte $ 209 miljard. Het geld bespaard gewoon door voertuigen te gebruiken die we al hadden zou nu meer dan $ 100 miljard zijn. Dat is genoeg om twee keer naar Mars en terug te gaan, laarzen op de grond op de rode planeet om fundamentele vragen over de oorsprong van het leven te beantwoorden..

NASA is tot het idee gekomen dat het shuttle-programma een vergissing was. In 2005 vertelde NASA-chef Michael Griffin USA Today

“Het wordt nu algemeen geaccepteerd dat niet het juiste pad was [...] We proberen nu het pad te veranderen terwijl we zo weinig mogelijk schade aanrichten als we kunnen.”

Wat zou mogelijk zijn geweest zonder het shuttle-programma?

Overweeg SpaceX's Dragon-voertuig, een modernisering van de meer traditionele raketontwerpen. De Dragon V1 kan 13,228 kilo vracht vervoeren, tegen een netto kost ongeveer $ 13 miljoen, of iets minder dan $ 1000 per pond - acht keer minder dan de shuttle, en minder dan de helft van de kosten van het oude proton. Dit is een voertuig dat nog maar een paar jaar in ontwikkeling is en dat op een klein deel van het budget van de NASA is gemaakt. De volgende iteratie, de Dragon V2, die herbruikbaar zal zijn, zal naar verwachting de prijs veel verder verlagen (misschien tot minder dan $ 500 per pond).

De Dragon V2 gebruikt een eenvoudige en robuuste capsule met een terugloopopening van het soort dat wordt gebruikt door alles van het Gemini-programma tot de Sojoez. De innovatie is het gebruik van kleine raketten om de capsule in staat te stellen een gecontroleerde landing te maken in plaats van een splashdown, een functie waarmee ze pionierden met de “sprinkhaan” prototype. Dit is veel eenvoudiger dan een ruimtevliegtuig te bouwen, en waarschijnlijk veel goedkoper.

Het algemene thema hier zou kunnen worden genoemd “valse vooruitgang”. NASA heeft een verbazingwekkende hoeveelheid geld verspild aan het nastreven van technische zaken “vooruitgang” dat waren geen verbeteringen. Ruimtevliegtuigen en modulaire ruimtehabitats zijn geen goede ideeën in de echte wereld.

Misschien is een probleem dat NASA niet de corrigerende invloed van marktdruk heeft. Marktkrachten hebben de neiging om dit soort afval te elimineren, omdat concurrenten met betere, goedkopere technologie winnen. In een bloeiende markt voor ruimteverkenning zouden ruimtevaartuigen een vergeten voetnoot blijven, de Nintendo Virtual Boy 4-producten van Nintendo die hun tijd ver vooruit waren 4 Nintendo-producten die hun tijd ver vooruit waren Nintendo is altijd een innovatief bedrijf geweest, maar zelfs hun minder bekende producten waren hun tijd vooruit. Lees meer over lanceervoertuigen.

NASA is ook kwetsbaar voor politieke druk van de kortzichtige soort. Ruimtevliegtuigen kijken zoals de toekomst als je een politicus bent die nog nooit een technische klasse heeft aangenomen. Misschien kunnen ze zich voorstellen dat hun kleinkinderen op een dag op een luchthaven aan het klimmen zijn, dus duwen ze het programma over de klachten van ingenieurs. Het bouwen van een ruimtestation in samenwerking met vier andere landen klinkt als een geweldig idee, op voorwaarde dat je een politicus bent die meer geïnteresseerd is in krantenkoppen dan in wetenschap. De NASA van de afgelopen veertig jaar is een levendig voorbeeld van wat er gebeurt als je de politiek de plaats laat innemen van wetenschappelijke voorzichtigheid.

Wie heeft de Space Opera vermoord?

Mensen reageren emotioneel op kritiek van NASA. Laat me verduidelijken dat deze kritiek niet afkomstig is van een haat tegen ruimteverkenning. Ik ben niet boos over de belastingdruk opgelegd door NASA, die minimaal is. Ik ben boos dat we niet zo veel ruimte verkennen als we zouden kunnen zijn voor het geld dat we uitgeven. Een aantal mooie en fascinerende dingen Ervaar ruimteonderzoek in 3D Bij NASA Visualisaties Ervaar ruimteonderzoek in 3D Bij NASA Visualisaties Bent u een collega-ruimteverkenner? Als je de kans had om te ervaren hoe het is om een ​​astronaut te zijn, of zelfs een van de vele technische ondersteuningsteams die ruimteverkenning ondersteunen, zou je ... Read More is voortgekomen uit het ISS en shuttleprogramma's. Het is gewoon triest om te bedenken wat er zou kunnen zijn.

De recente explosie van ruimtevoortgang komt, niet van NASA, maar van een handvol kleine privébedrijven met een sterk winstmotief om kosten te besparen, en een ideologische toewijding aan de oorzaak van betaalbare ruimte-exploratie.

SpaceX ontdaan van alle PR glitz is opwindend Elon Musk vs. Richard Branson: De race voor goedkoop satellietinternet Elon Musk versus Richard Branson: de race voor goedkoop satellietinternet Meer dan vier miljard mensen hebben geen toegang tot internet. Hoe lossen we dat op? Het antwoord ligt over onze hoofden ... Lees meer. De oprichter en eigenaar, Elon Musk, ziet het als een heldhaftige poging om de mensheid te beschermen tegen uitsterven.

“Het is grappig, niet iedereen houdt van de mensheid. Ofwel expliciet of impliciet, sommige mensen lijken te denken dat mensen een plaag zijn op het aardoppervlak. Ze zeggen dingen als, “De natuur is zo prachtig; dingen zijn altijd beter op het platteland waar geen mensen in de buurt zijn.” Ze impliceren dat de mensheid en de beschaving minder goed zijn dan hun afwezigheid. Maar ik ben niet op die school. Ik denk dat we de plicht hebben om het licht van het bewustzijn te behouden, om ervoor te zorgen dat het in de toekomst blijft bestaan.”

Musk is slechts de meest recente drager van deze filosofie van ruimteverkenning. Wetenschappers hebben ruimteverkenning al honderden jaren gezien als een morele vereiste. In 1610 schreef Kepler aan Galileo over de mogelijkheid van menselijke reizen naar de recent ontdekte andere planeten van het zonnestelsel.

“Laten we schepen en zeilen maken die zijn aangepast aan de hemelse ether, en er zullen genoeg mensen zijn die niet bang zijn voor de lege afval. In de tussentijd zullen we, voor de dappere hemelreizigers, kaarten van de hemellichamen voorbereiden.”

Dat is de droom die Galileo, Werner Von Braun en Elon Musk aandreef - en het is een droom die eindelijk begint uit te komen. Tegenwoordig strekken particuliere ruimtevaartbedrijven de grenzen van wat mogelijk is. Publieke belangstelling voor ruimte is duidelijk aanwezig. Kunnen we bijdragen aan verkenning van de ruimte? Deze 7 online tools Zeggen dat we kunnen kunnen we bijdragen aan verkenning van de ruimte? Deze 7 online tools Say We Can Hoe zit het met de man op de stoep? De high-schooler in de wetenschapsklas? De moeder die ooit droomde om zich klaar te maken voor een ruimtevlucht? Zullen er dromen zo blijven, of kunnen ze bijdragen aan ... Lees meer, en zoals de boom bewijst - zo ook het geld. Wat nodig is, is de politieke en institutionele wil om grote risico's te nemen zonder de bruikbaarheid uit het oog te verliezen. Dit houdt in dat we afzien van minder ambitieuze projecten die al in gang zijn gezet en die controversieel zullen zijn.

Het zal ook de moeite waard zijn. Er staat hier veel op het spel: als we toestaan ​​dat de nieuwe ruimteboom wegebt, hebben we nog tientallen jaren achterlijke wetenschap, ijdelheidsprojecten, verspild geld en verkwiste ambities.

Ik kan me niets meer voorstellen dat deprimerend is.

Beeldmateriaal: NASA Space Shuttle Endeavour, door Andrew Adams, Soviet Space Shuttle Diagram, Steve Jurvetson, CATS geïnstalleerd op ISS, door GSFC, US Eastern Seaboard At Night van ISS, NASA's Earth Observatory, Moon Shadow door James Jordan, Apollo 11 East Crater Panorama door GSFC, Red Dragon door SpaceX, SpaceX Dragon door Kevin Gill

Ontdek meer over: Space, Technology.