O que há de novo na nova corrida espacial?

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Estamos em 2015 e o espaço está legal de novo.

A SpaceX rejuvenesceu o interesse público no espaço e já está planejando uma missão a Marte. Forbes está fazendo perfis no startups de mineração de asteróides. Uma coalizão de empresas privadas são construindo um espaçoporto no Novo México. É o período mais emocionante para a exploração espacial desde a última missão lunar em 1972.

Durante essa missão, o astronauta Eugene Cernan encerrou o último passeio lunar da humanidade com estas palavras:

“Enquanto dou os últimos passos do homem da superfície [...], gostaria apenas de listar o que acredito que a história registrará: que o desafio da América de hoje forjou o destino do homem de amanhã. E, ao deixarmos a Lua em Taurus Littrow, partimos como viemos e, se Deus quiser, como voltaremos, com paz e esperança para toda a humanidade. Boa sorte com a tripulação da Apollo 17. ”

Nos 43 anos desde que ele disse essas palavras, muita coisa aconteceu. A União Soviética caiu. A tecnologia da computação explodiu. O Concorde veio e se foi. Mas, nunca voltamos para a lua. Na verdade, os humanos não saíram da Órbita Terrestre Baixa desde que a Apollo 17 voltou.

Enviamos algumas sondas e pousamos robôs em Marte. Construímos o ônibus espacial e a ISS. Nada disso é inovador. O primeiro foguete a atingir a Órbita Terrestre Baixa o fez em 1961. A primeira sonda "bem-sucedida" de Marte pousaria uma década depois, em 1971. A primeira estação espacial foi construída em 1971. A falta de inovação sufocou o interesse público no espaço e matou a ópera espacial como gênero.

O que deu errado? O que aconteceu com a NASA? E o que está mudando agora? Vamos dar corda no relógio.

Destino: Estagnação

Não há como contar essa história sem dar um papel de protagonista ao orçamento da NASA (ou, melhor, a falta dele). Aqui está um gráfico do orçamento da NASA desde a era Apollo.

Claramente, houve alguns cortes. Com o declínio da Guerra Fria no início dos anos 70, ficou claro que os temores da superioridade tecnológica comunista haviam sido exagerados. A narrativa da corrida espacial desmoronou, assim como o apoio público ao caro programa Apollo. Com a guerra do Vietnã já indo mal, Nixon optou por cancelar discretamente as últimas missões e acabar com a Apollo. De certa forma, esse era o plano desde o início.

Em 1968, George Trimble, vice-diretor do Manned Spacecraft Center (MSC) da NASA enviou um memorando solicitando que o programa Apollo tenha um comprimento finito e um ponto final bem definido.

“[...] que a realização do primeiro pouso lunar e retorno seguro da tripulação seja definida como o fim do Programa Apollo. Isso dará um final nítido que todos podem entender e será o programa de custo mínimo. O Programa de Exploração Lunar, ou qualquer que seja o nome selecionado, terá um todo definível [sic] e pode ser planejada e defendida como uma unidade. Isso evitará que o Programa Apollo se arraste para um término mal definido. .”

Supunha-se que o programa Apollo seria seguido por uma viagem a Marte, ou uma base lunar de longo prazo. Em vez disso, após os cortes de financiamento, foi tomada a decisão de fazer a transição para a exploração do espaço orbital, incluindo a construção de uma grande estação espacial. Muitos observadores atribuíram a culpa pela atual estagnação do espaço aos pés de reguladores míopes e mesquinhos. Esta é uma narrativa que eu gostaria de desafiar.

Embora o corte no orçamento da NASA tenha sido um fator no declínio da exploração espacial americana, está longe de ser toda a história. Grande parte da culpa é da própria NASA. Ela perdeu o foco e se envolveu em caros becos sem saída tecnológicos.

Considere o seguinte: desde a era Apollo, o orçamento da NASA caiu em Cerca de 50% - mas isso não é chocante.

Os esforços básicos de P&D dos foguetes absorveram grande parte do dinheiro extra. Depois que a P&D foi feita para o Saturn V, cada custo de lançamento da lua meros $ 375 milhões em 1970 (cerca de US $ 2,5 bilhões em dólares de 2015). O orçamento moderno da NASA de cerca de US $ 15 bilhões é suficiente para sustentar missões lunares regulares, se isso fosse uma prioridade.

Ao contrário da crença popular - o fator limitante não é financeiro.

Se uma missão lunar não te empolga, que tal Mars Direct? A arquitetura básica meticulosamente orçada para uma missão tripulada a Marte e de volta custaria cerca de US $50 bilhões. Se a NASA dedicou cinco anos ao prospecto, está longe de estar fora de alcance.

Então, agora que vemos o que poderíamos ter comprado... o que fizemos com o dinheiro em vez disso?

Estações e ônibus

Vamos falar sobre o ISS.

O ISS foi subsidiado por meio de sua divulgação entre diversos países, todos beneficiados com a RP e as pesquisas por ela geradas. o repartição dos custos são esclarecedores.

Os EUA gastaram US $ 72,4 bilhões para construir suas partes da estação e US $ 50,4 bilhões a mais para colocá-la em órbita, com uma despesa total de US $ 120,8 bilhões. Os investimentos da Rússia, Japão, UE e Canadá somam apenas US $ 24 bilhões juntos. Tanto para "espalhar o custo"

Quão eficiente é a ISS em comparação com as estações espaciais anteriores?

A ISS é uma mudança radical em relação às antigas estações espaciais. Ele é construído com módulos menores em uma configuração mais complexa do que as estações anteriores de “sala única”. Esta é uma tecnologia interessante, mas cara.

Lançada imediatamente após o término do programa Apollo, nossa primeira estação (“Skylab”) custou $ 10 bilhões em dólares modernos para construir. Tinha um volume interno de cerca de 360 ​​metros cúbicos. O ISS custou cerca de US $ 150 bilhões com um volume de 907 metros cúbicos. Os EUA poderiam ter gasto US $ 30 bilhões e lançado três módulos do tamanho de um laboratório Sky e construído uma estação maior que a ISS por menos de um quarto do custo. Os US $ 90 bilhões restantes poderiam ter pago uma viagem a Marte e vinte missões lunares.

Considere o próprio ônibus espacial - a forma mais visível de exploração espacial desde o programa Apollo. A NASA acreditava que, ao construir um avião espacial reutilizável, seria possível reduzir o custo de transporte de pessoas e cargas para a órbita terrestre baixa.

Os aviões espaciais têm sido uma falha colossal em termos de redução do custo de lançamento - a massa e a complexidade adicionadas mais do que eliminam quaisquer benefícios da reutilização. Veículos descartáveis ​​de estilo antigo, como o Proton russo, custam cerca de US $ 2.300 por quilo de carga. O ônibus custa cerca de US $ 8.000 por libra, mais que o triplo dos custos.

Pior ainda, o complexo escudo térmico e a necessidade de reforços secundários tornavam o ônibus espacial perigoso como veículos espaciais. Dos cinco ônibus espaciais, dois explodiram, e 1,5% das missões terminou em fatalidades.

O fracasso do ônibus espacial como medida de redução de custos deve ter ficado claro no início do processo de design, mas a NASA seguiu em frente, executando o programa do ônibus espacial de 1981 a 2011. São três décadas de um desperdício horrível. O custo do programa de transporte $ 209 bilhões. O dinheiro economizado apenas usando veículos que já tínhamos seria mais de $ 100 bilhões agora. Isso é o suficiente para ir a Marte e voltar duas vezes, colocando botas no solo no planeta vermelho para responder a questões fundamentais sobre as origens da vida.

A NASA chegou à conclusão de que o programa do ônibus espacial foi um erro. Em 2005, o chefe da NASA Michael Griffin disse ao USA Today

“Agora é comumente aceito que não era o caminho certo [...] Agora estamos tentando mudar o caminho, causando o mínimo de danos possível.”

O que teria sido possível sem o programa do ônibus espacial?

Considere o veículo Dragon da SpaceX, uma modernização dos designs de foguetes mais tradicionais. O Dragon V1 pode carregar 13,228 libras de carga, a um custo líquido de cerca de $ 13 milhões, ou um pouco menos de US $ 1.000 por libra - oito vezes menos que o ônibus espacial e menos da metade do custo do antigo Proton. Este é um veículo que está em desenvolvimento há apenas alguns anos e foi criado com uma pequena fração do orçamento da NASA. Espera-se que a próxima iteração, o Dragon V2, que será reutilizável, baixe o preço muito mais (talvez para menos de $ 500 por libra).

O Dragon V2 usará uma cápsula de reentrada simples e robusta em forma de gota de chiclete, do tipo usado por tudo, desde o programa Gemini até o Soyuz. A inovação é o uso de pequenos foguetes para permitir que a cápsula faça uma aterrissagem controlada em vez de um splashdown, um recurso que foi pioneiro com o protótipo “gafanhoto”. Isso é muito mais simples do que tentar construir um avião espacial e, provavelmente, muito mais barato.

O tema comum aqui pode ser chamado de “falso progresso”. A NASA desperdiçou uma quantidade surpreendente de dinheiro buscando “avanços” técnicos que não eram melhorias. Aviões espaciais e habitats espaciais modulares não são boas ideias no mundo real.

Talvez um problema seja que a NASA não tem a influência corretiva das pressões do mercado. As forças de mercado tendem a eliminar esse tipo de desperdício, à medida que vencem os concorrentes com tecnologias melhores e mais baratas. Em um próspero mercado de exploração espacial, os aviões espaciais permaneceriam uma nota de rodapé esquecida, o Nintendo Virtual Boy 4 produtos Nintendo que estavam muito à frente de seu tempoA Nintendo sempre foi uma empresa inovadora, mas mesmo seus produtos menos conhecidos estavam à frente de seu tempo. consulte Mais informação de veículos de lançamento.

A NASA também é vulnerável a pressões políticas do tipo míope. Aviões espaciais olhar como o futuro se você for um político que nunca fez um curso de engenharia. Talvez eles possam imaginar seus netos subindo a bordo de um em um aeroporto um dia, então eles empurram o programa acima das reclamações dos engenheiros. Construir uma estação espacial em cooperação com quatro outras nações parece uma ótima ideia, desde que você seja um político que está mais interessado em manchetes do que em ciência. A NASA dos últimos quarenta anos é um exemplo vívido do que acontece quando você deixa a política tomar o lugar da prudência científica.

Quem matou o Space Opera?

As pessoas reagem emocionalmente às críticas à NASA. Deixe-me esclarecer que essa crítica não vem de um ódio à exploração espacial. Não estou chateado com a carga tributária imposta pela NASA, que é mínima. Estou chateado por não estarmos conseguindo tanta exploração espacial quanto poderíamos com o dinheiro que estamos gastando. Alguns bonitos e coisas fascinantes Experimente a exploração espacial em 3D nas visualizações da NASAVocê é um companheiro explorador espacial? Se você tivesse a oportunidade de experimentar o que é ser um astronauta, ou mesmo um dos muitos membros da equipe de suporte técnico que apóia a exploração espacial, você ... consulte Mais informação saiu do ISS e dos programas de ônibus. É muito triste pensar no que poderia ter sido.

A recente explosão do progresso espacial está vindo, não da NASA, mas de um punhado de pequenas empresas privadas com uma forte motivação de lucro para reduzir custos e uma devoção ideológica à causa do espaço acessível exploração.

SpaceX despojada de todo o brilho de relações públicas é emocionante Elon Musk vs. Richard Branson: a corrida pela Internet via satélite barataMais de quatro bilhões de pessoas não têm acesso à Internet. Como podemos consertar isso? A resposta está sobre nossas cabeças ... consulte Mais informação . Seu fundador e proprietário, Elon Musk, vê-o como um esforço heróico para salvaguardar a humanidade contra a extinção.

“É engraçado, nem todo mundo ama a humanidade. De forma explícita ou implícita, algumas pessoas parecem pensar que os humanos são uma praga na superfície da Terra. Eles dizem coisas como: “A natureza é tão maravilhosa; as coisas são sempre melhores no campo, onde não há pessoas por perto. ” Eles implicam que a humanidade e a civilização são menos boas do que sua ausência. Mas eu não estou naquela escola. Acho que temos o dever de manter a luz da consciência, para garantir que continue no futuro. ”

Musk é apenas o mais recente portador dessa filosofia de exploração espacial. Os cientistas consideram a exploração espacial um imperativo moral há centenas de anos. Em 1610, Kepler escreveu a Galileu sobre a possibilidade de viagens humanas aos outros planetas recém-descobertos do sistema solar.

“Vamos criar navios e velas ajustados ao éter celestial, e haverá muitas pessoas sem medo dos desertos. Nesse ínterim, devemos preparar, para os bravos viajantes do céu, mapas dos corpos celestes. "

Esse é o sonho que moveu Galileu, Werner Von Braun e Elon Musk - e é um sonho que está, finalmente, começando a se tornar realidade. Hoje, as empresas espaciais privadas estão esticando os limites do que é possível. Interesse público no espaço claramente existe Podemos contribuir para a exploração espacial? Estas 7 ferramentas online dizem que podemosE o homem na calçada? O colegial da aula de ciências? A mãe que um dia sonhou em se preparar para um vôo espacial? Os sonhos permanecerão assim, ou eles podem contribuir para ... consulte Mais informação , e como o boom prova - o mesmo acontece com o dinheiro. O que é necessário é vontade política e institucional para correr grandes riscos sem perder de vista a praticidade. Isso envolverá o abandono de alguns projetos menos ambiciosos já em andamento, que serão polêmicos.

Também valerá a pena. Há muito em jogo aqui: se permitirmos que o novo boom espacial fracasse, estaremos em mais décadas de ciência retardada, projetos vaidosos, dinheiro desperdiçado e ambições desperdiçadas.

Não consigo imaginar nada mais deprimente.

Créditos de imagem: NASA Space Shuttle Endeavour, por Andrew Adams, Diagrama do ônibus espacial soviético, Steve Jurvetson, CATS instalado em ISS, por GSFC, Costa Leste dos EUA à noite da ISS, Observatório Terrestre da NASA, Sombra da Lua por James Jordan, Panorama da Cratera Leste da Apollo 11 por GSFC, Dragão Vermelho por SpaceX, SpaceX Dragon por Kevin Gill