Cosa c'è di nuovo nella nuova corsa allo spazio?

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È il 2015 e lo spazio è di nuovo bello.

SpaceX ha ringiovanito l'interesse pubblico per lo spazio e sta già pianificando una missione su Marte. Forbes sta creando profili su startup minerarie di asteroidi. Una coalizione di aziende private sono costruire uno spazioporto nel Nuovo Messico. È il periodo più emozionante per l'esplorazione dello spazio dall'ultima missione lunare nel 1972.

Durante quella missione, l'astronauta Eugene Cernan ha concluso l'ultimo moonwalk dell'umanità con queste parole:

“Mentre prendo gli ultimi passi dell'uomo dalla superficie […] vorrei solo elencare ciò che credo la storia registrerà: che la sfida dell'America di oggi ha forgiato il destino dell'uomo di domani. E, quando lasciamo la Luna a Taurus Littrow, ce ne andiamo come veniamo e, se Dio vuole, come torneremo, con pace e speranza per tutta l'umanità. Godspeed l'equipaggio dell'Apollo 17.”

Nei 43 anni da quando ha pronunciato quelle parole, sono successe molte cose. L'Unione Sovietica è caduta. La tecnologia informatica è esplosa. Il Concorde andava e veniva. Ma non siamo mai tornati sulla luna. In effetti, gli umani non sono usciti dall'orbita terrestre bassa dal ritorno dell'Apollo 17.

Abbiamo inviato alcune sonde e fatto atterrare robot su Marte. Abbiamo costruito la navetta e l'ISS. Niente di tutto ciò è innovativo. Il primo razzo a raggiungere l'orbita terrestre bassa lo fece nel 1961. La prima sonda "di successo" su Marte sarebbe atterrata un decennio dopo, nel 1971. La prima stazione spaziale è stata costruita nel 1971. La mancanza di innovazione ha soffocato l'interesse pubblico per lo spazio e ha ucciso l'opera spaziale come genere.

Che cosa è andato storto? Cosa è successo alla NASA? E cosa sta cambiando adesso? Riavvolgiamo l'orologio.

Destinazione: stagnazione

Non c'è modo di raccontare questa storia senza dare un ruolo da protagonista al budget della NASA (o, meglio, alla sua mancanza). Ecco un grafico del budget della NASA dall'era Apollo.

Chiaramente, ci sono stati alcuni tagli. Quando la Guerra Fredda finì all'inizio degli anni '70, divenne chiaro che i timori della superiorità tecnologica comunista erano stati esagerati. La narrativa della corsa allo spazio è andata in pezzi, così come il sostegno pubblico al costoso programma Apollo. Con la guerra del Vietnam che stava già andando male, Nixon scelse di annullare tranquillamente le ultime missioni e porre fine ad Apollo. In un certo senso, questo era stato il piano fin dall'inizio.

Nel 1968, George Trimble, vicedirettore del Manned Spacecraft Center (MSC) della NASA ha inviato un promemoria chiedendo che il programma Apollo abbia una lunghezza finita e un punto finale ben definito.

“[…] che il compimento del primo allunaggio e il rientro in sicurezza dell'equipaggio siano definiti come la fine del Programma Apollo. Questo darà un finale nitido che tutti possono capire e sarà il programma a costo minimo. Il programma di esplorazione lunare, o qualunque sia il nome scelto, avrà un insieme definibile [sic] e può essere pianificato e difeso come un'unità. Ciò eviterà che il Programma Apollo si trascini verso una conclusione mal definita. .”

Si presumeva che il programma Apollo sarebbe stato seguito da un viaggio su Marte o su una base lunare a lungo termine. Invece, dopo i tagli ai finanziamenti, è stata presa la decisione di passare all'esplorazione spaziale orbitale, compresa la costruzione di una grande stazione spaziale. Molti osservatori hanno attribuito la colpa dell'attuale stagnazione spaziale ai piedi di regolatori miopi e da quattro soldi. Questa è una narrazione che vorrei sfidare.

Mentre il taglio del budget della NASA è stato un fattore nel declino dell'esplorazione spaziale americana, è lontano dall'intera storia. Gran parte della colpa è della stessa NASA. Ha perso la concentrazione e si è invischiato in costosi vicoli ciechi tecnologici.

Considera questo: dall'era Apollo, il budget della NASA è diminuito del circa il 50% - ma non è scioccante.

Gli sforzi di ricerca e sviluppo di base sui razzi hanno assorbito gran parte del denaro extra. Dopo che la ricerca e lo sviluppo sono stati fatti per il Saturn V, ogni lancio lunare costa solo $ 375 milioni nel 1970 (circa 2,5 miliardi di dollari nel 2015 dollari). Il budget moderno della NASA di circa $ 15 miliardi è sufficiente per sostenere missioni lunari regolari, se questa fosse una priorità.

Contrariamente alla credenza popolare - il fattore limitante non è finanziario.

Se una missione lunare non ti entusiasma, che dire? Marte diretto? L'architettura essenziale e meticolosamente preventivata per una missione con equipaggio su Marte e ritorno costerebbe circa $50 miliardi. Se la NASA ha dedicato cinque anni alla prospettiva, è tutt'altro che fuori portata.

Quindi, ora che vediamo cosa avremmo potuto comprare... cosa abbiamo fatto invece con i soldi?

Stazioni e navette

Parliamo dell'ISS.

L'ISS è stato sovvenzionato diffondendolo in molti paesi, i quali avrebbero tutti beneficiato delle pubbliche relazioni e della ricerca da essa generate. Il ripartizione dei costi sono illuminanti.

Gli Stati Uniti hanno speso 72,4 miliardi di dollari per costruire i suoi pezzi della stazione e 50,4 miliardi di dollari in più per portarla in orbita, per una spesa totale di 120,8 miliardi di dollari. Gli investimenti di Russia, Giappone, UE e Canada ammontano a soli 24 miliardi di dollari messi insieme. Tanto per "spalmare il costo"

Quanto è efficiente la ISS rispetto alle stazioni spaziali del passato?

La ISS è una netta partenza dalle stazioni spaziali del passato. È costituito da moduli più piccoli in una configurazione più complessa rispetto alle precedenti stazioni "monocamera". Questa è una tecnologia interessante, ma costosa.

Lanciata subito dopo la fine del programma Apollo, la nostra prima stazione (“Skylab”) è costata $ 10 miliardi in dollari moderni per costruire. Aveva un volume interno di circa 360 metri cubi. La ISS è costata circa 150 miliardi di dollari con un volume di 907 metri cubi. Gli Stati Uniti avrebbero potuto spendere 30 miliardi di dollari e lanciare tre moduli di dimensioni Sky-lab e costruire una stazione più grande della ISS per meno di un quarto del costo. I 90 miliardi di dollari rimasti avrebbero potuto pagare un viaggio su Marte e venti missioni lunari.

Considera la navetta spaziale stessa, la forma più visibile di esplorazione spaziale dal programma Apollo. La NASA credeva che, costruendo un aereo spaziale riutilizzabile, sarebbe stato possibile ridurre il costo del trasferimento di persone e merci verso l'orbita terrestre bassa.

Gli aerei spaziali sono stati un colossale fallimento in termini di riduzione dei costi di lancio: la massa e la complessità aggiunte più che cancellare qualsiasi beneficio dalla riutilizzabilità. Veicoli usa e getta vecchio stile come il Russian Proton costano circa $ 2300 per libbra di carico. La navetta costa circa $ 8000 per libbra, più del triplo dei costi.

Peggio ancora, il complesso scudo termico e la necessità di booster secondari hanno reso la navetta pericolosa come veicoli spaziali. Delle cinque navette, due sono esplose e 1,5% delle missioni finito con vittime.

Il fallimento dello Shuttle come misura di risparmio sui costi deve essere stato chiaro all'inizio del processo di progettazione, ma la NASA ha proseguito, gestendo il programma Shuttle dal 1981 al 2011. Sono tre decenni di orribili rifiuti. Il costo del programma navetta $ 209 miliardi. I soldi risparmiati semplicemente utilizzando veicoli che già avevamo sarebbe più di $ 100 miliardi ormai. Tanto basta per andare su Marte e tornare due volte, mettendo gli stivali a terra sul pianeta rosso per rispondere a domande fondamentali sulle origini della vita.

La NASA è arrivata all'idea che il programma shuttle sia stato un errore. Nel 2005, il capo della NASA Michael Griffin detto a USA Today

"Ora è comunemente accettato che non fosse la strada giusta […] Ora stiamo cercando di cambiare la strada facendo il minor danno possibile".

Cosa sarebbe stato possibile senza il programma navetta?

Prendi in considerazione il veicolo Dragon di SpaceX, una modernizzazione dei progetti di razzi più tradizionali. Il Dragon V1 può trasportare 13,228 libbre di carico, ad un costo netto di circa $ 13 milioni, o poco meno di $ 1000 per libbra - otto volte meno della navetta e meno della metà del costo del vecchio Proton. Questo è un veicolo in sviluppo solo da pochi anni ed è stato creato con una piccola frazione del budget della NASA. La prossima iterazione, il Dragon V2, che sarà riutilizzabile, dovrebbe abbassare ulteriormente il prezzo (forse fino a meno di $ 500 per libbra).

Il Dragon V2 utilizzerà una capsula di rientro a forma di goccia di gomma semplice e robusta del tipo utilizzato da tutto, dal programma Gemini alla Soyuz. L'innovazione è l'uso di piccoli razzi per consentire alla capsula di effettuare un atterraggio controllato invece di un ammaraggio, una caratteristica di cui sono stati pionieri con il prototipo "cavalletta". Questo è molto più semplice del tentativo di costruire un aereo spaziale e probabilmente molto più economico.

Il tema comune qui potrebbe essere chiamato "falso progresso". La NASA ha sprecato un'incredibile quantità di denaro perseguendo "progressi" tecnici che non erano miglioramenti. Gli aerei spaziali e gli habitat spaziali modulari non sono buone idee nel mondo reale.

Forse un problema è che la NASA non ha l'influenza correttiva delle pressioni del mercato. Le forze di mercato tendono ad eliminare questo tipo di spreco, poiché vincono i concorrenti con una tecnologia migliore e più economica. In un fiorente mercato dell'esplorazione spaziale, gli aerei spaziali rimarrebbero una nota dimenticata, il Nintendo Virtual Boy 4 prodotti Nintendo che erano molto in anticipo sui tempiNintendo è sempre stata un'azienda innovativa, ma anche i suoi prodotti meno conosciuti erano in anticipo sui tempi. Per saperne di più di veicoli di lancio.

La NASA è anche vulnerabile a pressioni politiche di tipo miope. Aerei spaziali Guarda come il futuro se sei un politico che non ha mai frequentato un corso di ingegneria. Forse possono immaginare un giorno i loro nipoti che salgono a bordo di uno in un aeroporto, quindi spingono il programma oltre le lamentele degli ingegneri. Costruire una stazione spaziale in collaborazione con altre quattro nazioni sembra un'ottima idea, a patto che tu sia un politico più interessato ai titoli che alla scienza. La NASA degli ultimi quarant'anni è un vivido esempio di ciò che accade quando si lascia che la politica prenda il posto della prudenza scientifica.

Chi ha ucciso l'opera spaziale?

Le persone reagiscono emotivamente alle critiche della NASA. Vorrei chiarire che questa critica non proviene da un odio per l'esplorazione dello spazio. Non sono arrabbiato per l'onere fiscale imposto dalla NASA, che è minimo. Sono sconvolto dal fatto che non stiamo ottenendo l'esplorazione dello spazio quasi quanto potremmo per i soldi che stiamo spendendo. Alcuni belli e roba affascinante Sperimenta l'esplorazione spaziale in 3D alle visualizzazioni della NASASei un altro esploratore spaziale? Se avessi l'opportunità di provare com'è essere un astronauta, o anche uno dei tanti equipaggi di supporto tecnico che supportano l'esplorazione dello spazio, vorresti... Per saperne di più è uscito dai programmi ISS e shuttle. È solo triste pensare a cosa avrebbe potuto essere.

La recente esplosione del progresso spaziale sta arrivando, non dalla NASA, ma da una manciata di piccole aziende private con un forte motivo di profitto per ridurre i costi e una devozione ideologica alla causa dello spazio accessibile esplorazione.

SpaceX spogliato di tutto lo sfarzo delle PR è eccitante Elon Musk contro Richard Branson: la corsa all'Internet satellitare a basso costoOltre quattro miliardi di persone non hanno accesso a Internet. Come lo risolviamo? La risposta è sopra le nostre teste... Per saperne di più . Il suo fondatore e proprietario, Elon Musk, lo vede come uno sforzo eroico per salvaguardare l'umanità dall'estinzione.

“È divertente, non tutti amano l'umanità. In modo esplicito o implicito, alcune persone sembrano pensare che gli umani siano una piaga sulla superficie terrestre. Dicono cose come: “La natura è così meravigliosa; le cose vanno sempre meglio in campagna dove non ci sono persone in giro”. Implicano che l'umanità e la civiltà sono meno buone della loro assenza. Ma non sono in quella scuola. Penso che abbiamo il dovere di mantenere la luce della coscienza, per assicurarci che continui nel futuro".

Musk è solo il portatore più recente di questa filosofia di esplorazione spaziale. Gli scienziati hanno visto l'esplorazione dello spazio come un imperativo morale per centinaia di anni. Nel 1610, Keplero scrisse a Galileo sulla possibilità di un viaggio umano negli altri pianeti del sistema solare scoperti di recente.

“Creiamo navi e vele adattate all'etere celeste, e ci saranno molte persone che non avranno paura delle distese vuote. Nel frattempo, prepareremo, per i coraggiosi viaggiatori del cielo, mappe dei corpi celesti”.

Questo è il sogno che ha guidato Galileo, Werner Von Braun ed Elon Musk - ed è un sogno che, finalmente, sta iniziando a diventare realtà. Oggi, le compagnie spaziali private stanno estendendo i limiti di ciò che è possibile. Interesse pubblico per lo spazio chiaramente esiste Possiamo contribuire all'esplorazione spaziale? Questi 7 strumenti online dicono che possiamoE l'uomo sul marciapiede? Il liceale della classe di scienze? La madre che una volta sognava di vestirsi per un volo spaziale? I sogni rimarranno tali o possono contribuire a... Per saperne di più , e come dimostra il boom, anche i soldi. Serve la volontà politica e istituzionale di correre grossi rischi senza perdere di vista la praticità. Ciò comporterà l'abbandono di alcuni progetti meno ambiziosi già in corso, il che sarà controverso.

Sarà anche utile. C'è molto in gioco qui: se permettiamo al nuovo boom spaziale di svanire, ci aspettano altri decenni di scienza ritardata, progetti di vanità, soldi sprecati e ambizioni sprecate.

Non riesco a immaginare niente di più deprimente.

Crediti immagine: Nasa Space Shuttle Endeavour, di Andrew Adams, Diagramma dello Space Shuttle sovietico, Steve Jurvetson, GATTI Installati su ISS, di GSFC, Costa orientale degli Stati Uniti di notte dalla ISS, Osservatorio della Terra della NASA, Ombra lunare di James Jordan, Panorama del cratere orientale dell'Apollo 11 di GSFC, Drago rosso di SpaceX, SpaceX Dragon di Kevin Gill