Елон Маск ніколи не був таким, щоб стримувати свої довгострокові плани. Крім розробки ракет багаторазового використання, електромобілів та революції в сонячній енергетиці, він також протягом усього свого життя створив колонію на Марсі. Мета тут - не що інше, як забезпечити виживання людського роду шляхом створення «резервного місця» та вимагає серйозного планування та архітектури.
Ці та інші аспекти запропонованої місією Москви на Марс були викладені в есе під назвою "Створення людей багатопланетними видами", опублікованому в номері журналу за червень 2017 року Новий простір. Доповідь - це короткий виклад презентації, яку він виголосив на 67-му щорічному засіданні Міжнародного космонавтичного конгресу, що відбувся з 26 по 30 вересня 2016 року в Гвадалахарі, Мексика.
Документ був підготовлений Скоттом Хаббардом, професором-консультантом Стенфордського університету та головним редактором NewSpace, і включає весь матеріал та слайди з оригінальної презентації Муска. Місця Муска містяться в думках про те, як колонізація Марса могла бути здійснена в цьому столітті та які питання потрібно вирішити.
Сюди входять витрати на відправлення людей та вантажі на Марс, технічні деталі ракети та транспортного засобу, які здійснювали б поїздку, та можливі поломки та терміни витрат. Але, звичайно, він також звертається до ключових філософських питань - "Навіщо йти?" і "Чому Марс?"
Вирішення цього першого питання є одним із найважливіших аспектів дослідження космосу. Пам'ятаєте знакову промову Джона Ф. Кеннеді «Ми обираємо піти на Місяць»? Це виступ було далеко не просто декларацією наміру, а виправданням адміністрації Кеннеді за весь час, енергію та гроші, які вона вкладала на програму "Аполлон". У такому виступі Кеннеді перш за все підкреслювалося, чому мета була шляхетною справою.
Поглядаючи на Марс, Маск видавав подібний тон, підкреслюючи виживання та потребу людства розширюватися у космос. Як він заявив:
«Я думаю, що насправді два фундаментальні шляхи. Історія роздвоєна за двома напрямками. Один шлях - ми залишаємося на Землі назавжди, і тоді відбудеться якась подія вимирання. У мене немає негайного пророцтва про кінець, але, врешті-решт, історія підказує, що відбудеться якась подія досудного дня. Альтернативою є стати космічною цивілізацією та різнопланетним видом, який, я сподіваюся, ви погоджуєтесь, це правильний шлях ».
Що стосується того, що робить Марс природним вибором, то це було трохи більше жорсткого продажу. Зрозуміло, Марс має багато подібності із Землею - тому його часто називають «Землею-близнюком» - що робить його драматичною мішенню для наукових досліджень. Але він також має деякі досить різкі відмінності, які дозволяють довготривалим перебуванням на поверхні здаватися менш привабливим. То чому б це був природний вибір?
Як пояснює Муск, близькість має багато спільного з цим. Звичайно, Венера ближче до Землі, наближаючись до 41 мільйона км (25 466 219 миль) порівняно з Марсом на 56 мільйонів км (3,4796,787 милі). Але вороже середовище Венери добре зафіксовано і включає надзвичайно щільну атмосферу, температури, досить гарячі, щоб танути свинець та сірчанокислий дощ! Меркурій занадто гарячий і безповітряний, і до місяця Ювіана дуже далеко.
Це залишає нам лише два варіанти на найближче майбутнє, що стосується Муска. Один - Місяць, який, ймовірно, матиме постійне поселення на ньому в найближчі роки. Насправді між ЄКА, НАСА, Роскосмосом та Національною космічною адміністрацією Китаю не бракує планів побудувати місячний форпост, який буде слугувати наступником МКС.
Але порівняно з Марсом він менш багатий ресурсами, не має атмосфери і являє собою головний перехід, що стосується сили тяжіння (0,165 г порівняно з 0,376 г) та тривалість дня (28 днів проти 24,5 годин). У цьому криється найбільша причина поїхати на Марс, що полягає в тому, що наші можливості обмежені, а Марс є найбільш схожим на Землю з усіх доступних нам тіл.
Більше того, Маск враховує той факт, що колоністи можуть почати процес терапірування, щоб зробити його ще більш схожим на Землю з часом. Як він констатує (жирне додавання для наголосу):
«Насправді ми зараз вважаємо, що ранній Марс був дуже схожий на Землю. Насправді, якби ми могли зігріти Марс, ми знову мали б густу атмосферу та рідкий океан. Марс приблизно вдвічі менше від Сонця, ніж Земля, тому він все ще має пристойне сонячне світло. Трохи холодно, але ми можемо його зігріти. У ньому дуже корисна атмосфера, яка, будучи в першу чергу CO2 з деяким вмістом азоту та аргону та кількома іншими мікроелементами, означає, що ми можемо вирощувати рослини на Марсі лише за рахунок стискання атмосфери.
"Бути на Марсі було б дуже весело, тому що у вас буде сила тяжіння, яка становить приблизно 37% від Землі, тож ви зможете підняти важкі речі і зв'язати навколо себе. Крім того, день надзвичайно близький до Дня Землі. Нам просто потрібно змінити чисельність населення, тому що на Землі наразі є сім мільярдів людей, а на Марсі ніхто. »
Природно, не можна очікувати жодної місії без важливого транспортного засобу. З цією метою Маск використовував щорічні збори ІАК, щоб оприлюднити плани своєї компанії щодо міжпланетної транспортної системи. Оновлена версія Mars Colonial Transporter (про яку Муск почав говорити у 2012 році), ITS буде складатися з двох основних компонентів - ракетного підсилювача багаторазового використання та Міжпланетного космічного корабля.
Процес попадання на Марс із цими компонентами включає кілька кроків. По-перше, ракетний бустер і космічний корабель злітають разом, і космічний корабель доставляється на орбіту. Далі, поки космічний корабель бере на себе паркувальну орбіту, бустер повертається на Землю, щоб перезавантажитись танкером. Цей транспортний засіб має таку ж конструкцію, як космічний корабель, але замість вантажних областей містить паливні баки.
Потім танкер виводиться на орбіту з бустером, де він здійснить рандеву з космічним кораблем і заправить його для подорожі до Марса. В цілому, танковий танкер підніметься десь від трьох до п’яти разів, щоб заповнити резервуари космічного корабля, поки він перебуває на орбіті. Маск вважає, що час повороту між запуском космічного корабля та пошуковим ракетним пристроєм може врешті-решт досягти 20 хвилин.
Цей процес (якщо Муск здобуде свій шлях) розшириться, включаючи декілька космічних кораблів, здійснюючи подорож на Марс і з Марса кожні 26 місяців (коли Марс і Земля найближчі разом):
«У кінцевому підсумку у вас на орбіті буде чекати понад 1000 або більше космічних кораблів. Отже, флот Марсового колоніалу відправлятиметься масово. Є сенс завантажувати космічні кораблі на орбіту, тому що у вас є два роки для цього, і тоді ви можете часто використовувати бустер і танкер, щоб отримати з них дійсно велике повторне використання. За допомогою космічного корабля ви отримуєте менше використання, оскільки вам доведеться враховувати, як довго це триватиме - можливо, 30 років, що може бути, можливо, 12–15 польотів космічного корабля ».
З точки зору структури ракети, вона складатиметься з вдосконалених зовнішніх вуглецевих волокон, що оточують паливні баки, які покладаються на автогенну систему тиску. Це означає, що паливо та кисень газифікуються за рахунок теплообміну в двигуні, який потім буде використовуватися для тиску баків. Це набагато простіша система, ніж те, що зараз використовується для ракети Falcon 9.
Бустер використовував 42 двигуни Raptor, розташовані в концентричних кільцях для створення тяги. При 21 двигунах у зовнішньому кільці, 14 у внутрішньому кільці та семи у центральному скупченні бустер повинен був мати приблизну тягу підйому в 11 793 метричних тонн (13 000 тонн) - 128 мегаНьютонів - і вакуумну тягу 12 714 метричних тонн (14,015 тонн), або 138 МН. Це зробило б це першим космічним апаратом, де смуга продуктивності ракети перевищує фізичний розмір ракети.
Що стосується космічного апарату, то конструкції вимагають секції під тиском у верхній частині, що має не стиснуту секцію внизу. Секція під тиском міститиме до 100 пасажирів (думає, що Муск сподівається врешті-решт збільшити цю потужність до 200 осіб за поїздку), тоді як весь багаж та вантаж, необхідні для побудови Марсіанській колонії, зберігатимуться в секції, що не знаходиться під тиском нижче.
Що стосується самих відсіків екіпажу, то Муск напевно проілюстрував, як час в них не буде нудним, оскільки час транзиту тривалий. "Тому відділення для екіпажу або відділення для пасажирів встановлено так, що ви можете робити ігри з нульовою гравітацією - ви можете плавати навколо", - сказав він. «Тут будуть фільми, лекційні зали, кабіни та ресторан. Дійсно буде весело їхати. Ви будете чудово провести час! »
Під обома цими секціями розміщені резервуари з рідким киснем, паливні баки та двигуни космічних апаратів. Двигуни, які були б безпосередньо прикріплені до тяги конуса в основі, складалися б із зовнішнього кільця з трьох двигунів рівня моря - який би генерував 361 секунди конкретного імпульсу (Isp) - і внутрішнього скупчення шести вакуумних двигунів, які генерує 382s Isp.
Зовнішній вигляд космічного корабля також буде обладнаний радіаційним екраном, який буде складатися з того самого матеріалу, який SpaceX використовує на своєму космічному кораблі Dragon. Це відоме як фенольний просочений вуглецевий аблятор (PICA), яким SpaceX є у третій версії. В цілому, Маск оцінює, що Міжпланетний космічний корабель зможе перевезти на Марс 450 тонн вантажу, залежно від того, скільки разів танкер може заправити судно.
І, залежно від рандеву Землі-Марса, час транзиту може скласти лише 80 днів в одну сторону (рахуючи швидкість 6 км / с). Але з часом Муск сподівається скоротити це лише до 30 днів, що дозволить за порівняно короткий час встановити значне населення на Марсі. Як зазначав Муск, магічне число тут становить 1 мільйон, означає кількість людей, яке знадобиться для створення на Марсі самостійної колонії.
Він визнав, що це буде головним завданням і може тривати ціле століття:
"Якщо ви можете їхати лише кожні 2 роки і якщо у вас 100 чоловік на судно, це 10 000 поїздок. Тому щонайменше 100 осіб за одну поїздку - це правильний порядок, і ми можемо врешті розширити секцію екіпажу і в кінцевому підсумку взяти більше 200 або більше людей за один рейс, щоб знизити витрати на людину. Однак 10 000 рейсів - це багато польотів, тому в кінцевому підсумку ви дійсно хочете в порядку 1000 кораблів. Минув би час, щоб побудувати до 1000 кораблів. Скільки часу знадобиться, щоб досягти цього порогу мільйона людей, з моменту, коли перший корабель відправляється на Марс, ймовірно, буде десь від 20 до 50 сукупних зустрічей Марса - значить, знадобиться 40–100 років, щоб досягти цілковитої самооцінки. підтримка цивілізації на Марсі ».
Коли ITS буде готовий до запуску, він зробить це з Launch Pad 39A у космічному центрі Кеннеді у Флориді, який SpaceX в даний час використовує для проведення запусків Falcon 9. Але звичайно, найстрашніший аспект будь-яких колонізаційних зусиль - це вартість. В даний час, використовуючи сучасні методи, відправити на Марс понад 1 мільйон людей просто недорого.
Використовуючи методи епохи Аполлона як опорний камінь, Маск зазначив, що вартість поїздки на Марс становитиме близько 10 мільярдів доларів на людину - що випливає з того, що сама програма коштувала від 100 до 200 мільярдів доларів (з урахуванням інфляції) і призвела до 12 астронавтів, що ступають на Місяць. Природно, що це занадто високо для створення самоокупної колонії з населенням 1 мільйон.
У результаті Муск заявив, що витрати на перевезення людей на Марс доведеться скоротити на цілих 5 мільйонів відсотків! Бажання Москви знизити витрати, пов'язані з космічними запусками, добре відоме, і саме тому він заснував SpaceX і почав розробляти технології багаторазового використання. Однак витрати потрібно буде знизити до того моменту, коли квиток на Марс коштуватиме приблизно стільки ж, як медіанний будинок - тобто 200 000 доларів - до того, як могли відбутися будь-які поїздки на Марс.
Щодо того, як це можна зробити, окреслено кілька стратегій, багато з яких Муск та космічні агенції, як НАСА, вже активно здійснюють. Вони включають повну можливість повторного використання, коли всі етапи ракети та її вантажного модуля (не лише першого ступеня) повинні бути витяжними та повторно використаними. Заправка по орбіті - це другий засіб, що означало б, що космічному апарату не доведеться перевозити з Землі все необхідне пальне.
На додаток до цього, мав би бути варіант для виробництва палива на Марсі, де космічний корабель зможе заправлятись на Марсі, щоб здійснити поїздку в зворотній бік. Ця концепція була досліджена в минулому під час місячних та марсіанських місій. У випадку Марса наявність атмосферного та замерзлого CO² та води як у ґрунті, так і у полярних крижаних крижах означатиме, що метан, кисень та водневе паливо можуть бути вироблені.
Нарешті, виникає питання про те, який пальне було б найкращим. Як відомо, існують основні варіанти, коли мова йде про - гас (ракетне паливо), водень та метан. Усі вони мають певні переваги і можуть бути виготовлені на місці на Марсі. Але грунтуючись на розбитці між витратами та вигодами, Муск стверджує, що метан був би найбільш рентабельним паливом.
Як завжди, Муск також піднімав питання про терміни та наступні кроки. Це полягало в переході досягнень SpaceX за останнє півтора десятиліття з подальшим описом того, що він сподівається побачити свою компанію в найближчі роки і десятиліття.
Сюди входить розробка першого міжпланетного космічного корабля приблизно за чотири роки, який буде супроводжуватися суборбітальними тестовими польотами. Він навіть натякнув, як космічний корабель може мати комерційне застосування, використовуючи його для швидкого перевезення вантажів по всьому світу. Щодо розвитку бустера, він зазначив, що це був би досить простий процес, оскільки він просто передбачає масштабування існуючих ракет-носіїв Falcon 9.
Крім того, він підрахував, що (якщо припустити, що все пройшло добре) десятирічний часовий проміжок буде достатнім для збору всіх компонентів, щоб це працювало для залучення людей на Марс. Нарешті, але не в останню чергу, він запропонував кілька поглядів на те, що можна досягти за допомогою ІТС поза межами Марса. Як випливає з назви, Муск сподівається коли-небудь здійснити місії до іншого місця в Сонячній системі.
Враховуючи можливості для виробництва пального на місці (завдяки великій кількості водяного льоду), місяці Юпітера та Сатурна були названі як можливе місце призначення. Але поза такими місяцями, як Європа, Енцелад і Титан (про яких згадувалося), навіть напрямки в транснептунській області Сонячної системи були вказані як можливість.
Зважаючи на те, що Плутон також має велику кількість водного льоду на своїй поверхні, Муск заявив, що тут може бути побудовано автозаправне приміщення для обслуговування місій до поясу Койпера та Хмари Оорта. "Я не рекомендував би це для міжзоряних подорожей", - визнав він, - але ця основна система - за умови, що у нас є автозаправні станції - означає повний доступ до всієї більшої сонячної системи ".
Опублікування цього документу, через багато місяців після того, як Муск представив деталі свого плану на щорічній зустрічі IAC, природно спричинив як схвалення, так і скептицизм. Хоча є й такі, хто ставить під сумнів терміни Муска та його здатність виголошувати пропозиції, що містяться в ньому, інші вважають це вирішальним кроком у виконанні давнього бажання Муска бачити, як колонізація Марса відбудеться в цьому столітті.
Для Скотта Хаббарда це є цінним внеском в історію космічних досліджень - те, до чого майбутні покоління зможуть отримати доступ, щоб вони змогли скласти графік історії розвідки Марса - так само, як архівні матеріали НАСА використовуються для вивчення історії посадки на Місяць. Як зауважив:
«На мій погляд, публікація цього документу надає не лише можливості для спільноти, що літає в космосі, читати бачення SpaceX друковано з усіма діаграмами в контексті, але й слугує цінною архівною довідкою для майбутніх досліджень та планування. Моя мета - зробити New Space форумом для публікації нових концепцій розвідки, особливо тих, які пропонують підприємницький шлях для людей, що подорожують у глибокий космос ».
Елону Муску не дивно думати велике і мріяти велике. І хоча багато його пропозицій у минулому не виникали у визначений ним час, ніхто не може сумніватися в тому, що він був зроблений до цих пір. Буде дуже захоплююче побачити, чи зможе він взяти компанію, яку він заснував 15 років тому задля сприяння розвідці Марса, і використовувати її замість того, щоб провести колонізацію!
Оновлення: Муск написав подяку Хаббарду за публікацію і зазначив, що в плані відбудуться деякі "значні зміни в найближчому майбутньому".
І обов'язково перегляньте це відео повного виступу Муска на 67-му щорічному засіданні IAC, люб’язно надавши SpaceX:
