Die neueste zehnjährige Umfrage der National Academies: „Gedeihen im Weltraum„, veröffentlicht am 12. September, bietet einen Fahrplan für die biologische und physikalische Forschung von der niedrigen Erdumlaufbahn bis zur Marsoberfläche bis zum Jahr 2033.
Krystyn Van Vliet, Vizepräsidentin für Forschung und Innovation und bekennende „Weltraumfreakin“, fungierte als Co-Vorsitzende des Lenkungsausschusses, der die Umfrage erstellte.
Van Vliet sprach mit dem Chronicle über ihre Arbeit an dem Projekt und seine möglichen Auswirkungen.
Für den Uneingeweihten: Was ist die dekadische Umfrage und warum ist sie wichtig?
Van Vliet: Es gibt eigentlich zwei Zwecke. Erstens geht es darum, der Regierung regelmäßig Beiträge aus der Forschungsgemeinschaft als Signal für die Forschungsprioritäten in den kommenden Jahren zu übermitteln. Es handelt sich also um eine sehr wissenschaftlich orientierte Anstrengung, bei der man Input von Menschen mit den unterschiedlichsten Interessen und Fachkenntnissen sammelt und sagt: „Das sind die großen Ziele, die wir als Land in den kommenden zehn Jahren angehen sollten.“
Der zweite Zweck besteht darin, einen Konsensbericht einer Untergruppe dieser Gemeinschaft zu entwickeln, des Lenkungsausschusses, den ich gemeinsam mit Rob Ferl von der University of Florida geleitet habe, mit Beiträgen von Hunderten von Forschern, die Beiträge beigesteuert haben, und Dutzenden von Personen in den Gremien das hat mit uns an dem Bericht gearbeitet. Was sind angesichts all dieser Beiträge die Prioritäten? Welche Strategien und Ratschläge möchten wir künftigen Entscheidungsträgern geben, nicht nur zur Ressourcenallokation, sondern zu allen Dingen, die mit der Schaffung einer gesunden, lebendigen Forschungsgemeinschaft in diesem Thema für das nächste Jahrzehnt zusammenhängen?
Wie haben Sie bei so vielen Mitwirkenden Projekte priorisiert?
Zuerst haben wir versucht, Gemeinsamkeiten zwischen den Wissenschaftskonzepten zu identifizieren, und zwar zwischen Gemeinschaften, die unterschiedliche Terminologie und Bezugspunkte verwenden. Dann formulierten wir diese möglichst vielen wissenschaftlichen Fragen, die es zu beantworten gilt, und nicht die Themen, die es zu untersuchen gilt. Als nächstes entwickelten wir Kriterien, die eine Untergruppe von Fragen hochselektieren und die relative Priorität im Hinblick auf mögliche Auswirkungen auf die Weltraumforschung und transformative Entdeckungen, die Zugang zum Weltraum erforderten, gewichteten.
Mithilfe dieser Kriterien konnten wir deutlich machen, wie wichtig es ist, diese wissenschaftliche Frage tatsächlich zu beantworten. Denn, lassen Sie es mich so sagen: Es gibt viele Dinge, die man im Weltraum tun könnte, und alle davon sind viel schwieriger als die Durchführung dieser Forschung auf der Erde. Es muss also einen wirklich, wirklich guten Grund geben, in einer Weltraumumgebung zu forschen. Sie benötigen außerdem Experimente und eine Gruppe von Menschen vor Ort, die die Technologie entwickeln, Prototypen herstellen und als Bodenreferenz für einige der Messungen dienen, die Sie im Weltraum durchführen.
Wir wollten wirklich, dass dieser Bericht überzeugend ist. Wenn Sie Berichte über die Erforschung neuer Planeten schreiben, ist es für uns als Bürger und Weltraumfreaks nicht schwer, sich sofort davon inspirieren zu lassen, oder? Wer möchte nicht mehr über Neptun erfahren oder sich einer Mission anschließen, um den großen roten Fleck auf diesem fernen Planeten zu untersuchen? Aber es ist schwieriger, den Wert der Forschung in den biologischen und physikalischen Wissenschaften zu artikulieren, die man nicht immer auf einem Foto sehen oder in einem Produkt verwenden kann. Daher war es für mich und dieses Team sehr wichtig, dass wir das „Na und?“ artikulieren können.
Wie würden Sie das thematische Terrain beschreiben, das der Bericht abdeckt?
Der Bericht hat nur drei Themen, die einprägsam und prägnant sind: Anpassung an den Weltraum auf dem Weg zu neuen Zielen; Jahrelanges Leben und Reisen im Weltraum, nicht nur mehr Menschen, sondern auch andere Organismen und physische Dinge, die sich auf lange Sicht in der rauen Weltraumumgebung aufhalten; und die Erforschung von Phänomenen, die von der Erde verborgen bleiben, um Dinge über die Funktionsweise von Organismen, Materialien und unserem Universum zu entdecken, die nicht aufgedeckt werden können, wenn wir nur Labore auf der Erde nutzen, wo uns die Schwerkraft und andere normale Laborbedingungen verwirren. Jede der elf zentralen wissenschaftlichen Fragen, die im nächsten Jahrzehnt beantwortet werden müssen, passt zu einem dieser drei Themen.
Was sind die großen Erkenntnisse?
Es gibt einige. Zum einen muss die Ausstattung der biologischen und physikalischen Forschung im Weltraum im Laufe des kommenden Jahrzehnts um eine Größenordnung erhöht werden. Wir müssen die Finanzierung erhöhen, nicht nur von der NASA, sondern auch von der gesamten Regierung und/oder anderen Quellen. Wir brauchen diese gemeinsame Investition, um die Schlüsselfragen zu beantworten, die wir benötigen, um zum Mond oder zum Mars zurückzukehren, und um der Gesellschaft auf der Erde Vorteile zu verschaffen.
Eine weitere Botschaft ist, dass wir uns wirklich auf diese priorisierten Fragen konzentrieren und unsere Anstrengungen darauf konzentrieren wollen, bei einer Teilmenge der Dinge voranzukommen, die wir tun könnten, damit wir die Erdnussbutter nicht zu dünn verteilen.
Es gibt auch andere Botschaften, etwa den verantwortungsvollen Umgang mit dem Weltraum als Ressource für wissenschaftliche Entdeckungen. Wir müssen sicherstellen, dass wir unsere Forschung auf verantwortungsvolle Weise betreiben – kooperativ, wenn wir können, wettbewerbsfähig, wenn wir nicht können – und gleichzeitig auf völlig neue Fähigkeiten im Rahmen der Mission der Wissenschaft aufbauen. Und diese Forschungsgemeinschaft muss die Beteiligung wirklich erweitern, damit unsere US-Forschungsteams über breiteres technisches Fachwissen und gelebte Erfahrung verfügen. Außerdem wird die Regierung nicht in der Lage sein, die gesamte Forschung zu finanzieren oder durchzuführen. Deshalb brauchen wir gute öffentlich-private Partnerschaften mit Unternehmen und anderen Ländern, um verantwortungsvolle und erschwingliche weltraumgestützte Forschung zu ermöglichen.
Der Bericht empfiehlt außerdem zwei große Forschungskampagnen.
„Moonshot“ wäre aus einer Reihe von Gründen das falsche Wort, aber es handelt sich um große, haarige und kühne Ziele, um auf etwas hinzuarbeiten, das in den nächsten zehn Jahren in Bezug auf Wissenschaft, Wissen und Fähigkeiten einen Wandel in den USA bewirken würde. Die erste heißt BLiSS und steht für bioregenerative Lebenserhaltungssysteme. Es geht wirklich darum, über geschlossene Systeme zu verfügen, die Flüssigkeiten und Gase so passieren und austauschen können, dass man Pflanzenmaterial im Weltraum züchten kann, teilweise auch für Nahrungsmittel in mehrjährigen Missionen. Man könnte es sich also wie einen Gemüsegarten für mehr Platz vorstellen, aber es ist viel komplizierter. Wie können Sie den Sauerstoff und das Wasser einfangen und recyceln oder die Materialien außerhalb der Erde als Ihren „Boden“ verwenden? Wie interagieren die Pflanzen mit Mikroben, die möglicherweise nur in der Weltraumumgebung vorkommen oder von Menschen eingeführt wurden?
Die zweite Kampagne heißt MATRICES und beschäftigt sich mit der nachhaltigen Herstellung von Materialien und Prozessen im Weltraum. Dabei handelt es sich um grundlegende Wissenschaft über Dinge, die wir über die physische Welt nicht verstehen, vor allem über Materialien, die sowohl flüssig als auch fest, aktiv und passiv sind. Wie funktionieren sie im Weltraum? Wie können wir das nutzen, um Dinge im Weltraum besser zu verarbeiten und herzustellen, mit minimalen negativen Auswirkungen auf diese Umgebungen? Es könnte auch zu Technologien führen, die wir auf der Erde für eine stärkere Kreislaufwirtschaft und den Einsatz von Materialien und weniger Abfall hier nutzen könnten.
Welche Rolle kann Cornell bei diesen Bemühungen spielen?
Ich denke, es ist wichtig zu erkennen, dass diese dekadische Umfrage zwar nur alle 10 Jahre entwickelt und veröffentlicht wird, dass es jedoch derzeit an allen Campusstandorten von Cornell wirklich erstaunliche Forschungsergebnisse gibt, die mit den Zielen dieses Berichts übereinstimmen. Tatsächlich ist ein Mitglied des Lenkungsausschusses für den Bericht ein Kollege von Weill Cornell Medicine, Chris Mason.
Wir haben das Cornell Center for Astrophysical and Planetary Science (C-CAPS). Ihre Fakultät war an anderen dekadischen Umfragen beteiligt, daher verstehen sie die Dekaden und wissen auch, wie man Missionen plant und mit Ressourcen versorgt. Es gibt auch die Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering und es gibt Forscher, die dort großartige Arbeit leisten, darunter Mason Peck. Wir haben den Hub des Air Force Research Laboratory für die Region des Mittleren Atlantiks, der bei technischen Herausforderungen direkt mit der Air Force und der Space Force zusammenarbeitet. Und dann gibt es noch Forschung an der Hochschule für Landwirtschaft und Biowissenschaften, der Hochschule für Veterinärmedizin und der Hochschule für Humanökologie – drei Hochschulen, von denen Sie vielleicht nicht glauben, dass sie viel gemeinsam haben – und die Aspekte der Forschungsarbeit haben Nahrungsmittel- und Wasserresilienz auf der Erde, die oft die gleichen Dinge beinhalten, die in einer BLiSS-Kampagne notwendig wären. Und in Cornell gibt es großartige antimikrobielle und Impfstoffforschung sowie Quantenkommunikations- und Sensorforschung.
Wir planen, diesen Herbst einen Cornell Space Day zu veranstalten, teilweise um den Inhalt des Berichts zu vertiefen, aber auch um einige der großartigen Forschungen und Entdeckungen hervorzuheben, die bereits in Cornell durchgeführt werden und mit den Herausforderungen der Weltraumwissenschaft in Zusammenhang stehen.
Was sollten die Leute sonst noch über die Arbeit an der Umfrage wissen?
Ich fand es wirklich angenehm. Wissen Sie, um ein Team wie dieses zu leiten oder daran teilzunehmen, leisten Sie mehrere Jahre lang ehrenamtlichen Dienst für das Land und bringen viele Ansichten zusammen. Es ist also nicht einfach, aber ich hoffe, dass mehr Menschen zu diesen Möglichkeiten „Ja“ sagen. Es ist eine großartige Gelegenheit, Ihre Forschungsgemeinschaft besser zu verstehen, vom öffentlichen bis zum privaten Sektor. Wenn die Regierung anruft und Sie fragt, ob Sie Zeit damit verbringen können, sich gemeinsam mit anderen Wissenschaftlern, deren Fachwissen weit über Ihre Komfortzone hinausgeht, mit der Zukunft auseinanderzusetzen, sagen Sie nicht „Nein“. Wenn Sie können, sagen Sie „Ja“.