Astronautika: istorija

Kad je u pitanju ljudsko pamćenje, psihološka istraživanja su pokazala da je loše nekako jače od dobrog. Negativna iskustva i događaji imaju tendenciju da ostanu s nama duže nego dobri. Svako može i sâm da se seti: kad se vratimo s nekog putovanja ili letovanja, stvari koje su krenule nizbrdo čine najprimamljivije priče, poput onog kad ti je pukla guma ili je neko upao u blato...

Međutim, samo zato što 'loša' memorija dominira ne znači da se dobre stvari nisu i dogodile. Mogao bih da vam ovde ispričam o mnogim ukusnim baklavama koje sam pojeo u poslednjih par godina, ali tu nema mnogo šta da se priča. Mislim, pojeo sam neke zaista sjajne baklave (zna ponešto o tome i Saša), ali dobra sećanja nisu tako živa – ili zanimljiva – kao negativna.

Gurajući ovu analogiju ka njenoj kulminaciji, većina kosmičkih naučnika i inženjera povezuje Nasino razdoblje 'brže, bolje, jeftinije' (Faster, Better, Cheaper, FBC) sa recimo krađom novčanika, zaboravljajući sve ukusne baklave. Grupno sećanje kosmičke zajednice na ovo razdoblje jeftinog istraživanja kosmosa fokusira se po pravilu na neuspehe. Pri tome su se uspesi i naučene lekcije izgubile u pesku/regolitu vremena. Pokušaću da objasnim zašto je to pogrešno.

ISTORIJSKI KONTEKST

Iako su 70-ih godina Nasine misije poput 'Vikinga' (na Mars) i 'Voyagera' (ka spoljnjem solarnom sistemu) bile uspešne ('Voyageri' su to još uvek), bile su stvorene korištenjem metodologije razvoja kosmičkih letilica iz 'Apollo' ere, kada je ostajanje unutar budžetskih margina bilo manje bitno od uspeha. Program 'Apollo' je zahtevao udruživanje napora 300.000 pojedinaca koji su radili za 20.000 kontraktora i 200 univerziteta u 80 država, što je bio ne mali menadžerski podvig. Da bi osigurala uspeh u svetlu neverovatne složenosti, NASA je koristila proces 'komandnog sistema' preuzet od armije.

Nasa era 1 Šema 'Apollovog' sistema za sletanje na Mesec, jednog od najsloženijih inženjerijskih poduhvata ikad preduzetih. Iako nam je svima u glavama ostalo da je to bio neverovatan financijski poduhvat Amerike, rat u Avganisatnu je koštao milijaru dnevno...


Upravljanje sistemom je uključivalo, kako se često citiralo, 'visoko struktuirane, stroge procedure za praćenje promena u konstruisanju, povezujući ih sa troškovima, planiranjem i pravilnim funkcionisanjem ostalih podsistema'. Specifične prakse uključuju funkcionalnu redundantnost i snažno hijerarhijsko upravljanje projektima. To je bilo efikasno, ali i vrlo skupo: na vrhuncu 'Apollo' ere, NASA je komandovala sa 4,41% saveznog budžeta Amerike.

Nasine post-apolovske misije nikad nisu dosegle nivo kongresne podrške, snagu političke volje i financiranja u kojima je uživao 'Apollo' program[1], mada su i dalje koristile skupe procese upravljanja sistemima. 'Galileo' (orbiter oko Jupitera), 'Magellan' (radarski maper Venere) i 'Mars Observer' (orbitna misija) razvijeni su tokom 80-ih. Svaki od njih se susreo sa prekoračenjem troškova i kašnjenjima, stvarajući samohraneću spiralu sve većih troškova i izbegavanja rizika.

Rizik označava kombinaciju verovatnoće nepoželjnog toka događaja i njegovih konsekvenci. Postoje različite vrste konsekvenci: tehničke, financijske, raspored, bezbednosne, političke... Kako projekt postaje skuplji, financijske posledice neuspeha postaju sve strašnije. Taj rizik može da se ublaži, ali su ti postupci skupi, povećavajući troškove i povećavajući rizik… ad infinitum.

Zbog spirale troškova i rasporeda, NASA nije pokrenula nijednu planetnu misiju između 1978. i 1989. Svi podaci prikupljeni u tom razdoblju poticali su sa kosmičkih letilica koje su već lansirane. Istovremeno, Amerikanci su planirali program spejs šatla kao način stvaranja pouzdanog, jeftinog pristupa ljudi zemaljskoj orbiti, ali im to nije uspelo[2]. Nasi je bio potreban autsajder koji će da sredi stvari.

FILOSOFIJA FASTER, BETTER, CHEAPER

1992. stariji Buš je imenovao 50-godišnjeg Daniela Goldina za direktora Nase[3], sa maglovitom direktivom da smanji troškove ali bez žrtvovanja performansi. Stigao je iz vazduhoplovne industrije, kao uspešan menadžer u niskobudžetnim projektima. Odmah je precizno sumirao Nasinu situaciju:

'Ovde postoji paradoks koji proizvodi silaznu spiralu. Lansiranje manjeg broja sondi dovodi do toga da naučnici žele da prikače bilo kakav instrument koji mogu da nađu na bilo šta što leti. Time se povećava težina, što opet povećava cenu sonde i rakete. Manji broj letilica takođe znači da ne smemo da dozvolimo bilo kakav rizik s onim što lansiramo, te moramo da primenjujemo redundantnost, što dodatno povećava težinu i troškove, te ne želimo da reskiramo da letimo s novom tehnologijom, tako da ne prestajemo da proizvodimo vrhunsku tehnologiju.'

Goldin nije tvorac načela FBC-a – ono ima svoje korene u tajanstvenoj organizaciji 'Skunk Works[4]' pokrenutoj u 'Lokheedu' 40-ih. NASA nikada nije ozvaničila praksu FBC-a, ali ju je 2001. Nasina kancelarija Generalnog inspektora označila kao jedan od razloga za neuspehe u četiri misije koji su lansiranje 1999. Međutim, 2003. su identifikovane tri definišuće karakteristike za misije FBC-a:

  1. Znatno snižen gornji limit troškova u poređenju s velikim Nasinim misijama;
  2. Sabijeni raspored;
  3. Tako su ih nazivali direktori Nase;

'Jeftiniji' i 'Brži' su intuitivno razumljivi pojmovi, ali šta znači ono 'Bolji'? U tom kontekstu, bolje nije značilo da su letilica izgrađena FBC metodama donosile bolje podatke od tradicionalno pravljenih sondi, već samo da su donosile relativno bolje naučne podatke u odnosu na utrošeni novac. To se postiglo prvenstveno na 2 načina:

  1. Mikrotehnologija. Koristeći napredak u mikrotehnologiji u stvaranju manjih letilica – u ovom slučaju tehnologije 90-ih u odnosu na tehnologiju iz 70-ih. Manji brodovi su imali manju težinu, bili su manje složeni i imali su manje mogućnosti za neuspeh nego veliki brodovi. Uz to, cena po kilogramu za lansiranje tereta u kosmos je relativno fiksna, pa je, logično, jeftinije bilo lansirati sondu manje težine nego veću sondu.
  2. Minimizovanje menadžerskih sistema iz 'Apollo' ere. Nivo procesa i birokracija koja je dovela astronaute 'Apolla'na Mesec i natrag bila je efikasna, ali skupa. Manji projekti su zahtevali manje timove, a manji timovi su mogli da funkcionišu s manje formalnog i skupog upravljanja.

Motivacija za Brže, Bolje, Jeftinije nije bila samo u uštedi novca za agenciju, već i u korišćenju ograničenja u smislu motivacije u razvoju kreativnih inženjerskih rešenja u tehničkim izazovima prilikom razvoja budućih misija.

MISIJE

Koristeći gornju definiciju, analitičar H.E. McCurdy je 2003. izbrojao 16 FBC misija. [Napomena: R.L. Dillon i P.M. Madsen su 2015. koristili donekle drugačiju definiciju, pa su došli do brojke od 28.] McCurdyjev popis uključuje 16 misija koje su lansirane između 1996. i 1999. godine u okviru 5 Nasinih programa Direkcije za naučne misije koje su obuhvatale planete nauke, promatranje Zemlje i astrofiziku. Evo ih:

Program 'Discovery'

-       'NEAR Shoemaker' (lansiran u februaru 1996.);

-       'Mars Pathfinder' (lansiran u decembru 1996.);

-       'Lunar Prospector' (lansiran u januaru 1998.);

-       'Stardust' (lansiran u februaru 1999; materijal sa komete stigao na Zemlju 2006.);

Program 'New Millennium'

-       'Deep Space 1' (lansiran u oktobru 1998.);

-       *'Deep Space 2' (lansiran u januaru 1999. sa 'Mars Polar Landerom'; izgubljen tokom neuspelog ulaska lendera u atmosferu);

Program 'Mars Surveyor '98'

-       'Mars Global Surveyor' (lansiran u novembru 1998.);

-       *'Mars Climate Orbiter' (lansiran u decembru 1998; nije uspeo da uđe u Marsovu orbitu);

-       *'Mars Polar Lander' (lansiran u januaru 1999; nije uspeo da uđe i Marsovu atmosferu);

Program 'Small Explorers' (SMEX)

-       'Solar, Anomalous and Magnetospheric Particle EXplorer' (SAMPEX) (lansiran u Zemljinu orbitu početkom jula 1992.)

-       'Fast Auroral SnapshoT explorer' (FAST) (lansiran u Zemljinu orbitu u avgustu 1996.)

-       'Submillimeter Wave Astronomy Satellite' (SWAS) (lansiran u decembru 1998.)

-       'Transition Region And Coronal Explorer' (Trace) (lansirana u solarnu sinhronu orbitu u aprilu 1998.)

-       *'Wide-Field InfraRed Explorer' (WIRE) (lansiran u martu 1999; pokvario se u kosmosu)

Program SSTI (Small Spacecraft Technology Initijative)

-       *'Lewis' (lansiran u avgustu 1997; pokvario se 4 dana nakon lansiranja)

-       *'Clark' osmatrački satelit Zemlje (otkazan u februaru 1998.)

Misije označene zvezdicom (*) smatraju se neuspelim (5 letilica se pokvarilo u svemiru; 1 projekt je otkazan), čime je ukupna stopa uspeha FBC-a neverovatnih 63%. Ova niska stopa uspešnosti – i činjenica da su se njih 4 dogodile u jednoj godini, 1999. – ono je što je ostalo u sećanju kosmičke zajednice a i nas sitne buranije.

Nasa era 2 Dugo se smatralo da je u kosmičkom istrživanju čitav koncept FBC neodrživ.

 

Nasa era 3
Naši stari su govorili: 'Što je brzo to je i kuso'.

ISPRAVLJANJE LAŽNE MEMORIJE

Ako bi danas predložio 'brže, bolje, jeftinije' savremenim aeronautičkim egzekutorima, verovatno bi ti rekli da izabereš samo dva! Postoji shvatanje da je visokopouzdana a jeftina misija danas nemoguća. Takav odgovor je zabluda i proizvod ljudske sklonosti da se više seća loših događaja nego dobrih, kao što smo videli prethodno u mom slučaju s baklavama i urmašicama.

Npr., analiza redosleda zbivanja otkriva fakat koji se često previđa: prvih 9 od 10 misija bilo je uspešno – 90-postotna uspešnost. FBC pristup se pokvario kad su predložene misije počele da postaju ambicioznije, bez promene rasporeda i uz ograničenja troškova. Rani uspesi su doveli do toga da su svi postali samopouzdani, a misije su postale preagresivne za ograničenja, što je neminovno vodilo ka neuspehu:

'Postalo je očigledno da su (Nasini) uspesi devedesetih doveli do toga da su komiteti za razmatranje i odabir misija prihvatili vrlo ambiciozne i složene predloge sa vrlo visokim naučnim doprinosima u odnosu na budžete i rasporede koji su bili prilično optimistični.'

Nasa era 4
Panorama od 360° koju je napravio lender 'Mars Pathfinder', na kojoj se vidi mali rover 'Sojourner' tokom posete stene nazvane Yogi(Veća slika) Dva vrha u daljini su udaljena 1-2 km.

U ovoj današnjoj generaciji naučnika svetske planetne zajednice nekako se izgubilo kolektivno pamćenje i usmena istorija sprovođenja planetnih FBC misija, iako se naučni rezultati tih misija još uvek seciraju. Iako su još uvek živi i aktivno rade neki inženjeri i naučnici koji su učestvovali u tim misijama, saznanja o tome šta su postigle FBC-ove misije postoje jedino u Nasinih izveštajima, radovima istoričara i retkim razgovorima s inženjerima koji su onomad radili u misijama FBC-a.

Nije iznenađenje da naučnici više brinu o nauci nego o inženjeringu i strategiji, ali razdvajanje istih kada razgovaramo o misijama je naivno, a u najboljem slučaju samoporažavajuće. To je samoporažavajuće jer je kosmička zajednica zapamtija ono što FBC ne radi, usprkos neverovatnoj revolucionarnoj tehnologiji i nauci koja je proizašla iz toga.

U pokušaju da ispravim utisak i sjećanje planetne naučne zajednice na FBC, evo nekoliko činjenica koje su promenile moju percepciju ove ere.

  • Marsova misija 'Viking'iz 1976. koštala je 1,06 milijardi današnjih dolara, a za razvoj joj je trebalo 6 godina. Tim 'Pathfindera' je dobio instrukcije da pošalje lender i rover ('Sojourner') na Mars za upola kraće vreme i sa 1/14 budžeta. Uspeli su.
  • U stvari, čitav 'Pathfinder'lender je koštao manje od eksperimenta za otkrivanja života na 'Vikingu'($220 današnjih miliona). Rover 'Sojourner' je koštao svega oko $25 miliona.
  • Koristeći novu tehnologiju CCD detektora'Pathfinderov'tim je potrošio $7,4 miliona kako bi razvio novu kameru, dok je tim 'Vikinga' potrošio $27,3 miliona (današnjih) na svoje 2 kamere (po 1 za svaki lender). Nova tehnologija CCD detektora je omogućila značajno smanjenje težine kamera.
  • Svih 16 FBC misija je koštalo manje od dve misije 'Vikinga'.
  • 'Cassiniju'je za razvoj bilo potrebno 15 godina; zajedno, za svih 16 misija FBC je trebalo samo 7 godina.
  • 'Lunar Prospector', koji je razvio vrlo malo nove tehnologije, ipšak je uspeo da otkrije vodeni led na Mesecu, koštao je svega $63 miliona.

Očigledan kontraargument je da je kosmiča letilica FBC mogla da bude jeftina, ali je bila i mnogo manje sposobna od većih kosmičkih letilica sa mnogo više instrumenata. Tačno. Smanjenje troškova se delom postizalo smanjenjem mogućnosti, npr. 'Pathfinder' nije posedovao orbiter, a 'Viking' jeste. Međutim, misije FBC-a su rezultirale sa više naučnih publikacija po utrošenom dolaru u odnosu na tradicionalno vođene misije. Sposobnost FBC pristupa da poveća količinu naučnih znanja uprkos ograničenom finansiranjauje nedostajući ali presudni deo narativa kosmičke zajednice o eri brže, bolje, jeftinije.

Nasa era 5
Komadić komete Wild1 je donela na Zemlju sonda 'Stardust' u sunđerastom aerogelu.

GLEDAJUĆI U BUDUĆNOST

Verujem da, da bismo bolje istraživali naš solarni sistem pomoću ograničenih sredstava, moramo (1) da iskoristimo mogućnosti malih kosmičkih letilica i (2) preispitamo praksu Nasine ere Faster, Better, Cheaper. Moguća prekretnica je postignuta u novembru 2018. godine, kada su dva mala CubeSata 'MarCO' uspešno relejno prenela na Zemlju podatke o ulasku, spuštanju i sletanju 'InSighta' na Mars. Kada su univerziteti počeli da prvi put koriste CubeSatove za podučavanje studenata kako da osmisle kosmičke misije, malo ljudi ih je doživljavao ozbiljno kao 'stvarne' letilice. 'MarCO' sateliti su dokazali da koncept CubeSata može da radi u dubokom kosmosu.

Nasa era 6
Inženjeri iz Nase demonstriraju jednu od letilica 'MarCO' u pravoj razmeri. Imao je samo 13,5 kg. Radio je preko 7 meseci,

Uzmimo uspeh 'MarCO-a' kao polazišnu tačku dokaza za to kako male, niskobudžetne letilice mogu da se koriste na nove načine u daljnjem istraživanju Sunčevog sistema. Naravno, nikad neće moći da u potpunosti zamene velike letilice, ali otvaraju mogućnosti za kreativne arhitekture misija, poput recimo rojeva i konstelacija satelita.

20+ godina nakon ere FBC-a, koristimo lekcije naučene iz neuspeha kao i neverovatnu tehnologiju minijaturizacije – pogledaj samo džepne računare koja nosimo okolo u vidu mobilnih telefona. Vreme je za reviziju prakse razvoja misija koje su dovele do naučnih i tehničkih uspeha 'NEAR-Shoeakera', 'Mars Pathfindera', 'Stardusta', 'Lunar Prospectora' i 'Mars Global Surveyora'.

Ali promena mora da krene iz kolektivne memorije kosmičke zajednice i načinom na koji shvatamo narativ o Nasinoj eri Faster, Better, Cheaper. Kao što je McCurdy (2003.) rekao:

'Najveća prepreka jeftinim inovacijama jeste uverenje da to ne može da se učini.'

 

[1] Ne znam dal sam preterao, jer mi je projekat infrateleskopa JWST nešto sumnjiv...

[2] Umesto da dobiju jeftin, prouzdan i komotan prevoz do orbite, što su vojska i CIA obećavali, dobili su glomazan i užasno skup sistem od koga je najmanje koristi imala NASA...

[3] Deveti direktor, sa najdužim stažom od svih na toj poziciji (bio je direktor pod tri predsednika). Obrazovani inženjer iz NY, sa odličnom rukovodećom i menadžerskom karijerom u slavnoj kompaniji 'TRW Space and Technology', gde se dokazao na poljima kosmičkih tehnologija, komunikacija i naučne opreme. Posle penzionisanja priključio se kalifornijskom Neurološkom institutu za robotska hardverska istraživanja.

[4] O njima sam nedavno pisao. U predgovoru sam napisao: '... U Americi već 70 godina radi grupa sačinjena od visokih stručnjaka, o kojoj dugo ništa nisu znali ni neki od najviših zvaničnika zemlje. Sve što je bilo vezano za vojno vazduhoplovstvo a bilo je iole tajno, bilo je njihovih ruku delo. Imali su milione na raspolaganju i prinadležnosti kao retko ko u državi. Tek 2013. CIA je javno priznala da je 'Zona 51' u Nevadi, koja je decenijama vezivana za pojavu UFO, zapravo njihova tajna baza. Njihovo ime je 'Skunk Works' a logo simpatični tvor iz stripova. Danas imaju oko 3700 zaposlenih u Kaliforniji, Džoržiji i Teksasu. Rade na preko 500 projekata, od materijala za upijanje radarskih zraka pa do fuzionih reaktora za špijunske avione koji lete brže od 6 Mahova.

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži