Elonas Muskas niekada nebuvo toks, kuris laikytųsi savo ilgalaikių planų. Be daugkartinio naudojimo raketų, elektrinių automobilių ir revoliucingos saulės energijos kūrimo, jis taip pat gana garsiai svarstė įkurti koloniją Marse per savo gyvenimą. Tikslas yra ne kas kita, kaip užtikrinti žmonių išlikimą sukuriant „atsarginę vietą“, ir reikalauja rimto planavimo bei architektūros.
Šie ir kiti Musko siūlomos misijos į Marsą aspektai buvo aprašyti esė pavadinimu „Padaryti žmones iš planetų rūšių“, kurie buvo paskelbti 2017 m. Birželio mėn. Žurnale Nauja erdvė. Straipsnyje pateikiama pranešimo santrauka 67-ajame Tarptautinio astronautikos kongreso metiniame susitikime, vykusiame 2016 m. Rugsėjo 26–30 d. Gvadalacharoje, Meksikoje.
Straipsnį parengė Scott Hubbard, Stanfordo universiteto konsultantas profesorius ir vyriausiasis redaktorius „NewSpace“, ir apima visą medžiagą ir skaidres iš originalaus Musko pristatymo. Čia yra Musko mintys apie tai, kaip šiame amžiuje būtų galima įvykdyti Marso kolonizaciją ir kokias problemas reikėtų išspręsti.
Tai apima žmonių ir naudingų krovinių siuntimo į Marsą išlaidas, raketos ir transporto priemonės, dėl kurios vyks kelionė, techninę informaciją bei galimus išlaidų paskirstymus ir tvarkaraščius. Bet, be abejo, jis taip pat nagrinėja pagrindinius filosofinius klausimus - „Kodėl verta eiti?“ ir „Kodėl Marsas?“
Šio pirmojo klausimo sprendimas yra vienas iš svarbiausių kosmoso tyrinėjimo aspektų. Prisimenate Johno F. Kennedy ikoninę kalbą „Mes pasirenkame eiti į Mėnulį“? Tai toli gražu ne tik ketinimų deklaracija, bet Kennedy administracija pateisino visą laiką, energiją ir pinigus, kuriuos ji skyrė „Apollo“ programai. Kennedy kalboje, visų pirma, pabrėžiama, kodėl tikslas buvo kilnus įsipareigojimas.
Žvelgdamas į Marsą, Muskas skambėjo panašiu tonu, pabrėždamas išgyvenimą ir žmonijos poreikį plėstis į kosmosą. Kaip jis teigė:
„Manau, kad tikrai yra du pagrindiniai keliai. Istorija krypsta dviem kryptimis. Vienas kelias yra tai, kad mes liksime Žemėje amžinai, tada įvyks koks nors galimas išnykimo įvykis. Neturiu akimirksnio pranašystės pranašystės, bet galų gale, kaip rodo istorija, įvyks koks nors pasmerkimo dienos įvykis. Alternatyva yra tapti kosmoso civilizacijomis ir daugia planetų rūšimis, kurios, tikiuosi, sutiksite, yra teisingas kelias. “
Kalbant apie tai, kas daro „Marsą“ natūraliu pasirinkimu, tai buvo šiek tiek sunkesnis pasirinkimas. Aišku, Marsas turi daug panašumų su žeme - todėl jis dažnai vadinamas „Žemės dvyniu“ - todėl tai yra gąsdinantis mokslinių tyrimų taikinys. Tačiau ji taip pat turi keletą ryškių skirtumų, dėl kurių ilgalaikis buvimas paviršiuje atrodo mažiau nei patrauklus. Taigi kodėl tai būtų natūralus pasirinkimas?
Kaip aiškina Muskas, artumas turi daug bendro. Žinoma, Venera yra arčiau Žemės, ji nuvažiuoja net 41 milijoną km (25 476 219 mylių), palyginti su 56 milijonais km (3,4796,787 mi) su Marsu. Tačiau priešiška Veneros aplinka yra gerai dokumentuota ir apima ypač tankią atmosferą, temperatūrą, kuri yra pakankamai karšta, kad ištirptų švinas, ir sieros rūgšties lietų! Gyvsidabris yra per karštas ir be oro, o Jovijos mėnuliai yra labai toli.
Artimiausioje ateityje mums liko tik dvi galimybės, kiek tai susiję su Musku. Vienas iš jų yra Mėnulis, kuris, tikėtina, per ateinančius metus jame nuolat gyvens. Tiesą sakant, tarp EKA, NASA, „Roscosmos“ ir Kinijos nacionalinės kosmoso administracijos netrūksta planų statyti mėnulio avangardą, kuris taps ISS įpėdiniu.
Tačiau, palyginti su Marsu, jis yra mažiau turtingas ištekliais, neturi atmosferos ir yra pagrindinis perėjimas iki gravitacijos (0,165) g palyginti su 0,376 g) ir dienos trukmė (28 dienos palyginti su 24,5 valandos). Čia slypi didžiausia priežastis nuvykti į Marsą, nes mūsų galimybės yra ribotos ir Marsas yra labiausiai į Žemę panašus kūnas, kuris šiuo metu yra mums prieinamas.
Be to, Muskas atsižvelgia į tai, kad kolonistai galėjo pradėti vykdyti teritorijos formavimo procesą, kad laikui bėgant jis būtų dar labiau panašus į žemę. Kaip jis teigia (paryškintas ir pabrėžiamas):
„Tiesą sakant, mes dabar tikime, kad ankstyvasis Marsas buvo panašus į Žemę. Iš tikrųjų, jei galėtume sušildyti Marsą, mes vėl turėtume tirštą atmosferą ir skystus vandenynus. Marsas vėl yra maždaug perpus toliau nuo Saulės, nei yra Žemė, todėl jame vis dar yra tinkama saulės šviesa. Šiek tiek šalta, bet mes galime sušilti. Čia labai naudinga atmosfera, kuri, visų pirma, CO2, turinti šiek tiek azoto ir argono bei keletas kitų mikroelementų, reiškia, kad mes galime auginti augalus Marse tiesiog suspausdami atmosferą.
Būtų gana smagu būti Marse, nes jūsų gravitacija būtų apie 37% žemės paviršiaus, taigi galėtumėte pakelti sunkius daiktus ir surišti. Be to, diena yra nepaprastai artima Žemei. Mums tiesiog reikia pakeisti populiaciją, nes šiuo metu Žemėje yra septyni milijardai žmonių, o Marso nėra. “
Natūralu, kad negalima tikėtis, kad misija įvyks be visos svarbios transporto priemonės. Šiuo tikslu Muskas pasinaudojo metiniu IAC susirinkimu, kad atskleistų savo įmonės planus dėl tarpplanetinės transporto sistemos. Atnaujintoje „Mars Colonial Transporter“ versijoje (apie kurią Muskas pradėjo kalbėti 2012 m.), ITS sudarys du pagrindiniai komponentai - daugkartinio naudojimo raketų stiprintuvas ir tarpplanetinis erdvėlaivis.
Šių komponentų nuvykimas į Marsą apima keletą žingsnių. Pirmiausia raketos stiprintuvas ir erdvėlaivis kyla kartu, o erdvėlaivis perduodamas į orbitą. Toliau, kol kosminis laivas imsis stovėjimo orbitos, stiprintuvas grįžta į Žemę, kad būtų perkrautas kartu su tanklaivio plaukiojančia priemone. Ši transporto priemonė yra tokios pačios konstrukcijos kaip ir erdvėlaivis, tačiau joje yra raketinis kuras, o ne krovinio vietos.
Tada tanklaivis paleidžiamas į orbitą kartu su stiprintuvu, kur jis susitiks su erdvėlaiviu ir papildys jį kelionei į Marsą. Apskritai tanklaivis pro raketinį kurą gali pakilti nuo trijų iki penkių kartų, kad galėtų užpildyti erdvėlaivio bakus, kol jis yra orbitoje. Muskas apskaičiavo, kad apsisukimo laikas nuo erdvėlaivio paleidimo iki stiprintuvo paėmimo galiausiai gali būti toks mažas kaip 20 minučių.
Šis procesas (jei Muskas pasieks savo kelią) būtų išplėstas ir apimtų kelis erdvėlaivius, kurie keliautų į Marsą ir iš jo kas 26 mėnesius (kai Marsas ir Žemė yra arčiausiai vienas kito):
„Jūs galiausiai turėtumėte daugiau nei 1000 ar daugiau erdvėlaivių, laukiančių orbitoje. Taigi Marso kolonijinis laivynas išvyktų masiškai. Kosminius laivus prasminga krauti į orbitą, nes tam turite 2 metus, tada galėsite dažnai naudoti stiprintuvą ir tanklaivį, kad gautumėte iš tiesų sunkų pakartotinį naudojimą. Su kosminiu laivu jūs naudojate mažiau pakartotinio naudojimo, nes turite atsižvelgti į tai, kiek tai truks - galbūt 30 metų, o tai gali būti daugiausia 12–15 kosminio laivo skrydžių “.
Kalbant apie raketos struktūrą, ją sudarytų iš pažangių anglies pluošto išorinių aplinkinių degalų bakų, kurie priklausytų nuo autonominės slėgio sistemos. Tai reiškia, kad degalai ir deguonis yra dujinami per šilumokaičius variklyje, kurie vėliau bus naudojami talpoms suspausti. Tai daug paprastesnė sistema nei ta, kuri šiuo metu naudojama „Falcon 9“ raketa.
Slėgio stiprintuvui sukurti būtų naudojami 42 „Raptor“ varikliai, išdėstyti koncentriniuose žieduose. Kai 21 variklis yra išoriniame žiede, 14 - vidiniame žiede, o septyniuose - centriniame spintelyje, stiprintuvo numatomoji išstūmimo trauka būtų 11 793 metrinės tonos (13 000 tonų) - 128 MegaNewtons -, o vakuumo trauka - 12 714 metrinė. tonų (14 015 tonų), arba 138 MN. Tai taptų pirmuoju erdvėlaiviu, kuriame raketos vykdymo juosta viršija fizinį raketos dydį.
Erdvėlaivio dizainas reikalauja, kad viršuje būtų suslėgtas skyrius, o apačioje - neslėgtas skyrius. Slėginis skyrius talpins iki 100 keleivių (manoma, kad Muskas tikisi ilgainiui padidinti šį pajėgumą iki 200 žmonių per kelionę), o visas lagaminas ir kroviniai, reikalingi Marso kolonijos statybai, bus laikomi žemiau esančiame neslėgtame skyriuje.
Kalbant apie pačius įgulos skyrius, Muskas būtinai iliustravo, kaip laikas juose nebus nuobodus, nes tranzito laikas yra ilgas. „Todėl ekipažo skyrius arba keleivių skyrius yra įrengti taip, kad galėtumėte žaisti nulinio svorio žaidimus - galėsite plūduriuoti“, - sakė jis. „Bus filmai, paskaitų salės, kabinos ir restoranas. Važiuoti bus tikrai smagu. Jūs puikiai praleisite laiką! “
Žemiau abiejų šių skyrių yra skysto deguonies bakas, degalų bakas ir erdvėlaivių varikliai. Variklius, kurie būtų tiesiogiai pritvirtinti prie traukos kūgio prie pagrindo, sudarytų iš išorinio trijų jūros lygio variklių žiedo, kuris generuotų 361 sekundės specifinį impulsą (Isp), ir vidinio šešių vakuuminių variklių, esančių sugeneruotų 382s Isp.
Erdvėlaivio išorėje taip pat bus sumontuotas priekinis skydas, kurį sudarys iš tos pačios medžiagos, kurią „SpaceX“ naudoja savo „Dragon“ erdvėlaivyje. Tai yra žinoma kaip fenoliu impregnuotas anglies abliatorius (PICA), kurio „SpaceX“ yra jų trečiojoje versijoje. Iš viso „Muskas“ vertina, kad tarpplanetinis kosminis laivas į Marsą galės gabenti 450 tonų krovinių, priklausomai nuo to, kiek kartų tanklaivis gali užpildyti plaukiojančią priemonę.
Priklausomai nuo Žemės ir Marso susitikimo, tranzito laikas galėtų būti tik 80 dienų į vieną pusę (skaičiuojant 6km / s greičiu). Tačiau laikui bėgant Muskas tikisi tai sumažinti iki 30 dienų, o tai leistų per palyginti trumpą laiką nustatyti didelę Marso populiaciją. Kaip nurodė Muskas, stebuklingas skaičius yra 1 milijonas, reiškiantis žmonių skaičių, kurio prireiks norint įkurti savarankišką koloniją Marse.
Jis pripažino, kad tai bus didelis iššūkis ir gali trukti šimtmetis:
„Jei galite plaukti tik kas 2 metus ir jei viename laive yra 100 žmonių, tai yra 10 000 kelionių. Todėl mažiausiai 100 žmonių per kelionę yra teisinga pagal dydį, ir mes galime baigti išplėsti įgulos skyrių ir galiausiai priimti daugiau kaip 200 ar daugiau žmonių į vieną skrydį, kad sumažintume išlaidas vienam asmeniui. Tačiau 10 000 skrydžių yra daugybė skrydžių, taigi galiausiai tikrai norėtumėte, kad būtų 1000 laivų. Reikėtų šiek tiek laiko pastatyti iki 1000 laivų. Kiek laiko užtruktų pasiekus tą milijonų žmonių ribą, nuo to momento, kai pirmasis laivas atplaukia į Marsą, greičiausiai turėtų būti 20–50 viso Marso pasimatymo - taigi, norint pasiekti visišką savęs pasitikėjimą, prireiktų 40–100 metų. palaikyti civilizaciją Marse “.
Kai ITS bus pasirengusi paleisti, tai bus padaryta iš „Launch Pad 39A“ Kennedy kosmoso centre Floridoje, kurį „SpaceX“ šiuo metu naudoja vykdydama „Falcon 9“ paleidimus. Bet, be abejo, baisiausias bet kokių kolonizacijos pastangų aspektas yra išlaidos. Šiuo metu, naudojant dabartinius metodus, nusiųsti daugiau nei 1 milijoną žmonių į Marsą tiesiog neįmanoma.
Naudodamas „Apollo“ eros metodus kaip atskaitos tašką, Muskas nurodė, kad kelionė į Marsą kainuotų apie 10 milijardų dolerių vienam asmeniui - tai yra išplaukia iš to, kad pati programa kainuoja nuo 100 iki 200 milijardų dolerių (prisitaikykite prie infliacijos) ir dėl to atsirado 12 astronautų, nustatančių koją Mėnulyje. Natūralu, kad tai yra per didelis skaičius norint sukurti savarankišką koloniją, kurioje būtų 1 mln. Gyventojų.
Dėl to Muskas teigė, kad žmonių gabenimo į Marsą išlaidos turės būti sumažintos 5 milijonais procentų! Musko noras sumažinti išlaidas, susijusias su paleidimais iš kosmoso, yra gerai žinomas. Būtent todėl jis įkūrė „SpaceX“ ir pradėjo kurti daugkartinio naudojimo technologijas. Tačiau prieš pradedant keliones į Marsą išlaidos turėtų būti sumažintos tiek, kad bilietas į Marsą kainuotų maždaug tiek pat, kiek vidutinis namas - t. Y. 200 000 USD.
Kaip tai būtų galima padaryti, aprašytos kelios strategijos, kurių daugelis „Muskus“ ir kosmoso agentūrų, tokių kaip NASA, jau aktyviai vykdo. Jie apima visišką pakartotinį naudojimą, kai visi raketos ir jos krovinio modulio etapai (ne tik pirmasis etapas) turėtų būti atkuriami ir pakartotinai naudojami. Degalų papildymas orbitoje yra antra priemonė, o tai reikštų, kad erdvėlaiviui nereikės su savimi iš žemės nešiotis visų reikiamų degalų.
Be to, turės būti galimybė gaminti raketinį kurą į Marsą, kur kosminis laivas galės degalus papildyti Marse, kad galėtų grįžti. Ši koncepcija praeityje buvo tyrinėjama mėnulio ir Marso misijų metu. O Marso atveju atmosferinis ir užšalęs CO 2 bei vanduo dirvožemyje ir poliariniuose ledo gaubtuose reikštų, kad visi gali būti gaminami metanas, deguonis ir vandenilis.
Galiausiai kyla klausimas, kuris raketinis kuras būtų geriausias. Dabartinėje padėtyje yra pagrindinių pasirinkimų - žibalo (raketų kuro), vandenilio ir metano. Visi šie būdai turi tam tikrų pranašumų ir gali būti gaminami vietoje „Mars“. Tačiau remdamasis sąnaudų ir naudos suskirstymu, Muskas teigia, kad metanas būtų ekonomiškiausias raketinis kuras.
Kaip visada, Muskas iškėlė ir tvarkaraščių bei tolesnių žingsnių klausimą. Tai sudarė „SpaceX“ per pastaruosius pusantro dešimtmečio pasiektus pažemintus pasiekimus, po kurių buvo aprašyta, ką jis tikisi pamatyti savo kompanijai artimiausiais metais ir dešimtmečiais.
Tai apima pirmojo tarpplanetinio erdvėlaivio sukūrimą maždaug po ketverių metų, po kurio bus vykdomi suborbitaliniai bandomieji skrydžiai. Jis net užsiminė, kaip erdvėlaivis galėtų būti naudojamas komerciškai, nes jis būtų naudojamas greitam krovinių gabenimui aplink pasaulį. Dėl stiprintuvo kūrimo jis nurodė, kad tai bus gana paprastas procesas, nes jis paprasčiausiai apima esamo „Falcon 9“ stiprintuvo padidinimą.
Be to, jis apskaičiavo, kad (jei viskas bus gerai) pakaktų dešimties metų laikotarpio, kad būtų galima sudėti visus komponentus, kad tai padėtų žmonėms nuvykti į Marsą. Galiausiai, bet ne mažiau svarbu, jis pasiūlė keletą žvilgsnių apie tai, ką būtų galima pasiekti naudojant ITS už Marso ribų. Kaip rodo pavadinimas, Muskas kažkada tikisi atlikti misijas į kitą Saulės sistemos vietą.
Atsižvelgiant į degalų gamybos in situ galimybes (dėl gausaus vandens ledo), kaip galimą kelionės tikslą buvo paminėti ir Jupiterio, ir Saturno mėnuliai. Tačiau ne tik mėnesiai, tokie kaip Europa, Enceladus ir Titan (visi jie buvo paminėti), net ir kelionės tikslai trans-Neptūno Saulės sistemos regione buvo nurodyti kaip galimybė.
Atsižvelgiant į tai, kad Plutono paviršiuje taip pat gausu vandens ledo, Muskas teigė, kad čia galėtų būti pastatytas degalų depas, skirtas tarnybinėms misijoms į Kuiperio juostą ir Oorto debesis. „Aš nerekomenduočiau to tarpžvaigždinėms kelionėms, - pripažino jis, - tačiau ši pagrindinė sistema, jei pakeliui turime degalines, reiškia visišką prieigą prie visos didesnės saulės sistemos“.
Šio dokumento publikavimas praėjus daugeliui mėnesių po to, kai Muskas metiniam IAC posėdžiui pateikė išsamią savo plano informaciją, natūraliai sukėlė pritarimą ir skepticizmą. Nors yra tokių, kurie abejoja Musko tvarkaraščiais ir jo galimybėmis įgyvendinti jame pateiktus pasiūlymus, kiti mano, kad tai yra esminis žingsnis įgyvendinant ilgai trukusią Musko norą, kad šiame amžiuje įvyktų Marso kolonizacija.
Scottui Hubbardui tai yra vertingas indėlis į kosmoso tyrinėjimo istoriją, prie kurio ateities kartos galės naudotis, kad galėtų nubraižyti Marso tyrinėjimo istoriją - panašiai NASA archyvinė medžiaga naudojama tyrinėti istoriją Mėnulio nusileidimo. Kaip jis pažymėjo:
„Mano nuomone, šio dokumento publikavimas suteikia ne tik galimybę kosminės erdvės žmonių bendruomenei perskaityti spausdintą„ SpaceX “viziją su visomis diagramomis atsižvelgiant į kontekstą, bet ir yra vertinga archyvo nuoroda būsimiems tyrimams ir planavimui. Mano tikslas yra padaryti „New Space“ forumu, kuriame skelbiamos naujos tyrimų koncepcijos, ypač tos, kurios siūlo verslininkams kelią į gilų kosmosą. “
Elonui Muskui nėra keista galvoti apie didelius ir svajoti didelius. Ir nors daugelis jo pasiūlymų praeityje nebuvo pateikti per jo nurodytą laikotarpį, niekas negali abejoti, kad jis iki šiol buvo pateiktas. Bus labai įdomu sužinoti, ar jis gali imtis įmonės, kurią jis įkūrė prieš 15 metų, siekdamas skatinti Marso tyrinėjimą, ir panaudoti ją vietoj to, kad vadovautų kolonizacijos pastangoms!
Atnaujinti: Muskas išreiškė padėką Hubbardui už publikaciją ir nurodė, kad netrukus įvyks keletas esminių plano pakeitimų “.
Peržiūrėkite šį vaizdo įrašą apie visą Musko kalbą 67-ajame IAC metiniame susitikime, sutikdami su „SpaceX“:
