SpaceX: wat 10 jaar commerciële ruimtevaart voor de toekomst voorspelt

In veel bedrijfstakken is een decennium nauwelijks genoeg tijd om een ​​dramatische verandering teweeg te brengen, tenzij er iets storends optreedt - een nieuwe technologie, een bedrijfsmodel of een serviceontwerp. De ruimtevaartindustrie geniet er onlangs van alle drie.

Maar 10 jaar geleden was geen van deze innovaties gegarandeerd. Op 28 september 2008 keek een bedrijf zelfs en hoopte dat hun paradepaardje na drie mislukkingen een laatste lancering probeerde. Omdat het geld bijna op was, was dit de laatste opname. Meer dan 21.000 kilogram kerosine en vloeibare zuurstof ontstoken en twee boosterstadia van het startblok.

Zie ook: SpaceX zal robots naar de maan sturen voor Ispace in 2020

Toen die Falcon 1-raket met succes een baan bereikte en het bedrijf een volgend contract met NASA veiligstelde, had SpaceX de 'startup-dip' overleefd. Die mijlpaal - de eerste privé ontwikkelde raket met vloeibare brandstof die de omloop bereikte - zorgde voor een nieuwe ruimtevaartindustrie die onze wereld verandert, zowel op deze planeet als daarbuiten. Wat is er in de tussenliggende jaren gebeurd en wat betekent het om vooruit te gaan?

Terwijl wetenschappers bezig zijn met het ontwikkelen van nieuwe technologieën die de talloze technische problemen van de ruimte aanpakken, is er nog een ander segment van onderzoekers, waaronder ikzelf, die de zakelijke invalshoek bestuderen en de operationele problemen waarmee deze nieuwe industrie wordt geconfronteerd. In een recent artikel onderzoeken mijn collega Christopher Tang en ik de vragen die bedrijven moeten beantwoorden om een ​​duurzame ruimtevaartindustrie te creëren en het voor mensen mogelijk te maken om buitenaardse bases te vestigen, asteroïden te ontginnen en ruimtevaart te vergroten - en dat terwijl regeringen steeds vaker spelen kleinere rol bij het financieren van ruimtebedrijven. We geloven dat deze bedrijfsoplossingen mogelijk de minder glamoureuze sleutel bevatten om het heelal te ontsluiten.

De nieuwe wereldwijde ruimtevaartindustrie

Toen de Sovjetunie hun Spoetnik-programma lanceerde en in 1957 een satelliet in een baan om de aarde zette, startten ze een race naar de ruimte, gevoed door internationale concurrentie en angst voor de Koude Oorlog. De Sovjet-Unie en de Verenigde Staten speelden de hoofdrollen door een reeks 'primeurs' voor de recordboeken bij elkaar te brengen. Het eerste hoofdstuk van de ruimtewedloop culmineerde in Neil Armstrong en de historische maanlanding van Apollo 11 van Buzz Aldrin, waarvoor enorme overheidsinvesteringen nodig waren, in de orde van grootte van US $ 25,4 miljard, bijna $ 200 miljard in dollars van vandaag.

Concurrentie kenmerkte dit vroege deel van de ruimtegeschiedenis. Uiteindelijk evolueerde dat naar samenwerking, waarbij het Internationale Ruimtestation een geweldig voorbeeld was, terwijl regeringen werkten aan gedeelde doelen. Nu zijn we een nieuwe fase ingegaan - openheid - met particuliere, commerciële bedrijven die voorop lopen.

De industrie voor lancering van ruimtevaartuigen en satellieten wordt meer gecommercialiseerd, gedeeltelijk als gevolg van de krimpende overheidsbudgetten. Volgens een rapport van de investeringsfirma Space Angels investeerde een record 120 durfkapitaalbedrijven vorig jaar meer dan $ 3,9 miljard in particuliere ruimtevaartondernemingen. De ruimtevaartindustrie wordt ook mondiaal, niet langer gedomineerd door de rivalen uit de Koude Oorlog, de Verenigde Staten en de USSR.

In 2018 zijn er tot nu toe 72 orbitale lanceringen, gemiddeld twee per week, van startblokken in China, Rusland, India, Japan, Frans-Guinea, Nieuw-Zeeland en de Verenigde Staten.

De opleving van orbitale lanceringen van daadwerkelijke raketten en lanceringen van ruimtevaartuigen, waaronder satellieten en sondes die vanuit de ruimte worden gelanceerd, vallen samen met deze openheid van het afgelopen decennium.

Meer overheden, bedrijven en zelfs amateurs houden zich bezig met verschillende lanceringen van ruimtevaartuigen dan ooit tevoren. Met meer betrokken entiteiten heeft innovatie floreren. Zoals Roberson opmerkt in Digital Trends, "Privé, commerciële ruimtevlucht. Zelfs verkenning, mijnbouw en kolonisatie in de maan - het is plots allemaal op tafel, waardoor de race voor ruimte tegenwoordig vitaler is dan hij in jaren heeft gevoeld."

Men kan deze vitaliteit duidelijk in het nieuws zien. Op 21 september kondigde Japan aan dat twee van zijn onbemande rovers, genaamd Minerva-II-1, op een kleine, verre asteroïde waren geland. Voor perspectief is de schaal van deze landing vergelijkbaar met het raken van een doel van 6 centimeter vanaf 20.000 kilometer verderop. En eerder dit jaar keken mensen over de hele wereld met ontzag naarmate de Falcon Heavy-raket van SpaceX met succes werd gelanceerd en - indrukwekkender - zijn twee boosters teruggevoerd naar een landingsplaats in een gesynchroniseerd ballet van epische proporties.

Uitdagingen en kansen

Temidden van de groei van kapitaal, bedrijven en kennis, moeten zowel onderzoekers als praktijkmensen uitzoeken hoe entiteiten hun dagelijkse activiteiten moeten beheren, hun toeleveringsketen moeten organiseren en duurzame operaties in de ruimte moeten ontwikkelen. Dit wordt gecompliceerd door de obstakels die de ruimte vormt: afstand, zwaartekracht, ongastvrije omgevingen en informatie-schaarste.

Een van de grootste uitdagingen is eigenlijk de dingen te krijgen die mensen willen in de ruimte, in de ruimte. Alles op aarde produceren en het vervolgens met raketten lanceren is duur en beperkend. Een bedrijf met de naam Made In Space gaat anders te werk door een additieve productiefaciliteit op het International Space Station en 3D-printen in de ruimte te onderhouden. Gereedschappen, reserveonderdelen en medische hulpmiddelen voor de bemanning kunnen allemaal op aanvraag worden gemaakt. De voordelen omvatten meer flexibiliteit en beter voorraadbeheer op het ruimtestation. Bovendien kunnen bepaalde producten beter in de ruimte worden geproduceerd dan op aarde, zoals zuivere optische vezels.

Hoe moeten bedrijven de waarde van productie in de ruimte bepalen? Waar moet capaciteit worden gebouwd en hoe moet dit worden opgeschaald? Onderstaande figuur verdeelt de oorsprong en bestemming van goederen tussen aarde en ruimte en rangschikt producten in kwadranten. Mensen hebben het onderste linkerkwadrant, gemaakt op aarde, gemastered - voor gebruik op aarde. Met de wijzers van de klok mee vandaar, introduceert elk kwadrant nieuwe uitdagingen, waarvoor we steeds minder expertise hebben.

Ik raakte voor het eerst geïnteresseerd in dit specifieke probleem toen ik luisterde naar een panel van robotics-experts die discussiëren over het bouwen van een kolonie op Mars (in ons derde kwadrant). Je kunt de structuren op Aarde niet bouwen en ze eenvoudig naar Mars sturen, dus je moet daar produceren. Maar het plaatsen van menselijke bouwers in die extreme omgeving is even problematisch. In wezen kan een geheel nieuwe productiewijze met behulp van robots en automatisering in een voorafgaande gezant vereist zijn.

Bronnen in de ruimte

Je vraagt ​​je misschien af ​​waar je de materialen voor productie in de ruimte krijgt, maar er is in feite een overvloed aan middelen: metalen voor productie zijn te vinden in asteroïden, water voor raketbrandstof is bevroren als ijs op planeten en manen en zeldzame elementen zoals helium- 3 voor energie zijn ingebed in de korst van de maan. Als we die specifieke isotoop terug naar de aarde brengen, kunnen we onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen elimineren.

Zoals aangetoond door de recente Minerva-II-1 asteroïde landing, verwerven mensen de technische knowhow om deze materialen te lokaliseren en te navigeren. Maar extractie en transport zijn open vragen.

Hoe veranderen deze zaken de economie in de ruimtevaartindustrie? Nu al organiseren bedrijven zoals Planetary Resources, Moon Express, Deep Space Industries en Asterank deze kansen. En geleerden beginnen een overzicht te maken van vragen over eigendomsrechten, uitbuiting en partnerschappen.

Bedreigingen van Space Junk

De film "Gravity" wordt geopend met een Russische satelliet exploderend, die een kettingreactie van vernietiging veroorzaakt dankzij puin op een spaceshuttle, de Hubble-telescoop en een deel van het internationale ruimtestation. De volgorde, hoewel niet perfect plausibel zoals geschreven, is een zeer reëel fenomeen. In feite viel een Russische satelliet in 2013 uiteen toen deze werd geraakt door fragmenten van een Chinese satelliet die in 2007 explodeerde. Bekend als het Kessler-effect, heeft het gevaar van de 500.000-plussers ruimtepuin al enige aandacht gekregen in het openbare beleid kringen. Hoe moet men dit risico voorkomen, verminderen of mitigeren? Het kwantificeren van de milieueffecten van de ruimtevaartindustrie en het aanpakken van duurzame operaties moet nog komen.

Wat is het volgende?

Het is waar dat ruimte gewoon een andere plek wordt om zaken te doen. Er zijn bedrijven die de logistiek regelen om je voorbestemde module aan boord van een raket te krijgen; er zijn bedrijven die die raketten naar het internationale ruimtestation zullen vliegen; en er zijn anderen die daar een vervangend onderdeel kunnen maken.

Wat volgt? In zekere zin is het iedereen raad, maar alle tekenen wijzen erop dat deze nieuwe industrie in aantocht is. Een nieuwe doorbraak zou de snelheid kunnen veranderen, maar de koers lijkt te zijn: verder van huis gaan, of dat nu de maan, asteroïden of Mars zijn. Het is moeilijk te geloven dat SpaceX-lanceringen 10 jaar geleden nog niet succesvol waren. Tegenwoordig bestaat een levendige privésector uit tientallen bedrijven die werken aan alles van commercieel ruimtevaartuig en raketaandrijving tot ruimtemijnbouw en voedselproductie. De volgende stap is het consolideren van de bedrijfspraktijken en het rijpen van de industrie.

Zie ook: deze Fearless 17-jarige is Amerika's beste gok voor het maken van het naar Mars

Ik zie de toekomst in een grote zaal aan de universiteit van Pittsburgh als onderdeel van de conferentie over de grenzen van het Witte Huis. Om mijn hoofd gewikkeld zijn de allernieuwste virtual reality-brillen. Ik kijk naar het oppervlak van Mars. Elk detail is onmiddellijk en helder. Dit is niet alleen een videogame of een doelloze oefening. De wetenschappelijke gemeenschap heeft middelen in dergelijke inspanningen gestort omdat exploratie wordt voorafgegaan door informatie. En wie weet, over 10 jaar zal er iemand op het daadwerkelijke oppervlak van Mars staan.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation door Joel Wooten. Lees hier het originele artikel.