I oktober 1957 blev science fiction verklighet: Sputnik, jordens första budbärare, gick ut i rymden. Sedan dess har framstegen obevekligt gått framåt. Människor, män och kvinnor har upprepade gånger besökt rymden, forskat, kanske till och med älskat varandra. Vi är vana att se en testplats för forskare i rymden, men kan det bli mer användbart för mänskligheten i framtiden? Kommer vi en dag att kunna dra nytta av industriell verksamhet i rymden, till exempel i form av rymdfabriker som utnyttjar mikrogravitet?
Regeringar som finansierar dyra rymduppdrag har länge letat efter sätt att skapa ekonomisk avkastning. I slutet av 1990-talet välkomnade NASA alla initiativ som hävdade att de kunde hämta ut pengar från rymden. Under detta ekonomiska incitament framkom många uttalanden om skapandet av en omloppsindustri. Bristen på tyngdkraften skulle tillåta tillväxten av proteinkristallerna som behövs för att bekämpa cancer, sade de. Nya material som produceras i tyngdkraft kommer att ha nya användbara egenskaper, sade de. Och mycket mera.
Kostnaderna för att lansera material och nödvändig utrustning, bearbeta ingredienser och sedan återvända till jorden visade dock gradvis att dessa idéer inte är ekonomiskt hållbara. Kostnaden för att skicka last ut i rymden närmar sig kostnaden för guld per kilogram. Som ett resultat visar det sig att all produktion och bearbetning i rymden kommer att vara för dyr för att vara värd att göra alls. Kommer det några förändringar?
Nära framtid
Vi har redan vissa möjligheter för industriell rymdutforskning på den internationella rymdstationen. Den kretsar runt jorden 16 gånger om dagen och har cirka sex astronauter ombord. Ett brett spektrum av biologi- och fysiksexperiment utförs på ISS varje dag - i själva verket är ISS ett mikrogravitetslaboratorium. Många av dessa experiment genererar branschspecifik information.
Som ett exempel kräver mätning av metallegenskaper nära smältpunkten att förstå hur smälta metaller flyter vid gjutning av komplexa former. Detta görs bäst med prover som flyter i mikrogravitet. Resultaten kommer att förbättra den framtida ekonomin och pålitligheten för gjutning på jorden. Mikrogravitationsförhållanden är ett viktigt verktyg för att förstå de fysiska och biologiska processerna som sker på jorden.
Kampanjvideo:
Nyligen kontaktade Europeiska rymdorganisationen branschen på jakt efter nya idéer för kommersiellt deltagande i ISS. De flesta av förslagen fokuserade på att tillhandahålla låg kostnadstillgång till ISS med hjälp av förenklad utrustning snarare än nya industriella processer. Så industrin får en chans att engagera sig och pröva nya idéer, men i allmänhet fokuserar det på att hitta billiga sätt att nå och lämna utrymme, för att inte tala om att göra affärer i mikrogravitet.
ISS livslängd är begränsad. ESA kommer att besluta om förlängning av ISS: s livslängd i december i år, tillsammans med NASA, och troligen kommer stationen att fungera till 2024. Den kommer sedan att gå ur bana och förstöras 2030.
Nästa steg bortom ISS diskuteras för närvarande under den bisarra titeln Deep Space Habitat (DSH). Det borde vara en tillfällig koloni, avlägsen från jorden och till och med från den låga jordbanan som ISS flyter på. Det kommer att byggas med rester av hårdvara från ISS och kommer att bearbeta material från månens närhet eller asteroider för att hålla denna miljö igång, vilket minskar kostnaderna för att underhålla den. Först och främst kommer de att uppmärksamma vatten och syre, eftersom de behöver cirka 30 kg per person per dag.
Fjärran framtid
Ytterligare rymdutforskningsuppdrag kommer att få ett betydande uppsving från bearbetning av material på asteroider - särskilt om de kan användas för att producera raketbränsle eller byggnadsmaterial från dem - men det kommer inte snart. Nuvarande förslag inkluderar asteroidutveckling, som lovar ekonomiska fördelar på lång sikt för alla. Material som finns på asteroider finns på ytan på många planeter, men i det senare fallet kommer deras extraktion och bearbetning att bli dyrare än något annat alternativ. Uppdragen planeras för närvarande för att utveckla resurser på månen, Mars-satelliten Phobos och andra himmelobjekt, men genomförandet av dem kommer att börja tidigast tio år.
Vi har ännu inte identifierat många av de material som kan skapas i mikrogravitet och kommer att hitta allvarliga applikationer överallt. Det finns många möjligheter. Skapandet av fast skum genom införande av gaser i en blandning av smält glas och kylning av denna massa i mikrogravitet (utan gravitationsseparation av komponenter) kommer att skapa ett byggnadsmaterial med hållfastheten av stål och korrosionsbeständigheten i glas. Det är emellertid mer troligt att produkten från sådana fabriker går till produktion av andra fabriker och rymdstationer.
Dussintals år sedan drömde människor om "rymdkolonier" långt från jorden. De var tvungna att vara oberoende från jorden i krisetider och skulle ha självförsörjande system. Sputnik, ISS och sedan Deep Space Habitat är alla steg mot sådana kolonier. Efter deras skapelse är det kanske på dem att vi kommer att förlita oss på livets gång, gå vidare längre från jorden.
ILYA KHEL