Návrat na Měsíc byl horečným snem mnoha vědců a astronautů. Od chvíle, kdy 20. července 1969 vyvrcholil program Apollo, kdy první astronauti vstoupili na Měsíc, hledali jsme způsoby, jak se vrátit na Měsíc... a zůstat tam. Za tu dobu bylo vypracováno a zváženo několik návrhů. Ale v každém případě tyto plány selhaly, navzdory odvážným slovům a smělým slibům.
Na workshopu, který se konal v srpnu 2014, se však zástupci NASA setkali s harvardským genetikem Georgem Churchem, Peterem Diamandisem z Nadace X Prize a další strany investovaly do průzkumu vesmíru, aby projednaly levné možnosti návratu na Měsíc. Papíry, které byly nedávno zpřístupněny ve zvláštním vydání Nový prostor , popisují, jak by mohla být do roku 2022 postavena osada na Měsíci a za poměrně nízké náklady 10 miliard dolarů.
Zjednodušeně řečeno, zřízení základny na Měsíci má mnoho výhod. Kromě poskytování čerpacích stanic, které by ušetřily miliardy budoucích vesmírných misí – zejména na Mars, které jsou plánovány na třicátá léta 20. století – by poskytly jedinečné příležitosti pro vědecký výzkum a testování nových technologií. Plánům na jeho vybudování však neustále bránily dva klíčové předpoklady.
Umělcův koncept pro lunární základnu. Kredit: NASA
První je, že financování je největší překážkou, kterou je třeba překonat, což je pochopitelné vzhledem k nákladům na vesmírné mise za posledních 50 let. Abych to uvedl na pravou míru, Program Apollo by stály daňové poplatníky přibližně 150 miliard dolarů v dnešních dolarech. Mezitím každoroční NASA rozpočet na rok 2015 byla přibližně 18 miliard USD, zatímco v roce 2016 se očekává, že dosáhne 19,3 miliard USD. V době, kdy průzkum vesmíru není záležitostí národní bezpečnosti, bude peněz jistě vzácnější.
Druhým předpokladem je, že k překonání tohoto problému a zpřístupnění nezbytných rozpočtů stačí prezidentský mandát „vrátit se na Měsíc a zůstat“. Ale navzdory opakovaným pokusům problém nevyřešil žádný mandát k obnovení lunárního nebo vesmírného průzkumu. Stručně řečeno, průzkum vesmíru je omezován konvenčním myšlením, které předpokládá, že jsou potřeba obrovské rozpočty a že je administrativy prostě musí dát k dispozici.
Po pravdě řečeno, řada pokroků, kterých bylo v posledních letech dosaženo, umožňuje mise, které by stály podstatně méně. Toto a jak by mohla být lunární základna přínosem pro průzkum vesmíru a lidstvo, byla témata diskuse na workshopu v roce 2014. Jako astrobiolog NASA Chris McKay – který editovalNový prostorsérie časopisů – sděleno Universe Today prostřednictvím e-mailu, jednou z klíčových výhod nákladově efektivní základny na Měsíci je to, že přivede další mise do oblasti cenové dostupnosti.
'Mám zájem o dlouhodobou výzkumnou základnu na Marsu - nejen o krátkodobé přistání člověka,' řekl. „Zřízení výzkumné základny na Měsíci ukazuje, že víme, jak to udělat, a můžeme to udělat udržitelným způsobem. Musíme se dostat pryč ze současné situace, kdy jsou náklady tak vysoké, že základna na Měsíci, lidská mise na Mars a lidská mise na asteroid se navzájem vylučují. Pokud dokážeme snížit náklady 10x nebo více, zvládneme je všechny.“
Umělcův koncept měsíční základny vybudovaný pomocí využití zdrojů in-situ (ISRU) a formou 3D tisku známého jako obrysové crafting. Kredit: NASA
Ústředním bodem je několik klíčových změn, ke kterým došlo v posledním desetiletí. Patří mezi ně rozvoj podnikání v oblasti kosmických startů, který vedl k celkovému snížení nákladů na jednotlivé starty. Vznik průmyslu NewSpace – tedy obecný termín pro různé soukromé komerční letecké podniky – je dalším, který využívá nejnovější pokroky v technologii a nachází pro ně uplatnění ve vesmíru.
Podle McKaye tento a další technologický vývoj pomůže vyřešit otázku rozpočtu. „Kromě nákladů na start je klíčem ke snížení nákladů na základnu na Měsíci využití technologií pro udržitelnost vyvíjených na Zemi. Mými oblíbenými příklady jsou 3D tisk, elektrická auta, autonomní roboti a recyklační toalety (jako např. modrá záchodová toaleta ).'
Alexandra Hall, bývalá vrchní ředitelka nadace X Prize Foundation a jedna z hlavních autorek seriálu, také vyjádřila důležitost nových technologií pro fungování této lunární základny. Jak řekla Universe Today prostřednictvím e-mailu, budou mít významné výhody zde na Zemi, zejména v nadcházejících desetiletích, kdy se nárůst populace bude shodovat s ubývajícími zdroji.
„Pokroky v podpoře života a život v uzavřené smyčce nezbytné pro udržení života po dlouhá období na Měsíci nepochybně poskytnou pozitivní vedlejší účinky, které prospějí jak životnímu prostředí, tak naší schopnosti žít s měnícím se klimatem a ubývajícími zdroji,“ řekla. „Pokud dokážeme přijít na to, jak postavit struktury s tím, co už je na Měsíci, můžeme tuto technologii použít k tomu, abychom vytvořili infrastrukturu a řešení krytů z materiálů in-situ na Zemi. Pokud dokážeme použít kámen, který tam je, možná se vyhneme přepravě asfaltu a cihel po celém světě!“
Dalším důležitým aspektem, jak učinit lunární základnu nákladově efektivní, byl potenciál pro mezinárodní partnerství, stejně jako partnerství mezi soukromým a veřejným sektorem. Jak Hall vysvětlil:
'I když budou existovat komerční trhy pro případné plody našeho úsilí o průzkum Měsíce, počáteční trhy budou pravděpodobně ovládány vládami.' Soukromý sektor je nejlépe schopen reagovat způsoby, které poskytují nákladově efektivní a konkurenceschopná řešení, když vlády specifikují a zavazují se k dlouhodobým cílům průzkumu. Věřím, že vítězství Google Lunar XPRIZE vytlačí další soukromé a komerční partnery, aby usilovali o trvalé osídlení Měsíce, což by mohlo zastínit potřebu významné vládní účasti. Jakmile malá společnost prokáže, že je skutečně možné dostat se na Měsíc a být produktivní, umožní to ostatním začít plánovat nové podnikání a úsilí.“
Pokud jde o to, kam tato základna půjde a co bude dělat, to je popsáno v článku předmluvy, “ Směrem k nízkonákladovému lunárnímu osídlení “. V podstatě by navrhovaná lunární základna existovala na jednom z pólů a byla by modelována podle americké antarktické stanice na jižním pólu. Provozovala by ho NASA nebo mezinárodní konsorcium a sídlilo by v něm posádka asi 10 lidí, mix zaměstnanců a terénních vědců, kteří by se střídali třikrát ročně.
Činnosti na základně, kterým by asistovaly autonomní a dálkově ovládaná robotická zařízení, by se soustředily na podporu terénního výzkumu především postgraduálních studentů, kteří by dělali diplomové práce. Další klíčovou aktivitou pro obyvatele by bylo testování technologií a programových precedentů, které by mohly být použity na Marsu, kam NASA doufá, že bude vysílat astronauty v nadcházejících desetiletích.
Lunární základna podle představ NASA v 70. letech 20. století s Mass Driverem zasahujícím až k obzoru. Kredit: NASA
Několikrát v sérii je zdůrazněno, že to lze provést za relativně nízké náklady ve výši 10 miliard dolarů. Toto celkové hodnocení je uvedeno v dokumentu s názvem „ Shrnutí ekonomického hodnocení a systémové analýzy vyvíjející se lunární architektury, která využívá možnosti komerčního prostoru a veřejného a soukromého partnera “. Jak se uzavírá:
„Na základě zkušeností s nedávnými inovacemi programu NASA, jako je program COTS, nemusí být návrat člověka na Měsíc tak drahý, jak se dříve myslelo. Spojené státy by mohly vést návrat lidí na povrch Měsíce během období 5–7 let od úřadu, aby pokračovaly s odhadovanými celkovými náklady asi 10 miliard USD (–30 %) pro dva nezávislé a konkurenční poskytovatele komerčních služeb, nebo asi 5 miliard USD pro každého poskytovatele pomocí partnerských metod.“
Další problémy diskutované v seriálu jsou umístění základny a povaha jejích systémů na podporu života. V článku s názvem „ Výběr místa pro lunární industrializaci, ekonomický rozvoj a osídlení “, pouzdro je vyrobeno pro základnu umístěnou buď v severní nebo jižní polární oblasti. Napsal Dennis Whigo, zakladatel a CEO společnosti Skycorp Článek identifikuje dvě potenciální místa pro lunární základnu pomocí vstupních parametrů vyvinutých po konzultaci s investory rizikového kapitálu.
Patří mezi ně otázky dostupnosti energie, nízkonákladové komunikace v rozsáhlých oblastech, dostupnosti možné vody (nebo molekul na bázi vodíku) a dalších zdrojů a povrchové mobility. Podle těchto hodnocení je severní polární oblast dobrou polohou, protože má dostatečný přístup k solární energii. Jižní pól je také identifikován jako potenciální místo (zejména v Shackletonův kráter ) kvůli přítomnosti vodního ledu.
Lunární základna by mohla existovat do roku 2022 a levněji, než očekáváte. Kredit: Kcida10
V neposlední řadě se série zabývá otázkou ekonomických příležitostí, které by mohly mít dalekosáhlé výhody pro lidi zde na Zemi. Na prvním místě mezi nimi je potenciál pro vytvoření vesmírné solární energie (SSP), koncept, který byl prozkoumán jako možné řešení závislosti lidstva na fosilních palivech a limitů solární energie na Zemi.
Zatímco solární kolektory na Zemi jsou omezeny meteorologickými jevy (tedy počasím) a denním cyklem Země (noc a den), solární kolektory umístěné na oběžné dráze by byly schopny sbírat energii ze Slunce nepřetržitě. Problémy se startem a náklady na bezdrátový přenos energie však činí tuto možnost finančně neatraktivní.
Ale jak je uvedeno v „ Měsíční samoreprodukující se solární továrna “, zřízení továrny na Měsíci by mohlo snížit náklady čtyřnásobně. Tato továrna by mohla stavět družice na solární energii z měsíčního materiálu pomocí sebereplikujícího systému (SRS), který je schopen zkonstruovat své repliky a poté je rozmístit na geostacionární oběžnou dráhu Země pomocí lineárního elektromagnetického urychlovače (aka. Mass Driver).
Hlavním tématem série je, jak by lunární základna představovala příležitosti pro spolupráci, a to jak mezi soukromým, tak veřejným sektorem a různými národy. ISS je opakovaně používán jako příklad, který v posledním desetiletí velmi těžil z programů, jako je NASA Služby komerční orbitální dopravy (COTS) – která byla velmi úspěšná při získávání nákladově efektivních dopravních služeb na nádraží.
Spolupráce mezi NASA a soukromými leteckými společnostmi přinesla mnoho užitečných vynálezů, jako je Bigelow Expandable Activity Module (BEAM) zobrazený výše. Kredit: bigelowaerospace.com
Je proto pochopitelné, proč NASA a ty společnosti, které těžily z COTS, chtějí rozšířit tento model na Měsíc – v programu, který je často označován jako Lunar Commercial Orbital Transfer Services (LCOTS). Kromě zřízení lidské přítomnosti na Měsíci je toto úsilí prováděno s vědomím, že bude také tlačit na vývoj technologií a schopností, které by mohly v nadcházejících letech vést k cenově dostupným pro Mars.
Je to jistě vzrušující nápad: vrátit se na Měsíc a položit základy pro trvalé lidské osídlení tam. Je také vzrušující v širším kontextu vesmírného průzkumu, jak nám základna na Měsíci pomůže dostat se dále do vesmíru. Na Mars, do pásu asteroidů, možná do vnější sluneční soustavy a ještě dál.
A s každým krokem se odpovídajícím způsobem rozšíří příležitosti pro využití zdrojů a vědecký výzkum. Může to znít jako sny; ale znovu, stejně jako myšlenka umístit člověka na Měsíc před koncem 60. let. Pokud nás konkrétní zkušenost něčemu naučila, pak je to to, že vkročení do jiného světa zanechává trvalé stopy!
Měsíční stopa z misí Apollo. Kredit: NASA
Další čtení: Nový prostor