We zijn nog een paar jaar verwijderd van de schattige robots in Maan of Interstellair die hun menselijke ontdekkingsreizigers helpen. Maar als we een basis van de aarde willen bouwen, is robotintelligentie essentieel om de kosten te verlagen en de weg vrij te maken voor astronauten, stelt Philip Metzger, een voormalig senior onderzoeksfysicus bij NASA's Kennedy Space Center.
In de laatste van een driedelige serie over het voorbereiden van een basis op de maan of een asteroïde, vertelt Metzger over de stappen om robots klaar te maken voor het werk en welke belemmeringen dit in de weg staan.
UT: Een tabel in je paper uit 2012 vertelt over de stappen van de maanindustrie, te beginnen met tele-operatie en een "insectachtige" robotintelligentie en vervolgens door een paar stappen naar "nauwgezette autonomie" (muisachtig) en uiteindelijk "Bijna volledige autonomie" (aapachtig) en "autonome robotica" (mensachtig). Welke soorten ontwikkelingen en hoeveel tijd / middelen zou het kosten om deze stappen te doorlopen?
De meeste vooruitgang op het gebied van kunstmatige intelligentie via robots wordt gemaakt in software, maar ze vereisen ook vooruitgang in rekenkracht. We vermeldden in de paper dat er eigenlijk alleen 'muisachtige' robotica nodig is om succesvol te worden in een bijna-aardse omgeving. We hebben robots nodig die een moer kunnen oppakken en deze op een bout kunnen schroeven zonder dat elke beweging van de aarde wordt bevolen. Ik denk dat we op een traject zitten om deze autonome niveaus al te bereiken voor robotica hier op aarde. Ik maak me meer zorgen over het ontwikkelen van robots die gemakkelijk in de ruimte kunnen worden gemaakt zonder een uitgebreide supply chain. We moeten bijvoorbeeld een eenvoudige manier bedenken om functionele motoren voor de robots te vervaardigen, waardoor de assemblagetaken voor robots die dezelfde motoren maken die op zichzelf staan, tot een minimum worden beperkt.
Hoe lang dit gaat duren is moeilijk in te schatten. Hier zijn enkele leidende ideeën. Ten eerste bevinden robotica en fabricagetechnologieën zich al in een explosieve groeicurve voor terrestrische toepassing, dus we kunnen op de sporen van die groei rijden terwijl we de technologieën opnieuw gebruiken voor de ruimte. Ten tweede hebben we het niet over het bedenken van nieuwe mogelijkheden. Alles waar we het over hebben om in de ruimte te doen, wordt al op aarde gedaan. Alles wat we moeten doen is ontdekken welke sets apparatuur samen zullen werken als gedeeltelijke toeleveringsketens met behulp van ruimtebronnen. We moeten een reeks van gedeeltelijke toeleveringsketens ontwikkelen, elk geavanceerder dan de vorige, elk in staat om een aanzienlijk deel van de massa van de volgende te maken. Het vereist innovatie, maar het is innovatie met een lager risico, omdat we al de meer geavanceerde industrie van de aarde hebben om te kopiëren.
Ten derde hebben we de neiging om te schatten dat dingen sneller zullen gebeuren dan op korte termijn, maar langzamer dan op lange termijn. Bedenk hoeveel technologie de afgelopen 200 jaar is veranderd en u zult het ermee eens zijn dat het nog geen 200 jaar zal duren om dit voor elkaar te krijgen. Ik denk dat het veel minder dan 100 jaar zal zijn. Ik wed dat het binnen 50 jaar zal gebeuren, en als we ons best doen, kunnen we het in 20 doen. Als we echt willen, en als we het geld opbrengen, denk ik dat we het in 10 kunnen doen. Maar Ik vertel mensen 20 tot 50 jaar. Maak je geen zorgen als je denkt dat dat te traag is, want het plezier om het te doen kan meteen beginnen en we zullen echt coole dingen in de ruimte doen lang voordat de supply chain is voltooid.
UT: Is het echt goedkoper en wetenschappelijk haalbaar om een robotvloot van ruimtevaartuigen te hebben dan mensen, gezien de ontwikkelingskosten en de moeilijkheden om de robots net zo efficiënt te laten werken als mensen?
Biologisch leven heeft een plek als planeet Aarde nodig. Mensen hebben meer nodig dan dat; we hebben ook een voedselketen nodig, en uiteindelijk hebben we een hele ecologie nodig van onderling verbonden netwerkorganismen. En als we meer willen zijn dan jagers en verzamelaars, dan heeft de beschaving nog meer nodig. We hebben de industriële supply chain nodig: alle gereedschappen en machines en energiebronnen die we de afgelopen 10.000 jaar hebben ontwikkeld.
Wanneer we de aarde verlaten, moeten we niet alleen een bus met lucht nemen om te ademen om de fysieke omstandigheden van onze planeet na te bootsen. We hebben het voordeel van het hele ecosysteem en de hele industriële basis nodig om ons te ondersteunen. Tot dusver zijn we dicht bij de aarde gebleven, dus we hebben nooit echt 'de norse banden van de aarde doorgesneden'. We nemen een verbruiksgoederenvoorraad en reserveonderdelen van de aarde mee en we sturen raketten naar het ruimtestation als we meer nodig hebben. Zelfs plannen om Mars te koloniseren zijn afhankelijk van regelmatige transporten van dingen vanaf de aarde. Dit zijn de dingen die het duur maken om mensen in de ruimte te plaatsen.
Robots daarentegen kunnen worden aangepast aan het leven in de ruimteomgeving met niets meer van de aarde. Ze kunnen de ecosfeer en de toeleveringsketen worden in de ruimte die wij mensen nodig hebben. Onder onze leiding kunnen ze elke omgeving analoog transformeren naar hoe het leven de aarde heeft getransformeerd. Ze kunnen lucht maken, water zuiveren en de leefgebieden en landingsplaatsen bouwen. Als we dan aankomen, zal het veel goedkoper zijn en ook veiliger. En dit zal ons vrijmaken om onze tijd in de ruimte door te brengen met de dingen die ons uniek menselijk maken. Op lange termijn zullen robots de ruimte voor mensen enorm goedkoper maken.
Maar ja, op de korte termijn zijn er dingen die we in de ruimte betaalbaarder kunnen doen door de ontwikkeling van de robotindustrie over te slaan. We kunnen verschillende missies naar verschillende plaatsen schieten en als we klaar zijn, kunnen we terug naar huis ritsen voordat iedereen sterft. Maar dat vervult ons grote potentieel als soort niet. Het brengt de beschaving niet naar een hoger niveau. Het maakt wetenschappelijk onderzoek niet mogelijk met een miljard keer het budget dat we nu hebben. Het redt onze planeet niet van overmatig gebruik en industriële vervuiling. Het brengt niet de hele mensheid naar de levensstandaard die velen van ons in het westen genieten. Het maakt ons bestaan in de melkweg niet veilig. Het vormt geen nieuwe werelden. Het brengt ons niet naar andere sterren. Al deze dingen zijn mogelijk voor bijna geen extra investering zodra we de minuscule kosten van de bootstrapping-industrie in ons zonnestelsel betalen. Het is de kosten waard.
UT: We zien een 3D-printer op het internationale ruimtestation gaan en de European Space Agency heeft serieus gepraat over het gebruik van deze technologie op de maan. Hoe dicht zijn we om dit daadwerkelijk te doen?
Ik ken verschillende andere groepen die ook 3D-printers ontwikkelen die op de maan of Mars zouden kunnen werken om dingen rechtstreeks uit regolith af te drukken. De KSC Swamp Works streeft één technologische benadering na en heeft een prototype gebouwd, en professor Behrokh Khoshnevis van de University of Southern California heeft een andere benadering gevolgd en heeft al veel dingen gedrukt. Mijn vriend Jason Dunn die Made In Space oprichtte, die de 3D-printer in het ISS plaatste, heeft een ander concept dat ze nastreven. Mijn vrienden bij NASA hebben me verteld dat dit gezond is, met een portfolio van technologieën in plaats van slechts één.
Om klaar te zijn voor missies in de ruimte, moet je meer doen dan dingen testen in een laboratorium. U moet testen in vliegtuigen met verminderde zwaartekracht om te zien of de materialen zoals regolith goed zullen stromen, in vacuümkamers om ervoor te zorgen dat niets oververhit of vastloopt, en in ruige veldlocaties zoals een woestijn of op een vulkaan om te controleren op stofproblemen of andere onverwachte effecten. Daarna ben je klaar om te beginnen met het ontwerpen van de daadwerkelijke versie die de ruimte in gaat, om de laatste kwalificatietests te doen waarbij je hem schudt en hem half doodt, om de vluchtversie te assembleren en te testen, en om hem te lanceren.
Er is dus nog jaren werk aan de winkel voordat alles is gedaan. NASA's richting is om mensen medio 2030 op Mars te zetten, dus we hebben ook tijd en er is geen haast bij. Als we de ruimtevaartindustrie in het bijna-aardse gebied van de ruimte beginnen op te starten, parallel met de voorbereiding op een Mars-campagne, dan zullen we waarschijnlijk regolith-printers testen op veldlocaties en ze eerder interoperabel maken met andere apparatuur dan NASA ze momenteel nodig heeft.
UT: Wat zijn de belangrijkste belemmeringen voor robotverkenning op de maan en daarbuiten?
Budget is de enige barrière. Maar als we een stap terug doen, zouden we kunnen zeggen dat een gebrek aan visie de enige barrière is, want als genoeg van ons begrijpen wat nu mogelijk is in de ruimte en hoe revolutionair het zal zijn voor de mensheid, dan zal er geen gebrek aan budget zijn.
UT: Is er nog iets dat je zou willen toevoegen dat ik nog niet heb genoemd?
We leven in een zeer opwindende tijd waarin deze mogelijkheden voor ons worden geopend. Het is spannend om na te denken over de wereld die onze kleinkinderen zullen zien, en het is spannend om te bedenken wat we kunnen doen om dit te bewerkstelligen.
Telkens wanneer ik over dit onderwerp spreek, komen de jongeren in het publiek naar voren en beginnen te vragen wat ze kunnen doen om betrokken te raken bij de ruimtevaartindustrie. Ze vertellen me dat ze zo hun leven willen doorbrengen. Het krijgt die reactie omdat het zo dwingend, zo logisch en zo goed is.
Dit is de derde in een driedelige serie over het bouwen van een ruimtebasis. Twee dagen geleden: waarom de mijne op de maan of een asteroïde? Gisteren: hoeveel geld zou er nodig zijn?
