Елон Мъск никога не е бил човек, който да задържи дългосрочните си планове за себе си. Освен разработването на ракети за многократна употреба, електрически автомобили и революцията в слънчевата енергия, той също е доста гласен за създаването на колония на Марс в рамките на живота си. Целта тук е нищо по-малко от осигуряване на оцеляването на човешката раса чрез създаване на „резервно местоположение“ и изисква сериозно планиране и архитектура.
Тези и други аспекти на предложената мисия на Мъск до Марс бяха очертани в есе, озаглавено „Да превърнем хората в многопланетни видове“, публикувано в броя на списанието за юни 2017 г. Ново пространство, Документът е обобщение на презентацията, която той направи на 67-ата годишна среща на Международния конгрес по космонавтика, която се проведе от 26 до 30 септември 2016 г. в Гвадалахара, Мексико.
Документът е изготвен от Скот Хъбърд, професор-консултант в Станфордския университет и главен редактор на NewSpace, и включва целия материал и слайдове от оригиналното представяне на Мъск. В него се съдържат мислите на Мъск за това как колонизацията на Марс може да бъде осъществена през този век и какви проблеми трябва да бъдат решени.
Те включват разходите за изпращане на хора и полезен товар до Марс, техническите подробности за ракетата и превозното средство, които биха направили пътуването, както и възможните разбивки на разходите и сроковете. Но разбира се, той адресира и основните философски въпроси - „Защо да отида?“ и "Защо Марс?"
Разглеждането на този първи въпрос е един от най-важните аспекти на космическото изследване. Спомняте ли си емблематичната реч на Джон Ф. Кенеди „Ние избираме да отидем на Луната“? Далеч не беше само декларация за намерение, тази реч беше оправдание от администрацията на Кенеди за цялото време, енергия и пари, които тя отделяше за програмата на Аполон. Като такава речта на Кенеди подчерта преди всичко друго защо целта беше благородно начинание.
Поглеждайки към Марс, Мъск постигна подобен тон, подчертавайки оцеляването и необходимостта на човечеството да се разшири в космоса. Както той заяви:
„Мисля, че наистина има два основни пътя. Историята ще се раздвоява в две посоки. Единият път е да останем на Земята завинаги и тогава ще има някакво евентуално събитие на изчезване. Нямам незабавно предсказание за съдния ден, но в крайна сметка, историята подсказва, ще има някакво събитие в съдния ден. Алтернативата е да се превърне в космическа цивилизация и многопланетен вид, който се надявам да се съгласите, че това е правилният път. “
Що се отнася до това, което прави Марс естествен избор, това беше малко по-трудна продажба. Признат, Марс има много прилики със Земята - затова често го наричат „Земният близнак“ - което го прави дразнеща цел за научни изследвания. Но той има и някои доста големи разлики, поради които дългосрочният престой на повърхността изглежда не толкова привлекателен. Така че защо би бил естественият избор?
Както обяснява Мъск, близостта има много общо с това. Разбира се, Венера е по-близо до Земята, като се доближава до 41 милиона км (25 476 219 мили), в сравнение с 56 милиона км (3,4796,787 мили) с Марс. Но враждебната среда на Венера е добре документирана и включва супер плътна атмосфера, температури, горещи за стопяване на олово и сярна киселина! Меркурий е прекалено горещ и безвъздушен, а луните на Йовиан са много далеч.
Това ни оставя само два варианта за близкото бъдеще, що се отнася до Мъск. Едната е Луната, която вероятно ще има постоянно селище върху нея през следващите години. Всъщност между ESA, НАСА, Роскосмос и Националната космическа администрация на Китай не липсват планове за изграждане на лунен аванпост, който ще служи като приемник на МКС.
Но в сравнение с Марс, той е по-малко богат на ресурси, няма атмосфера и представлява основен преход по отношение на гравитацията (0,165 г в сравнение с 0,376 г) и продължителността на деня (28 дни срещу 24,5 часа) са загрижени. В това се крие най-голямата причина да отидем на Марс, което е фактът, че нашите възможности са ограничени и Марс е най-подобен на Земята от всички тела, които в момента са достъпни за нас.
Нещо повече, Мъск отчита факта, че колонистите могат да започнат стартирането на процеса на тераформиране, за да го направят още по-подобен на Земята във времето. Както той заявява (удебелено добавено за акцент):
„Всъщност сега вярваме, че ранният Марс много приличаше на Земята. Всъщност, ако можехме да загреем Марс, отново щяхме да имаме гъста атмосфера и течни океани. Марс е на около половината по-далеч от Слънцето, колкото Земята, така че все още има прилична слънчева светлина. Малко е студено, но можем да го затоплим. Той има много полезна атмосфера, която, предимно CO2 с малко азот и аргон и няколко други микроелемента, означава, че можем да отглеждаме растения на Марс само чрез компресиране на атмосферата.
„Би било доста забавно да бъдеш на Марс, защото ще имаш гравитация, която е около 37% от тази на Земята, така че ще можеш да повдигаш тежки неща и да се вържеш наоколо. Освен това денят е забележително близък до този на Земята. Просто трябва да променим популацията, защото в момента имаме седем милиарда души на Земята и никой на Марс. "
Естествено, не може да се очаква, че мисията ще се случи без всичко важно. За тази цел Мъск използва годишната среща на IAC, за да разкрие плановете на своята компания за междупланетарната транспортна система. Обновена версия на Mars Colonial Transporter (за която Мъск започна да говори през 2012 г.), ITS ще се състои от два основни компонента - ракетно усилващо устройство за многократна употреба и междупланетен космически кораб.
Процесът за стигане до Марс с тези компоненти включва няколко стъпки. Първо, ракетният бустер и космическият кораб излитат заедно и космическият кораб се извежда в орбита. На следващо място, докато космическият кораб поеме орбита за паркиране, бустерът се връща на Земята, за да бъде презареден с танкера. Това превозно средство е със същия дизайн като космическия кораб, но съдържа горивни резервоари вместо товарни площи.
След това танкерът е изстрелян в орбита с бустера, където ще се събира с космическия кораб и ще го зарежда за пътуване до Марс. Като цяло бензиновият танкер ще излезе нагоре от три до пет пъти, за да напълни резервоарите на космическия кораб, докато е в орбита. Мъск изчислява, че времето на оборота между изстрелването на космическия кораб и извличането на бустерите в крайна сметка може да бъде едва 20 минути.
Този процес (ако Мъск пое по пътя си) би се разширил, за да включва множество космически кораби, правещи пътуването до и от Марс на всеки 26 месеца (когато Марс и Земята са най-близо една до друга):
„В крайна сметка ще имате над 1000 или повече космически кораба, които чакат в орбита. Следователно флотът на Марсовия колониал щеше да замине масово. Има смисъл да заредите космическите кораби в орбита, тъй като имате 2 години да го направите и тогава можете да използвате често бустера и танкера, за да получите много тежка повторна употреба от тях. С космическия кораб получавате по-малко повторно използване, тъй като трябва да помислите колко дълго ще продължи - може би 30 години, което може да е може би 12–15 полета на космическия кораб. “
По отношение на структурата на ракетата тя ще се състои от усъвършенствани въглеродни влакна отвън, заобикалящи горивни резервоари, които ще разчитат на автогенна система за налягане. Това включва горивото и кислорода да се газифицират чрез топлообмен в двигателя, който след това да се използва за налягане на резервоарите. Това е много по-проста система от тази, която в момента се използва за ракета Falcon 9.
Бустерът ще използва 42 двигателя Raptor, разположени в концентрични пръстени, за да генерира тяга. С 21 двигателя във външния пръстен, 14 във вътрешния пръстен и седем в централен клъстер, бустерът ще има приблизителна тяга при издигане от 11 793 метрични тона (13 000 тона) - 128 мегаНютона - и вакуумна тяга от 12 714 метрични тона (14,015 тона), или 138 MN. Това би направило първия космически кораб, където лентата за изпълнение на ракетата надвишава физическия размер на ракетата.
Що се отнася до космическия кораб, дизайните изискват секция под налягане в горната част с раздела без налягане под него. Секцията под налягане би могла да побере до 100 пътници (смята Мъск, че в крайна сметка ще увеличи този капацитет до 200 души на пътуване), докато целият багаж и товар, необходими за изграждането на марсианската колония, ще се съхраняват в секцията без налягане.
Що се отнася до самите отделения на екипажа, Мъск със сигурност е илюстрирал как времето в тях няма да е скучно, тъй като времето за транзит е дълго. „Следователно купето за екипаж или отделението за пътници е настроено така, че да можете да правите игри с нулева гравитация - можете да плавате наоколо“, каза той. „Ще има филми, лекционни зали, каюти и ресторант. Ще бъде наистина забавно да отида. Ще се забавлявате чудесно! ”
Под двата тези раздела се намират резервоарът за течен кислород, резервоарът за гориво и двигателите на космически кораби. Двигателите, които биха били директно прикрепени към тягата на конуса в основата, ще се състоят от външен пръстен от три двигателя на морското ниво - който би генерирал 361 секунди специфичен импулс (Isp) - и вътрешен куп от шест вакуумни двигателя, които би генерирал 382s Isp.
Външността на космическия кораб също ще бъде снабдена с радиатор, който ще бъде съставен от същия материал, който SpaceX използва на космическия си кораб Dragon. Това е известно като фенолен импрегниран въглероден аблатор (PICA), който SpaceX е в третата им версия на. Общо Мъск изчислява, че междупланетарният космически кораб ще може да превози 450 тона товари до Марс, в зависимост от това колко пъти танкерът може да напълни кораба.
И, в зависимост от рандевуто Земя-Марс, времето за транзит може да бъде само 80 дни еднопосочно (като се изчислява за скорост от 6 км / с). Но с времето Мъск се надява да намали това до само 30 дни, което би позволило да се установи значително население на Марс за сравнително кратко време. Както Мъск посочи, магическото число тук в 1 милион, което означава броят на хората, необходими за създаването на самоподдържаща се колония на Марс.
Той призна, че това би било голямо предизвикателство и би могъл да стигне цял век:
„Ако можете да ходите само на всеки 2 години и ако имате 100 души на кораб, това е 10 000 пътувания. Следователно, най-малко 100 души на пътуване са правилната величина и може да завършим разширяването на екипажната част и в крайна сметка да вземем повече от 200 или повече души на полет, за да намалим цената на човек. Въпреки това, 10 000 полета са много полети, така че в крайна сметка наистина бихте искали от порядъка на 1000 кораба. Ще отнеме известно време, за да се построят до 1000 кораба. Колко време ще отнеме достигането на този праг за милион души, от точката, в която първият кораб отива до Марс, вероятно ще бъде някъде между 20 и 50 общо събрание на Марс - така че ще са необходими 40–100 години, за да се постигне напълно самостоятелно поддържане на цивилизацията на Марс. "
Когато ITS е готов да стартира, това ще направи от Launch Pad 39A в космическия център на Кенеди във Флорида, който SpaceX в момента използва за провеждане на стартиране на Falcon 9. Но разбира се, най-страшният аспект на всяко усилие за колонизация е цената. Понастоящем и използвайки съвременни методи, изпращането на повече от 1 милион души на Марс просто не е достъпно.
Използвайки методите от епохата на Аполон като камък, Мъск посочи, че разходите за отиване до Марс ще бъдат около 10 милиарда долара на човек - което се извлича от факта, че самата програма струва между 100 и 200 милиарда долара (коригиране на инфлацията) и води до 12 астронавти, стъпващи на Луната. Естествено, това е твърде голямо, за да се създаде самоподдържаща се колония с население от 1 милион.
В резултат Мъск заяви, че разходите за превоз на хора до Марс ще трябва да бъдат намалени с огромните 5 милиона процента! Желанието на Мъск да намали разходите, свързани с космическите изстрелвания, е добре известно и е причината той да основа SpaceX и да започне да разработва технология за многократна употреба. Разходите обаче трябва да бъдат намалени до точката, в която билетът до Марс ще струва приблизително същото като средната къща - т.е. 200 000 долара - преди да може да се случи пътуване до Марс.
Що се отнася до това как може да се направи, са очертани няколко стратегии, много от които Мъск и космически агенции като НАСА вече активно преследват. Те включват пълна повторна използваемост, при която всички етапи на ракетата и нейният товарен модул (не само първият етап) трябва да бъдат извлечени и многократно използвани. Зареждането с гориво в орбита е второ средство, което би означавало, че космическият кораб няма да трябва да носи цялото необходимо гориво със себе си от Земята.
На всичкото отгоре трябва да има опция за производство на гориво на Марс, където космическият кораб ще може да се зарежда на Марс, за да извърши връщането. Тази концепция е изследвана в миналото за лунни и марсиански мисии. И в случая на Марс, наличието на атмосферен и замръзнал CO² и вода както в почвата, така и в полярните ледени шапки, би означавало, че всички метан, кислород и водородно гориво могат да бъдат произведени.
И накрая, стои въпросът кое гориво би било най-доброто. Както изглежда, има основни възможности за избор - керосин (ракетно гориво), водород и метан. Всички те представляват определени предимства и могат да бъдат произведени на място на Марс. Но въз основа на разбивка на разходите и ползите, Мъск твърди, че метанът би бил най-изгодното гориво.
Както винаги, Мъск също повдигна въпроса за сроковете и следващите стъпки. Това се състоеше от завръщане на постиженията на SpaceX през последното десетилетие и половина, последвано от очертания на това, което той се надява да види неговата компания през следващите години и десетилетия.
Те включват разработването на първия междупланетен космически кораб след около четири години, който ще бъде последван от суборбитални тестови полети. Той дори намекна как космическият кораб може да има търговски приложения, като се използва за бързо транспортиране на товари по целия свят. Що се отнася до разработването на усилвателя, той посочи, че това ще бъде сравнително лесен процес, тъй като той просто включва мащабиране на съществуващия усилвател Falcon 9.
Отвъд това той прецени, че (ако приемем, че всичко върви добре) десетгодишен период от време би бил достатъчен за обединяването на всички компоненти, така че да работи за извеждането на хората на Марс. И накрая, но не на последно място, той предложи някои поглед върху това, което може да се постигне с ИТС отвъд Марс. Както подсказва името, Мъск се надява някой ден да проведе мисии до друга дестинация в Слънчевата система.
Като се има предвид възможностите за производство на място на гориво (благодарение на изобилието от воден лед), луните както на Юпитер, така и на Сатурн бяха посочени като възможна дестинация. Но отвъд луни като Европа, Енцелад и Титан (за които всички бяха споменати), дори дестинации в транснептунския регион на Слънчевата система бяха посочени като възможност.
Като се има предвид, че Плутон също има изобилие от воден лед на повърхността си, Мъск твърди, че тук може да се изгради депа за зареждане с гориво, за да обслужва мисии до пояса на Койпер и облака Оорт. "Не бих препоръчал това за междузвездни пътувания", призна той, "но тази основна система - при условие че имаме бензиностанции по пътя - означава пълен достъп до цялата по-голяма слънчева система."
Публикуването на този документ, много месеца след като Мъск представи подробностите на своя план на годишната среща на IAC, естествено породи както одобрение, така и скептицизъм. Докато има такива, които биха поставили под въпрос сроковете на Мъск и неговата способност да изпълнява предложенията, съдържащи се в него, други го разглеждат като решаваща стъпка към осъществяването на дългогодишното желание на Мъск да се види колонизацията на Марс през този век.
За Скот Хъбърд, той служи като ценен принос към историята на космическите проучвания - нещо, до което бъдещите поколения ще могат да получат достъп, така че да могат да начертаят историята на проучването на Марс - почти по същия начин, по който архивните материали на НАСА се използват за изучаване на историята на кацането на Луната. Както отбеляза:
„Според мен публикуването на този документ предоставя не само възможност на общността, която плава в пространството, да прочете визията на SpaceX в печат с всички диаграми в контекста, но и служи като ценна архивна справка за бъдещи проучвания и планиране. Моята цел е да направя New Space форум за публикуване на нови концепции за изследване, особено тези, които предполагат предприемачески път за хората, пътуващи в дълбокото пространство. "
Илън Мъск не е чужд да мисли голямо и да мечтае голямо. И макар много от неговите предложения в миналото да не са се появили в определения от него период, никой не може да се съмнява, че той е бил доставен досега. Ще бъде много вълнуващо да се види дали той може да поеме компанията, която е основал преди 15 години, за да насърчи изследването на Марс, и да го използва вместо това да води усилия за колонизация!
Update: Мъск туитира своята благодарност на Хъбърд за публикацията и посочи, че има някои „големи промени в плана, които предстоят скоро“.
И не забравяйте да разгледате това видео на пълната реч на Мъск на 67-ата годишна среща на IAC, с любезното съдействие на SpaceX:
