Як Ілон Маск планує колонізувати Марс

12 березня 2020, 21:00

Як перевозити пасажирів на Марс? Ілон Маск будує флот.

«Той, хто слідує за свободою, нехай залишить свою батьківщину і ризикує своїм життям», — Адам Міцкевич, польський поет, 1832.

Минулого тижня ми з дружиною Гоуп вирушили в Бока-Чіку, штат Техас, щоб зустрітися з Ілоном Маском. Поки ми розмовляли в штаб-квартирі SpaceX, зовні грала група маріачі. Вони розважали людей, що стоять у довгій черзі на подачу заявки на роботу в різних категоріях з будівництва космічного корабля, здатного доставити людей на Марс. Сотні вже найняті і працюють у комплексі, але скоро будуть тисячі.

Відео дня

Маск називає свій проект «Starship». Це двоступенева ракета з нержавіючої сталі, що працює на метані та кисні, з корисним навантаженням. Вона дорівнює за потужністю ракеті-носію Сатурн V, яка відправила астронавтів Аполлона на Місяць. Сатурн V був одноразовим, тобто кожна одиниця була знищена протягом одного використання. Starship же буде використовуватися повторно, як авіалайнер, і, отже, обіцяє радикальне зниження витрат на доставку корисних вантажів.

Starship ще належить продемонструвати. І все ж ось він Маск, який будує не перший експериментальний корабель, який підтверджує цю концепцію, а (як ми бачили на наступний день, оглядаючи це місце) верф і флот. Він божевільний? Згідно із загальноприйнятим мисленням в аерокосмічній галузі, безумовно так. Але є пояснення його божевілля.

Я знаю Маска вже близько двох десятиліть. У 2001 році я був одним з тих, хто переконав його зробити Марс своїм покликанням. Його план значною мірою заснований на моїй власній роботі «Mars Direct» 1990 року. Детально вона викладена в 1996 році в моїй книзі «Курс на Марс» (The case for Mars). Це радикально відрізняється від попередніх уявлень NASA про те, як можна здійснити пілотовані польоти на Марс. Але план Маска Starship набагато більш радикальний.

Хоуп Зубрин
Фото: Хоуп Зубрин

За винятком періоду в 1990-х роках, коли NASA під керівництвом Майка Гріффіна, молодшого адміністратора з досліджень, прийняло розширену версію плану Mars Direct, космічне агентство дотримувалося парадигми, викладеної Вернером фон Брауном між 1948 і 1969 роками.

Згідно цим ідеям, спочатку повинні бути побудовані орбітальні станції, що забезпечують платформи для створення на орбіті гігантських міжпланетних космічних кораблів, які використовують сучасні рухові установки, які будуть рухатися з орбіти Землі (або в даний час, що більш безглуздо, з орбіти Місяця) на орбіту Марса. Вийшовши з цих орбітальних кораблів, невеликий десантний корабель міг би доставити екіпажі на поверхню Марса, щоб встановити прапор, залишити кілька слідів на марсіанському піску і потім повернутися на орбіту після нетривалого перебування.

Але в плані Mars Direct і Starship — польоти з орбіти Землі до поверхні Марса з поверненням назад на Землю. Для цього передбачається використовувати ракетне паливо метан/кисень, виготовлене на червоній планеті з місцевих ресурсів. Обидва плани уникають будь-якої потреби в орбітальній інфраструктурі, орбітальному будівництві, міжпланетних кораблях, спеціалізованих малих десантних кораблях або вдосконалених силових установках. Обидва припускають тривале перебування на Марсі з найпершої місії. Для обох головна мета місії — не полетіти на Марс, а зробити там щось серйозне.

Але є різниця. В плані «Mars Direct» скромний транспортний корабель, що повертається, і житловий модуль екіпажу відокремлюються від ракети-носія, який доставляє їх на орбіту, приземляються на червону планету із загальною масою корисного навантаження близько 40 тонн. За задумом Маска, Starship доставлять на орбіту, а потім заправлять шістьма кораблями-заправниками, після чого весь корабель полетить на Марс, доставляючи корисне навантаження масою до 200 тонн. Таким чином, план Mars Direct може відправляти екіпажі з 4−6 астронавтів одночасно на червону планету, а Starship може вмістити понад 50 осіб.

План Маска пропонує більше можливостей для місій, ніж Mars Direct, але ця можливість має свою ціну. Зокрема, якщо екіпаж повинен повернутися, необхідно заправити зореліт, якому потрібно близько 1000 тонн палива. У плані Mars Direct набагато більш скромному транспортному кораблю, що повертається на Землю, згідно з яким заздалегідь екіпаж вирушає на Червону планету, потрібно всього 100 тонн. Потужність для підйому з поверхні Марса і інші базові вимоги, необхідні для підтримки операцій Starship, в десять разів вище, ніж для реалізації Mars Direct.

Тому необхідно заздалегідь побудувати велику базу: кілька Starship відправлять в один кінець на Марс і завантажать великою кількістю базового обладнання, сонячними панелями на десять футбольних полів та роботами для їх установки. Тільки після того, як все це буде на місці, може прибути перший Starship з екіпажем. Це робить систему неоптимальною для дослідження. Але дослідження — це не те, що Маск хоче.

SpaceX
Фото: SpaceX

Якщо Mars Direct можна порівняти з версією програми Аполлон, що розвивається, план Маска подібний D-Day (дню початку військової операції). Йому потрібен флот. Тому він створює верф для будівництва флоту. Але навіщо будувати флот, якщо ще не був протестований жоден корабель? По-перше, Маск хоче бути готовим до втрат. На той час, коли перший космічний корабель буде готовий до першого випробувального польоту, у нього вже буде три або чотири побудованих і розташованих на «палубі», готових до модифікації, щоб виправити те, що викликало невдачу першого.

Запускайте, вилітає, виправляйте і повторюйте доти, доки це не запрацює. Потім політ за польотом продовжуйте запуск, покращуючи корисне навантаження і скорочуючи час обороту, підвищуючи продуктивність.

Але є й інша причина побудувати флот: це здешевить Starship. NASA побудувало п’ять космічних кораблів за 12 років, кожен з яких коштував кілька мільярдів доларів. Маск створює верф, призначену для масового виробництва зорельотів зі швидкістю 50 і більше штук на рік. Це може звучати шалено, але це не неможливо. У 1944 році Сполучені Штати виробляли ескортні авіаносці з розрахунку один раз на тиждень.

Безліч окремих команд працювали одночасно, кожен над своєю частиною корабля протягом декількох днів, перш ніж передати роботу наступній команді. Якщо Маск встановить аналогічну лінію з робочою силою в 3 тис. осіб, це буде означати витрати на робочу силу близько 6 мільйонів доларів за корабель або від $15 млн до $20 млн за кожен, включно з матеріалами й авіонікою.

Якщо Маск зможе домогтися таких низьких витрат, то, коли база на Марсі запрацює, зі зростаючими промисловими і сільськогосподарськими потужностями (використовуючи теплиці/оранжереї), Starship, що перевозить по 100 пасажирів кожен, зможе полетіти на Марс і за необхідності залишитися там, щоб забезпечити людей житлом. Вартість обладнання на одного пасажира буде коштувати менш як $200 тис.

Якщо ціна квитка складе $300 тис. — ця сума дорівнює власному капіталу типового домовласника або близько семи років оплати для середнього американця. У колоніальні часи робітники замовляли проїзд в Америку в обмін на семирічну роботу. Це ціна, яку багато людей можуть заплатити, коли вони дійсно хочуть змін. Все що потрібно (крім статуї Свободи) — це вітати іммігрантів, завдяки творчості яких поселення буде процвітати.

З цим останнім пунктом Маска я згоден. Позаземне поселення навряд чи зможе приносити прибуток за рахунок експорту будь-якого матеріального товару на Землю. Транспортні витрати занадто великі, і тому цифри в бізнес-планах, заснованих на таких концепціях, просто не складаються. Але інтелектуальна власність — це зовсім інша справа, оскільки вона може передаватися на міжпланетні відстані майже безкоштовно.

Колонія Марса буде складатися з технічно грамотного населення і перебувати в середовищі, де вони будуть вільні для інновацій і змушені будуть їх впроваджувати. Це схоже на Америку XIX століття.

howstuffworks.com
Фото: howstuffworks.com

Як зазначив історик Фредерік Джексон Тернер у своєму знаменитому есе «Значення кордонів в американській історії» («The Significance of the Frontier in American History» (1893 р.), аналогічна ситуація зробила молоду Америку найвинахідливішою культурою, коли «винахідливість янкі» принесла світу блага електрики, пароплави, телеграф, працеощадну автоматизовану техніку, запис звуку, лампочки, телефони, централізовано вироблювану електроенергію, а незабаром після цього — літаки й автомобілі масового виробництва.

Можна очікувати, що жорстка і вільна від бюрократії марсіанська винахідливість призведе до революційних досягнень у сфері робототехніки, штучного інтелекту, генетично модифікованих організмів, синтетичної біології і багато чого іншого. Ці винаходи, створені для задоволення потреб Марса, можуть бути ліцензовані як патенти на Землі.

І вони можуть приносити дохід, необхідний для фінансування імпорту складних систем, які, на відміну від об'ємних матеріалів, таких як продукти харчування, тканини, паливо, сталь, алюміній, скло і пластик, може бути занадто складно зробити на Марсі протягом деякого часу.

Прямо зараз Маск зосереджений на створенні своєї верфі, і він вважає, що ця задача набагато важливіша, ніж просто вдосконалити Starship. Але є ще багато проблем, які Маск повинен буде вирішити, щоб змусити все це працювати. Заправка на орбіті резервуарів з вакуумним паливом ще не продемонстрована, і технологія виробництва палива на Марсі, хоча й добре вивчена, все ще не готова до використання.

Starship, що повертаються з Марса, зіткнуться з набагато більшими тепловими навантаженнями, ніж транспортні засоби, які прилітають з орбіти Землі. Легкий тепловий захист, який достатній для одного, може не спрацювати для іншого. Ракетні вихлопні гази масивних Starship можуть створювати небезпечні кратери під час приземлення, що змушує Маска адаптувати план, схожий на Mars Direct, де будуть менші транспортні засоби, можливо, міні-Starship.

Я вважаю, що це міркування в сукупності з дуже великою споживаною потужністю для заправки повнорозмірного Starship на червоній планеті може в кінцевому підсумку змусити його розробити мініатюрну версію Starship. Такий «міні» корабель може бути піднято на орбіту Землі кораблем Starship, а потім запущено з нього, щоб завершити місію в стилі «Mars Direct», дозволяючи великому космічному кораблю повернутися на Землю і знову вилетіти на орбіту протягом декількох днів.

«Міні» також може бути запущений незалежно: як багаторазовий верхній ступінь для вже працюючого Falcon 9 SpaceX, що також дає компанії можливість багаторазового запуску на середніх висотах. Маск вважає за краще робити все в єдиному проєкті. Подивимося, чи зможе він це здійснити.

Операційний бюджет NASA більш ніж в десять разів більше, ніж у компанії Маска SpaceX, яка, однак, швидко обходить космічне агентство. Досить запізніла розробка ракети-носія великої вантажопідйомності космічного агентства SLS була розумною конструкцією для короткострокових місій човників у 1988 році.

thepoliticalforums.com
Фото: thepoliticalforums.com

Але вона запізнилася на покоління, у неї менша маса корисного навантаження, ніж у Starship, а вартість польоту приблизно в 50 разів вища. NASA каже, що воно робить все можливе для висадки астронавтів на Місяць до 2024 року, але малоймовірно, що це станеться. Агентство придумало надскладний план, який передбачає спочатку будівництво космічної станції на орбіті Місяця, а потім використання чотирьох запусків, п’яти льотних елементів і шести операцій зближення за місію.

Хоча цей підхід дає політичні переваги в плані надання можливості участі в проєкті найбільшій кількості країн, але його дієвість вельми сумнівна.

Проєкт з освоєння Марса від NASA ще гірше. Він включає базування на космічній станції на місячній орбіті величезного космічного корабля (Deep Space Transport) з іонним приводом, а потім його політ на іншу космічну станцію, яку, як стверджує агентство, необхідно побудувати на орбіті навколо Марса.

Час переходу від місячної орбіти до орбіти Марса для цієї футуристичної системи складає 300 днів у кожен бік — це майже вдвічі більше, ніж потрібно було роверам Spirit і Opportunity для подолання шляху від Землі до червоної планети, починаючи з 2003 року. Більш того, на відміну від Spirit і Opportunity, місячний корабель (Deep Space Transport) не приземлятиметься на поверхню планети.

Якщо ви хочете дослідити або заселити Марс, вам потрібно приземлитися на червону планету. Однак мета плану Deep Space Transport — ні розвідка, ні розрахунок, це лише витрати. Замість того, щоб пропонувати найпростіший і найефективніший шлях до червоної планети, архітектура Deep Space Transport пропонує найскладніший спосіб, щоб забезпечити «обґрунтування» (прим. — не причини) для якомога більшої кількості нових програм розвитку технологій.

Підхід Маска протилежний. Програма NASA орієнтована на постачальників. Маск орієнтований на мету. Його не цікавить обґрунтування витрат на «потенційно корисні» технології. Він хоче, щоб його програма була виконана з найменшою кількістю нових розробок. Його позиція така: «Покажи, навіщо мені це потрібно».

Він може зайти надто далеко. Як уже зазначалося, я вважаю, що було б розумно розробити міні-зореліт, щоб знизити вимоги до потужності для виробництва палива на Марсі. Він не згоден. «Покажи мені», — говорить він. Наші висновки з цього питання розходяться, але мені дуже подобається, як він думає.

Саме таке мислення може привести нас до Марсу.

Переклад на російську для Facebook-паблік Відкритий космос зробила Анастасія Степанова

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X