Alors, pouvons-nous déjà quitter la Terre et commencer à construire des bases sur la Lune ou un astéroïde? Comme l'a souligné un récent billet de blog du Bureau de la politique scientifique et technologique, une façon de le faire rapidement pourrait être d'utiliser les ressources sur place. Mais comment pouvons-nous même commencer? Pouvons-nous nous permettre de le faire maintenant, dans ce climat économique difficile?
Space Magazine s'est entretenu avec Philip Metzger, ancien physicien de recherche principal au Kennedy Space Center de la NASA, qui a exploré ce sujet de manière approfondie sur son site Web et dans des articles publiés. Il soutient que faire de l'espace de cette façon serait similaire à la façon dont les pèlerins ont exploré l'Amérique du Nord. Dans le premier d'une série en trois parties, il décrit les raisons et les premières étapes pour y arriver.
UT: On a dit que l'utilisation de ressources sur la Lune, Mars ou les astéroïdes coûterait moins cher que de tout transporter de la Terre. Dans le même temps, il y a des coûts de démarrage inhérents en termes de développement de la technologie pour faire cette extraction et aussi d'envoyer cet équipement là-bas, entre autres. Comment concilier ces deux réalités?
PM: L'industrie spatiale aura un énorme retour sur investissement, mais il sera coûteux de démarrer. Il y a plusieurs années, j'étais frustré parce que je ne pensais pas que les intérêts commerciaux suffiraient à eux seuls à faire démarrer pleinement notre génération, alors j'ai posé la question, pouvons-nous trouver un moyen peu coûteux pour les gouvernements du monde (ou les philanthropes ou d'autres qui peuvent ne pas avoir un intérêt commercial immédiat) pour le démarrer simplement en raison des avantages sociétaux qu'il apportera? C’est pourquoi mes collègues et moi avons écrit le document «Amorçage rapide et abordable de l’industrie spatiale et de la civilisation du système solaire».
Nous préconisons une approche d'amorçage car elle aide à résoudre le problème du coût de démarrage élevé et elle permet à l'humanité de commencer à en récolter rapidement les bénéfices, car nous en avons besoin rapidement. Une approche d'amorçage fonctionne comme ceci: au lieu de construire tout le matériel sur Terre et de l'envoyer dans l'espace prêt à commencer à fabriquer des choses, nous pouvons envoyer un ensemble réduit de matériel dans l'espace et ne faire qu'une petite partie de ce dont nous avons besoin. Nous pouvons envoyer le reste des pièces fabriquées depuis la Terre et les combiner avec ce que nous avons fabriqué dans l'espace. Au fil du temps, nous continuons à le faire jusqu'à ce que nous évoluions jusqu'à une capacité de fabrication complète dans l'espace.
C'est ainsi que les colonies sur Terre se sont construites jusqu'à ce qu'elles finissent par correspondre à l'industrie de leur pays d'origine. Les pèlerins, par exemple, n’ont pas amené d’usines entières d’Europe sur le Mayflower. Maintenant, il a fallu des centaines d'années pour développer l'industrie américaine, mais avec la robotique et la fabrication avancée et avec une certaine intentionnalité, nous pouvons le faire beaucoup plus rapidement à un prix encore abordable. Nous avons effectué une modélisation rudimentaire de cette approche d'amorçage et il semble que ce ne soit qu'une petite partie de notre budget spatial annuel et qu'il pourrait établir l'industrie dans quelques décennies.
Ce que je pense est encore plus important que le coût, c'est qu'avec une approche d'amorçage, nous pouvons commencer immédiatement. Nous n'avons pas besoin de terminer l'ensemble de la conception et du développement dès le départ. Il répartit également le coût dans le temps, de sorte que les dépenses annuelles sont très faibles. Et cela nous laisse le temps de faire évoluer notre stratégie, de comprendre ce qui fonctionne et ce qui aura un retour sur investissement plus immédiat, au fur et à mesure. Beaucoup de gens recherchent des moyens immédiats pour obtenir un retour sur investissement dans l'espace, et il y a quelques bonnes idées et je suis sûr qu'elles réussiront. Un exemple est de mettre en place une exploitation minière qui ravitaille les satellites de communication en orbite géosynchrone. Ces types d'activités contribueront et bénéficieront de l'effort de démarrage de l'industrie dans l'espace et généreront des revenus pour financer leur portion de l'effort.
UT: Pourquoi pensez-vous que la Lune est un bon endroit pour commencer les opérations? Quelles seraient les activités pour commencer là-bas? Comment pouvons-nous passer de là au reste du système solaire?
Lorsque mes collègues et moi avons écrit le document, nous étions concentrés sur la Lune en partie parce que c'était pendant le programme Constellation de la NASA pour établir un avant-poste lunaire. Cependant, il est également possible d'utiliser des astéroïdes proches de la Terre pour démarrer cette industrie spatiale, ou d'utiliser les deux. Dans tous les cas, nous devons lancer l'industrie spatiale près de la Terre. Cela gardera les coûts de transport bas pendant le démarrage. Cela nous permet également de travailler avec un délai beaucoup plus court dans les communications radio, ce qui est important dans les premières étapes avant que la robotique ne devienne suffisamment automatisée. Idéalement, l'industrie sera entièrement automatisée; nous voulons que les robots préparent la voie à suivre pour les humains.
Cependant, si nous pensons que nous aurons besoin d’humains lors du démarrage initial de l’industrie - par exemple, pour réparer ou dépanner du matériel cassé, ou pour effectuer des tâches complexes que les robots ne peuvent pas encore faire - alors, démarrer près de la Terre devient encore plus important. Il s'avère que la Lune et les astéroïdes sont d'excellents endroits pour démarrer l'industrie. Nous savons maintenant qu'ils ont une eau abondante, des minéraux à partir desquels les métaux peuvent être raffinés, du carbone pour la fabrication des plastiques, etc. Je suis heureux que des sociétés envisagent de développer l'exploitation minière aux deux endroits afin que nous puissions voir ce qui fonctionne le mieux.
Une autre raison de démarrer une industrie près de la Terre est qu'elle puisse avoir un retour économique précoce. En fin de compte, lorsque tout, y compris les vaisseaux spatiaux et les dépôts de ravitaillement, est fabriqué dans l'espace par la robotique autonome, alors l'industrie devient autonome et elle nous remboursera inestimablement sans frais supplémentaires. Arriver à ce point nécessite cependant des investissements sérieux, et il sera plus facile de faire les investissements si nous récupérons quelque chose. Quels types de retombées cela peut-il nous apporter à court terme? Je garde une liste d'idées sur la façon de gagner de l'argent dans l'espace, et il y a environ 19 articles sur la liste, certains fous et d'autres pas si fous. Voici quelques idées sérieuses: tourisme spatial; fabrication et vente de propulseurs à la NASA pour des missions d'exploration et scientifiques; rendre des métaux comme le platine à la vente sur Terre; et la fabrication de pièces détachées pour d'autres activités spatiales.
Certaines des premières choses que nous ferons sur la Lune ou les astéroïdes comprennent le perfectionnement des techniques d'extraction à basse gravité, l'apprentissage de la fabrication de cellules solaires à partir du régolithe et l'apprentissage de l'extraction de métaux utiles à partir de minéraux qui ne seraient pas considérés comme du «minerai» ici sur Terre. Tous ces éléments sont possibles et ne nécessitent qu'un investissement modeste pour les faire fonctionner.
Il faudra des décennies d'efforts pour assurer l'autosuffisance de l'industrie spatiale. Peut-être 2 décennies si nous commençons tout de suite et travaillons régulièrement, ou peut-être 5 décennies si nous avons un niveau de financement inférieur. Mais si la robotique avance aussi vite que les roboticiens l'attendent, il n'y aura bientôt plus de tâche de fabrication qu'un robot ne pourra pas faire. Lorsque ce jour arrivera et que nous aurons mis en place une chaîne d'approvisionnement complète dans l'espace, il sera facile d'envoyer des ensembles de matériel à la ceinture d'astéroïdes principale pour commencer l'exploitation minière et la fabrication là où il y a des milliards de fois plus de ressources que ce que nous avons sur Terre.
Ensuite, l'industrie pourrait construire des péniches de débarquement pour amener des équipements à la surface de Mars où elle pourrait construire des villes et même terraformer la planète. Lorsque nous avons des machines qui peuvent utiliser les ressources locales pour effectuer des travaux et créer des copies d'eux-mêmes, elles peuvent jouer le même rôle sur les mondes secs que la vie biologique a joué ici sur notre Terre humide. Ils peuvent transformer l'environnement et devenir la chaîne alimentaire afin que ces mondes soient des lieux où l'humanité peut travailler et vivre. Je me rends compte que cela semble trop ambitieux, mais 20 à 50 ans de croissance technologique vont faire une énorme différence, et nous ne parlons que de fabrication - pas de science de fusée - et c'est quelque chose que nous sommes déjà assez bons ici sur Terre. Avec juste une petite extrapolation dans le futur, ce n'est pas une idée folle.
UT: Quels sont les principaux équipements et robotiques dont nous avons besoin là-haut pour atteindre ces objectifs?
PM: Il existe un projet open source intéressant développant ce qu'ils appellent le «Global Village Construction Set». Ce sont 50 machines qui pourront redémarrer la civilisation. Il comprend des choses comme un moulin à vent, une pelle rétro et une imprimante 3D. Ce dont nous avons besoin, c'est de l'ensemble de construction de village lunaire / astéroïde équivalent.
Une étude a été réalisée par la NASA en 1980 pour déterminer quel ensemble de machines sont nécessaires dans les usines sur la Lune pour construire 80% de leurs propres pièces. Les 20% restants devraient être constamment alimentés par la Terre. Dans notre article, nous avons fait valoir que nous pouvons commencer à une fermeture bien inférieure à 80%, ce qui le rend plus abordable et nous permet de commencer aujourd'hui, mais le système devrait évoluer jusqu'à ce qu'il atteigne 100% de fermeture. Ainsi, le premier ensemble de matériel pourrait fabriquer des cellules solaires brutes, du métal, des pièces métalliques imprimées en 3D et des propulseurs de fusée.
Rien que cela nous permettra de fabriquer une masse importante de la prochaine génération de matériel ainsi que de soutenir le réseau de transport. Au fil du temps, nous voulons développer une chaîne d'approvisionnement complète qui serait plus étendue que 50 types de machines différents. Mais avant de mettre quoi que ce soit dans l'espace, nous voudrons les tester dans des endroits accidentés ici sur Terre, et dans le processus, nous découvrirons quel ensemble de machines est le plus logique pour la première génération. L'idée est d'apprendre au fur et à mesure, afin de pouvoir commencer tout de suite.
Il s'agit du premier d'une série en trois parties sur la construction d'une base spatiale. Demain: combien d'argent faudrait-il? Après-demain: rendre les robots distants intelligents.
