By akademiotoelektronik, 26/08/2022

Avaruus muuttuu, ja Webb-teleskooppi on vasta alkua

Odotus on pitkä ja tuskallinen tähtitieteilijöille. James Webb -teleskooppi on tekemässä viimeisen kiertoradansa Auringon ympäri kohdassa "L2", pisteessä avaruudessa noin 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta. Tämän pisteen avulla teleskooppi, herkin ja kehittynein instrumentti, joka on koskaan sijoitettu avaruuteen, pitää kaikki tärkeimmät lämmön ja säteilyn lähteet lähellä, olipa kyse sitten Auringosta, Maasta, Kuusta tai kaukoputken elektroniikka- ja asentoohjaimet, kaukana tenniskentästä. -kokoinen lämpösuoja.

Kaiken on mentävä täydellisesti, jotta tehtävä onnistuisi. Lämpösuojassa, joka koostuu viidestä mahdottoman ohuesta Kapton-nimistä materiaalilevystä, joista paksuin on vain viiden sadasosan paksuinen, on koneistossaan lukemattomia vikakohtia. Ensisijaisen peilin, ensimmäisen kaukoputken peilin, joka on koskaan lähetetty avaruuteen yksittäisinä liikkuvina segmentteinä, on sijoitettava täydellisesti, jotta kaukoputki voi vangita toivottuja välähdyksiä maailmankaikkeudesta. Reaktiopyörät, kymmenet toimilaitteet, jotka liikkuvat ja kiertävät peilisegmenttejä, ainutlaatuinen jäähdytysjärjestelmä, viimeinen korjaava poltto, joka asettaa teleskoopin L2-kiertoradalle – kaiken on toimittava täydellisesti, koska mikään nykyinen avaruusteknologia ei salli NASA:n lähettää joku korjaamaan sen.

Mainos

Webb on hämmästyttävä uhkapeli, 10 miljardin dollarin megaliitti, niin monimutkainen ja lupaava, että se näyttää hurjalta provokaatiolta jumalia vastaan. Taikauskoisten kannalta huolestuttavaa on, että kaikki näyttää sujuneen tähän mennessä erittäin hyvin. Laukaisu Maasta oli niin täydellisesti suunnattu, että NASA ilmoitti tarvitsevansa vähemmän polttoainetta korjaaviin palovammoihin, mikä voisi pidentää Webbin toiminnan kymmenen vuoden arviota useilla vuosilla.

Pian Webbin täydellisen laukaisun jälkeen avaruuteen joulupäivänä The Times of Israel tapasi Michael Kaplanin, entisen NASAn insinöörin, joka johti avaruusjärjestön teleskooppisuunnittelua 1990-luvulla ja oli yksi Webbin aloitteentekijöistä, saadakseen videohaastattelun hänen kotinsa Coloradossa. Hän selitti, kuinka Webb oli jo työntänyt ihmiskunnan teknisten kykyjen rajoja ja lisää pian huomattavasti tietämystämme varhaisesta universumista, miksi Israelin innovatiivinen kulttuuri voi paradoksaalisesti saada maan epäonnistumaan avaruuden suunnittelussa ja miltä avaruusmatkailun pitäisi näyttää lähitulevaisuudessa.

Kaplan, 66, on tehnyt uran ilmailualalla. Hän vietti vuosikymmenen Naval Research Laboratoryssa Washingtonissa, jossa hän työskenteli avaruustutkien parissa torjuakseen Neuvostoliiton mannertenvälisiä ballistisia ohjuksia, minkä jälkeen hän työskenteli NASA:lle, Ball Aerospacelle (Colorado-yhtiö, joka rakensi Webbin nykyään kuuluisan hunajakennopeilin) ​​ja Boeingin, jossa hän työskenteli planeetta-luotainten parissa. Lisäksi hän vietti viisi vuotta Israelissa, jonka kansalainen hänestä tuli ja jossa hän työskenteli tiiviisti SpaceIL:n, Israelin avaruusjärjestön ja Israelin ilmailuteollisuuden kanssa.

Kaplan palasi Yhdysvaltoihin vuonna 2015, missä hän työskenteli uusien avaruustehtävien ja sääsatelliittijärjestelmien parissa Raytheonin kaltaisissa yrityksissä. Hän on nyt Belcanin, suuren yhdysvaltalaisen suunnitteluyrityksen ja valtion urakoitsijan, varapuheenjohtaja.

Michael Kaplan, entinen insinööri ja NASAn johtaja. (Kohtelias)

Haastattelu, jota on muokattu selkeyden ja pituuden vuoksi, alkoi uskomattoman rohkealla päätöksellä rakentaa ja laukaista niin monimutkainen kaukoputki.

The Times of Israel: Sanoit, että avaruusalusten suunnittelussa on kirjoittamaton sääntö: "Haluat vähimmäismäärän liikkuvia osia. Kaikki mikä liikkuu voi hajota. Olemme kuulleet James Webb -teleskoopin ensisijaisesta tarkoituksesta, joka on nähdä universumin alkua, ja jännitystä ja ahdistusta, jonka sen laukaisu on synnyttänyt tähtitieteen yhteisössä. Mutta tehdäkseen sen, Webbillä on oltava satoja liikkuvia osia, mukaan lukien satoja yksittäisiä vikakohtia, jotka voivat tuhota koko arvioidun 10 miljardin dollarin tehtävän, jos ne eivät toimi kunnolla. Miksi Webb-projekti on niin tärkeä? Miksi peli on kynttilän arvoinen?

Michael Kaplan: Kun Hubble laukaistiin [vuonna 1990], ihmiset protestoivat laukaisualustalla, koska he pelkäsivät Hubblen näkevän Jumalan ikään kuin hän olisi pilvien takana ja että Hubble aikoi tehdä sen. Hubblen valokuvat ovat koristaneet lehtien kansia, koska ne näyttävät taiteelta. Luonnonuniversumissa kaikessa loistossaan muuttumassa taiteeksi on jotain syvällistä ja ihmeellistä.

Mutta Hubblea rajoitti sen aukon koko, sen ilmaisimien ja instrumenttien herkkyys sekä se, että se ei ollut tarpeeksi kylmä.

Useimmat ihmiset eivät tiedä tätä, mutta Hubble havaitsee itse asiassa vain noin 35 % ajasta. Loput 65 % ajasta se välttää maata, kuuta ja aurinkoa, koska emme halua maasta, kuusta tai auringosta tulevan valon pääsevän kaukoputkeen ja vahingoittavan instrumentteja. Se ei myöskään näe lähi-infrapunaa pidempiä aallonpituuksia. Universumin vanhimmat osat (jonkien valo on kulkenut pisimpään jatkuvasti laajenevassa avaruudessa ja joiden aallonpituudet ovat siksi pidentyneet eniten) näyttävät meistä olevan infrapunasiirtyneitä.

Jotta nähdäksesi kauko-infrapuna, nähdäksesi valon, joka kulkee meitä varhaisimmista universumista, instrumenttisi on oltava erittäin kylmiä, koska kuumat esineet loistavat infrapunassa ja sokeavat meidät tälle heikommalle valolle. Siten nähdäkseen Hubblea pidemmälle Webbin on nähtävä pidemmälle infrapunaan. Sen pitäisi olla viileämpi, herkempi ja siinä on oltava suurempi pääpeili kuin edeltäjänsä. Miten näin kunnianhimoinen projekti syntyi?

Vaikka puhe Hubblen seuraajasta alkoi 1980-luvulla, vakavampi suunnittelu aloitettiin 1990-luvun alussa, pian Hubblen julkaisun jälkeen huhtikuussa 1990. Tiedekomitea nimeltä "HST and Beyond", jota johti Alan Dressler Carnegien observatorioissa, kysyi itseltään: "Mitä me teemme Hubblen jälkeen? »

Olin tuolloin edistyneiden astrofysiikan ohjelmien päällikkö NASAn päämajassa. Tehtäväni oli suunnitella tulevia teleskooppeja. Joten tapasin komitean ja pidin esityksen tekniikan nykytilasta. Komitea väitti, että se halusi etsiä vauvagalakseja ja että sen täytyi laukaista infrapunateleskooppi, jossa on nelimetrinen pääpeili. (Hubble oli 2,4 metriä.) Miksi neljä metriä? Koska se oli suurin peili, joka mahtui olemassa olevaan rakettiin.

Tähtien lastenhuone LH 95 Suuressa Magellanin pilvessä Hubble-avaruusteleskoopin ottamalla. (Kiitos: NASA/HubbleSite/Public Domain)

Tuohon aikaan NASA:lla oli suhteellisen uusi ylläpitäjä, Dan Goldin, joka tuli TRW-nimisestä yhtiöstä, joka on nyt osa Northrop Grummania [Webin rakentanut urakoitsija]. Dan oli muuttava ja erittäin kiistanalainen johtaja. Hänellä oli erilainen tapa katsoa asioita. Planeettatieteen maailmassa hän halusi tehtävien olevan pienempiä. Hän loi ilmauksen "nopeammin, paremmin, halvemmalla". Mutta pieni ei toimi tähtitiedossa. Teleskooppeja ei voi pienentää, jos haluaa nähdä enemmän. Joten hän haastoi meidät seuraavan suuren tähtitieteen paradigman muutokseen: yhden peilin esteen murtamiseen.

Hän oli teknikko. Kun hän palasi TRW:lle, he olivat rakentaneet kehittyneitä ohjelmia armeijalle, jotka sisälsivät segmentoitua optiikkaa. Siellä oli maassa sijaitsevia teleskooppeja, ja jotkin niistä suunniteltiin toimimaan avaruudessa submillimetrin tai radioaallonpituuksilla, jotka eivät olleet yksiosaisia ​​vaan valmistettu kuusikulmaisista kappaleista, jotka oli sovitettu yhteen. Siksi hän tiesi tämän tekniikan olemassaolosta ja oli nähnyt ongelman ratkeavan submillimetrin aallonpituuksilla.

Istuin eturivissä vuoden 1996 American Astronomical Societyn kokouksessa Tucsonissa, Arizonassa. Vieressäni, Alan Dressler. Dan on palkintokorokkeella. Hän katsoo Alania ja sanoo: "Näen Alan Dresslerin täällä. Hän haluaa vain neljän metrin optiikan… Ja minä sanoin hänelle: ’Miksi pyydät jotain niin vaatimatonta? Mikset nousisi kuuteen tai seitsemään metriin? »

Sitten Alan sanoi: "Miksi ei kahdeksan? Dan hakkaa nyrkkiään korokkeelle ja sanoo: "Myyty". Ihan kuin se olisi huutokauppa.

Tässä NASA:n julkaisemassa kuvassa Arianespacen Ariane 5 -raketti, NASAn James Webb -avaruusteleskooppi mukana, nousee lauantaina 25. joulukuuta 2021 Guayanan avaruuskeskuksesta Kourousta Ranskan Guayanassa. (Kiitos: NASA AP:n kautta)

Joten seuraavan sukupolven avaruusteleskooppi, NGST, kuten me sitä aluksi kutsuimme, suunniteltiin alun perin kahdeksanmetriseksi kaukoputkeksi, ja se oli tarkoitus toteuttaa segmentoidulla optiikalla.

Mutta meillä ei ollut aavistustakaan, mistä se olisi tehty. Kaikki aiemmin avaruudessa lentäneet teleskoopit, joista Hubble oli ylivoimaisesti suurin, tehtiin lasista, joka ohennettiin vesisuihkulla tai hiomalla, koska lasi on raskasta.

Tässä on joitain nopeita laskelmia lukijoillemme. Hubblen 2,4 metrin lasipeili painaa 828 kiloa. Tällä neliöpainolla halkaisijaltaan 8 metriä – tai 10 kertaa pintaa suurempi – peili olisi painanut yli 10 tonnia.

Siksi harkitsimme piikarbidia, komposiittimateriaaleja, jotka on peitetty erittäin ohuella lasi- ja berylliumkerroksella, mikä lopulta voitti. Tavoitteenamme oli jakaa massatiheys kymmenellä. [Onnistuneesti: Webbin berylliumpeili painaa noin 20 kiloa segmenttiä kohden.] Kilpailu kesti useita vuosia. Olemme investoineet noin 50 miljoonaa dollaria näiden teknologioiden kehittämiseen.

Tässä NASAn 29. syyskuuta 2014 julkaisemassa valokuvassa Larkin Carey, James Webb -avaruusteleskoopin optinen insinööri, tutkii prototyypin kahta testipeilisegmenttiä jättimäisessä puhdastilassa Goddard Space Flight Centerissä Greenbeltissä, Pohjois-Amerikassa, Marylandissa. (Kiitos: Chris Gunn/NASA AP:n kautta)

Meidän piti myös löytää tapa ottaa käyttöön peili. Pitäisikö robottikäden jakaa kuusikulmaiset paneelit korttipakan tavoin avaruuteen? Pitäisikö hänen taipua? Kuinka tehdä osista kokonaisuus?

Haasteena oli käyttää mukautuvaa optiikkaa kryogeenisissa lämpötiloissa, 40 kelvinissä. Kaikkien toimilaitteiden, hienomoottoreiden ja antureiden oli toimittava erittäin alhaisissa lämpötiloissa. Aurinkovarjoa ei alunperin pidetty suurena haasteena, mutta lopulta se johtui käyttöönoton luotettavuudesta. Aluksi ajattelimme, että sateenvarjo olisi puhallettava.

Kun lasket yhteen kaikki mekaniikka ja laitat ne yhteen, monimutkaisen käyttöönoton suorittaminen 100 %:n luotettavuudella oli haaste, ja ainoa tapa ratkaista se on harjoitella. Kukaan ei ollut koskaan tehnyt mitään niin monimutkaista avaruudessa. Tiesimme, että se olisi monimutkaista, mutta emme olleet odottaneet näin suurta monimutkaisuutta.

Yleensä lievennät liikkuvan osan vaikutuksia käyttämällä varmuuskopiota. Jos yksi päämoottori epäonnistuu, sinulla on toinen moottori. Mutta kaikella ei voi olla varmuuskopiota. Kun käytät siimaa, joka vetää ja jännittää häikäisysuojaa, tällaisessa osassa ei voi olla toista moottoria.

Me siirryimme "liikkuvien osien poistamisesta" "liikkuvien osien kanssa elämään oppimiseen".

[Web-insinöörit] uskovat, että olemme ihmistietojemme rajoissa analysoineet ja testanneet lähes kaiken, mitä voimme. Laitat suurimmat mielet siihen, sinulla on suunnitelma, ja sitten sinun täytyy vain uskoa ja uskoa, että se toimii.

Tietenkin kaikesta tästä monimutkaisuudesta pelottavaa tekee se, että ainoa tapa pitää kaukoputki riittävän viileänä näkemään aloittelevien galaksien kauko-infrapunavaloa on sijoittaa se noin miljoonan mailin päähän Maasta, neljä kertaa kauemmaksi kuin Kuu. jossa sitä ei ole mahdollista korjata olemassa olevalla tekniikalla. Mitkä ovat L2-pisteen edut, jotka oikeuttavat luopumaan mahdollisuudesta korjata virhe niin uskomattoman monimutkaisessa koneessa?

L2:lla on aina pimeää, sillä tenniskentän kokoinen suuri sateenvarjo estää valon Auringosta, Maasta ja Kuusta. Puolet taivaasta on siksi aina pimeässä. Tämä tarkoittaa, että toisin kuin Hubble, teet tiedettä koko ajan. Viidessä vuodessa sinulla voi olla yhtä paljon havainnointiaikaa kuin Hubblella on 15 vuodessa, koska Hubble tarkkailee vain noin 35 % ajasta. Joten vaikka ensisijainen tehtävä olisi kestoltaan lyhyempi (laukaisuhetkellä NASA arvioi luotain elinkaaren olevan 10 vuotta ennen polttoaineen loppumista), se on erittäin, erittäin tehokas.

Tämä NASAn joulukuussa 2021 julkaiseman animaation kuvien yhdistelmä näyttää James Webbin avaruusteleskoopin osien kehittymisen. (Luotto: Conceptual Image Lab AP:n kautta)

Alamme ymmärtää, miksi kaikki ovat niin kärsimättömiä. Niin paljon riskejä ja niin paljon lupauksia. Puhutaan sinusta. Koulutettu Princetonissa, NASAn puolustusministeriössä, Boeingissa. Tämä ei ole tavallinen CV, jonka kohtaa olimien [Israeliin maahanmuuttajien] keskuudessa. Mikä sinussa yhtäkkiä herätti vuonna 2010 halun mennä Israeliin?

Oli syksy 2009. Asuin Boulderissa, Coloradossa. Kalliovuorten pohja on aivan ikkunani ulkopuolella. Muutin tänne töihin Ball Aerospaceen. Jätin Ballin ja menin töihin Boeingille planeettatehtäviin. Kaikki meni hyvin.

Mutta nuorin poikani opiskeli tuolloin yliopistossa ja alkoi haluta kääntyä kristinuskoon. Hän oli liittynyt yhteisöön, joka valtasi hänet – hän puhui messiaanisesta juutalaisuudesta.

Kysyin kavereilta, mitä voisin tehdä ravistellakseni sitä hieman. He sanoivat minulle: "Vie hänet Israeliin. "En ollut koskaan ennen käynyt Israelissa. Ajattelin sitä, mutta se oli aina joko Israel tai Yellowstone tai Israel tai Grand Canyon. Se ei koskaan päässyt listani kärkeen, mikä on luultavasti totta useimmille Amerikan juutalaisille.

Uudet maahanmuuttajat Pohjois-Amerikasta laskeutuvat Ben Gurionin lentokentälle Nefesh B'Nefeshin tilauslennon jälkeen New Yorkista 19. heinäkuuta 2016. (Shahar Azran)

Joten suunnittelin matkaa. Puhuin rabbini ja muiden kanssa siitä, kuinka tehdä hengellinen ja merkityksellinen matka. Heidän ensimmäinen neuvonsa oli: "Älä jää hotelliin. Etsi vuokrattavia huoneita ihmisten kodeista. Saat paremman yhteyden. »

Halusin herättää poikani sielun juutalaisen osan.

Lyhyesti sanottuna se ei toiminut hänessä, mutta se auttoi minua. Palasin kotiin ja ystäväni kertoivat minulle, että he olivat aistineet minussa muutoksen. En ole uskonnollinen, mutta olen hengellinen. En tiennyt mikä aliyah oli. Tapasin rabbini, ja hän sanoi: "Voi, sinä aiot tehdä aliajan. Vastasin: "En tiedä mitä se on, mutta aion mennä Israeliin." »

Seuraavien viiden vuoden aikana tapasit Israelin ilmailuteollisuuden ja avaruusohjelman koko ylemmän tason ja liityit syvästi SpaceIL:ään, israelilaiseen tiimiin, joka osallistui Google Lunar X -palkintoon avaruusluotaimen laskemisesta Kuuhun. Beresheet-niminen luotain syöksyi lopulta Kuuhun huhtikuussa 2019. Miltä Israelin avaruusmaailma näyttää NASAlta ja Boeingilta tulevalle?

Käytin viisi vuotta löytääkseni roolini, mutta en löytänyt tarvittavaa avoimuutta kokeneelle henkilölle, joka saapui eri näkökulmista.

Sanoin esimerkiksi SpaceIL-tiimille: "Et ajattele redundanssia väärällä tavalla. Varmasti ihmishenkiä ei ole vaakalaudalla, mutta tulet olemaan kansainvälisellä näyttämöllä. Kaikki koululaiset Israelissa katsovat laskeutuvan kuuhun. Sinun on mietittävä, mikä voi mennä pieleen, ja käytettävä ylimääräistä rahaa varmistaaksesi, että olet tunnistanut vikatilat. »

Yksi viimeisistä Beresheetin kuvista ennen kuin se putosi Kuuhun, 11. huhtikuuta 2019. (Koulutus SpaceIL)

Kun katsot Beresheetin laskeutumista kuuhun [huhtikuussa 2019], voit selvittää tarkalleen, mikä meni pieleen. Näet näytöllä lukeman, joka näyttää korkeuden ja ilmanopeuden, ja noin kahden tai kolmen mailin yläpuolella ilmanopeus putoaa yhtäkkiä nollaan.

Luulen, että inertiamittausyksikkö on viallinen – anturi, joka kertoo, että olet liikkeessä. Jos anturi sanoo, ettet liiku, avaruusaluksen tietokone sanoo: "Olemme maassa, olemme laskeutuneet" ja sammuttaa moottorit. Kolari. Olin kuin: "Sen on täytynyt olla 100 dollarin kolikko. »

Heillä oli upea visio, mutta katsoin heidän ohjelmaa, kun tapasimme ensimmäisen kerran vuonna 2011, ja huomasin, että he eivät ymmärtäneet tämän ohjelman kustannuksia. He olivat keränneet 24 miljoonaa dollaria. Joten sanoin: "Mitä käytät polttoaineeksi [tällä hintatasolla]? Luulen, että käytät "unobtainiumia". »

Olin työskennellyt Boeingin kuuluotainten parissa. Ensin selvität, kuinka paljon polttoainetta tarvitset, kokoa kaasusäiliö ja sitten moottorit. Luotain on lentävä kaasusäiliö. Kysyin Boeing-tiimiltä: "Mikä on vähimmäiskustannukset, jotta jotain laitetaan Kuuhun? Ja vastaus oli 150 miljoonaa dollaria. Polttoaineen, koon ja sen, kuinka kaikki sopii. Ja jos laitat 50 kiloa kameroita ja tieteellisiä instrumentteja, se maksaa enemmän.

Se tehdään kokeneen tiimin kanssa. Siellä se oli kokematon joukkue. He ovat fiksuja miehiä, mutta he eivät ole koskaan tehneet tätä ennen. Laskin eron työvoimakustannusten, tehtävän monimutkaisuuden ja inflaation välillä ja päädyin hintalappuun 100 miljoonaa dollaria. Vietin seuraavat kolme vuotta hakkaamassa näitä tyyppejä päähän ja kysyen heiltä: "Mistä puuttuvat 76 miljoonaa dollaria?" Sheldon Adelson tuli käymään meillä ja he aikoivat pyytää häneltä vielä 8 miljoonaa dollaria. Sanoin: "Ei, pyydä häneltä 80. Hänellä on ne." Ja jos niitä on jäljellä, kerro hänelle, että aiot rakentaa Sheldon Adelson Science Museumin. »

Laukaisuryhmät tarkkailevat lähtölaskentaa Arianespacen Ariane 5 -raketin laukaisuun, jossa on NASA:n James Webb -avaruusteleskooppi, lauantaina 25. joulukuuta 2021 Jupiter Centerissä Guayanan avaruuskeskuksessa Kouroussa, Ranskan Guayanassa. (Kiitos: NASA/Bill Ingalls/NASA AP:n kautta)

Se maksoi lopulta 100 miljoonaa dollaria. Mutta he menettivät vuosia. He päätyivät siirtämään projektin IAI:lle (Israel Aerospace Industries luotain rakentamiseen), jossa heillä oli todellisia ammattilaisia. Se oli hieno ja jalo tarkoitus, mutta sitä ei voi tehdä vapaaehtoisten kanssa. He tarvitsivat apua. Mutta ylpeyttä oli. Johtajat eivät halunneet kuunnella niiden neuvoja, jotka osasivat tehdä nämä asiat.

Oliko SpaceIL, ainutlaatuinen ja erityisen rohkea aloite, Israelin ilmailun edustaja?

Olen nähnyt sen muissa kokonaisuuksissa. Olen nähnyt virheitä, joita en voi kommentoida.

Minusta tämä oli erittäin turhauttavaa. Uskon, että jos SpaceIL olisi kuunnellut alusta alkaen, tehtävä olisi onnistunut. Johtajilla ei ollut aavistustakaan avaruustehtävän suorittamisesta, he ajattelivat, että voit laittaa ihmiset pizzan kanssa huoneeseen ja ratkaista ongelmat viikonlopun aikana.

Tässä 17. joulukuuta 2018 otetussa tiedostokuvassa Israel Aerospace Industriesin avaruusdivisioonan johtaja Opher Doron seisoo Beresheet-avaruusluotaimen edessä israelilaisen voittoa tavoittelemattoman järjestön SpaceIL:n ja israelilaisen julkisen yhtiön IAI:n esityksen aikana Yehudissa, Telin itäpuolella. Aviv. (Luotto: Jack Guez/AFP)

Se, mitä kuvailet Israelin avaruusekosysteemin syväksi puutteeksi, mainitaan yleensä yhtenä Israelin suurimmista vahvuuksista, nimittäin halukkuudesta haastaa hyväksytyt käytännöt ja ottaa riskejä.

Katso, jos Iron Dome olisi kehittynyt Yhdysvalloissa, se olisi edelleen piirustuspöydällä. Mutta tällainen kulttuuri ei välttämättä toimi avaruuden suhteen. Kun käynnistät sen pitäisi toimia. Toisia mahdollisuuksia ei ole. Tämä ei ole drone, joka hajoaa, opit, korjaat ja yrität uudelleen.

Opin paljon Israelissa viettämästäni ajasta. Olin eronnut, kun muutin sinne ja tapasin uuden vaimoni Jerusalemissa. Hän oli kotoisin Pohjois-Kaliforniasta. Sain monia ystäviä ja sain monia liikuttavia ja merkityksellisiä kokemuksia Israelissa. Nämä viisi vuotta ovat siis olleet poikkeuksellisia. Mutta se oli hyvin turhauttavaa ammatillisesti siinä mielessä, että mielestäni olisin voinut olla paljon enemmän hyödyllinen Israelin avaruusohjelman edistämisessä.

Joku sanoi minulle: "Jos olisit muuttanut Israeliin aikaisemmin ja palvellut armeijassa..." - johtoryhmät olivat suurimmaksi osaksi palvelleet yhdessä, enkä ole hyötynyt tästä kulttuurikokemuksesta.

Olen sen jälkeen tavannut muita angloja, jotka muuttivat Israeliin yli 50-vuotiaana. Israelin johtamiskulttuurilla on vaikeuksia integroida ulkopuolelta tulevia senioreita, antaa heille paikka pöydän ääressä, kuunnella mitä heillä on sanottavaa ja olla valmis muuttamaan suuntaa.

Entinen NASA-insinööri Michael Kaplan lentokoneeseen asennetun SOFIA-teleskoopin mallin alla, jota hän auttoi kehittämään. (Kohtelias)

Uskon, että jos joukkueet olisivat kuunnelleet, Beresheet olisi voinut menestyä. Projekti olisi todennäköisesti voittanut X-palkinnon. Emme olisi tuhlanneet niin paljon aikaa. Kolmen vuoden ajan olimme "kolmen kuukauden päässä PDR:stä [Preliminary Design Review, tärkeä ensimmäinen askel projektin elinkaaressa]". On tätä rohkeutta, joka on ihanaa, mutta sinun on myös hyväksyttävä rajat ja oltava valmis tuomaan mukaan ihmisiä ulkopuolelta, jotka todella tuntevat alan.

Se ei koske vain ilmailua. Näin sen lääketieteessä. Kokeneet lääkärit tulevat Israeliin ja integroituvat tikkaiden alaosaan, kun heidän pitäisi olla osastojen päälliköitä.

Puhuin jonkun kanssa Nefesh BeNefeshistä. Ehdotin, että he tekisivät vakavan tutkimuksen ihmisistä, jotka tulevat korkean tason asiantuntemuksella, ja kehittäisivät ohjelman saadakseen heidät tehtäviin, joissa he voivat olla hyödyllisiä.

En ole varma, olisinko tehnyt aliyahia, jos olisin tiennyt kohtaavani nämä esteet. Lopulta huomasin tekeväni paljon avaruuskonsultointia Euroopassa ja Yhdysvalloissa ja mietin, miksi asun Israelissa. Silloin ajattelin, että voisin yhtä hyvin mennä kotiin, koska kykyni auttaa täällä oli perseestä.

Hubble-avaruusteleskooppi, vasemmalla, kiertää Maata ja esimerkki James Webb -avaruusteleskoopista, oikealla. (Kiitos: NASA AP:n kautta)

Voiko kokemuksesi Israelin avaruudesta opettaa sinulle, että avaruus on luonnostaan ​​supervoimien peli, että tarvitaan NASA:n mittakaava ja budjetti tehdäkseen mitään? jotain merkittävää avaruudessa?

Tulevaisuus on kaupallinen. Kun palasin Israelista [vuonna 2015] tähän päivään, kaksi asiaa on muuttunut perusteellisesti avaruudessa. Yksi on laukaisukustannusten aleneminen, joka alkoi SpaceX:stä ja Falcon 9 -raketista. Aiemmin käytit Atlas- ja Delta-raketteja saadaksesi jotain avaruuteen, ja ne maksoivat 150–200 miljoonaa dollaria laukaisua kohden, ja nyt me 50-60 miljoonaa dollaria, mikä on nelinkertainen vähennys, koska raketti on uudelleenkäytettävä.

Elon Musk sovelsi oikein ketterää kehitysprosessia ilmailussa. Israel tietää kaiken tämän; näin israelilaiset kehittävät ohjelmistoja. Emme rakenna koko tuotetta ja sitten testaamme sitä, rakennamme vähän ja testaamme sitä, sitten rakennamme sen uudelleen, sitten testaamme sitä, tiimit työskentelevät rinnakkain ja integroivat sitä edetessämme.

Toinen asia, jonka Musk teki, oli suunnitella moottoreita, jotka eivät toimisi suurimmalla tehollaan. Jos haluat tehdä jostain uudelleenkäytettävän, et voi venyttää sitä liikaa. Sen pitäisi toimia noin 75 % kapasiteetilla. Se oli valtava menestys.

Muistan istuneeni Boeingin kahvilassa joukon Delta-insinöörejä, kun Falcon 1 kärsi toisen laukaisun epäonnistumisesta [maaliskuussa 2007], ja he sanoivat: "Hän ei selviä. Ei koskaan. Helvetti, he olivat väärässä.

Amos-6, suurin Israelin koskaan rakentama satelliitti, ja SpaceX Falcon 9 -raketti, jonka päällä se oli, syttyivät liekkeihin sen jälkeen, kun raketti räjähti laukaisualustalla Cape Canaveralissa Floridassa 1. syyskuuta 2016. (YouTube) kuvakaappaus)

Toinen asia, joka tapahtui, oli tämä älypuhelimien aiheuttama pieni elektroniikkavallankumous. Tämä muutti pienet kuutiot, jotka olivat leluja, joita yliopistot käyttivät insinöörien kouluttamiseen, satelliiteiksi viestintää, säätä ja kaukokartoitusta varten. Äskettäisen Mars-matkan aikana kaksi pientä satelliittia nimeltä MarCO osoittivat, että tällainen asia oli mahdollista. He toimivat viestintävälineinä.

Tiedän, että planetaarisia tehtäviä harkitaan: päätehtävä laitetaan kiertoradalle ja useita pieniä kuutiota lähetetään luotainina tutkimaan planeetan yläilmakehää. Jos ne palavat, se on okei, mutta sillä välin he saavat tietoja, joita et muuten voisi saada. Tämäntyyppiset tehtävät eivät olisi olleet mahdollisia ilman suuren osan cubesat-tekniikan kypsymisestä. Se on muuttunut lelusta todelliseksi ratkaisuksi.

Nämä kaksi muutosta tarkoittavat, että sopimuksia, joita ei aiemmin tehty, tehdään nyt avaruudessa. Ja se houkutteli valtavia määriä investointipääomaa. Avaruustalouden nopea kasvu auttaa myös avaruustieteitä.

NASA hylkää kansainvälisen avaruusaseman tämän vuosikymmenen lopussa. Se korvataan kaupallisilla elinympäristöillä. Ei ole vaikea kuvitella, että yksi näistä elinympäristöistä voitaisiin suunnitella integrointi-, testaus- ja kokoonpanolaitokseksi tuleville astrofysikaalisille observatorioille. Avaruushinaajia kehitetään jo yksityisellä sektorilla. Suuri osa Webbin sviittien rakentamiseen tarvittavasta infrastruktuurista on jo olemassa.

Kaikki tämä yksityisen pääoman infuusio auttaa kehittämään infrastruktuuria avaruudessa. NASAn ja muiden avaruusjärjestöjen ei tarvitse maksaa näiden ominaisuuksien kehittämisestä. Nyt yhtäkkiä NASA voi maksaa valmiuksien käytöstä.

On hyvin mahdollista, että kun alamme ajatella seuraavaa suurta lippulaivatehtävää James Webbin jälkeen, robotiikka on jo avainasemassa. Tulevaisuuden tehokkaat teleskoopit voisivat olla 15 tai 20 metrin kaukoputket, ja uskon, että ne kootaan ja testataan avaruudessa robottien ja astronautien yhdistelmällä.

Esimerkki: SpaceX:n Crew Dragon -kapseli lähestyy kansainvälistä avaruusasemaa telakointia varten 24. huhtikuuta 2021. (Kiitos: NASA AP:n kautta)

Robottien huollettavuuden puute on yksi syvimmistä pahoitteluni Webbin suhteen. Yksi rajaehdoista, jotka meille annettiin Webbia suunnitellessa, oli "Älä tee siitä korjattavaa." Syynä oli hinta. Hubble olisi ollut valtava epäonnistuminen, jos sitä ei olisi voitu käyttää. Mutta jotta se olisi ihmisten käytettävissä, Hubblen täytyi olla "ihmisystävällinen", mikä on kallista. Esimerkiksi missään ei ole teräviä reunoja, koska et halua mitään, joka voi repiä avaruuspuvun ja vahingossa tappaa ihmisen työskennellessään sen parissa.

Mutta en tuolloin tiennyt, että DARPA [Defense Advanced Research Projects Agency] kehitteli robottipalvelukonseptia nimeltä Orbital Express. Sen rakensi Boeing. Työskentelin sitten Boeing-tiimin kanssa tämän projektin parissa sen viimeistelemiseksi. Jos olisin tuolloin tiennyt, olisin vaatinut robottihuoltovaihtoehtoa kaukoputkelle, koska ainoa James Webbin käyttöikää rajoittava asia on polttoaine. Lopulta polttoaine loppuu aseman pitämiseksi L2-tasolla.

Joten lopuksi siitä, mistä aloitimme – nykytilanteessa Webbia ei voida korjata ollenkaan? Vaikka voisimme tuoda sinne robotin, niin kunnossapitoon tarvittavat koneet eivät ole rakenteellisesti oikeassa paikassa? Joten kun polttoainetta ei ole enää, se on ohi?

Se on mielestäni totta. Hubblen kanssa päädyimme kuitenkin tekemään monia asioita [jonka piti alun perin lopettaa toimintansa vuonna 2005], joiden piti olla mahdottomia, asioita, joista pidimme yllä ja joita ei ollut suunniteltu ylläpidettäväksi, mutta joka pidensi sen käyttöikää.

Tässä NASA:n 21. joulukuuta 2015 toimittamassa valokuvassa Expedition 46:n komentaja Scott Kelly osallistuu avaruuskävelyyn kansainvälisen avaruusaseman ulkopuolella, jonka aikana hän ja lentoinsinööri Tim Kopra, ei kuvassa, siirsivät aseman liikkuvaa kuljetusvaunua ennen telakointia Venäläinen lisäavaruusalus. (Kiitos: NASA AP:n kautta)

Seuraava suuri harppaus minulle on pohtia, kuinka hyödyntää nousevaa avaruusinfrastruktuuria, kuten Starship [SpaceX:n suunniteltu planeettojenvälinen raketti] tai New Blue Originin Glenn, joka kaksin- tai jopa kolminkertaistaa suojuksen koko, mikä mahdollistaa suurten moduulien ja erittäin suurten peilien heittämisen. Nämä ovat peliä muuttavia elementtejä.

Tai ehkä voisimme yhdistää astronautit matalalla Maan kiertoradalla olevaan elinympäristöön kiertoradalla kulkevaan siirtoajoneuvoon päästäkseen L2:een.

On olemassa kaikenlaisia ​​arkkitehtonisia paradigmoja, joita voimme harkita hyödyntääksemme sitä, missä olemme tänään ja mihin olemme menossa, mikä muodostaisi paradigman muutoksia.

Avaruudella on valoisa tulevaisuus.