Willkommen zurück zu unserer "Life in 2050" -Serie. In unseren vorherigen Abschnitten wurde untersucht, wie die Welt von Kriegsführung , Wirtschaft und Leben zu Hause könnte sich bis Mitte des Jahrhunderts drastisch ändern. In unserer vierten Folge werden wir einen Blick darauf werfen, was jenseits der Erde geschehen wird. Dies umfasst alles von der Erdumlaufbahn bis zum äußersten Rand des Sonnensystems ... und darüber hinaus.
In den nächsten drei Jahrzehnten werden die Menschen wie nie zuvor in den Weltraum eintreten. Dies ist zum Teil darauf zurückzuführen, dass das öffentliche Interesse an der Erforschung des Weltraums dank einer Reihe aufregender Missionen, die seitdem durchgeführt wurden, wiederbelebt wurdedie Jahrhundertwende und wachsendes öffentliches Engagement durch soziale Medien.
Es gibt auch die Art und Weise, wie der kommerzielle Raumfahrtsektor auch bekannt als NewSpace sprunghaft gewachsen ist. Durch den Einsatz neuer Technologien und Methoden haben verschiedene kommerzielle Einheiten die Kosten für den Start von Nutzlasten in den Weltraum gesenktgünstigere Startdienste und arbeiten sogar daran, Flüge in den Weltraum anzubieten.
Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Art und Weise, wie mehr nationale Weltraumagenturen an der Erforschung des Weltraums beteiligt sind. Es ist kein Rennen mehr zwischen zwei Supermächten, sondern ein viel kooperativeres Unterfangen, an dem sechs große Teilnehmer beteiligt sind - die USA, die Europäische Union, Russland,China, Japan und Indien - zusammen mit Handelspartnern und vielen kleineren Agenturen.
Bis zur Mitte des Jahrhunderts werden die Dinge weiter voranschreiten. Weitere Nationen werden dem "Weltraumclub" beitreten, mehr Weltraumagenturen werden Astronauten in den Weltraum schicken, einschließlich zum Mond, und Missionen mit Besatzung zum Mars werden stattfinden. Kommerzielle Einheiten werden eineständige Präsenz und wird viele neue Arten von weltraumbezogenen Unternehmungen verfolgen.
Im Orbit
Bis 2050 werden die Umlaufbahnen der Erde viel dichter, da die als Low Earth Orbit LEO bekannte Region weiter kommerzialisiert wird. Ein Großteil dieser Menge wird aus den Konstellationen von CubeSats, Breitband-Internet und Telekommunikationssatelliten stammendas wird bis dahin starten.
Nach Angaben der ESA Space Debris Office SDO, ungefähr 4.000 funktionierende Satelliten befinden sich derzeit im Orbit. Mit der aktuellen Rate, mit der neue Satelliten hinzugefügt werden um 990 pro Jahr , es wird erwartet, dass es bis 2028 eine Umlaufbahn von 15.000 geben wird. Angesichts der Steigerungsrate, wenn Satelliten kleiner und billiger zu starten sind, ist es möglich, dass die Anzahl der Satelliten in den nächsten Jahrzehnten Hunderttausende erreichen wird.
Ebenso sind Schätzungen zum Gesamtwert der Raumfahrtindustrie bis 2050 schwer vorherzusagen. Berichte aus dem Jahr 2017 von Morgan Stanley und Bank of America Merrill Lynch prognostizieren, dass die Raumfahrtindustrie in den kommenden Jahrzehnten exponentiell wachsen und bis 2040 einen Marktwert von 1,1 Billionen US-Dollar und bis Mitte des Jahrhunderts fast 3 Billionen US-Dollar erreichen wird.
Zwischen 1970 und 2000 blieben die Kosten für den Start von Nutzlasten in den Weltraum relativ konstant. NASA Space Shuttle das Senden von Nutzdaten an LEO kostet ungefähr 25.000 USD pro Pfund 54.500 USD pro kg. Heute kostet es ungefähr 1.233 USD pro Pfund 2720 USD pro kg zum Senden von Nutzlasten an LEO mit a Falke 9 Rakete und $ 640 pro Pfund $ 1410 pro kg mit a Falcon Heavy Rakete - 20 bis 40 mal weniger.
Da die Kosten weiter sinken, wird der Platz sowohl für öffentliche als auch für private Organisationen zugänglicher. Dies ermöglicht auch den Einsatz von Missionen, die früher als zu teuer galten, wie z. weltraumgestützte Solarenergie Arrays. Diese Satelliten sammeln rund um die Uhr Sonnenenergie und strahlen sie mithilfe von Mikrowellen-Arrays zu Bodenstationen, um billige und reichlich vorhandene saubere Energie bereitzustellen.
Es wird auch vorausgesagt, dass Weltraumlebensräume bis Mitte des Jahrhunderts zu einem normalen Merkmal im Orbit werden. Einige sind wahrscheinlich erweiterbare Raumstationen wie die Bigelow Expandable Activity Module BEAM. Erweiterbare Lebensräume sind kleiner und leichter daher billiger, um sie in den Weltraum zu senden, während der modulare Aufbau Skalierbarkeit ermöglicht - dh das interne Volumen kann durch Hinzufügen weiterer Module erhöht werden.
Nach dem 2019 SpaceWorks Marktprognose 9 th Hrsg., Besetzte Raumstationen könnten genauso viel wert sein as 50 Mrd. USD zwischen 2030 und 2050 . Es gibt auch die aufstrebende Industrie des Weltraumtourismus, die in den nächsten Jahrzehnten voraussichtlich erheblich wachsen wird. In diesem Fall werden kommerzielle Startanbieter suborbitale oder Orbitalflüge für zahlende Kunden durchführen.
Einige Beispiele sind SpaceX, das mit seinem kommerziellen Transport anbieten möchte Raumschiff Trägerrakete für Interkontinentalflüge. Richard Branson und Virgin Galactic habe über ein Jahrzehnt damit verbracht, das zu entwickeln SpaceShipTwo Raketenflugzeug, um Passagiere in den Weltraum zu fliegen. Branson hat auch Interesse bekundet, in den kommenden Jahren Flüge in die Umlaufbahn anzubieten - speziell zur ISS .
Blue Origin bietet in naher Zukunft auch Flüge in suborbitale Höhen mit dem wiederverwendbaren Gerät an. New Shepard Rakete. Einmal die New Glenn Rakete ist in Betrieb, diese Dienste werden sich wahrscheinlich bis in die Umlaufbahn erstrecken. Es gab sogar Hinweise und Andeutungen, dass Flüge zum Mond in den kommenden Jahrzehnten möglich sein werden mehr dazu weiter unten.
Raumflugzeuge sind auch dazu bestimmt, ein gemeinsames Merkmal zu werden, das sowohl für suborbitale Flüge als auch für Flüge in den Weltraum verwendet wird. Beispiele hierfür sind heute Sierra Nevada Corp. Traumjäger , die X-37B autonomes Raumflugzeug und Wiederverwendbares experimentelles Raumschiff Shǐyòng Shìyàn Hángtiān Qì - Chinas Antwort auf die X-37B.
Zu gegebener Zeit wird Chinas wiederverwendbares Roboter-Raumflugzeug Shenlong in den Mix aufgenommen, ebenso wie das Skylon Raumflugzeug wird derzeit von entwickelt Reaktionsmotoren in Großbritannien. Diese Fahrzeuge bieten kostengünstige Startdienste für kleine Nutzlasten in den Orbit sowie kommerzielle Besatzungsmissionen in umlaufende Stationen und Lebensräume.
Tore zum Weltraum
Abgesehen von weiteren Erweiterungen, die Internationale Raumstation ISS wird voraussichtlich um 2024 in den Ruhestand treten. Angesichts der immensen Vorteile, die die ISS während ihrer jahrzehntelangen Tätigkeit erbracht hat, hat sie gewonnen ' Es kann nicht lange dauern, bis dieses Vakuum gefüllt ist. China startete das erste Modul seiner Tiangong Raumstation Tiangong-3 im April 2021, gefolgt von zwei weiteren im nächsten Jahr.
Russland hat auch Pläne, seine eigenen zu bauen Raumstation nach 2024, amtierend nach seinem Ausstieg aus dem ISS-Programm. Laut einer am 12. April veröffentlichten Erklärung th , 2021, um die 60 zu markieren th Jahrestag des historischen Fluges von Juri Gagarin, Russland würde in den nächsten zehn Jahren 2025-2035 eine neue Weltraumstrategie verfolgen.
Kurz danach erklärte Dmitry Rogozin, Chef der russischen Raumfahrtagentur Roscosmos, dass "das erste Kernmodul der neuen russischen Orbitalstation in Arbeit ist". Weitere Einzelheiten waren, dass es sich um das russische Raumfahrtunternehmen Energia handeltedas baute das Modul und dass es bis 2025 "startbereit" sein würde.
Bis 2050 dürften diese Stationen längst in den Ruhestand getreten sein und als Sprungbrett für größere und fortschrittlichere Stationen gedient haben. Einige bemerkenswerte Merkmale, die dazu beitragen werden, die langfristige Präsenz der Menschheit im Orbit sicherzustellen, umfassen rotierende Windraddesigns,3D-Drucker, Tankstellen und autonome Roboterarme zum Andocken und Ablegen.
Um einen Eindruck davon zu bekommen, wie diese Stationen aussehen würden, ziehen Sie die NASAs in Betracht. Nautilus-X Rotierendes Torus-Konzept. Derzeit untersucht die NASA noch die Möglichkeit, einen Torus an der ISS anzubringen, um die Wirksamkeit der simulierten Schwerkraft zu validieren. Ähnliche Torii könnten in Raumschiffe integriert werden, um die Gesundheit der Astronauten bei Langzeitflügen zu gewährleisten.
Es gibt auch die Gateway Foundation Vorschlag einer kommerziellen Windradstation im Orbit, die die Kommerzialisierung von LEO- und Crew-Missionen zum Mond und Mars erleichtern würde. Das Design des Gateways erfordert einen inneren und einen äußeren Torusabschnitt, die innerste simulierte Mondgravitation 0,165. g, und die äußerste Simulation der Marsgravitation 0,38 g .
Um den Bau dieser Raumstation zu realisieren, hat die Gateway Foundation die Orbital Assembly Corporation OAC - das weltweit erste große Orbitalbauunternehmen. In den kommenden Jahren werden viele weitere Unternehmen hinzukommen, die sich sicher auf 3D-Druck und Roboter-Assembler im Orbit verlassen werden, um Anlagen schnell und schnell zu bauenbillig.
Bis 2050 könnten mehrere Windrad-Raumstationen - oder andere Konzepte, die rotierende Abschnitte verwenden, um die Schwerkraft zu simulieren - in der Erdumlaufbahn existieren. Diese Stationen werden als Tore dienen und regelmäßige Fahrten zum Mond und zu anderen Orten im Weltraum ermöglichen.
Zum Mond um zu bleiben
Bis 2024 beabsichtigt die NASA, die "erste Frau und den nächsten Mann" als Teil der zum Mond zu schicken. Artemis-Programm . Darüber hinaus plant die NASA, wichtige Infrastrukturelemente bereitzustellen, die ein "nachhaltiges Programm zur Monderkundung" ermöglichen. Kurz gesagt, die NASA plant, mit Artemis über "Fußabdrücke und Flaggen" das Apollo-Programm hinauszugehen und eine zu etablierenpermanente menschliche Präsenz auf dem Mond.
Die ersten Missionen im Programm - Artemis I 4. November 2021 und Artemis II August 2023 - bestehen aus zwei Zirkumlunarflügen einer ohne Besatzung und einer mit Besatzung, mit denen die SLS getestet werden soll. Orio Nr. Artemis III, die erste Mission mit Besatzung zur Mondoberfläche seit 1972, wird im Oktober 2024 mit a Menschliches Landesystem HLS von SpaceX entwickelt vorbehaltlich rechtlicher Anfechtung.
Ebenfalls für 2024 geplant ist der Start des Kraft- und Antriebselement PSA und die Außenposten für Wohnen und Logistik HALO, die die Kernelemente der Mondtor . Zusammen mit einem wiederverwendbaren Mondlander ermöglicht dieser Orbitallebensraum Langzeitmissionen zur Mondoberfläche.
Zwischen 2024 und 2030 plant die NASA, sechs weitere Missionen Artemis IV bis IX durchzuführen, die dem Gateway Elemente hinzufügen. Internationales Habitationsmodul I-HAB, die Europäisches System für Betankung, Infrastruktur und Telekommunikation ESPRIT und möglicherweise mehr.
In ähnlicher Weise plant die NASA den Bau einer Anlage im Südpol-Aitken-Becken des Mondes, um langfristige Missionen zu ermöglichen - die Artemis Basislager . Ähnliche Pläne wurden von der Europäischen Weltraumorganisation ESA vorgeschlagen, die über die Schaffung eines Internationales Monddorf seit Jahren in derselben Region.
Diese Basis würde als spiritueller Nachfolger der ISS fungieren und rotierende Besatzungen von Astronauten aus allen teilnehmenden Agenturen - wie der ESA, der NASA, JAXA und möglicherweise China und Russland - haben. In der Zwischenzeit Russland und China vor kurzem angekündigt, dass sie eine Partnerschaft eingehen werden, um eine eigene Mondstation zu schaffen, die mit den Einrichtungen der NASA mithalten kann.
Bekannt als International Scientific Lunar Station ISLS, könnte diese Mondbasis einen Orbitallebensraum wie das Gateway oder eine Oberflächenbasis darstellen. China National Space Administration CNSA :
"Das ILRS ist eine umfassende wissenschaftliche Experimentbasis mit der Fähigkeit eines langfristigen autonomen Betriebs, die auf der Mondoberfläche und / oder der Mondumlaufbahn aufgebaut ist und multidisziplinäre und objektivwissenschaftliche Forschungsaktivitäten wie zMonderkundung und -nutzung, Mondbeobachtung, grundlegende wissenschaftliche Experimente und technische Verifikation. "
Mehrere kommerzielle Raumfahrtunternehmen wurden beauftragt, Nutzlasten zum Mond zu schicken. Commercial Lunar Payload Services der NASA CLPS. Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Unternehmen, die ihre eigenen Mondmissionen durchführen möchten. Raumschiff um 2023 eine Künstlercrew um den Mond zu fliegen - die #dearMoon Projekt.
Im Jahr 2016 gab der Gründer von Blue Origin, Jeff Bezos, bekannt, dass sein Unternehmen eine Rakete mit schwerem Start für Mondmissionen entwickeln werde - die New Armstrong . Blue Origin entwickelt auch einen Mondlander, bekannt als Blauer Mond das in der Lage wäre, Fracht und Besatzungen zum Mond zu schicken.
Mit diesen Systemen Moschus und Bezos Ich hoffe, Start- und Transportdienste zum Mond anbieten zu können. Beide Männer haben auch angegeben, dass Mondeinrichtungen ein " logischer nächster Schritt für die Menschheit "auch. Obwohl die Zeitpläne hierfür noch nicht klar sind, beabsichtigen beide, in diesem und im nächsten Jahrzehnt wichtige Schritte zu unternehmen.
Bis 2050 ist es durchaus möglich, dass diese Bemühungen zu einer florierenden "Mondtourismus" -Industrie geführt haben. Dies könnte in Form von einwöchigen Reisepaketen geschehen, die die Leute im Voraus buchen und in den Einrichtungen des Unternehmens an der Oberfläche bleibenund "Mondspaziergänge" durchführen, bevor sie nach Hause zurückkehren.
Während sich zunächst nur die Superreichen diese Dienstleistungen leisten können, werden die damit verbundenen Kosten im Laufe der Zeit sinken, da sich der Mondtourismus zu einer etablierten Branche entwickelt hat. Der Mond ist eine harte Geliebte , "Es gibt kein kostenloses Mittagessen" auch bekannt als "TANSTAAFL!".
Eine weitere kommerzielle Mondaktivität, die voraussichtlich Realität wird, ist der Mondabbau. Die Erforschung des Menschen wird in naher Zukunft für die Suche nach Ressourcen verantwortlich sein, zu denen Wassereis, Mineralien und Helium-3 als Brennstoff gehörenDie Ausbeutung von Mondressourcen könnte zu einem wichtigen Handels- und Exportmarkt werden.
Gemäß dem Weltraumvertrag von 1967 müssen alle Körperschaften im Weltraum frei von jeglicher nationaler Aneignung von Souveränität bleiben. Dies bedeutet, dass niemand Anspruch auf Landung auf dem Mond oder im Weltraum erheben kann, solange dies nicht der Fall istSie sind ein staatlicher Akteur. Der Vertrag verbietet privaten Unternehmen jedoch nicht ausdrücklich, Ansprüche auf Leichen oder extrahierte Ressourcen zu erheben. Das "Mondabkommen", das 1984 ratifiziert wurde. vorausgesetzt, dass der Mond und seine natürlichen Ressourcen das gemeinsame Erbe der "Menschheit" sind und dass ein internationales Regime eingerichtet werden sollte, um die Ausbeutung solcher Ressourcen zu regeln, wenn eine solche Ausbeutung machbar wird.
Während die Legalität des Mondabbaus immer unklar und kontrovers war, wurde das Thema 2015 mit der Unterzeichnung des etwas vereinfacht. Gesetz zur Einführung der Wettbewerbsfähigkeit von Gewerbeflächen in Gesetz. Dies wurde von der Executive Order von Präsident Trump in gefolgt April 2020 das das Aufsuchen und Ernten von Ressourcen aus dem Weltraum legalisierte.
Industrie im Erd-Mond-Raum
Die Gesetzmäßigkeiten des Mondabbaus werfen ein weiteres kontroverses Thema auf, nämlich die Möglichkeit des Asteroidenabbaus in naher Zukunft. Gemäß dem Weltraumvertrag sind Asteroiden auch von der nationalen Aneignung befreit. In den letzten Jahren sind jedoch viele Unternehmen mit demAbsicht der Prospektion erdnahe Asteroiden NEAs und Extrahieren von Ressourcen aus ihnen.
Asteroiden, die als NEAs bezeichnet werden, sind solche, deren Umlaufbahnen sie innerhalb von 1,3 Astronomischen Einheiten AU - oder 194,4 Millionen km 120,8 Millionen Meilen - der Erde bringen. Die meisten dieser Objekte stammten aus dem Haupt-Asteroidengürtel und wurden aus ihren herausgeschleudertUmlaufbahnen entweder aufgrund von Kollisionen mit anderen Asteroiden oder aufgrund des Gravitationseinflusses von Jupiter.
Diese Asteroiden fallen aufgrund ihrer Zusammensetzung in eine von drei großen Kategorien. Sie sind :
C-Typ Chondrit : die häufigste Art von Asteroiden, die größtenteils aus Ton- und Silikatgesteinen besteht. Diese Asteroiden haben ein dunkles Aussehen und sind die ältesten Objekte im Sonnensystem.
S-Typ "steinig" : Diese Asteroiden haben eine ähnliche Zusammensetzung wie felsige Planeten, die aus äußeren Schichten von Silikatmineralien und Nickel-Eisen näher am Zentrum bestehen.
Die M-Typen "metallisch" : Diese Asteroiden bestehen hauptsächlich aus Eisen-Nickel, das zwischen einem dichteren Kern und leichteren Außenschichten unterschieden werden kann. In einigen Fällen treten Lavaströme auf, bei denen geschmolzenes Metall auf der Oberfläche ausbricht.
Ab September 2016 gibt es 711 bekannte NEAs mit einem geschätzten Wert von mehr als 100 Billionen USD. Während Kritiker festgestellt haben, dass diese Schätzungen die tatsächlichen Gewinnspannen Wert des Erzes abzüglich der damit verbundenen Kosten nicht berücksichtigen, hat sich die Situation in den letzten Jahren drastisch geändert.
Dank der sinkenden Kosten für das Versenden von Nutzlasten und Besatzungen in den Weltraum nähern wir uns dem Punkt, an dem der Asteroidenabbau rentabel wäre. In Kombination mit einer robusten Industrie für den Bau und die Wartung von Raumfahrzeugen im Orbit wird der Asteroidenabbau wahrscheinlich über die Rentabilität hinausgeheneine äußerst lukrative Branche werden.
Mit der Zeit könnte das Erde-Mond-System auch a enthalten Weltraumaufzug , eine Weltraumplattform, die an die Erdoberfläche gebunden und durch ein Gegengewicht und die Rotation des Planeten starr gehalten wird. Alternativ kann die Menschheit einen Mondaufzug realisieren, eine ähnliche Struktur, die an den Mond gebunden ist und sich nach innen zur Erde erstreckt durch die Schwerkraft der Erde starr gehalten.
Für Ingenieure war der Stolperstein, der das Konzept theoretisch immer solide aber unmöglich zu realisieren gemacht hat, die Leine selbst. Vor der Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren und Graphen hatte kein bekanntes Material annähernd die ZugfestigkeitWeitere Fortschritte in der Materialwissenschaft dürften mit der Zeit zu einem Durchbruch in diesem Bereich führen.
Einer der Hauptvorteile eines Weltraumaufzugs wäre die Art und Weise, wie er die Kosten für das Senden von Nutzlasten in den Weltraum drastisch senkt. The Spaceward Foundation Aktuelle Vorschläge für Weltraumaufzüge werden in der Lage sein, Nutzlasten zu Startkosten von etwa 100 USD pro Pfund 220 USD pro kg zu LEO zu befördern. Mit solchen Kosten wird es möglich sein, das gesamte Erde-Mond-System zu kommerzialisieren.
Und das ist noch nicht alles! Jenseits von Erde und Mond wird die Menschheit in den kommenden Jahrzehnten einige sehr große Schritte unternehmen. Mit bemannten Missionen zum Mars, Robotermissionen zum äußeren Sonnensystem, Weltraumteleskopen der nächsten Generation und sogar den ersteninterstellare Missionen, der Weltraum wird wirklich zur "letzten Grenze" - und in mehrfacher Hinsicht.