Элон Маск никогда не был тем, чтобы держать свои долгосрочные планы при себе. Помимо разработки многоразовых ракет, электромобилей и революционной солнечной энергетики, он также довольно активно высказывался о создании колонии на Марсе при жизни. Цель здесь - не что иное, как обеспечение выживания человеческой расы путем создания «резервного хранилища» и требует серьезного планирования и архитектуры.
Эти и другие аспекты предложенной Мускусом миссии на Марс были изложены в эссе под названием «Превращение людей в мультипланетные виды», которое было опубликовано в июньском номере журнала за 2017 год. Новое Пространство, Этот документ представляет собой краткое изложение его выступления на 67-й ежегодной конференции Международного астронавтического конгресса, которая проходила с 26 по 30 сентября 2016 года в Гвадалахаре, Мексика.
Бумага была подготовлена Скоттом Хаббардом, профессором-консультантом в Стэнфордском университете и главным редактором Newspace, и включает в себя весь материал и слайды из оригинальной презентации Маск. В нем содержатся мысли Маск о том, как можно было бы осуществить колонизацию Марса в этом столетии и какие проблемы необходимо будет решить.
К ним относятся расходы на отправку людей и полезных грузов на Марс, технические данные о ракете и транспортном средстве, которое должно было совершить поездку, а также возможные разбивки затрат и сроки. Но, конечно, он также затрагивает ключевые философские вопросы - «Зачем идти?» и «Почему Марс?»
Решение этого первого вопроса является одним из наиболее важных аспектов освоения космоса. Помните культовую речь Джона Ф. Кеннеди «Мы выбираем полет на Луну»? Эта речь была не просто декларацией о намерениях, но и оправданием администрации Кеннеди за все время, энергию и деньги, которые она выделяла на программу Apollo. Таким образом, речь Кеннеди подчеркивала прежде всего, почему цель была благородной задачей.
Посмотрев на Марс, Маск произвел аналогичный тон, подчеркивая необходимость выживания и необходимость человечества расширяться в космос. Как он заявил:
«Я думаю, что на самом деле есть два основных пути. История будет раздваиваться по двум направлениям. Один путь - мы останемся на Земле навсегда, и тогда произойдет какое-то возможное событие исчезновения. У меня нет немедленного пророчества о конце света, но в конце концов, как подсказывает история, будет какое-то событие конца света. Альтернатива - стать космической цивилизацией и многопланетарным видом, и я надеюсь, вы согласитесь, что это правильный путь ».
Что касается того, что делает Марс естественным выбором, это было немного сложнее. Конечно, у Марса есть много общего с Землей, поэтому его часто называют «близнецом Земли», что делает его привлекательной целью для научных исследований. Но у этого также есть некоторые довольно резкие различия, которые делают долгосрочное пребывание на поверхности менее привлекательным. Так почему это был бы естественный выбор?
Как объясняет Маск, близость во многом связана с этим. Конечно, Венера ближе к Земле, приблизившись к 41 млн. Км (25 476 219 миль), по сравнению с 56 млн. Км (3 477 787 миль) с Марсом. Но враждебная среда Венеры хорошо документирована и включает в себя сверхплотную атмосферу, достаточно высокие температуры, чтобы расплавить свинец и серно-кислотные дожди! Меркурий слишком горячий и безвоздушный, а спутники Юпитера очень далеки.
Это оставляет нам только два варианта на ближайшее будущее, что касается Маск. Одним из них является Луна, которая, вероятно, будет иметь постоянное поселение в ближайшие годы. Фактически, между ЕКА, НАСА, Роскосмосом и Национальной космической администрацией Китая нет недостатка в планах по строительству лунного форпоста, который станет преемником МКС.
Но по сравнению с Марсом, он менее богат ресурсами, не имеет атмосферы и представляет собой серьезный переход в гравитации (0,165 г по сравнению с 0,376 г) и продолжительность дня (28 дней против 24,5 часов). В этом и заключается главная причина, по которой мы отправляемся на Марс, а именно тот факт, что наши возможности ограничены, и Марс является наиболее похожим на Землю из всех доступных нам тел.
Более того, Маск учитывает тот факт, что колонисты могут начать процесс терраформирования, чтобы со временем сделать его еще более похожим на Землю. Как он говорит (жирный шрифт для акцента):
«На самом деле, теперь мы считаем, что ранний Марс был очень похож на Землю. Фактически, если бы мы могли согреть Марс, у нас снова была бы густая атмосфера и жидкие океаны. Марс примерно в два раза дальше от Солнца, чем Земля, поэтому на нем все еще есть приличный солнечный свет. Немного холодно, но мы можем согреться. У него очень полезная атмосфера, которая, будучи в основном CO2 с небольшим количеством азота и аргона и несколькими другими микроэлементами, означает, что мы можем выращивать растения на Марсе, просто сжимая атмосферу.
«Было бы очень забавно находиться на Марсе, потому что у вас было бы гравитация, составляющая около 37% земной силы, поэтому вы могли бы поднимать тяжелые вещи и связываться вокруг. Кроме того, день удивительно близок к земному. Нам просто нужно изменить население, потому что в настоящее время у нас семь миллиардов человек на Земле и ни одного на Марсе ».
Естественно, ни одна миссия не может произойти без важнейшего транспортного средства. С этой целью Маск использовал ежегодную встречу МАК, чтобы обнародовать планы своей компании по Межпланетной транспортной системе. Обновленная версия Mars Colonial Transporter (о котором Маск начал говорить в 2012 году), ITS будет состоять из двух основных компонентов - многоразового ракетного ускорителя и Межпланетного космического корабля.
Процесс прибытия на Марс с этими компонентами состоит из нескольких этапов. Сначала ракета-носитель и космический корабль взлетают вместе, и космический корабль доставляется на орбиту. Затем, в то время как космический корабль принимает парковочную орбиту, ракета-носитель возвращается на Землю, чтобы перезарядить его танкером. Этот автомобиль такой же конструкции, как и космический корабль, но вместо грузовых отсеков содержит топливные баки.
Затем танкер запускается на орбиту с ракетой-носителем, где он встречается с космическим кораблем и заправляется им для поездки на Марс. В целом, топливный танкер поднимется где-то от трех до пяти раз, чтобы заполнить танки космического корабля, пока он находится на орбите. Маск считает, что время между запуском космического корабля и восстановлением ракеты-носителя может в конечном итоге составить всего 20 минут.
Этот процесс (если Маск получит свой путь) расширится и будет включать несколько космических кораблей, совершающих путешествие на Марс и обратно каждые 26 месяцев (когда Марс и Земля находятся ближе всего друг к другу):
«В конечном итоге на орбите вас ожидают свыше 1000 или более космических кораблей. Следовательно, Марсианский Колониальный Флот массово улетел бы. Имеет смысл загрузить космические корабли на орбиту, потому что у вас есть на это 2 года, а затем вы можете часто использовать ракеты-носители и танкеры, чтобы по-настоящему использовать их повторно. С космическим кораблем вы получаете меньше повторного использования, потому что вы должны учитывать, как долго он продлится - возможно, 30 лет, что может быть, возможно, 12-15 полетов космического корабля максимум ».
С точки зрения структуры ракеты, она будет состоять из усовершенствованной внешней углеродистой волокнистой среды, окружающей топливные баки, которая будет опираться на систему автогенного наддува. Это включает в себя топливо и кислород, газифицируемые через теплообменники в двигателе, которые затем будут использоваться для создания давления в баках. Это гораздо более простая система, чем та, которая в настоящее время используется для ракеты Falcon 9.
Усилитель будет использовать 42 двигателя Raptor, расположенных в концентрических кольцах для создания тяги. С 21 двигателем во внешнем кольце, 14 во внутреннем кольце и семью в центральном кластере, бустер будет иметь расчетную тягу на отрыв 11 793 метрических тонн (13 000 тонн) - 128 мегавьютонов - и вакуумную тягу 12 714 метрических тонн (14 015 тонн) или 138 млн. Это сделало бы его первым космическим кораблем, у которого планка производительности ракеты превышает физический размер ракеты.
Что касается космического корабля, то в конструкциях предусмотрена герметичная секция сверху, а негерметичная секция внизу. Секция под давлением будет вмещать до 100 пассажиров (думал, что Маск надеется в конечном итоге увеличить эту вместимость до 200 человек за поездку), в то время как весь багаж и груз, необходимые для строительства марсианской колонии, будут храниться в секции под давлением ниже.
Что касается самих отсеков экипажа, Маск наверняка проиллюстрировал, как время в них не будет скучным, так как время в пути велико. «Поэтому отсек экипажа или пассажирский отсек настроены так, что вы можете играть в игры с невесомостью - вы можете плавать вокруг», - сказал он. «Там будут кино, лекционные залы, каюты и ресторан. Это будет действительно весело. Вы отлично проведете время! »
Ниже обеих этих секций расположены бак для жидкого кислорода, топливный бак и двигатели космического корабля. Двигатели, которые будут непосредственно прикреплены к регулировочному конусу у основания, будет состоит из внешнего кольца из трех двигателей уровня моря - который будет генерировать 361 секунд удельного импульса (ИЭП) - и внутренний кластер из шести вакуумных двигателей, будет генерировать 382s исп.
Внешность космического корабля также будет оснащена теплозащитным экраном, который будет состоять из того же материала, который SpaceX использует на своем космическом корабле Dragon. Это известно как пропитанный фенолом углеродный аблятор (PICA), который SpaceX находится на их третьей версии. В общей сложности, по оценкам Маск, Межпланетный космический корабль сможет доставить 450 тонн груза на Марс, в зависимости от того, сколько раз танкер может заправить корабль.
И, в зависимости от рандеву Земля-Марс, время прохождения может быть всего 80 дней в одну сторону (при скорости 6 км / с). Но со временем Маск надеется сократить это до 30 дней, что позволило бы создать значительную популяцию на Марсе за относительно короткий промежуток времени. Как указывал Маск, магическое число здесь составляет 1 миллион, что означает количество людей, которое потребуется для создания самоподдерживающейся колонии на Марсе.
Он признал, что это будет серьезной задачей и может длиться до столетия:
«Если вы можете ходить только каждые 2 года и если у вас есть 100 человек на корабль, это 10000 рейсов. Поэтому, по крайней мере, 100 человек за поездку - это правильный порядок, и мы можем в конечном итоге расширить секцию экипажа и, в конечном итоге, принять более 200 или более человек на рейс, чтобы снизить стоимость на человека. Тем не менее, 10000 рейсов - это много рейсов, поэтому в конечном итоге вы бы действительно хотели порядка 1000 кораблей. Чтобы построить до 1000 кораблей, потребуется время. Сколько времени потребуется, чтобы достичь этого порога в миллион человек, с того момента, когда первый корабль отправится на Марс, вероятно, будет где-то между 20 и 50 всего рандеву на Марс - так что потребуется 40–100 лет, чтобы полностью достичь самообладания. поддержание цивилизации на Марсе ».
Когда ITS будет готов к запуску, он будет делать это с Launch Pad 39A в Космическом Центре им. Кеннеди во Флориде, который SpaceX в настоящее время использует для запуска Falcon 9. Но, конечно, самый страшный аспект любых усилий по колонизации - это стоимость. В настоящее время и с использованием существующих методов отправка на Марс более 1 миллиона человек просто не возможна.
Используя методы эпохи Аполлона в качестве пробного камня, Маск указал, что стоимость поездки на Марс будет составлять около 10 миллиардов долларов на человека - это связано с тем, что сама программа стоит от 100 до 200 миллиардов долларов (с учетом инфляции) и приводит к 12 космонавтов ступают на Луну. Естественно, это слишком много для создания самодостаточной колонии с населением в 1 миллион человек.
В результате Маск заявил, что стоимость транспортировки людей на Марс должна быть сокращена на целых 5 миллионов процентов! Желание Маск снизить расходы, связанные с космическими запусками, хорошо известно, и именно по этой причине он основал SpaceX и начал разработку технологии многократного использования. Однако расходы должны быть снижены до такой степени, что билет на Марс будет стоить примерно столько же, сколько и средний дом, то есть 200 000 долларов, прежде чем могут произойти какие-либо поездки на Марс.
Что касается того, как это можно сделать, намечено несколько стратегий, многие из которых Маск и космические агентства, такие как НАСА, уже активно проводят. Они включают в себя полную возможность многократного использования, когда все ступени ракеты и ее грузовой модуль (а не только первая ступень) должны быть доступны для повторного использования. Заправка на орбите - это второе средство, которое означает, что космический корабль не должен был бы нести все необходимое топливо с Земли.
Вдобавок ко всему, должен быть вариант «Производство топлива» на Марсе, где космический корабль сможет заправиться на Марсе, чтобы совершить обратный рейс. Эта концепция была исследована в прошлом для лунных и марсианских миссий. А в случае Марса присутствие атмосферного и замерзшего CO 2, а также воды как в почве, так и в полярных ледяных шапках, будет означать, что метан, кислород и водородное топливо могут быть произведены.
Наконец, возникает вопрос о том, какое топливо будет лучшим. В его нынешнем виде существуют базовые варианты, когда речь идет о керосине (ракетном топливе), водороде и метане. Все они имеют определенные преимущества и могут быть изготовлены на месте на Марсе. Но, основываясь на соотношении затрат и выгод, Маск утверждает, что метан будет наиболее экономически эффективным топливом.
Как всегда, Маск также поднял вопрос о сроках и дальнейших шагах. Это состояло из краткого изложения достижений SpaceX за последние полтора десятилетия, за которым последовало описание того, что он надеется увидеть в своей компании в ближайшие годы и десятилетия.
К ним относится разработка первого Межпланетного космического корабля примерно через четыре года, за которым последуют суборбитальные испытательные полеты. Он даже намекнул, как космический корабль может иметь коммерческое применение, будучи использованным для быстрой перевозки грузов по всему миру. Что касается разработки бустера, он указал, что это будет относительно простой процесс, поскольку он просто включает в себя расширение существующего бустера Falcon 9.
Кроме того, он подсчитал, что (при условии, что все идет хорошо) будет достаточно десятилетнего периода времени, чтобы собрать все компоненты вместе, чтобы это работало для доставки людей на Марс. Наконец, что не менее важно, он предложил некоторые проблески того, что может быть достигнуто с помощью ITS за пределами Марса. Как следует из названия, Маск надеется когда-нибудь провести миссии в другое место в Солнечной системе.
Учитывая возможности производства топлива на месте (благодаря обилию водяного льда), спутники Юпитера и Сатурна были упомянуты в качестве возможного пункта назначения. Но помимо лун, таких как Европа, Энцелад и Титан (все они были упомянуты), даже места назначения в транс-нептунском регионе Солнечной системы были указаны как возможные.
Учитывая, что на Плутоне также имеется изобилие водяного льда на поверхности, Маск утверждал, что здесь можно построить заправочную базу для обслуживания миссий в Поясе Койпера и Облаке Оорта. «Я бы не рекомендовал это для межзвездных путешествий, - признался он, - но эта базовая система - при условии, что у нас есть заправочные станции - означает полный доступ ко всей большей солнечной системе».
Публикация этой статьи спустя много месяцев после того, как Маск представил подробности своего плана на ежегодной встрече МАК, естественно, вызвала одобрение и скептицизм. В то время как есть те, кто ставит под сомнение сроки Маск и его способность выполнять предложения, содержащиеся в нем, другие видят в этом решающий шаг в реализации давнишнего желания Маск увидеть, как колонизация Марса произойдет в этом столетии.
Для Скотта Хаббарда это служит ценным вкладом в историю освоения космоса, к которому будущие поколения смогут получить доступ, чтобы они могли составить карту истории исследования Марса - во многом таким же образом архивные материалы НАСА используются для изучения истории. посадки на Луну. Как он отметил:
«На мой взгляд, публикация этого документа дает не только возможность космическому сообществу прочесть видение SpaceX в печатном виде со всеми графиками в контексте, но также служит ценным архивным справочным материалом для будущих исследований и планирования. Моя цель - сделать New Space форумом для публикации новых концепций исследования, особенно тех, которые предлагают предпринимательский путь для людей, путешествующих в дальний космос ».
Элон Маск не привык думать о большом и мечтать о большом. И хотя многие из его предложений в прошлом не были реализованы в сроки, которые он первоначально определил, никто не может сомневаться в том, что он уже доставлен. Будет очень интересно увидеть, сможет ли он взять компанию, которую он основал 15 лет назад, для содействия исследованию Марса, и использовать ее вместо этого, чтобы возглавить усилия по колонизации!
Обновить: Маск написал в Твиттере свою благодарность Хаббарду за публикацию и указал, что в ближайшее время в план будут внесены «серьезные изменения».
И обязательно посмотрите это видео с полной речью Маск на 67-й ежегодной конференции IAC, любезно предоставленной SpaceX:
