Vissen op Space Junk: nieuwe netten vangen oude satellieten op (video)

Neil MacDonald is de editor van Federal Technology Watch en Joshua Chamot is de editor van de Expert Voices: Op-Ed & Insights-sectie van ProfoundSpace.org. De auteurs hebben dit artikel bijgedragen aan de Expert-voices van ProfoundSpace.org.

Het vestigen van een permanente menselijke aanwezigheid op Mars is een enorme uitdaging voor elke natie. Toch verwachten wereldwijde partners dat de Verenigde Staten de leiding zullen nemen, ondanks de beleidsmishandeling van nieuwe presidenten om de vier tot acht jaar, verschuivingen in het Congres om de twee jaar en een onzekere, evoluerende luchtvaartindustrie.

Onder dergelijke omstandigheden lijkt het in het beste geval onwaarschijnlijk dat een mandaat wordt verkregen voor de meerjarige begrotingen van miljarden dollars om enorme ruimtevaartuigen en bemanningsondersteuning te bouwen voor de eerste menselijke bezoekers aan Mars. [5 Bemande missie naar Mars-ideeën]

Maar wat als Mars verkenningen werden losgemaakt van de vries-dooi cycli van de Amerikaanse politiek? Wat als in plaats van een enorme missie naar de Rode Planeet, decennia lang, publieke en private ruimtevaartindustrieën tientallen kleinere, efficiëntere gecoördineerde missies lanceerden - vanaf nu?

We hebben de technologie

Een bemande missie naar het oppervlak van Mars zal waarschijnlijk voor een aantal komende politieke generaties in budgetbesprekingen zitten, maar er is een alternatief dat binnen enkele jaren, en niet in tientallen jaren, kan worden gelanceerd. Als het doel verschuift van het vestigen van een kolonie op het oppervlak van Mars tot de ontwikkeling van een permanent ruimtestation op Mars, kan bemande ruimtevlucht evolueren van een lage baan om de aarde naar een baan met een laag Marsoppervlak in overeenstemming met doorbraken in het transport.

Deze aanpak zou de beste successen van bijna twee decennia van bouwen, werken en leven veilig aan boord van het internationale ruimtestation (ISS) combineren met verbeterde veiligheid, recente ontwikkelingen in vrachtafleveringsvoertuigen en de kritische doorbraak in orbitaalmechanica gedicteerd door ballistische capture.

En het zou betekenen dat de missie van Mars niet afhankelijk hoeft te zijn van de begrotingscyclus van een enkele natie. In plaats daarvan konden de bestaande internationale partners en nieuwe leden van de club tegelijkertijd het ISS onderscheppen terwijl ze een bemanning stuurden naar een ruimte in een baan rond de Rode Planeet.

Afstappen van de planeet, stuk voor stuk

De sleutel om nu te beginnen is het verzenden van componenten - inclusief voorgemonteerde bewoningsmodules gemodelleerd naar de stukken waaruit ISS bestaat - in een baan rond Mars als onderdeel van een continue cyclus van leveringen die op elk moment kunnen starten, wanneer budgetten en vergadering dicteren.

Die flexibiliteit wordt mogelijk gemaakt door een recente ontdekking in orbitale mechanica. In 2014 stelde wiskundige Edward Belbruno van Princeton University in New Jersey en Francesco Topputo van Politecnico di Milano in Italië een uniek mechanisme voor, genaamd ballistische gevangenschap, om ruimtevaartuigen naar Mars te sturen. Door eerst een vaartuig naar een van de verschillende locaties langs de baan van een planeet rond de zon te sturen, niet rechtstreeks naar de planeet zelf, "raakt het voertuig" in de loop van de tijd "in contact" met de planeet.

Als een dergelijk vaartuig op weg gaat naar een ruimtestation, of de locatie waar een station moet worden gebouwd, wordt het binnengaan van de baan van Mars het (veel eenvoudiger) doel in plaats van landen - wat gereserveerd is voor kleinere verplaatsingen van station naar oppervlak. Zolang de missies worden gecoördineerd, zijn simultaan bouwprojecten theoretisch mogelijk, waardoor landen of bedrijven componenten kunnen verzenden als voltooid.

Omdat de lanceringstijd vrijwel onbelangrijk is, kunnen structuren en benodigdheden volgens een regelmatig schema worden verzonden, in beheersbare formaten, waarbij meestal standaard modulaire eenheden worden gebruikt. Dit zouden ruimtelequivalenten zijn van de alomtegenwoordige verzendcontainers die de meeste vrachtbewegingen op aarde domineren.

Deze orbitale pre-kolonisatie maakt een Mars-missie met een internationale bemanning mogelijk om drie kritieke obstakels te overwinnen:

  1. Bezorgdheid over de veiligheid van de bemanning, aangezien bescherming wordt geboden door mechanismen die vergelijkbaar zijn met die ter beveiliging van bemanning van het ruimtestation, versterkt met de huidige kennis van astronautenmissies voor de lange termijn
  2. Tijdvertraging voor communicatie naar het oppervlak van Mars
  3. Budgettaire vertragingen, als concurrerende ondernemingen, of naties, kunnen onafhankelijk modules lanceren wanneer beschikbaar, zonder afhankelijk te zijn van budgetcycli van een enkele natie.

De Mars International Space Terminal (MIST)

Bemanning, veiligheid en gezondheid blijven de belangrijkste zorg bij het sturen van mensen naar Mars. ISS heeft veel bruikbare informatie verstrekt over hoe het menselijk lichaam gedurende lange perioden omgaat met microzero zwaartekracht condities in besloten ruimtes - zoals verlies van botmassa en zichtproblemen - evenals de potentiële blootstelling aan grote hoeveelheden straling op locatie en onderweg.

Meer experimenten met het ISS, waarvan wordt verwacht dat het tot 2024 in een baan om de aarde zal blijven, zou de kennis van menselijke gezondheidsproblemen kunnen verbeteren voor langdurige ruimtetoekenning door mannen of vrouwen, jong of oud.

Een ruimtestation dat boven Mars cirkelt, zou die kennis kunnen blijven uitbreiden, uitgerust om in real time medische zaken te regelen en een arts in dienst te nemen (die ook een deeltijdonderzoeker zou kunnen zijn), luxe die een klein oppervlakte-onderzoeksteam niet kon rechtvaardigen.

De componenten die nodig zijn om een ​​robuust ruimtestation op Mars te bouwen, kunnen in een baan rond de planeet worden geleid zoals ze zijn gemaakt, op afstand zijn geassembleerd, zijn afgeschermd van straling en zijn ontworpen voor veiligheid, met noodvoorraden en systemen die beschikbaar zijn wanneer mensen arriveren.

Een voertuig voor het retourneren van een bemanning zou ook vooraf kunnen worden gepositioneerd, terwijl kleinere missies, sommige uitgevoerd door partners uit de particuliere sector, een reeks complexe doelen zouden kunnen bereiken die minder frequente, grote en dure lanceringen niet zouden kunnen.

Eenmaal voltooid, kan het ruimtestation, dat we de Mars International Space Terminal (MIST) kopiëren, een permanente aanwezigheid op Mars en een veilige buitenpost bieden om activiteiten te lanceren met meer bescheiden en herbruikbare pendeldiensten naar het oppervlak van de Rode Planeet. [Hoe leven op Mars kolonisten zou kunnen uitdagen (Infographic)]

En, kritisch gezien, zouden bemanningen in staat zijn om oppervlakte-robotica te controleren en communiceren met menselijke ontdekkingsreizigers op oppervlaktemissies bijna ogenblikkelijk, in plaats van te werken met een aard-Mars-vertragingstijd die tot 24 minuten lang kan zijn in één richting (afhankelijk van de altijd- veranderende posities van de twee planeten in de ruimte).

Geen enkele planeet is meer doordrenkt van mythe en misvatting dan van Mars. Deze quiz onthult hoeveel je echt weet over de meest goofiest beweringen over de rode planeet.

Een nieuwe weg vooruit

Voordat permanente bewoners op Mars aankomen, zou ISS kunnen worden gebruikt als platform om de noodzakelijke experimenten uit te voeren voor het begrijpen van de constructie en assemblage van modulaire structuren gemaakt van metaal, composieten en mogelijk koolstofcomposieten en nanovezels in een baan rond Mars.

ISS-partners zouden geleidelijk de budgetten in de MIST-missieportfolio kunnen verplaatsen, een financieringstekort tijdens de transitie vermijden en de stabiliteit van MIST-management verbeteren.

Verder, in plaats van accepteren dat ISS, na ontmanteling in 2024, een enorm stuk ruimteafval wordt - het grootste door de mens gemaakte object in de ruimte, bedoeld om te verbranden tijdens re-entry - zou het mogelijk kunnen zijn om sommige ISS-structuren te kannibaliseren hergebruik ze voor het Mars-baanstation. Na de enorme internationale investering in ISS (meer dan $ 100 miljard in de afgelopen decennia), zou het voldoening schenken om inspanningen te zien om deze kosten terug te verdienen door een deel van de ISS-structuur en componenten te recyclen. Ondertussen zou het veilig ontmantelen van het ISS lessen kunnen bieden in het beheersen van ruimte-puin, misschien een toekomstige grote uitdaging voor duurzaamheid.

Om de vooruitzichten van een MIST-onderneming te onderzoeken, kon NASA een vergadering van ISS-partners bijeenroepen om een ​​multinationale inspanning voor te stellen om: delen van ISS te identificeren die kunnen worden herbestemd, advies over methoden en technieken voor het ontmantelen van ISS-secties zonder extra ruimteschroot te maken en suggesties doen voor manieren om unieke of speciale apparatuursystemen van het ISS te gebruiken in een potentieel in een baan rond Marsstation zonder dat station te voorzien van verouderde of verouderde systemen.

Erkennend dat intensieve technische, operationele, fiscale en geopolitieke problemen gepaard zullen gaan met Amerikaanse of internationale inspanningen om een ​​ruimtestation rond de Rode Planeet te bouwen en te exploiteren, zal geen enkele bemande missie naar Mars eenvoudig zijn. Maar de obstakels die decennia lang menselijke verkenning terug hebben gehouden, hoeven niet langer de wegversperringen te zijn die ze eens waren.