Was ist neu am neuen Weltraumrennen?

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Es ist 2015 und der Weltraum ist wieder cool.

SpaceX hat das öffentliche Interesse am Weltraum wiederbelebt und plant bereits eine Mars-Mission. Forbes erstellt Profile auf Asteroiden-Bergbau-Startups. Eine Koalition privater Unternehmen ist einen Raumhafen bauen in Neumexiko. Es ist die aufregendste Zeit für die Weltraumforschung seit der letzten Mondmission 1972.

Während dieser Mission beendete der Astronaut Eugene Cernan den letzten Mondspaziergang der Menschheit mit diesen Worten:

„Während ich die letzten Schritte des Menschen von der Oberfläche aus unternehme […] möchte ich nur auflisten, was die Geschichte meiner Meinung nach aufzeichnen wird: dass Amerikas Herausforderung von heute das Schicksal des Menschen von morgen geprägt hat. Und wenn wir den Mond bei Taurus Littrow verlassen, verlassen wir, wie wir kommen und, so Gott will, wie wir zurückkehren werden, mit Frieden und Hoffnung für die ganze Menschheit. Gute Besserung der Crew von Apollo 17.“

In den 43 Jahren, seit er diese Worte gesprochen hat, ist viel passiert. Die Sowjetunion ist gefallen. Computertechnologie explodierte. Die Concorde kam und ging. Aber wir sind nie zum Mond zurückgekehrt. Tatsächlich haben sich die Menschen seit der Rückkehr von Apollo 17 nicht mehr aus der unteren Erdumlaufbahn entfernt.

Wir haben einige Sonden geschickt und Roboter auf dem Mars gelandet. Wir haben das Shuttle und die ISS gebaut. Nichts davon ist bahnbrechend. Die erste Rakete, die eine niedrige Erdumlaufbahn erreichte, tat dies 1961. Die erste „erfolgreiche“ Marssonde würde ein Jahrzehnt später im Jahr 1971 aufsetzen. 1971 ging die erste Raumstation in Betrieb. Der Mangel an Innovation erstickte das öffentliche Interesse am Weltraum und tötete die Weltraumoper als Genre.

Was schief gelaufen ist? Was ist mit der NASA passiert? Und was ändert sich jetzt? Drehen wir die Uhr zurück.

Ziel: Stillstand

Es gibt keine Möglichkeit, diese Geschichte zu erzählen, ohne dem Budget der NASA (oder besser gesagt dessen Fehlen) eine Hauptrolle zu geben. Hier ist eine Grafik des Budgets der NASA seit der Apollo-Ära.

Offensichtlich gab es einige Kürzungen. Als der Kalte Krieg Anfang der 70er Jahre nachließ, wurde klar, dass die Angst vor einer kommunistischen technologischen Überlegenheit übertrieben war. Die Erzählung des Weltraumrennens fiel auseinander, ebenso wie die öffentliche Unterstützung für das teure Apollo-Programm. Da der Vietnamkrieg bereits schlecht lief, entschied sich Nixon, die letzten Missionen stillschweigend abzusagen und Apollo zu beenden. In gewisser Weise war dies von Anfang an der Plan gewesen.

1968 George Trimble, stellvertretender Direktor des Manned Spacecraft Center (MSC) der NASA eine Notiz gesendet Anfordern, dass das Apollo-Programm eine endliche Länge und einen wohldefinierten Endpunkt hat.

„[…] dass die Durchführung der ersten Mondlandung und die sichere Rückkehr der Besatzung als Ende des Apollo-Programms definiert werden. Dies wird ein knackiges Ende geben, das jeder verstehen kann und das Programm mit minimalen Kosten sein wird. Das Mondforschungsprogramm, oder wie auch immer der Name gewählt wird, hat ein definierbares Ganzes [sic] und kann als Einheit geplant und verteidigt werden. Dadurch wird vermieden, dass sich das Apollo-Programm zu einer ungenauen Beendigung hinzieht. .”

Es wurde angenommen, dass dem Apollo-Programm eine Reise zum Mars oder eine langfristige Mondbasis folgen würde. Stattdessen wurde nach den Kürzungen der Mittel beschlossen, zur orbitalen Weltraumforschung überzugehen, einschließlich des Baus einer großen Raumstation. Viele Beobachter haben die Schuld an der gegenwärtigen Stagnation des Weltraums den kurzsichtigen, kniffligen Regulatoren zugeschrieben. Dies ist eine Erzählung, die ich in Frage stellen möchte.

Während die Kürzung des NASA-Budgets ein Faktor für den Rückgang der amerikanischen Weltraumforschung war, ist dies bei weitem nicht die ganze Geschichte. Ein Großteil der Schuld liegt bei der NASA selbst. Es verlor den Fokus und wurde in teure technologische Sackgassen verwickelt.

Bedenken Sie Folgendes: Seit der Apollo-Ära ist das Budget der NASA um gesunken ungefähr 50% – aber das ist nicht schockierend.

Die grundlegenden F&E-Anstrengungen für die Raketen haben einen Großteil des zusätzlichen Geldes absorbiert. Danach wurde die Forschung und Entwicklung für den Saturn V durchgeführt, jeder Mondstart kostete nur 375 Millionen US-Dollar im Jahr 1970 (etwa 2,5 Milliarden US-Dollar im Jahr 2015). Das moderne Budget der NASA von rund 15 Milliarden US-Dollar reicht aus, um regelmäßige Mondmissionen aufrechtzuerhalten, wenn dies eine Priorität wäre.

Entgegen der landläufigen Meinung — der limitierende Faktor ist nicht finanziell.

Wenn Sie eine Mondmission nicht begeistert, was ist mit? Mars Direkt? Die akribisch budgetierte Barebone-Architektur für eine bemannte Mission zum Mars und zurück würde etwa. $ kosten50 Milliarden. Wenn die NASA der Aussicht fünf Jahre gewidmet hat, ist sie alles andere als unerreichbar.

Nun, da wir sehen, was wir hätten kaufen können… was haben wir stattdessen mit dem Geld gemacht?

Stationen und Shuttles

Reden wir über die ISS.

Die ISS wurde subventioniert, indem sie auf viele Länder verteilt wurde, die alle von der damit verbundenen PR und Forschung profitieren würden. Die Aufschlüsselung der Kosten sind aufschlussreich.

Die USA gaben 72,4 Milliarden US-Dollar aus, um ihre Teile der Station zu bauen, und weitere 50,4 Milliarden US-Dollar, um sie in die Umlaufbahn zu bringen, was Gesamtkosten von 120,8 Milliarden US-Dollar ergibt. Die Investitionen Russlands, Japans, der EU und Kanadas belaufen sich zusammen auf nur 24 Milliarden US-Dollar. So viel zur „Kostenverteilung“

Wie effizient ist die ISS im Vergleich zu früheren Raumstationen?

Die ISS ist eine scharfe Abkehr von früheren Raumstationen. Es besteht aus kleineren Modulen in einer komplexeren Konfiguration als bisherige „Einzelraum“-Stationen. Dies ist eine interessante Technologie, aber teuer.

Unmittelbar nach dem Ende des Apollo-Programms gestartet, kostete unsere erste Station („Skylab“) 10 Milliarden US-Dollar in modernen Dollar zu bauen. Es hatte ein Innenvolumen von ca. 360 Meter gewürfelt. Die ISS kostete bei einem Volumen von 907 Kubikmetern rund 150 Milliarden Dollar. Die USA hätten für weniger als ein Viertel der Kosten 30 Milliarden Dollar ausgeben und drei Module in Skylab-Größe starten und eine Station bauen können, die größer als die ISS ist. Die restlichen 90 Milliarden Dollar hätten eine Reise zum Mars und zwanzig Mondmissionen bezahlen können.

Betrachten Sie das Space Shuttle selbst – die sichtbarste Form der Weltraumforschung seit dem Apollo-Programm. Die NASA glaubte, dass es durch den Bau eines wiederverwendbaren Weltraumflugzeugs möglich wäre, die Kosten für den Transport von Personen und Fracht in die erdnahe Umlaufbahn zu senken.

Weltraumflugzeuge waren ein kolossaler Fehlschlag in Bezug auf die Reduzierung der Startkosten – die zusätzliche Masse und Komplexität machten alle Vorteile der Wiederverwendbarkeit mehr als zunichte. Wegwerffahrzeuge im alten Stil wie der russische Proton kosten etwa 2300 US-Dollar pro Pfund Fracht. Der Shuttle kostet etwa 8000 US-Dollar pro Pfund, mehr als das Dreifache der Kosten.

Schlimmer noch, der komplexe Hitzeschild und die Notwendigkeit sekundärer Booster machten das Shuttle als Raumfahrzeug gefährlich. Von den fünf Shuttles explodierten zwei und 1,5 % der Missionen endete mit Todesopfern.

Das Scheitern des Shuttles als kostensparende Maßnahme muss schon früh im Entwicklungsprozess klar gewesen sein, aber die NASA machte weiter und betrieb das Shuttle-Programm von 1981 bis 2011. Das sind drei Jahrzehnte schrecklicher Verschwendung. Das Shuttle-Programm kostet 209 Milliarden US-Dollar. Das gesparte Geld nur durch die Verwendung von Fahrzeugen, die wir bereits hatten wären inzwischen mehr als 100 Milliarden Dollar. Das reicht, um zweimal zum Mars und zurück zu fliegen und auf dem Roten Planeten Stiefel auf den Boden zu stellen, um grundlegende Fragen nach den Ursprüngen des Lebens zu beantworten.

Die NASA ist zu dem Schluss gekommen, dass das Shuttle-Programm ein Fehler war. Im Jahr 2005 hat NASA-Chef Michael Griffin sagte USA heute

„Es ist heute allgemein anerkannt, dass dies nicht der richtige Weg war […] Wir versuchen jetzt, den Weg zu ändern und dabei so wenig Schaden wie möglich anzurichten.“

Was wäre ohne das Shuttle-Programm möglich gewesen?

Betrachten Sie das Dragon-Fahrzeug von SpaceX, eine Modernisierung der traditionelleren Raketendesigns. Der Dragon V1 kann tragen 13,228 Pfund Fracht, Nettokosten ca. 13 Millionen US-Dollar, oder etwas unter 1000 Dollar pro Pfund – achtmal weniger als das Shuttle und weniger als die Hälfte der Kosten des alten Proton. Dies ist ein Fahrzeug, das erst seit wenigen Jahren in der Entwicklung ist und mit einem winzigen Bruchteil des Budgets der NASA erstellt wurde. Die nächste Iteration, die wiederverwendbare Dragon V2, wird den Preis voraussichtlich noch weiter senken (vielleicht auf unter 500 USD pro Pfund).

Der Dragon V2 wird eine einfache und robuste Wiedereintrittskapsel in Form eines Gummitropfens verwenden, wie sie von allem verwendet wird, vom Gemini-Programm bis zur Sojus. Die Innovation besteht in der Verwendung kleiner Raketen, die es der Kapsel ermöglichen, eine kontrollierte Landung statt eines Spritzwassers zu machen, eine Funktion, die sie mit dem „Grashopper“-Prototyp entwickelt haben. Dies ist viel einfacher als der Versuch, ein Weltraumflugzeug zu bauen, und wahrscheinlich viel billiger.

Das gemeinsame Thema könnte hier „falscher Fortschritt“ genannt werden. Die NASA hat erstaunlich viel Geld für technische „Fortschritte“ verschwendet, die keine Verbesserungen waren. Weltraumflugzeuge und modulare Weltraumhabitate sind in der realen Welt keine guten Ideen.

Ein Problem ist vielleicht, dass die NASA nicht den korrigierenden Einfluss des Marktdrucks hat. Die Marktkräfte neigen dazu, diese Art von Verschwendung zu beseitigen, da Wettbewerber mit besserer, billigerer Technologie die Oberhand gewinnen. In einem florierenden Weltraumforschungsmarkt würden Weltraumflugzeuge eine vergessene Fußnote bleiben, die Nintendo Virtual Boy 4 Nintendo-Produkte, die ihrer Zeit weit voraus warenNintendo war schon immer ein innovatives Unternehmen, aber auch die weniger bekannten Produkte waren ihrer Zeit voraus. Weiterlesen von Trägerraketen.

Die NASA ist auch anfällig für kurzsichtigen politischen Druck. Weltraumflugzeuge aussehen wie die Zukunft, wenn Sie ein Politiker sind, der noch nie einen Ingenieurskurs besucht hat. Vielleicht können sie sich vorstellen, dass ihre Enkel eines Tages auf einem Flughafen einsteigen und das Programm über die Beschwerden der Ingenieure hinwegschieben. Eine Raumstation in Zusammenarbeit mit vier anderen Nationen zu bauen, klingt nach einer guten Idee, vorausgesetzt, Sie sind ein Politiker, der sich mehr für Schlagzeilen als für Wissenschaft interessiert. Die NASA der letzten vierzig Jahre ist ein anschauliches Beispiel dafür, was passiert, wenn man die Politik an die Stelle wissenschaftlicher Besonnenheit treten lässt.

Wer hat die Weltraumoper getötet?

Menschen reagieren emotional auf Kritik an der NASA. Lassen Sie mich klarstellen, dass diese Kritik nicht aus einem Hass auf die Weltraumforschung stammt. Ich bin nicht verärgert über die von der NASA auferlegte Steuerlast, die minimal ist. Ich bin verärgert, dass wir nicht annähernd so viel Weltraumforschung bekommen, wie wir für das Geld, das wir ausgeben, sein könnten. Einige schöne und faszinierendes Zeug Erleben Sie Weltraumforschung in 3D bei NASA VisualizationsBist du ein befreundeter Weltraumforscher? Wenn Sie die Gelegenheit hätten, zu erleben, wie es ist, ein Astronaut zu sein, oder sogar eine der vielen technischen Support-Crews, die die Weltraumforschung unterstützen, würden Sie... Weiterlesen ist aus den ISS- und Shuttle-Programmen hervorgegangen. Es ist nur traurig, daran zu denken, was hätte sein können.

Die jüngste Explosion des Weltraumfortschritts kommt nicht von der NASA, sondern von einer Handvoll kleiner, privater Unternehmen mit starkem Gewinnmotiv zur Kostensenkung und ideologischem Engagement für bezahlbaren Raum Erkundung.

SpaceX hat allen PR-Glanz beraubt ist aufregend Elon Musk vs. Richard Branson: Das Rennen um billiges Satelliten-InternetÜber vier Milliarden Menschen haben keinen Internetzugang. Wie beheben wir das? Die Antwort liegt über unseren Köpfen... Weiterlesen . Sein Gründer und Besitzer, Elon Musk, sieht es als eine heroische Anstrengung die Menschheit vor dem Aussterben zu bewahren.

„Es ist lustig, nicht jeder liebt die Menschheit. Manche Leute scheinen entweder explizit oder implizit zu denken, dass der Mensch eine Plage auf der Erdoberfläche ist. Sie sagen Dinge wie: „Die Natur ist so wunderbar; Auf dem Land, wo keine Menschen sind, ist es immer besser.“ Sie implizieren, dass Menschlichkeit und Zivilisation weniger gut sind als ihre Abwesenheit. Aber ich bin nicht in dieser Schule. Ich denke, wir haben die Pflicht, das Licht des Bewusstseins aufrechtzuerhalten, um sicherzustellen, dass es auch in Zukunft weitergeht.“

Musk ist nur der jüngste Träger dieser Philosophie der Weltraumforschung. Wissenschaftler betrachten die Erforschung des Weltraums seit Hunderten von Jahren als moralischen Imperativ. 1610 schrieb Kepler an Galileo über die Möglichkeit menschlicher Reisen zu den kürzlich entdeckten anderen Planeten des Sonnensystems.

„Lasst uns Gefäße und Segel erschaffen, die dem himmlischen Äther angepasst sind, und es wird viele Menschen geben, die keine Angst vor der leeren Wüste haben. In der Zwischenzeit werden wir für die tapferen Himmelsreisenden Karten der Himmelskörper vorbereiten.“

Das ist der Traum, der Galileo, Werner Von Braun und Elon Musk antrieb – und ein Traum, der endlich wahr wird. Heute stoßen private Raumfahrtunternehmen an die Grenzen des Möglichen. Öffentliches Interesse am Weltraum eindeutig vorhanden Können wir zur Weltraumforschung beitragen? Diese 7 Online-Tools sagen, dass wir es könnenWas ist mit dem Mann auf dem Bürgersteig? Der Gymnasiast im Naturwissenschaftsunterricht? Die Mutter, die einst davon geträumt hat, sich für einen Weltraumflug anzuziehen? Bleiben Träume so oder können sie dazu beitragen... Weiterlesen , und wie der Boom beweist – auch das Geld. Notwendig ist der politische und institutionelle Wille, große Risiken einzugehen, ohne die Praktikabilität aus den Augen zu verlieren. Dies bedeutet, dass einige weniger ehrgeizige Projekte, die bereits in Bewegung sind, aufgegeben werden müssen, die umstritten sein werden.

Es wird sich auch lohnen. Hier steht viel auf dem Spiel: Wenn wir zulassen, dass der neue Weltraumboom verpufft, stehen uns weitere Jahrzehnte mit zurückgebliebener Wissenschaft, Eitelkeitsprojekten, Geldverschwendung und vergeudeten Ambitionen bevor.

Ich kann mir nichts Deprimierenderes vorstellen.

Bildnachweis: NASA Space Shuttle Endeavour, von Andrew Adams, Sowjetisches Space Shuttle-Diagramm, Steve Jurvetson, CATS auf ISS installiert, von GSFC, US-Ostküste bei Nacht von der ISS, das Erdobservatorium der NASA, Mondschatten von James Jordan, Apollo 11 Ostkrater-Panorama von GSFC, roter Drache von SpaceX, SpaceX-Drache von Kevin Gilli