Ein Plattformansatz für die Weltraumforschung

Der traditionelle Ansatz zur Erforschung des Weltraums besteht darin, jedes Projekt, also jeden Raketenstart, als ein einmaliges, maßgeschneidertes Megaprojekt zu behandeln. Die NASA liefert das klassische Beispiel für diesen Ansatz. Es behandelt jeden Start als eine große, einmalige, maßgeschneiderte Investition – und versucht, einen „Quantensprung“ oder „Urknall“ zu liefern. Donna Shirley, eine Managerin der Pathfinder-Mission der NASA, beschreibt sie als „großartige Mission[s] im großen alten Stil.“

Das Problem bei diesem Ansatz besteht darin, dass die verschiedenen Missionen unabhängig voneinander konstruiert werden. Komponenten und Systeme werden nicht aktualisiert und von einem Projekt zum nächsten übertragen, sondern neu gedacht.

Das Ergebnis wird durch die Mars Observer-Mission veranschaulicht, die im September 1992 gestartet wurde. Mit einem 17-jährigen Planungs- und Entwicklungszyklus und Kosten von über 1,3 Milliarden US-Dollar zu Preisen von 2000 war die Markteinführung langsam und kostspielig. Am 21. August 1993, drei Tage bevor das Raumschiff seine Hauptraketentriebwerke zünden und in die Umlaufbahn abbremsen sollte, verloren Fluglotsen im Jet Propulsion Lab (JPL) der NASA den Kontakt zum Raumschiff – die Mission schlug fehl. Das kann natürlich bei jedem Projekt passieren, aber es ist ernüchternd zu bedenken, dass selbst wenn das Projekt nicht gescheitert wäre, jede Nachverfolgung genauso viel gekostet und so lange gedauert hätte, weil die NASA jede Komponente und jedes System von Grund auf neu entwickelt hätte.

Die neuen privaten Raumfahrtunternehmen verfolgen einen ganz anderen Ansatz und behandeln Raketensysteme als Plattformen. Sie erstellen Komponenten und Technologien, die wiederverwendet und repliziert werden können, sodass sie klein anfangen und schnell skalieren können. Dies senkt die Kosten radikal, macht Raum zugänglicher, wie in einem kürzlich erschienenen HBR-Artikel beschrieben, und die Nachfrage treibt jede Menge Investitionsgelder an. Mal sehen, wie sie das machen.

Wie Plattformen funktionieren.

Große Tech-Giganten wie Apple, Google, Amazon und Microsoft basieren auf Plattformen. Dasselbe gilt für Airbnb, eBay und Uber, deren vielseitige Plattformen die Fantasie von Investoren beflügelt haben: Airbnb besitzt keine Hotelzimmer, eBay besitzt keine Lagerhäuser, Uber besitzt keine Taxis, aber sie erleichtern Interaktionen in großem Maßstab zwischen mehreren Seiten (Käufern und Verkäufer). Dies hat einige Wissenschaftler dazu veranlasst, eine enge Definition von Plattformen als kapitalarme digitale Systeme zu verwenden, die Märkte schaffen.

Aber Plattformen sind nicht nur ein digitales Phänomen. Die Terminologie und Branchenanwendungen von Plattformen entwickelten sich im Laufe des 20. Jahrhunderts, insbesondere in der Automobil- und Schifffahrtsindustrie. Sie können sich am besten als eine strukturierte Zusammenstellung von Teilen, Subsystemen, Schnittstellen und Prozessen vorstellen, die von einer Reihe von Anwendungen gemeinsam genutzt werden, um geordnete Interaktionen zwischen mehreren und möglicherweise nicht standardmäßigen Elementen und Parteien zu schaffen.

Betrachten Sie den weltweiten Versand in Containern. Einige der Elemente, die auf einer globalen Schifffahrtsplattform interagieren, sind interoperable 20- und 40-Fuß-Container, Kräne, Schiffe, Kommunikationssatelliten und Leuchttürme; Zu den Parteien gehören unter anderem Reedereien, Hafenbetreiber, Verlader und Regulierungsbehörden. Während die Container einheitlich genormt sind, sind es die Gefäße – trotz vieler Gemeinsamkeiten – nicht. Die Protokolle der globalen Versandplattform ermöglichen jedoch geordnete Interaktionen und den Versand zu einem Bruchteil der Kosten vor dem Container.

Die Komponenten einer Plattform sind so weit wie möglich standardisiert, ebenso die Schnittstellen zwischen Komponenten und Benutzern. Dies erleichtert das Wachstum, da Benutzer und Komponenten einfach hinzugefügt werden können. Wenn die Plattformen wachsen, nehmen ihre Funktionalitäten zu (denken Sie an Smartphones, die jetzt mobile Banken, Routenkarten und Streaming-Dienste sowie Telefonie- und Messaging-Dienste hosten). Während dieses Prozesses können sie sich zu riesigen und komplexen adaptiven Systemen (oder Ökosystemen, wie manche sie nennen) entwickeln.

Die Ergebnisse sind unübersehbar: Märkte mit Plattformen machen Services schneller, besser, billiger und allgegenwärtiger. Diese Kräfte verursachen zweifellos Störungen – Plattformen sind nicht beliebt bei denen, denen es schwer fällt, Schritt zu halten.

Wie wirkt sich das auf Raumfahrtunternehmen aus?

Wir konzentrieren uns hier nur auf ein Unternehmen, SpaceX, aber seine Konkurrenten teilen die gleiche Erfahrung. Die Idee für das Unternehmen wurde geboren, als Elon Musk, damals ein frischgebackener Milliardär mit Interesse am Mars, entdeckte, dass die NASA trotz jährlicher Ausgaben von Milliarden von Dollar über 30 Jahre noch lange nicht in der Nähe war, Menschen auf dem Mars zu landen. Es konnte nicht einmal Astronauten zum Mond zurückbringen.

Das Problem, vermutete er, bestand genau darin, dass die NASA jeden Start als einmaliges Ereignis behandelte. Obwohl sie bei jedem Start ein wenig gelernt haben, starteten sie beim nächsten im Wesentlichen mit einem Gegentor. Sie haben weder Komponenten wiederverwendet noch eine solche Wiederverwendbarkeit geplant. Wie er es ausdrückte: „Das Wegwerfen von Raketenstufen im Wert von mehreren Millionen Dollar nach jedem Flug macht genauso wenig Sinn wie das Wegwerfen einer 747 nach jedem Flug.“

Für Musk wäre die Wiederverwendbarkeit ein wichtiger Hebel, um kommerzielle Aktivitäten in der Branche zu generieren, denn „der Grund für die geringe Nachfrage nach Raumfahrt ist, dass sie lächerlich teuer ist …[and] Das Problem ist, dass Raketen nicht wiederverwendbar sind.“ Im Jahr 2021 landete SpaceX zum 100. Mal eine seiner wiederverwendbaren Raketen. Wiederverwendbarkeit bedeutet nicht Stillstand – genauso wenig wie das Betriebssystem von Apple. SpaceX-Systeme und -Raketen werden schnellen iterativen Upgrades unterzogen, die die Gesamtkapazität erweitert haben, die Space X seinen Kunden bietet, genau wie die Betriebsupgrades von Apple.

Dieser Plattformansatz für die Raketenherstellung schafft einen positiven Kreislauf. Raketensysteme, die aus modularen Komponenten bestehen, sind leichter aufrüstbar und wiederverwendbar. Dies führt zu einer Erhöhung des Volumens – in diesem Fall von Markteinführungen. Wenn Menschen die Komponenten ihrer Plattform (der Rakete) aufrüsten und neu kombinieren, können sie sie wiederverwenden und gleichzeitig weiter skalieren. Die Vielfalt schafft die Voraussetzungen für mehr Skalierung, weil die Plattform dadurch mehr Nutzen für mehr Nutzer hat.

Im Jahr 2009, als seine Zukunft noch ungewiss war, brachte der einzige kommerzielle Start des Unternehmens RazakSAT – einen malaysischen Erdbeobachtungssatelliten mit einem Gewicht von 180 Kilogramm – in die Umlaufbahn. Im Jahr 2021 stellte SpaceX einen Rekord von 31 Starts mit Nutzlasten von bis zu 549.054 Kilogramm auf. Jeder Start erfüllt nun mehrere Funktionen: Im Juni 2019 beförderte eine seiner Falcon Heavy-Raketen 24 verschiedene Raumfahrzeuge in drei verschiedene Arten von Umlaufbahnen. Die Fracht umfasste ein privat finanziertes Solarsegel-Experiment zur Gewinnung von Sonnenenergie für interstellare Flüge, eine von der NASA entworfene miniaturisierte Atomuhr für den Einsatz im Weltraum, vom US-Pentagon finanzierte Satelliten zur Messung der Weltraumstrahlung und einen Container mit den eingeäscherten Überresten von 152 Menschen .

Alles in allem werden die Starteinnahmen von SpaceX im Jahr 2022 voraussichtlich rund 2 Milliarden US-Dollar für mehr als 40 Starts betragen, von denen jeder 1/10 des typischen NASA-Starts kostet. Die Frequenz wird bei immer niedrigeren Kosten und schnellerer Markteinführung steigen. Edgar Zapata, seit 32 Jahren Life Cycle Analyst bei der NASA, argumentiert, dass mehr als 200 jährliche Starts für SpaceX in Reichweite sind.

Auf ihrem Höhepunkt im Jahr 1964 startete die NASA mit etwa der gleichen Frequenz wie SpaceX heute ins All, was angesichts der damaligen Technologie bemerkenswert ist. Aber diese Errungenschaft war mit einem untragbaren Preis von 40 Milliarden US-Dollar in konstanten Preisen von 2020 verbunden. Bis 1970 hatte sich das Budget fast halbiert, und bis 1987 war die Startfrequenz der NASA auf nur noch vier pro Jahr zusammengebrochen. Es war eindeutig kein positiver Kreislauf im Spiel.

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Unternehmen wie SpaceX haben Raum für die kommerzielle Nutzung eröffnet – und ihr Plattformmodell weist den Weg, wie die Menschheit ihre anderen Herausforderungen lösen wird. Im Zusammenhang mit der Klimakrise und zunehmender politischer Unsicherheit kann die Art und Weise, wie wir Herausforderungen bewältigen und uns an sie anpassen, durchaus den Unterschied zwischen Überleben und Aussterben ausmachen. Und wenn wir überleben, liegt das mit ziemlicher Sicherheit daran, dass unsere Lösungen eher skalierbare Plattformen als konventionell geplante Megaprojekte waren.

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