James Williams, magazyn informacyjny FAA dotyczący bezpieczeństwa

Myślimy o rakietach jako o potomkach samolotów, ale w rzeczywistości rakiety pełnią funkcjonalne role od końca XVIII wieku. Nie szukaj dalej niż „Gwiezdny Sztandar” i czerwony blask rakiety. Szybko do przodu, a rakiety są teraz integralną częścią kwitnącego komercyjnego przemysłu kosmicznego. To była długa i kręta droga, ale FAA i wielu innych partnerów, zarówno w sektorze rządowym, jak i prywatnym, pilnie pracowało, aby umożliwić chwalebny start.

Krótka historia

Rakiety pozostawały w domenie artylerii bojowej ze wszystkich praktycznych celów aż do lat dwudziestych XX wieku. Chociaż samoloty osiągnęły pełnoletność podczas I wojny światowej, dopiero podczas drugiej wojny światowej rakiety zaczęły odgrywać bardziej znaczącą rolę. Rakiety były przykręcone do ciężarówek, półgąsienic i czołgów ze wszystkich stron, aby zapewnić mobilną artylerię. Byłyby szeroko wydawane piechocie jako broń przeciwpancerna. Zostałyby dodane do samolotów w celu zwiększenia siły ognia z tradycyjnego uzbrojenia. Mogliby nawet zasilać kilka samolotów i udzielać pomocy przy starcie innym.

Wyścig kosmiczny miał się oficjalnie rozpocząć w Niemczech 20 czerwca 1944 r. Wtedy to rakieta A-4 (popularnie zwana V-2) została wystrzelona pionowo na wysokość ponad 160 km, stając się pierwszą sztuczną rakietą obiekt w przestrzeni. Wojna w Europie skończyłaby się w ciągu roku, a technologia ta, między innymi, wraz z wieloma pracującymi nad nią naukowcami, zostałaby przeniesiona do Stanów Zjednoczonych. Jak na ironię, to niemiecki program, a nie dzieło Roberta Goddarda (pionierskiego amerykańskiego inżyniera rakietowego), nieco ponad 25 lat po wyprawie A-4 w kosmos, stworzyłby podstawę lądowania ludzi na Księżycu.

Rakiety były niezwykle drogie i niebezpieczne (zarówno celowo, jak i nieumyślnie). Oznaczało to, że rządy odgrywały kluczową rolę zarówno w finansowaniu, jak i zarządzaniu technologią. Wraz z pomyślnym zakończeniem programu Apollo w 1972 r. i wycofaniem rakiety Saturn V na emeryturę w 1973 r. na arenie kosmicznej nadeszły zmiany. Kontynuacja programu Space Shuttle skupiłaby się na uczynieniu dostępu do przestrzeni kosmicznej bardziej przystępnym cenowo, a być może nawet praktycznym dla biznesu. Gdy System Transportu Kosmicznego (oficjalna nazwa programu promu kosmicznego i dlaczego misje miały być oznaczone jako STS-XX) rozwinął się w połowie lat 80., otoczenie regulacyjne zaczęło się zmieniać. Początkowo, wraz z dekretem wykonawczym, a następnie szybko legislacją, rok 1984 miał być rokiem narodzin przestrzeni komercyjnej. Departament Transportu został początkowo wyznaczony jako agencja federalna odpowiedzialna za umożliwienie komercyjnych operacji kosmicznych. Zostanie to przeniesione do FAA i ostatecznie spocznie w Biurze Komercyjnego Transportu Kosmicznego (AST) FAA. Ale dlaczego FAA?

Przewodnik po gwiazdach

Na początku FAA może wydawać się dziwnym dopasowaniem. Chociaż myślimy o przestrzeni kosmicznej jako o jednej jednostce, w rzeczywistości istnieją trzy sektory: cywilny (NASA), wojskowy (DOD) i komercyjny (FAA). NASA i Departament Obrony (DOD) / Siły Kosmiczne (SF) prowadzą własne operacje i koordynują je z FAA tylko w celu zabezpieczenia przestrzeni powietrznej wokół ich startów kosmicznych i odzyskiwania. Ta sytuacja jest bardzo podobna do tego, jak działa nasz klasyczny system lotniczy. FAA nie reguluje technicznie rządowych samolotów i operacji (zarówno wojskowych, jak i cywilnych).

Rządowi operatorzy statków powietrznych mogą często podlegać przepisom lub procedurom FAA. W rzeczywistości własna flota samolotów FAA działa zgodnie z częścią 135 na mocy decyzji agencji.

Utrzymywanie tego w rzeczywistości

Ta sama sytuacja dotyczy operacji kosmicznych. DOD może zawrzeć umowę z przewoźnikami lotniczymi w celu zapewnienia transportu i zastrzec, że przewoźnik musi działać zgodnie z przepisami FAA. DOD lub NASA mogą również zatrudniać komercyjnych operatorów kosmicznych do przeprowadzania dla nich misji, w których mogą wymagać zastosowania przepisów FAA. Ogólnie rzecz biorąc, DOD i NASA prowadzą i nadzorują własne operacje kosmiczne.

Inną kluczową różnicą jest to, że FAA jest agencją regulacyjną, podczas gdy NASA jest agencją badawczą. NASA wyrosła z Narodowego Komitetu Doradczego ds. Aeronautyki (NACA), który prowadził znaczące badania lotnicze, które ostatecznie obejmowały rakiety przed i po II wojnie światowej. Długo po tym, jak agencja została przekształcona w stworzenie NASA, przełomowe badania NACA żyją w profilach płatów i kanałach NACA, które są nadal stosowane. Od jeszcze zanim istniał, aż do dzisiaj, badania pozostają głównym celem NASA.

Natomiast FAA istnieje jako regulator. Podstawową troską FAA jest bezpieczeństwo. Jeśli chodzi o komercyjne operacje kosmiczne, FAA wyraźnie stawia sobie za cel bezpieczeństwo niezaangażowanej opinii publicznej. Operacje kosmiczne są bardzo ryzykowne w porównaniu z tradycyjnym lotnictwem. Chociaż wszyscy zaangażowani chcą, aby operacja była jak najbardziej bezpieczna dla uczestników, wszystkie operacje kosmiczne wiążą się ze znacznym ryzykiem. Nawet dobrze finansowane i dobrze zarządzane programy rządowe, takie jak prom kosmiczny NASA czy radziecko-rosyjski Sojuz, poniosły straty długo po tym, jak dojrzały.

FAA koncentruje się na kilku kluczowych obszarach regulujących i wspierających rodzący się komercyjny przemysł kosmiczny. „Udzielamy licencji na operacje startu/powrotu i operatorom miejsc lub portów kosmicznych, wydajemy pozwolenia na eksperymenty, przeprowadzamy inspekcje bezpieczeństwa miejsc startu i operacji oraz przeglądamy ładunki w porozumieniu z naszymi partnerami rządowymi” — wyjaśnia Brian Verna, inżynier i starszy doradca w AST. „Komercyjny przemysł kosmiczny znajduje się w zupełnie innej fazie niż lotnictwo” – kontynuował Verna. „Przestrzeń komercyjna wciąż się rozwija, więc pracujemy bardziej bezpośrednio z wnioskodawcami, aby pomóc im dotrzeć do miejsca, w którym są gotowi do uzyskania licencji”.

„Od 2011 roku zaobserwowaliśmy dramatyczny wzrost częstotliwości operacji z trzech do 84 w 2022 i 92 przewidywanych w 2023” – powiedział Verna. „Liczby te nie obejmują NASA ani DOD, które prowadzą własne operacje, chociaż obaj coraz częściej zwracają się w stronę komercyjnych usług kosmicznych, aby zwiększyć własne możliwości. Przy tak napiętym harmonogramie i rosnącej liście kandydatów jesteśmy dość zajęci” – kontynuował.

„Licencjonowanie jest kluczem do tego, co robimy” — wyjaśnia Verna. „Udzielamy licencji na wprowadzanie na rynek lub ponowne wprowadzanie pojazdów produkowanych przez firmy amerykańskie i wprowadzanych na rynek krajowy lub międzynarodowy. Mamy więc nawet licencję na kilka startów w Nowej Zelandii, aw tym roku uzyskaliśmy licencję na pierwszy komercyjny start kosmiczny w Wielkiej Brytanii”. Kontynuował: „Nie licencjonujemy ani nie certyfikujemy samych pojazdów startujących lub powracających. Udzielamy licencji na operację, ponieważ każdy operator ma własne systemy i pojazdy”. Obecny stan komercyjnych operacji kosmicznych przypominałby operacje przewoźników lotniczych, gdyby United lub American Airlines nie tylko obsługiwały i utrzymywały swoją flotę, ale także ją projektowały i budowały. Oznacza to, że między projektami jest niewiele wspólnych cech, ale całkiem sporo między operacjami. Ponadto skupia się to na głównym zmartwieniu FAA,

Mapa kosmiczna

„W 1997 r. AST zatrudniała około 40 pracowników, którzy zajmowali się 17 wdrożeniami komercyjnymi” — wyjaśnia Kelvin Coleman, zastępca administratora AST. „W 2017 roku liczba ta wzrosła do 26 operacji licencjonowanych przez FAA. Ale w ciągu ostatnich sześciu lat branża rozwinęła się, w zeszłym roku [2022] mieliśmy rekordową liczbę 84 operacji. To wzrost o 223%!” Kontynuował: „Jesteśmy dumni z naszych doskonałych wyników w zakresie bezpieczeństwa publicznego w tak fantastycznym okresie innowacji i ekspansji, i na szczęście w tym roku Kongres rozpoznał nasze potrzeby i zatwierdził zwiększenie finansowania, które pozwoli nam powiększyć nasz personel, aby zaspokoić potrzeby branży”. Coleman przypisuje swój ogólny sukces wyjątkowemu wkładowi oddanych pracowników FAA i partnerów branżowych.

AST składa się z dwóch dyrekcji, Biura Bezpieczeństwa Operacyjnego i Biura Zarządzania Strategicznego. Biuro Bezpieczeństwa Operacyjnego zajmuje się większością codziennych operacji AST. Ich rola byłaby podobna do naszych Okręgowych Biur ds. Standardów Walki (FSDO), ponieważ współpracują bezpośrednio z operatorami. Biuro Zarządzania Strategicznego jest podobne do roli działu centrali, który zapewnia politykę, wytyczne i wsparcie dla inspektorów i analityków w terenie wykonujących bezpośrednią pracę z operatorami. Obejmuje to również takie funkcje, jak tworzenie przepisów i wsparcie administracyjne. Ponadto Biuro Portów Kosmicznych AST obsługuje komercyjne porty kosmiczne w całym kraju.

W pewnym sensie AST to kosmiczna miniaturowa wersja całej struktury regulacyjnej FAA. Biorąc pod uwagę oczekiwany wzrost w komercyjnym przemyśle kosmicznym, AST przyjęła tę strukturę, aby dostosować się do większej wydajności. Ta solidniejsza struktura pozwoliła na łatwiejszy do zarządzania zakres kontroli.

Co idzie w górę?

Jednym z kluczy do działania AST jest partnerstwo. AST współpracuje z innymi urzędami w ramach FAA, w szczególności z Organizacją Ruchu Lotniczego, a także z innymi agencjami rządowymi. Chociaż żadna agencja rządowa nie ma kontroli nad przestrzenią kosmiczną, AST jest odpowiedzialna za przegląd ładunku każdej operacji komercyjnej. Jest to proces oparty na współpracy z innymi agencjami rządowymi, aby upewnić się, że ładunek nie będzie stanowił problemu po dotarciu w kosmos. Może to być skomplikowany proces, nawet jeśli istnieje całkowicie szlachetny zamiar. Co najmniej jeden wnioskodawca pracuje nad uruchomieniem źródła energii jądrowej do użytku w statkach kosmicznych. Ta technologia umożliwia misje dalekiego zasięgu z bardziej niezawodnym i wydajnym źródłem energii niż sama energia słoneczna. Może to mieć kluczowe znaczenie dla operacji odchodzących od energii słonecznej. Ale jak możesz sobie wyobrazić, wymaga współpracy z innymi agencjami w celu zapewnienia bezpieczeństwa startu i bezpiecznych procedur w przypadku anomalii. Innowacyjna technologia wymaga pewnego ryzyka, ale zadaniem AST jest upewnienie się, że społeczeństwo nie ponosi ryzyka.

Loty kosmiczne ludzi to kolejna duża dziedzina, która ma duże znaczenie dla przyszłości AST. „AST otrzymała dodatkowe zasoby, aby zająć się bezpieczeństwem lotów kosmicznych” – powiedział Coleman. „Obecnie znajdujemy się w okresie, który nazywamy„ okresem przygotowawczym do regulacji ”, więc w przypadku wygaśnięcia okresu nauki w październiku podejmujemy kilka wysiłków, aby nawiązać współpracę z naszymi partnerami branżowymi”.

„W tej chwili działamy w ramach modelu świadomej zgody dla uczestników lotów kosmicznych” – powiedziała Verna. „Opiera się to na moratorium z mandatu Kongresu, który ogranicza FAA do wydawania przepisów dotyczących lotów kosmicznych do października 2023 r.”.

Verna wspomniała, że ​​FAA udostępni aktualizację swoich zalecanych praktyk dotyczących bezpieczeństwa pasażerów lotów kosmicznych jeszcze w tym roku, po raz pierwszy od 2014 roku. on kontynuował. „Nie bylibyśmy w stanie wydać nowych przepisów w październiku, ale współpracujemy z przemysłem i naszymi partnerami rządowymi, aby wytyczyć ścieżkę naprzód”.

„Oprócz aktualizacji zalecanych praktyk przygotowujemy się również do komitetu ds. ustalania przepisów dotyczących przestrzeni kosmicznej, zwanego SpARC, który jest okazją dla przemysłu do podzielenia się swoimi opiniami” — wyjaśnia Coleman. „Będziemy nadal współpracować z przemysłem w celu ustanowienia najlepszych praktyk i poszukiwania konsensusu w sprawie dobrowolnych standardów w celu poprawy bezpieczeństwa dla wszystkich”.

Jednym z krytycznych przeciwności, z jakimi boryka się AST, jest to, jak zrobić coś, czego wcześniej nie robiono. „Biorąc pod uwagę rozwijający się charakter komercyjnego rynku przestrzeni kosmicznej i konieczność dostosowania się do nieprzewidzianych rozwiązań, przeszliśmy od modelu licencjonowania normatywnego do modelu licencjonowania opartego na wynikach” — powiedział Verna.

AST jest w trakcie zmiany licencji na operacje startu i powrotu pojazdu z tych istniejących w 14 CFR części 415 , 417 , 431 i 435 na nowe, usprawnione licencjonowanie części 450. Część 450 łączy koncepcje z poprzednich części w nowe ramy oparte na wydajności. „Ta zmiana pozwala nam skupić się na celach związanych z bezpieczeństwem bez polegania na zestawach normatywnych wymagań, aby osiągnąć te same wyniki w zakresie bezpieczeństwa”. Jest to zgodne z szerszym podejściem FAA do regulacji, które od ponad dekady przechodzi na zasady oparte na wynikach. „Część 450 pozwala nam wydawać jedną licencję na wiele startów z wielu lokalizacji zamiast licencjonowania każdego startu z każdej lokalizacji i każdej trajektorii osobno” – kontynuował. „Naszym celem jest umożliwienie innowacji przy jednoczesnej ochronie społeczeństwa, a część 450 pomaga to osiągnąć”.

Ostatecznie rolą FAA w komercyjnym transporcie kosmicznym jest ochrona społeczeństwa przy jednoczesnym umożliwieniu dojrzałości i innowacji tej rodzącej się branży. AST ma doskonałe wyniki w zakresie bezpieczeństwa w zakresie ochrony społeczeństwa, a FAA dąży do utrzymania tego w ten sposób, nawet przy ogromnym przyszłym wzroście.

Ucz się więcej

Strona główna przestrzeni komercyjnej FAA: faa.gov/space

James Williams jest współredaktorem i edytorem zdjęć FAA Safety Briefing. Jest także pilotem i instruktorem naziemnym.