Möchten Sie zum Mars „abgeladen“ werden?

In den letzten zwei Jahren ist die gesamte Gesellschaft immer wettbewerbsfähiger geworden. Die Zahl der Absolventen der Postgraduierten-Aufnahmeprüfungen und der Beamtenprüfungen ist stark gestiegen, und selbst die Zahl der Bewerber für das Lehrerdiplom hat die Zehn-Millionen-Marke überschritten. In schwierigen Zeiten lösen die Überlebensgeschichten gewöhnlicher Menschen in uns immer Empathie aus und lassen uns leicht „unsere Abwehrmechanismen durchbrechen“.

Nach der Empathie fragen sich manche Menschen vielleicht: Ist eine Veränderung möglich?

Auf lange Sicht wird das Schicksal der Menschheit in einer Welt mit konstanten Ressourcen „Volumen“ sein, und sogar Länder oder Rassen werden dadurch zu Feinden. Was ist die ultimative Lösung? Ich habe vor kurzem ein Buch mit dem Titel „Riding to Mars: A Plan to Settle the Red Planet“ gelesen, in dem es hieß: Nur in einem Universum mit unbegrenzten Ressourcen können alle Menschen Brüder und Schwestern werden.

Eine Besiedlung des Mars klingt sehr weit weg und nach Science-Fiction. Kann weit entferntes Wasser wirklich den Durst sofort löschen?

Der Grund für die Erwähnung dieser Vision liegt darin, dass der Autor, der Luft- und Raumfahrtingenieur Robert Zubrin, glaubt, dass für die Erforschung des Mars keine magische neue Technologie erforderlich sei. Mit der heute bereits vorhandenen Technologie können wir innerhalb von zehn Jahren den ersten Außenposten auf dem Mars errichten.

Kosmische Strahlung, Sonneneruptionen, Schwerelosigkeit, hohe Kosten, psychologische Faktoren, lebenserhaltende Systeme – die von den Neinsagern aufgestellten Hindernisse werden allmählich abgebaut. Beispielsweise würde ein Mensch mit den vorhandenen chemischen Treibstoffen für die Reise von der Erde zum Mars nur sechs Monate benötigen. Diese Reise liegt durchaus im Rahmen der menschlichen und psychischen Fähigkeiten des menschlichen Körpers und entspricht auch der üblichen Zeit, die viele Astronauten in Raumstationen verbringen.

Die Tatsachen haben bewiesen, dass es für normale Menschen nicht unmöglich ist, ins All zu gelangen. Im vergangenen Jahr haben Blue Origin und Virgin Galactic ihre ersten suborbitalen Weltraumtourismusreisen erfolgreich abgeschlossen und SpaceX hat erfolgreich vier Zivilisten in eine niedrige Erdumlaufbahn geschickt.

Daher prognostiziert der Autor kühn, dass das nächste Jahrhundert dem Mars gehört.

Bei dieser Erkundung, die ebenso wichtig ist wie die Entdeckung eines neuen Kontinents, ist die Entscheidung, wer zum Mars fliegen darf und wer nicht, natürlich zu einem neuen Schwerpunkt des nationalen Wettbewerbs geworden. Ende letzten Jahres manövrierte Musks SpaceX-Starlink-Satellit im Juli und Oktober 2021 zweimal aktiv in die Umlaufbahn der Raumstation meines Landes, was zu hitzigen Diskussionen führte. Vor nicht allzu langer Zeit, am 21. Januar, kündigten die Vereinigten Staaten Sanktionen gegen drei Unternehmen an: China Aerospace Science and Technology Corporation First Academy, China Aerospace Science and Industry Corporation Fourth Academy und Poly Technologies Corporation.

Wenn Sie es nicht ertragen können, nach vorne zu schauen, können Sie genauso gut in die Ferne blicken, die nächste Heimatstadt erkunden, sich nach außen entwickeln und der „Involution“ entkommen. Lassen Sie uns diesen Winter zunächst erfahren, wie Menschen zum Mars reisen können.

Auf dem Weg zum Mars: Wie wäre es mit dem Versuch, rausgeworfen zu werden?

Bei der Planung einer längeren Reise müssen zunächst Route und Transportmittel ausgewählt werden. Dasselbe gilt für die Erkundung des Mars. Bislang handelte es sich bei allen interplanetaren Missionen um „Direktstarts“, bei denen Treibstoffzündung, Düsenantrieb und eine Trägerrakete zum Einsatz kamen, um das Raumfahrzeug in eine niedrige Erdumlaufbahn zu bringen, wie es auch bei den Apollo-Mondlandungen der Fall war.

Aber wie wir alle wissen, ist diese Methode sehr zeitaufwändig und kostspielig. Die Entwicklung der Saturn V, die Apollo-Astronauten zum Mond brachte, kostete bis zu 6,4 Milliarden Dollar. Diese Art von Geldverbrennungsmodell konnte die Unterstützung der Steuerzahler wahrscheinlich nur während des Kalten Krieges gewinnen, als die Vereinigten Staaten und die Sowjetunion um die Vorherrschaft konkurrierten. In Friedenszeiten scheint die Neukonstruktion und Herstellung schwerer Triebwerke wie der Saturn V äußerst schwierig zu sein.

Gibt es also andere Möglichkeiten zu reisen?

Vor kurzem machte das in Kalifornien ansässige Startup SpinLaunch mit seinem innovativen Ansatz zur Raumfahrt Schlagzeilen. Einfach ausgedrückt möchte dieses Unternehmen Menschen ins All „werfen“.

(Der suborbitale Beschleuniger des Unternehmens in New Mexico)

SpinLaunch hat ein Startsystem entwickelt, das hauptsächlich kinetische Energie nutzt. Es wird in den Weltraum geschleudert, indem eine Rakete mit Tausenden von Meilen pro Stunde, also einem Vielfachen der Schallgeschwindigkeit, durch eine vakuumversiegelte Zentrifuge geschleudert wird.

Dieser Ansatz hat zwei Vorteile. Einer ist billig. Herkömmliche Weltraumraketen benötigen große Mengen Treibstoff, um vom Boden abzuheben, was teuer ist. In der Space-Shuttle-Ära betrugen die Kosten für den Transport von Gegenständen in die Erdumlaufbahn etwa 100.000 Dollar pro Pfund. Die Raketenbergungstechnologie von SpaceX reduziert die Kosten erheblich, da sie wiederverwendbar ist, wodurch der Preis auf 2.000 US-Dollar pro Pfund sinkt. Das kinetische Energiesystem von SpinLaunch reduziert den zum Erreichen der Umlaufbahn erforderlichen Treibstoffbedarf erheblich, was theoretisch den Preis weiter senken könnte.

Der zweite Punkt ist die Kapazitätserweiterung. Da keine großen Mengen Treibstoff mitgeführt werden müssen, erhöht sich die Nutzlast der Rakete auf natürliche Weise, was den kommerziellen Gesamtwert des Starts steigert. SpinLaunch hat seinen Orbiter so konzipiert, dass er eine Nutzlast von etwa 200 Kilogramm tragen kann, was mehreren kleinen Satelliten entspricht.

Ist diese Methode wirklich zuverlässig?

Tatsächlich ist diese technische Logik nicht neu. Bereits in den 1960er Jahren entwickelten die USA und Kanada das HARP-System (High Altitude Research Project), das Sonden in die obere Atmosphäre schießen konnte. Dies funktionierte tatsächlich, doch das Projekt wurde letztlich aus politischen Gründen abgebrochen.

Als kommerzielles Unternehmen hat SpinLaunch im vergangenen Jahr die kommerzielle Machbarkeit des kinetischen Starts bestätigt. Dessen CEO Jonathan Yaney sagte den Medien einmal: „Wir müssen beweisen, dass wir das wirklich können.“

Im Oktober 2021 führte SpacePort in New Mexico einen Teststart durch, bei dem nur 20 % der Leistung genutzt wurden, um einen Prototyp „Zehntausende Fuß“ in die Luft zu schicken.

(Querschnitt der orbitalen Trägerrakete von SpinLaunch)

Natürlich birgt diese Methode des „Menschenabladens“ auch Risiken.

Zuallererst: Zuverlässigkeit. Eine Hochgeschwindigkeitsrotation ist äußerst gefährlich und kann katastrophale Folgen haben. Anders als bei einer Raketenexplosion geht bei einem Versagen dieses kinetischen Startsystems die Rakete und die gesamte Antriebseinheit verloren, während bei einer Raketenexplosion lediglich eine Rakete verloren geht. Die Kosten der beiden sind nicht vergleichbar.

Der zweite Aspekt ist das kommerzielle Potenzial. Einerseits ist die Steighöhe der Rakete durch die kinetische Energie begrenzt, und mit dieser Methode können keine zu großen Raketen gestartet werden. Darüber hinaus ist der Luftdruck in Höhenlagen niedriger, was diese Startmethode besser geeignet macht. Gleichzeitig steigen jedoch auch die Baukosten und der technische Aufwand. Wenn die Endkosten höher sind als die einer wiederverwendbaren Rakete wie SpaceX, sind die kommerziellen Aussichten immer noch gering.

Zudem wird durch die Einführung lediglich das Problem der Hinreise gelöst. Für eine vollständige Weltraummission ist auch ein Rückkehrplan erforderlich, und es ist offensichtlich unmöglich, dieses Energiegerät auf dem Mond oder dem Mars nachzubauen.

Dies ist natürlich nur der Anfang. SpinLaunch muss noch viel beweisen und plant daher, in den nächsten sechs bis acht Monaten etwa 30 suborbitale Testflüge vom Spaceport America aus durchzuführen.

Tatsächlich entwickeln die USA neben der Raketenbergungslösung von SpaceX und der kinetischen Energielösung von SpinLaunch auch eine Raketenalternative, bei der ein Staustrahltriebwerk verwendet wird, um Nutzlasten mit einer Geschwindigkeit von Mach 7 in eine niedrige Erdumlaufbahn zu befördern. Ein solches System könnte mehrmals täglich gestartet werden und wäre wahrscheinlich günstiger und sicherer als SpinLaunch.

Es besteht kein Zweifel, dass die Reise zum Mars die Grenze zur neuen Welt darstellt und die Menschheit dem endlosen Universum einen Schritt näher gekommen ist.

Kommerzielle Macht: Warum sind kommerzielle Unternehmen zu Weltraumstars geworden?

Die Erforschung des Weltraums ist ein technisch und finanziell anspruchsvolles Unterfangen und war schon immer ein Bereich des Wettbewerbs zwischen den Nationen. Immer mehr private Wirtschaftsunternehmen beteiligen sich und bringen zahlreiche Modellinnovationen auf den Markt, sodass der Eintritt in den Weltraum nicht länger nur ein Traum einer kleinen Elite ist, sondern auch für normale Zivilisten relevant wird.

Das schnelle Wachstum kommerzieller Luft- und Raumfahrtunternehmen, die ständig die Spielregeln ändern und die traditionelle „Raketengleichung“ untergraben, ist ein Phänomen, das ebenso Beachtung verdient wie der Aufstieg kommerzieller Unternehmen im Internetzeitalter.

Wir kennen uns in der Luft- und Raumfahrt nur mit den Grundlagen aus, aber anhand der Regeln der ausgereiften Informationstechnologiebranche können wir uns möglicherweise eine ungefähre Vorstellung vom zukünftigen Geschäftsmodell machen.

Eines der Gesetze der IT-Branche ist das Mooresche Gesetz. Es gibt viele Möglichkeiten, dieses Gesetz auszudrücken. Dies lässt sich so verstehen, dass sich die Anzahl der Transistoren, die auf einem integrierten Schaltkreis untergebracht werden können, alle 18 Monate verdoppelt. oder die Leistung eines zum gleichen Preis gekauften Computers verdoppelt sich alle 18 Monate; oder der Preis eines Computers mit der gleichen Leistung sinkt alle 18 Monate um die Hälfte ... Kurz gesagt, es geht darum, niedrigere Preise und höhere Qualität zu erreichen und dabei eine schnellere Wachstumsrate als in traditionellen Branchen zu erzielen.

Natürlich entwickeln sich auch Raketenstarts in diese Richtung und erleben dank der Beteiligung kommerzieller Unternehmen eine rasante Entwicklung.

Einerseits bringen kommerzielle Unternehmen soziales Kapital ein, was die finanzielle Belastung des Landes erheblich verringern kann. Gleichzeitig kann ein gesunder Wettbewerb die technologische Innovation beschleunigen und die Kosten weiter senken. Nachdem SpaceX beispielsweise eine Rakete erfolgreich geborgen hatte, begannen Raketenbetreiber und -hersteller in verschiedenen Ländern, die Wiederverwendungstechnologie zu erforschen. Beispielsweise wird neben der vertikalen Bergung von SpaceX auch die Methode der geflügelten Flugrückführung ständig verbessert.

Damit die gesamte Menschheit in den Weltraum vordringen kann, müssen die Raketenunternehmen zunächst nach innen vordringen.

Ein weiteres Gesetz in der IT-Branche ist Andy Bills Gesetz. Wenn die Benutzer ihr Geld zurückhalten und 18 Monate warten, um elektronische Produkte zum halben Preis zu kaufen, kann sich die IT-Branche dann noch schnell entwickeln? Der ständige Wunsch der Benutzer nach Hardware-Updates und -Upgrades rührt daher, dass Technologieunternehmen ihre Geschäftsideen neu ausgerichtet haben und ständig neue Anwendungen auf den Markt kommen. Mit anderen Worten: Was Andy gibt, nimmt Bill weg. Durch innovative Anwendungen zwingt Bill die Benutzer, die Hardwareleistung zu verbessern und ihre Telefone aktiv durch neue zu ersetzen. Andernfalls können sie keine Spiele spielen, die mehr Speicherplatz beanspruchen, keine Fotos mit höherer Präzision aufnehmen oder bei der Surfgeschwindigkeit hinter anderen zurückbleiben.

Zurück zum Bereich der kommerziellen Starts: Die drei Unternehmen, die zum ersten Mal Zivilisten ins All schickten und die Raumfahrt Wirklichkeit werden ließen, sind SpaceX, Blue Origin und Virgin Atlantic. Bei allen handelt es sich um kommerzielle Unternehmen. Während viele Menschen denken, dass der Weltraum nichts mit ihnen zu tun hat, verändern ständig neue Geschäftsmodelle die Wahrnehmung der Luft- und Raumfahrt und wecken in ihnen den Wunsch, in den Himmel zu fliegen.

In China wurden für die Trägerrakete Kuaizhou-1 Startdienste im Wert von 40 Millionen Yuan über eine Live-Übertragungsplattform verkauft, was tatsächlich Kunden zu Nachfragen anlockte. Dies beweist auch, dass auf dem chinesischen Markt eine reale Nachfrage nach Raketendiensten besteht.

Den Weltraum zur Mode und zum Trend zu machen – ist das nicht der Weg, den das Internet in den letzten zwanzig Jahren eingeschlagen hat?

Weltraumportal: Mit einer Rakete ins unendliche Universum

Viele Branchenkenner sind der Meinung, dass das mobile Internet über Smartphones der neue „Einstieg“ in die IT-Branche und die Schnittstelle zwischen Hardware und Software sei. Durch ein riesiges Ökosystem zieht es Menschen aus dem Upstream-, Midstream- und Downstream-Bereich der industriellen Kette an, die davon profitieren.

Aus der Perspektive der gesamten Kette der Luft- und Raumfahrtindustrie ist die Rakete der „Eingang“, der vertikal die gesamte Kette von Design, Herstellung, Start und Betrieb umfasst und sich horizontal auf den Transport von Raumstationen, die Entwicklung von Ausrüstung, Softwaresysteme und andere Branchen ausdehnt. Als Schnittstelle des gesamten Systems sind Raketen für die kommerzielle Raumfahrt das, was Smartphones für das mobile Internet sind.

Wenn wir auf Chinas Entwicklung im Zeitalter des mobilen Internets zurückblicken, werden wir feststellen, dass hinter den Glanzlichtern der Unternehmen wie BAT tatsächlich der Aufbau der Infrastruktur steht, der nicht ignoriert werden kann. Dies ermöglicht das Geschäftsmodell und sorgt für eine schnelle Entwicklung. Der Aufbau einer solchen Infrastruktur ist für die Raketenindustrie ebenso wichtig, wie etwa für die Weltraumkommunikation, Lebenserhaltungssysteme, Videolösungen, Satellitenverkehrsmanagement usw.

Wenn das Ziel der Entwicklung der Luft- und Raumfahrtindustrie wirklich darin besteht, „zum Mars zu eilen“, dann sind diese Projekte sehr wichtig und unnötig. Darüber hinaus sind sie nicht auf mysteriöse Technologien angewiesen und können mithilfe aktueller Technologien völlig unabhängig und innovativ sein. Beispielsweise entwickelt das US-Startup Cognitive Space ein KI-gesteuertes Steuerungssystem, um den Satellitenbetrieb zu automatisieren, den Aufwand für die Überwachung und Verwaltung jedes einzelnen Satelliten zu reduzieren und eine Überlastung der Umlaufbahn zu verhindern.

Die kommerzielle Raumfahrt-Lieferkette auf Raketenbasis ist ein komplexeres und umfangreicheres Ökosystem, was auch bedeutet, dass mehr neue Technologien, neue Anwendungen und neue Dienstanbieter daraus kommerziellen Nutzen ziehen können.

Der „China Aerospace Industry Report“ der europäischen Beratungsfirma Euroconsult zeigt, dass es derzeit mehr als 100 private Unternehmen im chinesischen zivilen Luft- und Raumfahrtsektor gibt und seit 2014 mehr als 125 Investitionen getätigt wurden.

Im krassen Gegensatz zum Wettlauf ins All im 20. Jahrhundert findet der aktuelle Wettlauf ins All vor allem innerhalb kommerzieller Unternehmen statt. Auch das erneute Interesse nationaler Agenturen an Weltraummissionen ist auf die explosionsartig zunehmenden potenziellen kommerziellen Möglichkeiten zurückzuführen.

Als wichtigstes Transportmittel in den Weltraum sind Raketen einer der Schlüssel zur Aufrechterhaltung der Weltraumüberlegenheit. Sie repräsentieren die Fähigkeit eines Landes, unabhängig in den Weltraum vorzudringen und stehen zugleich im Fokus der Kommerzialisierung. Beispielsweise hofft die NASA, das Space Launch System (SLS), das sie seit 2010 entwickelt, kommerzialisieren und einmal jährlich im Rahmen des Artemis-Programms fliegen zu können.

Natürlich bedeutet die zunehmende Konzentration auf kommerzielle Überlegungen nicht, dass die nationalen Raumfahrtagenturen nicht mehr wichtig wären. Tatsächlich muss die Marsvision vorangetrieben werden, indem man sich auf die vereinte Kraft nationaler und kommerzieller Kräfte stützt.

Um ein typisches Beispiel zu nennen: SpaceX hat als kommerzielles Unternehmen eine Reihe technischer Unterstützungen und Transfers von der NASA erhalten. Das Merlin-Triebwerk seiner Raketen der Falcon-Serie nutzt die Düsentechnologie des abgespeckten Triebwerks der Apollo-Mondlandefähre.

Das oben erwähnte „Raketenwerfer“-Unternehmen SpinLaunch hat kommerzielles Risikokapital erhalten, und zwar mehr als 100 Millionen Dollar an Finanzmitteln von verschiedenen Investoren, darunter Google Venture, Airbus Ventures und Kleiner Perkins; sowie behördliche Anordnungen. Im Jahr 2019 unterzeichnete das Unternehmen einen Vertrag mit der Defense Innovation Unit des Pentagons, um seinen ersten experimentellen Orbitalstart durchzuführen.

Auch dieser Trend stellt ein paradoxes Phänomen dar. Damit sich die gesamte Menschheit durch Expansion vereinen kann, müssen wir zunächst aufgrund nationaler Interessen auf der Erde voneinander getrennt sein und miteinander konkurrieren.

Doch egal was passiert, die menschliche Zivilisation kann dem Kreislauf der Ressourcenverknappung nur entkommen, wenn sie das Universum als Grenze betrachtet und mit der Erforschung neuer Welten beginnt.

Wenn wir Glück haben, werden wir noch zu unseren Lebzeiten große Fortschritte in der Marsforschung erleben. Wie wäre es, wenn Sie bis dahin in den Weltraum geschickt würden?