Geilleagar cislunar inmharthana a chruthú

George Sowers Colorado Scoil na Mianach / Sowers Space Solutions, Denver, Colorado, SAM

I dhá stair na ndaoine tháinig dhá mhór-réabhlóid eacnamaíochta. Ar dtús, d’athraigh an réabhlóid talmhaíochta thart ar 10,000 bliain ó shin daoine ó sealgairí-bailitheoirí go feirmeoirí. Mhéadaigh cineál nua stíl mhaireachtála feirmeoireachta cumas na bpobal daonna fuinneamh a ghabháil go mór agus chuir sé ar chumas méadú céad oiread ar dhaonra an duine.

Ansin, thart ar 300 bliain ó shin, tháinig an réabhlóid thionsclaíoch a chuir ar chumas úsáid eacnamaíoch an fhuinnimh atá faoi ghlas ar an Domhan le 300 milliún bliain i bhfoirm breoslaí iontaise, agus leis sin méadú deich n-uaire ar shaibhreas agus daonra an duine.

Chuir úsáid breoslaí iontaise agus an daonra daonna atá ag dul i méid an-strus ar ár bplainéad agus ar a aeráid

Ach chuir úsáid breoslaí iontaise agus an daonra daonna atá ag dul i méid an-strus ar ár bplainéad agus ar a aeráid. Ina theannta sin, tá breoslaí iontaise teoranta agus laghdófar iad sa deireadh. Féachann cuid acu ar an imthoisc seo go gruama agus tuar go dtitfidh an tsochaí sa deireadh. Tá daoine eile dícheallach ag obair ar an tríú réabhlóid mhór eacnamaíochta - acmhainní spáis agus spáis.

I gcomparáid leis an Domhan críochta agus ídithe atá ag dul i méid, tá na hacmhainní atá ar fáil sa spás gan teorainn go bunúsach. Cuirfidh forbairt agus saothrú na n-acmhainní seo ar chumas an chine daonna leanúint ar aghaidh lena rian rathúlachta agus folláine atá ag síormhéadú agus ár dteach uathúil sa chruinne, Domhan, a chaomhnú, nó fiú a fheabhsú.

Tá níos mó ná go leor acmhainní ar fáil díreach sa ghrianchóras istigh chun an chéad réabhlóid eacnamaíoch eile a bhreoslú. Mar shampla, tá aschur fuinnimh na Gréine thart ar 13 ordú méide níos mó ná tomhaltas fuinnimh reatha na daonnachta uile.

Tá an-chuid uisce ar an nGealach, in astaróidigh agus ar Mhars. Tá go leor úsáidí ann lena n-áirítear tiomántán roicéad (nuair a dhéantar é a bhriseadh síos i hidrigin agus ocsaigin). Is é sin le rá, is é uisce ola an spáis ach i bhfad níos flúirseach ná mar a bhí ola riamh ar an Domhan. Ar an gcaoi chéanna, níl ach cúpla miotail i meán cúpla astaróideach miotalach meánmhéide ná mar a rinneadh riamh ar an Domhan.

Is léir acmhainn na n-acmhainní spáis. Is é an dúshlán ná conas iad a bhaint amach agus an rud atá ag teastáil ná bonneagar gheilleagair spáis láidir. Is é an chéad áit le tosú ná spás cislunar, an Domhan, an Ghealach agus an chomharsanacht díreach, lena n-áirítear an réigiún ina bhfuil rudaí in aice leis an Domhan (NEOnna) nó astaróidigh.

Fíor 1: tíreolaíocht an spáis cislunar, na príomhshuímh, Delta V eatarthu agus gníomhaíochtaí eacnamaíocha féideartha.

Cumhacht margaidh saor in aisce

Tá níos mó ná go leor acmhainní ar fáil díreach sa ghrianchóras istigh chun an chéad réabhlóid eacnamaíoch eile a bhreoslú

Trí gheilleagar láidir a chruthú sa spás, baintear leas as cumhacht an mhargaidh shaor. Spreagann iomaíocht sa mhargadh saor nuálaíocht as a dtagann éifeachtúlacht agus fás. Ach is é bunús an mhargaidh shaor an tomhaltóir - agus de thuras na huaire tá gach tomhaltóir ina chónaí ar an Domhan.

Caithfidh an geilleagar spás-tiomáinte sa todhchaí luach a sholáthar do thomhaltóirí ar an Domhan. Dá réir sin, ní mór dúinn tús a chur le ceantair máguaird an Domhain, spás cislunar. Mar thoradh ar thráchtálú spáis cislunar, tugadh an 'econosphere' cislunar air, timpeallacht eacnamaíoch trínar féidir acmhainní spáis a fhorbairt agus an Domhan a shaoradh óna srianta ar acmhainní.

Crater Shackleton in aice le cuaille theas na gealaí. Fíor soilsithe ar dheis. Comhrianta ingearchló dathanna ar thaobh na láimhe clé.

Cinneann tíreolaíocht an spáis cislunar na cineálacha gníomhaíochtaí eacnamaíocha a d’fhéadfadh tarlú in áiteanna éagsúla. Is iad na príomhshuímh ná fithis íseal Cruinne (LEO), fithis geo-shioncronach (GEO), pointe uimhir a haon Lagrange Earth-moon (EML1), fithis gealaí íseal (LLO), dromchla na gealaí nó réad gar don Domhan (NEO) nó astaróideach.

Tá an fuinneamh atá riachtanach chun bogadh ó áit amháin go háit eile ríthábhachtach. Seachfhreastalaí úsáideach don fhuinneamh seo is ea Delta V, an t-incrimint treoluais a chaithfear a chur le spásárthach chun taisteal ó áit amháin go háit eile. Taispeánann Figiúr 1 na láithreacha coibhneasta sa spás cislunar, an deilt V idir na láithreacha chomh maith le cuid de na gníomhaíochtaí eacnamaíocha a d’fhéadfadh tarlú ag láithreacha lárnacha.

Is é ceann de na chéad úsáidí inmharthana go heacnamaíoch as acmhainní i spás cislunar a thiomáinfear as uisce. Tá cúiseanna éagsúla leis seo. Ar dtús, ceann de na fionnachtana is suntasaí san eolaíocht spáis le fiche nó tríocha bliain anuas ná an raidhse uisce sa ghrianchóras. Caitheann na réigiúin atá scáthaithe go buan in aice le cuaillí na Gealaí cainníochtaí suntasacha uisce i bhfoirm oighir.

Beidh an chéim chun cinn chrióigineach éabhlóideach (ACES) mar chuid de chóras iompair laistigh den spás atá in-athúsáidte go hiomlán.

Tá Shackleton Crater in aice le cuaille theas na gealaí agus ní fada ó chrater Cabeus áit ar tuairteáladh céim uachtarach Centaur caite chun ábhar speictrim na pluide ejecta a scrúdú. Tomhaiseadh an cion uisce sa raon 5–10 faoin gcéad. Ina theannta sin, creidtear go bhfuil go leor uisce i go leor astaróideach, lena n-áirítear NEOnna. Agus creidimid go bhfuil uisce ar Mars. Ar an dara dul síos, tá go leor úsáidí ag uisce sa gheilleagar spáis, ach is í an úsáid gar-téarma is suntasaí mar thiomántán. Is iad comhábhair uisce, ocsaigin agus hidrigin, nuair a bhíonn siad scartha agus leachtaithe, na tiomántáin roicéad ceimiceacha is éifeachtaí ar a dtugtar. Faoi dheireadh, is féidir le tiomántáin foinsithe spáis costas gach gníomhaíochta eile i spás cislunar a laghdú go suntasach.

Chun leas iomlán a bhaint as tiomántán foinsithe spáis teastaíonn feithiclí in-athnuaite spáis. Níl aon rud mar seo ann inniu ach tá United Launch Alliance (ULA) ag forbairt céim uachtarach nua faoi láthair a chuimseoidh na gnéithe riachtanacha go léir.

Ar a dtugtar an Ardchéim Éabhlóideach Chrióigineach (ACES), cuimsíonn sé ardteicneolaíocht lena gcuirtear deireadh leis an ngá atá le haon tráchtearraí sreabhach seachas hidrigin leachtach agus tiomántáin ocsaigine leachta. Ina theannta sin, rinne ULA an teicneolaíocht agus na próisis chun sreabháin chrióigineacha a aistriú ó umar amháin go ceann eile faoi dhálaí spáis.

Tosóidh ACES mar chéim uachtarach go luath sna 2020idí. Nuair a bheidh trealamh tuirlingthe feistithe aige, is féidir le ACES feidhmiú mar leantóir freisin, ag ligean rochtain dromchla ar dhromchla na gealaí. Tugtar XEUS ar leagan tuirlingthe ACES.

Bheadh ​​sé i bhfad níos fearr dá bhféadfadh duine samhail ghnó tráchtála a cheapadh a thógfadh an bonneagar go hincriminteach

Le chéile, cruthaíonn ACES agus XEUS na heilimintí de chóras iompair laistigh den spás atá in-athúsáidte go hiomlán agus is féidir le tiomántáin a shaothraítear ó uisce a fhaightear ar dhromchla na gealaí nó astaróidigh a bhreoslú. Agus a leithéid de chóras iompair i bhfeidhm, is féidir linn bealaí trádála a shamhlú laistigh de spás cislunar ag iompar amhábhar ón nGealach agus astaróidigh go nóid dáilte lárnacha agus déantúsaíochta mar EML1, agus ansin síos go fithis nó dromchla an Domhain.

Mar gheall ar an bhfuinneamh ollmhór atá riachtanach chun dreapadh amach as domhantarraingt an Domhain go maith, a luaithe a bhunófar an cumas déantúsaíochta sa spás, ní dhéanfar ach earraí ar luach an-ard agus mais íseal a iompar go díreach ón Domhan. I measc na samplaí tá daoine agus micrishlis.

Ar an láimh eile, níl aon fhadhb ag aonáin mais-lúide cosúil le fótóin le domhantarraingt. Dá réir sin, beidh mór-onnmhairiú faisnéise ón Domhan go spás cislunar. Beidh an fhaisnéis seo i bhfoirm treoracha agus dearaí táirge d’áiseanna déantúsaíochta laistigh den spás chomh maith le faisnéis chun geilleagar cislunar a choinneáil ag cromadh. Ar an gcaoi chéanna, beidh fótóin i bhfoirm a thiontaítear go leictreachas trastíre go héasca ina mór-allmhairiú ón Domhan ón spás cislunar. Leagtar béim thíos ar an ngné thábhachtach seo den éiceachóras cislunar.

XEUS, an chéim ACES atá feistithe le trealamh tuirlingthe.

Cumasóidh an ailtireacht iompair gach gníomhaíocht eile i spás cislunar. Mar sin féin, tá na costais chun bonneagar den sórt sin a fhostú uafásach. Is é an freagra éasca glacadh leis gur féidir a chur ina luí ar rialtais (cáiníocóirí) an costas a íoc. Ach bheadh ​​sé i bhfad níos fearr dá bhféadfadh duine samhail ghnó tráchtála a cheapadh a thógfadh an bonneagar go hincriminteach agus brabús á thabhairt ar ais ar an mbealach.

D'fhorbair ULA sampla de shamhail ghnó den sórt sin bunaithe ar thiomántán foinsithe spáis a úsáid chun satailítí a aiseag ó fhithis íseal na Cruinne go fithis geo-shioncronach. Bunaithe ar an tsamhail seo, shocraigh ULA praghas do thiomántán ag nód EML1 de US $ 1 milliún / tonna. Is féidir leis na cuideachtaí mianadóireachta spáis atá ag teacht chun cinn an praghas seo a úsáid anois chun a gcuid samhlacha gnó féin a bheachtú. Ina theannta sin, úsáideadh anailís ULA chun riachtanais a dhíorthú maidir le saoráid féideartha mianadóireachta gealaí i dtéarmaí mais, costas agus éifeachtúlachta.

Nuair a bhíonn bonneagar iompair i bhfeidhm, éiríonn na gníomhaíochtaí eile go léir i spás cislunar i bhfad níos eacnamaíche. Ceann de na gníomhaíochtaí is tábhachtaí don éiceachóras cislunar ná fuinneamh a sholáthar don Domhan. Faoi láthair tá tomhaltas fuinnimh ar fud an domhain thart ar 12.5 terra-vata ar luach thart ar US $ 7 trilliún in aghaidh na bliana. Soláthraíonn breoslaí iontaise os cionn 85 faoin gcéad den fhuinneamh seo i bhfoirm ola, gáis nádúrtha agus guail. Is gá go bhfuil na hacmhainní seo teoranta agus fásfaidh siad níos costasaí de réir mar a bheidh cúlchistí laghdaithe. Ina theannta sin, tá iarmhairtí dochracha ag úsáid na n-acmhainní seo do thimpeallacht agus aeráid an Domhain.

Tá na toimhdí dúshlánach agus éilíonn siad bonneagar mianadóireachta agus déantúsaíochta spáis ar scála mór a fhorbairt agus a bhunú

Féadann úsáid na gréinechumhachta ón spás saincheisteanna ganntanas agus damáiste comhshaoil ​​breoslaí iontaise a mhaolú. Murab ionann agus cumhacht gréine agus gaoithe trastíre, tá cumhacht gréine spáis (SSP) oiriúnach go maith don bhunualach agus teastaíonn lorg talún i bhfad níos lú ionsáite. Ag fithis geo-shioncronach, gheobhaidh satailíte cumhachta gréine minicíocht chumhachta gréine laethúil de 32.8 kW-hr / m2. Tá sé seo i gcomparáid le 7.5 kW-hr / m2 i mí an Mheithimh ag mo theach i Colorado i SAM agus díreach 2.5 kW-hr / m2 i mí na Nollag.

An coincheap Gréine Satailíte-Alfa Cumhacht na Gréine. Bailítear fuinneamh na gréine, athraítear é go micreathonnta agus cuirtear go dtí an Domhan é.

D'fhorbair John Mankins coincheap amháin do shatailít SSP dhá giga-bhata - ar a dtugtar Solar Power Satailíte (SPS) - faoi chonradh le NASA. Rud an-mhór é, ag tomhas 3 x 5 km agus ag a bhfuil mais, má sheoltar ón Domhan é, de 12,000 tonna. Ag praghsanna an lae inniu, ní dhéanfadh ach na costais seolta U $ 320 billiún san iomlán - is léir nach féidir iad a íoc. Mar sin féin, más féidir le duine an chuid is mó de na hamhábhair ar an nGealach a fhoinsiú, na comhpháirteanna ag EML1 a mhonarú, agus iad a chur le chéile ag GEO, bogann an eacnamaíocht isteach i réimse na féidearthachta. Glactar leis go soláthraíonn ACES agus XEUS gach iompar.

I bhfianaise na mbonn tuisceana seo, tá an cás gnó indéanta agus tairgeann sé torthaí réasúnta. Tá an costas iomlán neamh-athfhillteach, chomh maith leis an gcostas forbartha in aghaidh an chileavata cumais, inchomparáide le powerplant núicléach ar scála mór agus go maith laistigh d’acmhainní cuideachtaí móra cumhachta tráchtála.

Tá na toimhdí dúshlánach agus éilíonn siad bonneagar mianadóireachta agus déantúsaíochta spáis ar scála mór a fhorbairt agus a bhunú. Ach nuair a bheidh sé bunaithe, féadann an bonneagar seo tógáil na céadta satailítí cumhachta gréine a chumasú, ag brath agus ag deireadh a chur lenár spleáchas ar bhreoslaí iontaise agus ag an am céanna rathúnas méadaithe a chumasú trí fhuinneamh in-sceite, saor ó charbón, ar chostas íseal.

Tá an spéis i bhforbairt an gheilleagair cislunar ag leathnú ar fud na cruinne de réir mar a thosaíonn cuideachtaí agus gníomhaireachtaí rialtais ag baint amach acmhainneacht dochreidte na chéad réabhlóide eacnamaíche eile don chine daonna. Beidh an córas iompair ar an gcéad earnáil inmharthana go heacnamaíoch den éiceachóras a bhunófar, rud a chuirfidh ar chumas gach a leanann é. Cumhacht gréine spáis a bheidh sa chloch chloiche, ag tapú isteach sa mhargadh fuinnimh ollmhór ar fud an domhain agus ag soláthar tairbhí do na billiúin daoine ar an Domhan.

Faoin tÚdar

Tá 30 bliain de thaithí ag an Dr George Sowers sa réimse iompair spáis ag obair do Martin Marietta, Lockheed Martin agus don United Launch Alliance (ULA). D'éirigh sé as a phost le déanaí mar Leas-Uachtarán agus mar Phríomh-Eolaí ag ULA áit ar fhorbair a fhoireann ailtireacht le haghaidh céimeanna in-spáis go hiomlán in-athúsáidte a bhreoslaítear le tiomántán a rinneadh a mhianach, a scagadh agus a dháileadh sa spás. Tá an Dr Sowers anois tar éis dul isteach i ndámh Scoil Mianaigh Colorado mar chuid de chlár iarchéime nua-chruthaithe in acmhainní spáis. Tá BS san Fhisic aige ó Georgia Tech agus PhD san Fhisic ó Ollscoil Colorado. Tá an Dr Sowers ina chomhalta d’Institiúid Meiriceánach Aerloingseoireachta agus Astronautics (AIAA).

Níos mó a fhoghlaim ar Asgardia.Space agus ROOM. An Iris Spáis