Vậy chúng ta có thể rời khỏi Trái đất và bắt đầu xây dựng các căn cứ trên Mặt trăng hay một tiểu hành tinh không? Như được nhấn mạnh trong một bài đăng trên blog của Văn phòng Khoa học và Công nghệ gần đây, một cách để làm điều đó nhanh chóng có thể là sử dụng tài nguyên trên trang web. Nhưng làm thế nào để chúng ta thậm chí bắt đầu? Chúng ta có thể đủ khả năng để làm điều đó bây giờ, trong môi trường kinh tế khó khăn này?
Tạp chí Vũ trụ đã nói chuyện với Philip Metzger, cựu nhà vật lý nghiên cứu cao cấp tại Trung tâm Vũ trụ NASA Kennedy Kennedy, người đã tìm hiểu sâu về chủ đề này trên trang web của mình và trong các bài báo được xuất bản. Ông lập luận rằng để làm không gian theo cách này sẽ tương tự như cách những người hành hương khám phá Bắc Mỹ. Trong phần đầu tiên của loạt bài gồm ba phần, ông đã phác thảo cơ sở lý luận và các bước đầu tiên để thực hiện nó ở đó.
UT: Người ta nói rằng sử dụng tài nguyên trên Mặt trăng, Sao Hỏa hoặc các tiểu hành tinh sẽ rẻ hơn so với vận chuyển mọi thứ từ Trái đất. Đồng thời, có những chi phí khởi nghiệp cố hữu về mặt phát triển công nghệ để thực hiện việc khai thác này và cũng gửi thiết bị này đến đó, trong số những thứ khác. Làm thế nào để chúng ta dung hòa hai thực tế này?
PM: Ngành công nghiệp vũ trụ sẽ có một khoản hoàn vốn rất lớn, nhưng sẽ rất tốn kém khi bắt đầu. Cách đây vài năm, tôi đã thất vọng vì tôi không nghĩ rằng lợi ích thương mại thôi là đủ để bắt đầu hoàn toàn trong thế hệ của chúng tôi, vì vậy tôi đã đặt câu hỏi, liệu chúng ta có thể tìm ra một cách rẻ tiền cho các chính phủ trên thế giới (hoặc các nhà từ thiện hay những người khác có thể không có lợi ích thương mại ngay lập tức) để bắt đầu đơn giản chỉ vì những lợi ích xã hội mà nó sẽ mang lại? Đó là lý do tại sao các đồng nghiệp của tôi và tôi đã viết bài báo Khởi động nhanh chóng giá cả phải chăng của nền công nghiệp vũ trụ và văn minh hệ mặt trời.
Chúng tôi đang ủng hộ cách tiếp cận bootstrapping vì nó giúp giải quyết vấn đề chi phí khởi động cao và nó cho phép nhân loại bắt đầu gặt hái những lợi ích một cách nhanh chóng, vì chúng tôi cần chúng một cách nhanh chóng. Cách tiếp cận bootstrapping hoạt động như thế này: thay vì xây dựng tất cả phần cứng trên Trái đất và gửi nó vào không gian sẵn sàng để bắt đầu sản xuất mọi thứ, chúng ta có thể gửi một bộ phần cứng giảm vào không gian và chỉ tạo ra một chút những gì chúng ta cần. Chúng ta có thể gửi phần còn lại của các bộ phận được sản xuất từ Trái đất và kết hợp chúng với những gì chúng ta tạo ra trong không gian. Theo thời gian, chúng tôi tiếp tục làm điều này cho đến khi chúng tôi phát triển đến khả năng sản xuất đầy đủ trong không gian.
Đây là cách các thuộc địa trên Trái đất tự xây dựng cho đến khi cuối cùng họ có thể phù hợp với ngành công nghiệp của quê hương. Những người hành hương, ví dụ, didn đã mang toàn bộ các nhà máy từ châu Âu đến trên Mayflower. Bây giờ phải mất hàng trăm năm để xây dựng ngành công nghiệp Mỹ, nhưng với robot và sản xuất tiên tiến và với một số chủ ý, chúng tôi có thể hoàn thành nó nhanh hơn nhiều với giá cả phải chăng. Chúng tôi đã thực hiện một số mô hình thô sơ của phương pháp bootstrapping này và có vẻ như đó sẽ là một phần nhỏ trong ngân sách không gian hàng năm của chúng tôi và nó có thể thành lập ngành công nghiệp chỉ trong vài thập kỷ.
Những gì tôi nghĩ thậm chí còn quan trọng hơn chi phí là với phương pháp bootstrapping chúng ta có thể bắt đầu ngay lập tức. Chúng tôi không cần phải hoàn thành toàn bộ thiết kế và phát triển. Nó cũng phân bổ chi phí theo thời gian nên chi phí hàng năm rất thấp. Và nó cho phép chúng tôi có thời gian để phát triển chiến lược của mình, để tìm ra những gì hoạt động và những gì sẽ có hoàn vốn kinh tế ngay lập tức hơn, khi chúng tôi đi cùng. Nhiều người đang tìm kiếm những cách ngay lập tức để có được một khoản hoàn vốn trong không gian, và có một số ý tưởng tuyệt vời và tôi chắc chắn rằng họ sẽ thành công. Một ví dụ là thiết lập một hoạt động khai thác để từ chối các vệ tinh liên lạc theo quỹ đạo địa không đồng bộ. Những loại hoạt động này sẽ đóng góp và sẽ được hưởng lợi từ nỗ lực bắt đầu công nghiệp trong không gian và họ sẽ tạo ra doanh thu để tài trợ cho phần nỗ lực của mình.
UT: Tại sao bạn cảm thấy Mặt trăng là một điểm tốt để bắt đầu hoạt động? Điều gì sẽ là một số hoạt động để bắt đầu với đó? Làm thế nào để chúng ta di chuyển từ đó vào phần còn lại của hệ mặt trời?
Khi các đồng nghiệp của tôi và tôi viết bài báo, chúng tôi đã tập trung vào Mặt trăng một phần vì đó là trong chương trình Chòm sao của NASA để thiết lập một tiền đồn mặt trăng. Tuy nhiên, cũng có thể sử dụng các tiểu hành tinh gần Trái đất để bắt đầu ngành công nghiệp vũ trụ này hoặc sử dụng cả hai. Trong mọi trường hợp, chúng ta cần bắt đầu ngành công nghiệp vũ trụ gần Trái đất. Điều đó sẽ giữ cho chi phí vận chuyển thấp trong quá trình khởi động. Nó cũng cho phép chúng tôi làm việc với thời gian trễ ngắn hơn nhiều trong liên lạc vô tuyến, điều này rất quan trọng trong giai đoạn đầu trước khi robot được tự động hóa hoàn toàn. Lý tưởng nhất là ngành công nghiệp sẽ hoàn toàn tự động; chúng tôi muốn robot chuẩn bị con đường cho con người đi theo.
Tuy nhiên, nếu chúng ta nghĩ rằng chúng ta sẽ cần con người trong quá trình khởi nghiệp đầu tiên của ngành - ví dụ, để khắc phục hoặc khắc phục sự cố phần cứng bị hỏng hoặc thực hiện các nhiệm vụ phức tạp mà robot có thể thực hiện - thì bắt đầu gần Trái đất thậm chí còn quan trọng hơn. Hóa ra cả Mặt trăng và tiểu hành tinh đều là những nơi tuyệt vời để bắt đầu công nghiệp. Bây giờ chúng ta biết rằng họ có nguồn nước dồi dào, khoáng chất từ đó kim loại có thể được tinh chế, carbon để sản xuất nhựa, v.v. Tôi rất vui vì có các công ty có kế hoạch phát triển khai thác ở cả hai địa điểm để chúng tôi có thể thấy những gì hoạt động tốt nhất.
Một lý do khác để bắt đầu công nghiệp gần Trái đất là vì vậy nó có thể có một sự hoàn vốn sớm về kinh tế. Cuối cùng, khi tất cả mọi thứ bao gồm tàu vũ trụ và kho tiếp nhiên liệu được chế tạo trong không gian bằng robot tự trị, thì ngành công nghiệp sẽ tự duy trì và nó sẽ trả lại cho chúng tôi một cách chắc chắn mà không phải trả thêm chi phí. Tuy nhiên, đến thời điểm đó đòi hỏi một số khoản đầu tư nghiêm túc và việc đầu tư sẽ dễ dàng hơn nếu chúng ta nhận lại được điều gì đó. Vì vậy, những loại hoàn vốn nào nó có thể cung cấp cho chúng tôi trong thời gian tới? Tôi giữ một danh sách các ý tưởng làm thế nào để kiếm tiền trong không gian, và có khoảng 19 mục trong danh sách, một số điên và một số không quá điên rồ. Một vài ý tưởng nghiêm túc bao gồm: du lịch vũ trụ; chế tạo và bán nhiên liệu cho NASA cho các nhiệm vụ khoa học và thám hiểm; trả lại kim loại như bạch kim để bán trên trái đất; và sản xuất phụ tùng cho các hoạt động khác trong không gian.
Một số điều ban đầu chúng ta sẽ làm trên Mặt trăng hoặc tiểu hành tinh bao gồm hoàn thiện các kỹ thuật khai thác trọng lực thấp, học cách chế tạo pin mặt trời từ regolith và học cách chiết xuất kim loại hữu ích từ các khoáng chất không được coi là quặng quặng ở đây trên trái đất. Tất cả những điều này là có thể và chỉ cần đầu tư khiêm tốn để làm cho chúng hoạt động.
Sẽ mất nhiều thập kỷ nỗ lực để làm cho ngành công nghiệp vũ trụ tự duy trì. Có thể 2 thập kỷ nếu chúng ta bắt đầu ngay lập tức và làm việc ổn định, hoặc có thể 5 thập kỷ nếu chúng ta có mức tài trợ thấp hơn. Nhưng nếu người máy tiến bộ nhanh như những người máy đang mong đợi, chẳng mấy chốc sẽ không có nhiệm vụ sản xuất nào mà robot không thể làm được. Khi ngày đó đến, và chúng tôi đã thiết lập một chuỗi cung ứng hoàn chỉnh trong không gian, thì việc gửi các bộ phần cứng đến vành đai tiểu hành chính sẽ bắt đầu khai thác và sản xuất ở nơi có tài nguyên gấp hàng tỷ lần so với những gì chúng ta có trên Trái đất.
Sau đó, ngành công nghiệp có thể chế tạo tàu đổ bộ để đưa thiết bị lên bề mặt Sao Hỏa nơi nó có thể xây dựng các thành phố và cuối cùng thậm chí là địa hình hành tinh. Khi chúng ta có máy móc có thể sử dụng tài nguyên địa phương để thực hiện công việc và tự tạo bản sao, thì chúng có thể thực hiện vai trò tương tự trên thế giới khô mà cuộc sống sinh học đã thực hiện ở đây trên Trái đất ẩm ướt của chúng ta. Họ có thể biến đổi môi trường và trở thành chuỗi thức ăn để những thế giới đó sẽ là nơi nhân loại có thể làm việc và sinh sống. Tôi nhận ra điều này nghe có vẻ quá tham vọng, nhưng 20 đến 50 năm phát triển công nghệ sẽ tạo ra sự khác biệt lớn và chúng ta chỉ nói về sản xuất - chứ không phải khoa học tên lửa - và đó là điều mà chúng ta đã khá giỏi ở đây trên Trái đất. Chỉ cần một chút ngoại suy vào tương lai, đó không phải là một ý tưởng điên rồ.
UT: Những phần chính của thiết bị và robot mà chúng ta cần ở đó để hoàn thành các mục tiêu này là gì?
PM: Có một dự án nguồn mở thú vị đang phát triển cái mà họ gọi là Bộ xây dựng làng toàn cầu. Đó là 50 máy sẽ có khả năng khởi động lại nền văn minh. Nó bao gồm những thứ như cối xay gió, máy xúc lật và máy in 3D. Những gì chúng ta cần là Bộ xây dựng làng Lunar / Asteroid tương đương.
Một nghiên cứu đã được NASA thực hiện vào năm 1980 để xác định bộ máy nào cần thiết trong các nhà máy trên Mặt trăng để chế tạo 80% các bộ phận của chính họ. 20% khác sẽ cần được cung cấp liên tục từ Trái đất. Trong bài báo của chúng tôi, chúng tôi lập luận rằng chúng tôi có thể bắt đầu đóng cửa ít hơn 80%, làm cho nó có giá cả phải chăng hơn và cho phép chúng tôi bắt đầu ngay hôm nay, nhưng hệ thống sẽ phát triển cho đến khi đạt đến mức đóng cửa 100%. Vì vậy, bộ phần cứng đầu tiên có thể tạo ra pin mặt trời thô, kim loại, các bộ phận kim loại in 3D và nhiên liệu tên lửa.
Chỉ có điều đó sẽ cho phép chúng tôi tạo ra một khối lượng đáng kể của thế hệ phần cứng tiếp theo cũng như hỗ trợ mạng lưới giao thông. Theo thời gian, chúng tôi muốn phát triển toàn bộ chuỗi cung ứng rộng hơn 50 loại máy khác nhau. Nhưng trước khi đưa bất cứ thứ gì vào không gian, chúng tôi sẽ muốn thử nghiệm chúng ở những vị trí gồ ghề ở đây trên Trái đất và trong quá trình chúng tôi sẽ khám phá ra bộ máy nào có ý nghĩa nhất cho thế hệ đầu tiên. Ý tưởng là học khi chúng ta đi, vì vậy chúng ta có thể bắt đầu ngay lập tức.
Đây là phần đầu tiên trong loạt ba phần về xây dựng căn cứ không gian. Ngày mai: Mất bao nhiêu tiền? Ngày mốt: Làm robot từ xa thông minh.
