Elons Musks nekad nav bijis viens, kurš savus ilgtermiņa plānus paturētu pie sevis. Papildus daudzkārt izmantojamu raķešu, elektrisko automašīnu un revolucionāras saules enerģijas izstrādei, viņš savas dzīves laikā ir arī diezgan atsaucīgs par kolonijas izveidošanu uz Marsa. Mērķis šeit nav nekas cits kā nodrošināt cilvēces izdzīvošanu, izveidojot “rezerves vietu”, un tas prasa nopietnu plānošanu un arhitektūru.
Šie un citi Muska ierosinātās misijas uz Marsu aspekti tika ieskicēti esejā ar nosaukumu “Padarīt cilvēku par daudzplanētu sugu”, kas tika publicēts žurnāla 2017. gada jūnija numurā Jauna telpa. Šis raksts ir kopsavilkums par viņa uzstāšanos Starptautiskā astronautikas kongresa 67. gadskārtējā sanāksmē, kas notika no 2016. gada 26. līdz 30. septembrim Gvadalaharā, Meksikā.
Rakstu sagatavoja Skots Hubbards, Stenfordas universitātes konsultējošais profesors un NewSpace, un tajā ir iekļauts viss materiāls un slaidi no Muska oriģinālās prezentācijas. Tajā iekļautas Muska domas par to, kā šajā gadsimtā varētu tikt veikta Marsa kolonizācija un kādi jautājumi būtu jārisina.
Tie ietver izmaksas par cilvēku un kravas nosūtīšanu uz Marsu, raķetes un transportlīdzekļa tehnisko informāciju, kas būtu ceļojuma pamatā, kā arī iespējamo izmaksu sadalījumu un grafikus. Bet, protams, viņš pievēršas arī galvenajiem filozofiskajiem jautājumiem - “Kāpēc iet?” un “Kāpēc Mars?”
Šī pirmā jautājuma risināšana ir viens no vissvarīgākajiem kosmosa izpētes aspektiem. Vai atceraties Džona F. Kenedija ikonisko runu “Mēs izvēlamies doties uz Mēnesi”? Tā kā tā bija tikai nodomu deklarācija, šī runa bija Kenedija administrācijas attaisnojums tam visu laiku, enerģiju un naudu, ko tā apņēmās veikt Apollo programmai. Kā tāds Kenedija runā galvenokārt tika uzsvērts, kāpēc mērķis bija cēls pasākums.
Skatoties uz Marsu, Mūkss skanēja līdzīgā tonī, uzsverot izdzīvošanu un cilvēces vajadzību izplesties kosmosā. Kā viņš teica:
“Es domāju, ka tiešām ir divi galvenie ceļi. Vēsture sadalīsies divos virzienos. Viens ceļš ir tāds, ka mēs paliekam uz Zemes mūžīgi, un tad notiks kāds no iespējamiem izzušanas gadījumiem. Man nav tūlītēju Pastardienas pareģojumu, taču, kā liecina vēsture, būs kāds Pastardienas notikums. Alternatīva ir kļūt par kosmosu nesošu civilizāciju un daudzplanētu sugām, kurai es ceru, ka jūs piekritīsit, ir pareizais ceļš. ”
Runājot par to, kas padara Marsu par dabisku izvēli, tas bija nedaudz grūtāks pārdošanas darījums. Piešķirts, ka Marsam ir daudz līdzību ar Zemi - tāpēc to bieži sauc par “Earth’s Twin” - tas padara to par kārdinošu zinātnisko pētījumu mērķi. Bet tai ir arī dažas diezgan krasas atšķirības, kas ilgtermiņa uzturēšanos uz virsmas padara mazāk pievilcīgu. Tad kāpēc tā būtu dabiska izvēle?
Kā skaidro Musks, tuvumam ar to ir daudz sakara. Protams, Venera ir tuvāk Zemei, sasniedzot pat 41 miljonu km (25 476 219 jūdzes), salīdzinot ar 56 miljoniem km (3,4796,787 jūdzes) ar Marsu. Bet Venēras naidīgā vide ir labi dokumentēta, un tajā ietilpst īpaši blīva atmosfēra, pietiekami karsta temperatūra, lai izkausētu svinu un sērskābes lietus! Dzīvsudrabs ir pārāk karsts un bezgaisa, un Jovian pavadoņi ir ļoti tālu.
Tas mums atstāj tikai divas iespējas tuvākajā nākotnē, ciktāl tas attiecas uz Musku. Viens no tiem ir Mēness, kuram tuvākajos gados, iespējams, būs pastāvīga apmetne. Faktiski starp EKA, NASA, Roscosmos un Chines Nacionālo kosmosa pārvaldi netrūkst plānu izveidot Mēness priekšposteni, kas kalpos par ISS pēcteci.
Bet, salīdzinot ar Marsu, tas ir mazāk bagāts ar resursiem, tam nav atmosfēras un tas pārstāv nozīmīgu pāreju līdz gravitācijai (0,165 km) g salīdzinot ar 0,376 g) un dienas garumu (28 dienas pret 24,5 stundām). Šeit ir vislielākais iemesls doties uz Marsu, un tas ir fakts, ka mūsu iespējas ir ierobežotas un Marss ir Zemei līdzīgākais no visiem ķermeņiem, kuri mums šobrīd ir pieejami.
Turklāt Musks pieļauj faktu, ka kolonisti varētu sākt uzsākt teritorijas veidošanas procesu, lai laika gaitā tas būtu vēl līdzīgāks Zemei. Kā viņš saka (treknrakstā pievienots uzsvars):
“Patiesībā mēs tagad uzskatām, ka agrīnais Marss bija līdzīgs Zemei. Faktiski, ja mēs varētu sasildīt Marsu, mums atkal būtu bieza atmosfēra un šķidri okeāni. Marss ir apmēram uz pusi tik tālu no Saules, cik Zeme, tāpēc tam joprojām ir pienācīga saules gaisma. Tas ir nedaudz auksts, bet mēs to varam sasildīt. Tai ir ļoti noderīga atmosfēra, kas galvenokārt ir CO2 ar dažiem slāpekļa un argona un dažiem citiem mikroelementiem, un tas nozīmē, ka mēs varam audzēt augus uz Marsa, tikai saspiežot atmosfēru.
“Būtu diezgan jautri atrasties uz Marsa, jo jums būtu smaguma spēks, kas ir aptuveni 37% no Zemes, tāpēc jūs varētu pacelt smagas lietas un piesiet apkārt. Turklāt šī diena ir ļoti tuvu Zemei. Mums vienkārši jāmaina populācijas, jo šobrīd uz Zemes ir septiņi miljardi cilvēku, bet uz Marsa nav neviena. ”
Protams, nevar gaidīt, ka kāda misija notiks bez visiem svarīgā transporta līdzekļa. Šajā nolūkā Musks izmantoja ikgadējo IAC sanāksmi, lai atklātu sava uzņēmuma plānus par Starpplanētu transporta sistēmu. Atjauninātā Mars Colonial Transporter versija (par kuru Musk sāka runāt 2012. gadā), ITS sastāvēs no diviem galvenajiem komponentiem - atkārtoti izmantojama raķešu pastiprinātāja un Starpplanētu kosmosa kuģa.
Ar šīm sastāvdaļām nokļūšana Marsā ir saistīta ar dažiem soļiem. Pirmkārt, raķešu pastiprinātājs un kosmosa kuģis paceļas kopā un kosmosa kuģis tiek nogādāts orbītā. Pēc tam, kamēr kosmosa kuģis uzņemas stāvēšanas orbītu, pastiprinātājs atgriežas uz Zemes, lai to varētu pārkraut ar tankkuģa kuģi. Šis transporta līdzeklis ir tāds pats kā kosmosa kuģa dizains, bet kravas zonu vietā tajā ir degvielas tvertnes.
Pēc tam tankkuģis ar pastiprinātāju tiek palaists orbītā, kur tas satiksies ar kosmosa kuģi un uzpildīs to braucienam uz Marsu. Kopumā tankkuģis ar propelentu pacelsies trīs reizes līdz piecas reizes, lai piepildītu kosmosa kuģa tvertnes, kamēr tas atrodas orbītā. Musks lēš, ka apgrozījuma laiks starp kosmosa kuģa palaišanu un revakcinācijas atgūšanu galu galā varētu būt tik mazs - 20 minūtes.
Šis process (ja Musk nokļūs ceļā) paplašinātos, iekļaujot vairākus kosmosa kuģus, kas ik pēc 26 mēnešiem dotos ceļojumā uz un no Marsa (kad Marss un Zeme atrodas vistuvāk viens otram):
“Jums galu galā orbītā gaidītu vairāk nekā 1000 vai vairāk kosmosa kuģu. Tādējādi Marsa koloniālo flote izlidotu masveidā. Ir jēga ielādēt kosmosa kuģus orbītā, jo jums tas ir atlicis 2 gadu laikā, un tad jūs varat bieži izmantot pastiprinātāju un tankkuģi, lai no tiem patiešām izmantotu smagu. Izmantojot kosmosa kuģi, jūs saņemat mazāk atkārtotas izmantošanas, jo jums ir jāapsver, cik ilgs būs tā ilgums - varbūt 30 gadi, kas varētu būt, iespējams, maksimāli 12–15 kosmosa kuģa lidojumi. ”
Raķetes struktūras ziņā to veidotu uzlabotas oglekļa šķiedras apkārtējās degvielas tvertnes, kas balstītos uz autogēno spiediena sistēmu. Tas nozīmē, ka degviela un skābeklis tiek gazificēts, izmantojot motora siltummaiņus, kurus pēc tam izmantos tvertņu spiediena paaugstināšanai. Šī ir daudz vienkāršāka sistēma nekā tā, kas šobrīd tiek izmantota Falcon 9 raķetei.
Lai pastiprinātu vilkmi, pastiprinātājs izmantotu 42 Raptor motorus, kas izvietoti koncentriskos gredzenos. Ja 21 dzinējs atrodas ārējā gredzenā, 14 - iekšējā gredzenā un septiņi - centrālajā klasterī, pastiprinātāja paredzamā pacelšanās vilkme ir 11 793 metriskās tonnas (13 000 tonnas) - 128 MegaNewtons - un vakuuma vilce - 12 714 metriskā. tonnu (14 015 tonnas) jeb 138 MN. Tas padarītu to par pirmo kosmosa kuģi, kurā raķetes veiktspējas josla pārsniedz raķetes fizisko lielumu.
Attiecībā uz kosmosa kuģi dizainparaugi prasa, lai augšdaļā būtu paaugstināta spiediena sekcija, zem tās - zem spiediena. Sadaļā ar spiedienu varētu ietilpt līdz 100 pasažieriem (domāja, ka Musks galu galā palielina šo ietilpību līdz 200 cilvēkiem vienā braucienā), bet visa bagāža un krava, kas nepieciešama Marsa kolonijas izveidošanai, tiktu turēta zem spiediena esošajā sadaļā.
Runājot par pašiem apkalpes nodalījumiem, Musks noteikti parādīja, kā laiks tajos nebūs garlaicīgs, jo tranzīta laiks ir ilgs. "Tāpēc apkalpes nodalījums vai pasažieru nodalījums ir izveidots tā, lai jūs varētu spēlēt nulles smaguma spēles - jūs varat peldēt apkārt," viņš teica. “Būs filmas, lekciju zāles, kajītes un restorāns. Būs tiešām jautri iet. Jums būs lieliski pavadīts laiks! ”
Zem abām šīm sekcijām atrodas šķidrā skābekļa tvertne, degvielas tvertne un kosmosa kuģu dzinēji. Dzinēji, kas būtu tieši piestiprināti pie vilces konusa pamatnē, sastāvētu no trīs jūras līmeņa dzinēju ārējā gredzena - kas ģenerētu 361 sekundes īpatnējā impulsa (Isp) - un sešu vakuuma motoru iekšējā klastera, kas radītu 382s ISP.
Kosmosa kuģa ārpuse tiks arī aprīkota ar siltuma aizsegu, kas tiks izgatavots no tā paša materiāla, kuru SpaceX izmanto uz sava Dragon kosmosa kuģa. Tas ir pazīstams kā ar fenolu piesūcināts oglekļa ablators (PICA), kura SpaceX ir viņu trešajā versijā. Kopumā Musks lēš, ka Starpplanētu kosmosa kuģis spēs pārvadāt 450 tonnas kravas uz Marsu atkarībā no tā, cik reizes tankkuģis var uzpildīt kuģi.
Un, atkarībā no Zemes-Marsa satikšanās, tranzīta laiks varētu būt tikai 80 dienas vienā virzienā (norādot ātrumu 6km / s). Bet ar laiku Musks cer to samazināt līdz tikai 30 dienām, kas dotu iespēju relatīvi īsā laikā izveidot lielu Marsa populāciju. Kā norādīja Musks, burvju skaits šeit ir 1 miljons, kas nozīmē cilvēku skaitu, kas nepieciešams, lai Marsā izveidotu patstāvīgu koloniju.
Viņš atzina, ka tas būs liels izaicinājums, un tas varētu notikt pat gadsimta garumā:
“Ja jūs varat doties tikai reizi 2 gados un ja uz kuģa ir 100 cilvēki, tas ir 10 000 braucienu. Tāpēc vismaz 100 cilvēki vienā braucienā ir pareiza lieluma secība, un mēs varam galu galā paplašināt apkalpes daļu un galu galā uzņemt vairāk, piemēram, 200 vai vairāk cilvēku vienā lidojumā, lai samazinātu izmaksas uz vienu cilvēku. Tomēr 10 000 lidojumi ir daudz lidojumu, tāpēc galu galā jūs patiešām gribētu 1000 kuģu secībā. Būtu vajadzīgs laiks, lai uzbūvētu līdz 1000 kuģiem. Cik ilgs laiks būtu vajadzīgs, lai sasniegtu šī miljona cilvēku slieksni, sākot no brīža, kad pirmais kuģis dodas uz Marsu, iespējams, būtu kaut kur no 20 līdz 50 kopējais Marsa satikšanās laiks - tātad pilnīgas pašsajūtas sasniegšanai būtu nepieciešami 40–100 gadi. civilizācijas uzturēšana uz Marsa. ”
Kad ITS būs gatavs palaišanai, tas tiks darīts no Launch Pad 39A Kenedija kosmosa centrā Floridā, kuru SpaceX šobrīd izmanto, lai veiktu Falcon 9 palaišanu no plkst. Bet, protams, visbīstamākais visu kolonizācijas centienu aspekts ir izmaksas. Pašlaik, izmantojot pašreizējās metodes, 1 miljona cilvēku nosūtīšana uz Marsu vienkārši nav atļauta.
Izmantojot Apollo laikmeta metodes kā atskaites punktu, Musks norādīja, ka izmaksas, dodoties uz Marsu, būtu apmēram 10 miljardi USD vienai personai - kas izriet no fakta, ka pati programma maksāja no USD 100 līdz 200 miljardiem USD (pielāgojiet inflācijai) un rezultātā 12 astronauti, kas nosaka kāju uz Mēness. Protams, tas ir pārāk augsts, lai izveidotu pašpietiekamu koloniju ar 1 miljonu iedzīvotāju.
Rezultātā Musks apgalvoja, ka cilvēku pārvadāšanas izmaksas uz Marsu būs jāsamazina par milzīgiem 5 miljoniem procentu! Muska vēlme samazināt izmaksas, kas saistītas ar kosmosa palaišanu, ir plaši pazīstams, un tas ir iemesls, kāpēc viņš nodibināja SpaceX un sāka attīstīt atkārtoti lietojamas tehnoloģijas. Tomēr pirms jebkādu braucienu uz Marsu izmaksas būtu jāsamazina līdz vietai, kur biļete uz Marsu maksātu apmēram tikpat, cik vidusmēra māja - t.i., 200 000 USD.
Par to, kā to varētu izdarīt, ir izklāstītas vairākas stratēģijas, no kurām daudzas jau aktīvi turpina Musk un tādas kosmosa aģentūras kā NASA. Tajos ietilpst pilnīga atkārtota izmantojamība, kurā visiem raķetes un tās kravas moduļa posmiem (ne tikai pirmajam posmam) jābūt atgūstamiem un atkārtoti lietojamiem. Degvielas uzpildīšana Orbītā ir otrs līdzeklis, kas nozīmētu, ka kosmosa kuģim no Zemes nebūtu jānes visa nepieciešamā degviela.
Papildus tam vajadzētu būt iespējai degvielu ražot uz Marsa, kur kosmosa kuģis varēs uzpildīt degvielu uz Marsa, lai veiktu atgriešanos. Šī koncepcija iepriekš tika pētīta Mēness un Marsa misijās. Un Marsa gadījumā atmosfēras un sasaluša CO 2, kā arī ūdens klātbūtne gan augsnē, gan polārajos ledus cepurēs nozīmētu, ka visi varētu ražot metānu, skābekli un ūdeņraža degvielu.
Visbeidzot, ir jautājums par to, kurš propelents būtu vislabākais. Pašreizējā variantā ir pamata izvēles iespējas - petroleja (raķešu degviela), ūdeņradis un metāns. Visiem šiem ir noteiktas priekšrocības, un tos var ražot uz vietas uz Marsa. Bet, pamatojoties uz izmaksu un ieguvumu sadalījumu, Musk apgalvo, ka metāns būtu visrentablākais propelents.
Kā vienmēr, Musk arī izvirzīja jautājumu par termiņiem un nākamajiem soļiem. Tas sastāvēja no SpaceX sasniegto pēdējās pusotras desmitgades nolietojuma, kam sekoja pārskats par to, ko viņš cer redzēt savam uzņēmumam nākamajos gados un desmitgadēs.
Tajos ietilpst pirmā starpplanētu kosmosa kuģa izstrāde aptuveni četru gadu laikā, kam sekos suborbitāli testa lidojumi. Viņš pat deva mājienu, kā kosmosa kuģim varētu būt komerciāls pielietojums, kas tiek izmantots ātrai kravas pārvadāšanai visā pasaulē. Runājot par pastiprinātāja attīstību, viņš norādīja, ka tas būs samērā vienkāršs process, jo tas vienkārši ietver esošā Falcon 9 pastiprinātāja palielināšanu.
Turklāt viņš lēsa, ka (pieņemot, ka viss norit labi) pietiek ar desmit gadu laika grafiku, lai visas sastāvdaļas saliktu kopā, lai tas darbotos cilvēku nogādāšanā uz Marsu. Visbeidzot, bet ne mazāk svarīgi, viņš piedāvāja dažus ieskatu par to, ko varētu panākt ar ITS ārpus Marsa. Kā norāda nosaukums, Musks kādreiz cer veikt misijas uz citu Saules sistēmas galamērķi.
Ņemot vērā degvielas ražošanas in situ iespējas (pateicoties ūdens ledus pārpilnībai), kā iespējamie galamērķi tika minēti gan Jupitera, gan Saturna pavadoņi. Bet ārpus tādiem pavadoņiem kā Eiropa, Enceladus un Titāns (tie visi tika pieminēti) par iespēju tika norādīti pat galamērķi Saules sistēmas trans-Neptūnijas reģionā.
Ņemot vērā, ka Plutona virspusē ir arī daudz ledus, Musks apgalvoja, ka šeit varētu tikt uzbūvēts degvielas uzpildes depo, lai apkalpotu misijas uz Kuipera jostu un Oortas mākoni. "Es to neieteiktu starpzvaigžņu braucieniem," viņš atzina, "bet šī pamata sistēma - ja mums ir degvielas uzpildes stacijas - nozīmē pilnīgu piekļuvi visai lielākajai Saules sistēmai."
Šī dokumenta publicēšana daudzus mēnešus pēc tam, kad Musks ikgadējā IAC sanāksmē iepazīstināja ar sava plāna detaļām, protams, ir radījusi gan apstiprinājumu, gan skepsi. Lai gan ir tādi, kas apšauba Muska laika grafiku un viņa spēju īstenot tajā ietvertos priekšlikumus, citi to uzskata par izšķirošu soli, lai piepildītu Muska ilgstošo vēlmi redzēt, ka šajā gadsimtā notiek Marsa kolonizācija.
Skotam Habardam tas kalpo kā vērtīgs ieguldījums kosmosa izpētes vēsturē - kaut kam nākamajām paaudzēm būs pieeja, lai viņi varētu izsekot Marsa izpētes vēsturi - daudz tādā pašā veidā NASA arhīva materiāli tiek izmantoti vēstures izpētei no Mēness nosēšanās. Kā viņš atzīmēja:
“Manuprāt, šī darba publicēšana sniedz ne tikai iespēju kosmosa apkarošanas kopienai lasīt SpaceX vīziju drukātā veidā ar visām diagrammām kontekstā, bet arī kalpo kā vērtīgs arhīva atsauce turpmākajiem pētījumiem un plānošanai. Mans mērķis ir padarīt New Space par forumu jaunu pētījumu koncepciju publicēšanai, it īpaši tādām, kas piedāvā uzņēmējdarbības ceļu cilvēkiem, kuri ceļo uz dziļu kosmosu. ”
Elonam Muskam nav sveši domāt par lielu un sapņot par lielu. Un, lai gan daudzi viņa iepriekšējie priekšlikumi nebija radušies sākotnēji norādītajā laika posmā, neviens nevar apšaubīt, ka viņš ir ticis sniegts līdz šim. Būs ļoti aizraujoši redzēt, vai viņš var izmantot uzņēmumu, kuru viņš dibināja pirms 15 gadiem, lai veicinātu Marsa izpēti, un izmantot to tā vietā, lai vadītu kolonizācijas centienus!
Atjaunināt: Musks savā tviterī pateicās Hubbārdam par publikāciju un ir norādījis, ka drīzumā notiks dažas “būtiskas izmaiņas plānā”.
Un noteikti apskatiet šo Musk pilnas runas video IAC 67. ikgadējā sanāksmē, pateicoties SpaceX atļaujai:
