Elon Musk nigdy nie zachowywał swoich długoterminowych planów dla siebie. Oprócz rozwoju rakiet wielokrotnego użytku, samochodów elektrycznych i zrewolucjonizowania energii słonecznej, również głośno opowiadał się za założeniem kolonii na Marsie w ciągu swojego życia. Celem tutaj jest zapewnienie przetrwania ludzkości poprzez stworzenie „zapasowej lokalizacji” i wymaga poważnego planowania i architektury.
Te i inne aspekty proponowanej przez Muska misji na Marsa zostały nakreślone w eseju zatytułowanym „Making Humans a Multi-Planetary Species”, opublikowanym w czasopiśmie z czerwca 2017 r. Nowa przestrzeń. Artykuł jest streszczeniem prezentacji, którą wygłosił na 67. dorocznym spotkaniu Międzynarodowego Kongresu Astronautycznego, które odbyło się w dniach 26–30 września 2016 r. W Guadalajara w Meksyku.
Artykuł został opracowany przez Scotta Hubbarda, profesora konsultanta na Uniwersytecie Stanforda i redaktora naczelnego NewSpace, i obejmuje wszystkie materiały i slajdy z oryginalnej prezentacji Muska. Wewnątrz znajdują się przemyślenia Piżma na temat tego, jak można dokonać kolonizacji Marsa w tym stuleciu i jakie problemy należy rozwiązać.
Obejmują one koszty wysłania ludzi i ładunków na Marsa, szczegóły techniczne rakiety i pojazdu, który odbyłby podróż, a także ewentualne rozbicie kosztów i harmonogramy. Ale oczywiście odnosi się również do kluczowych pytań filozoficznych - „Po co iść?” i „Dlaczego Mars?”
Odpowiedź na to pierwsze pytanie jest jednym z najważniejszych aspektów eksploracji kosmosu. Pamiętasz kultową mowę Johna F. Kennedy'ego „Wybieramy się na Księżyc”? Ta przemowa nie była jedynie deklaracją intencji, ale była uzasadnieniem administracji Kennedy'ego dla całego czasu, energii i pieniędzy, które przeznaczała na program Apollo. W związku z tym mowa Kennedy'ego podkreślała przede wszystkim, dlaczego celem było szlachetne przedsięwzięcie.
Patrząc na Marsa, Musk przybrał podobny ton, podkreślając przetrwanie i potrzebę ekspansji ludzkości w kosmos. Jak stwierdził:
„Myślę, że tak naprawdę są dwie podstawowe ścieżki. Historia rozwidli się w dwóch kierunkach. Jedną ze ścieżek jest to, że pozostajemy na Ziemi na zawsze, a potem nastąpi jakieś zdarzenie wymarcia. Nie mam bezpośredniej przepowiedni dnia ostatecznego, ale w końcu, jak sugeruje historia, nastąpi pewne wydarzenie. Alternatywą jest stać się cywilizacją kosmiczną i gatunkiem wieloplanetarnym, co mam nadzieję, że zgodzicie się, że to właściwa droga. ”
Co do tego, co sprawia, że Mars jest naturalnym wyborem, była to trudniejsza sprzedaż. To prawda, że Mars ma wiele podobieństw do Ziemi - dlatego często nazywany jest „Ziemskim Bliźniakiem” - co czyni go kuszącym celem dla badań naukowych. Ale ma też pewne dość wyraźne różnice, które sprawiają, że długoterminowe pobyty na powierzchni wydają się mało atrakcyjne. Dlaczego więc miałby to być naturalny wybór?
Jak wyjaśnia Musk, bliskość ma z tym wiele wspólnego. Jasne, Wenus jest bliżej Ziemi, zbliżając się do 41 milionów km (25 476 219 mil) w porównaniu z 56 milionami kilometrów (3 476 767 mil) z Marsa. Ale wrogie środowisko Wenus jest dobrze udokumentowane i obejmuje bardzo gęstą atmosferę, temperatury wystarczająco wysokie, aby stopić ołów i deszcz kwasu siarkowego! Rtęć jest zbyt gorąca i pozbawiona powietrza, a księżyce Jowisza są bardzo daleko.
To pozostawia nam tylko dwie opcje na najbliższą przyszłość, jeśli chodzi o Musk. Jednym z nich jest Księżyc, który prawdopodobnie będzie miał stałe osiedlenie się na nim w nadchodzących latach. W rzeczywistości między ESA, NASA, Roscosmos i Chines National Space Administration nie brakuje planów budowy księżycowej placówki, która posłuży jako następca ISS.
Ale w porównaniu do Marsa jest mniej bogaty w zasoby, nie ma atmosfery i stanowi poważne przejście w zakresie grawitacji (0,165 sol w porównaniu do 0,376 sol) i długość dnia (28 dni vs. 24,5 godziny). Oto największy powód, aby wybrać się na Marsa, a mianowicie fakt, że nasze opcje są ograniczone, a Mars jest najbardziej podobny do Ziemi spośród wszystkich ciał, które są obecnie dla nas dostępne.
Co więcej, Musk bierze pod uwagę fakt, że koloniści mogliby rozpocząć proces terraformowania, aby z czasem stał się jeszcze bardziej podobny do Ziemi. Jak mówi (pogrubiony, by podkreślić):
„W rzeczywistości uważamy teraz, że wczesny Mars był bardzo podobny do Ziemi. W efekcie, gdybyśmy mogli rozgrzać Marsa, ponownie mielibyśmy gęstą atmosferę i płynne oceany. Mars jest mniej więcej w połowie tak daleko od Słońca, jak Ziemia, więc nadal ma przyzwoite światło słoneczne. Jest trochę zimno, ale możemy to rozgrzać. Ma bardzo pomocną atmosferę, która, przede wszystkim CO2 z pewną ilością azotu i argonu oraz kilkoma innymi pierwiastkami śladowymi, oznacza, że możemy hodować rośliny na Marsie tylko poprzez kompresję atmosfery.
„Byłoby fajnie być na Marsie, ponieważ miałbyś grawitację wynoszącą około 37% grawitacji na Ziemi, więc byłbyś w stanie podnosić ciężkie rzeczy i krążyć wokół. Co więcej, dzień jest niezwykle zbliżony do ziemskiego. Musimy tylko zmienić populacje, ponieważ obecnie mamy siedem miliardów ludzi na Ziemi i żadnej na Marsie. ”
Oczywiście nie można oczekiwać, że żadna misja się nie wydarzy bez najważniejszego pojazdu. W tym celu Musk wykorzystał doroczne spotkanie IAC, aby odsłonić plany swojej firmy dotyczące systemu transportu międzyplanetarnego. Zaktualizowana wersja Mars Colonial Transporter (o której Musk zaczął mówić w 2012 roku), ITS będzie się składać z dwóch głównych elementów - wzmacniacza rakiet wielokrotnego użytku i statku międzyplanetarnego.
Proces dostania się na Marsa za pomocą tych komponentów obejmuje kilka kroków. Po pierwsze, rakieta i statek kosmiczny startują razem, a statek kosmiczny jest dostarczany na orbitę. Następnie, gdy statek kosmiczny przyjmuje orbitę postojową, wzmacniacz wraca na Ziemię, aby przeładować go tankowcem. Ten pojazd ma taką samą konstrukcję jak statek kosmiczny, ale zawiera zbiorniki paliwa zamiast obszarów ładunkowych.
Czołg zostaje następnie wystrzelony na orbitę z boosterem, gdzie spotka się ze statkiem kosmicznym i zatankuje go na podróż na Marsa. Ogólnie rzecz biorąc, zbiornikowiec na paliwo wzniesie się od trzech do pięciu razy w górę, aby napełnić zbiorniki statku kosmicznego, gdy znajduje się on na orbicie. Musk szacuje, że czas realizacji między wystrzeleniem statku kosmicznego i pobraniem wzmacniacza może ostatecznie wynosić zaledwie 20 minut.
Proces ten (jeśli Musk się pojawi) rozszerzy się o wiele statków kosmicznych odbywających podróż na Marsa iz powrotem co 26 miesięcy (gdy Mars i Ziemia są najbliżej siebie):
„Ostatecznie miałbyś ponad 1000 lub więcej statków kosmicznych czekających na orbicie. Dlatego flota kolonialna Marsa odejdzie masowo. Sensowne jest ładowanie statków kosmicznych na orbitę, ponieważ masz na to 2 lata, a następnie możesz często korzystać ze wzmacniacza i tankowca, aby z nich naprawdę skorzystać. Dzięki statkowi kosmicznemu masz mniejsze możliwości ponownego użycia, ponieważ musisz zastanowić się, jak długo to potrwa - może 30 lat, co może być najwyżej 12–15 lotów statku kosmicznego. ”
Pod względem budowy rakieta składałaby się z zaawansowanego zewnętrznego włókna węglowego otaczającego zbiorniki paliwa, który opierałby się na autogenicznym systemie zwiększania ciśnienia. Polega to na zgazowaniu paliwa i tlenu poprzez wymianę ciepła w silniku, który następnie zostałby wykorzystany do zwiększenia ciśnienia w zbiornikach. Jest to znacznie prostszy system niż obecnie używany do rakiety Falcon 9.
Wspomagacz używałby 42 silników Raptor ułożonych w koncentryczne pierścienie, aby wytworzyć ciąg. Przy 21 silnikach w pierścieniu zewnętrznym, 14 w pierścieniu wewnętrznym i siedmiu w środkowej grupie, wzmacniacz miałby szacunkową siłę nośną 11 793 ton metrycznych (13 000 ton) - 128 MegaNewtonów - i siłę ciągu próżniowego 12 714 metrów metrycznych ton (14 015 ton) lub 138 MN. Byłby to pierwszy statek kosmiczny, w którym pasek osiągów rakiety przekracza fizyczny rozmiar rakiety.
Jeśli chodzi o statek kosmiczny, projekty wymagają u góry sekcji ciśnieniowej, a poniżej sekcji bezciśnieniowej. Część ciśnieniowa pomieściłaby do 100 pasażerów (pomyślał, że Musk ma nadzieję ostatecznie zwiększyć tę pojemność do 200 osób na podróż), podczas gdy cały bagaż i ładunek niezbędny do zbudowania kolonii marsjańskiej byłby przechowywany w sekcji pozbawionej ciśnienia poniżej.
Jeśli chodzi o same przedziały załogi, Musk z pewnością zilustruje, jak czas w nich nie będzie nudny, ponieważ czas transportu jest długi. „Dlatego przedział załogi lub przedział pasażerski jest skonfigurowany tak, abyś mógł wykonywać gry o zerowej grawitacji - możesz się unosić” - powiedział. „Będą filmy, sale wykładowe, kabiny i restauracja. Będzie naprawdę fajnie. Będziesz się świetnie bawić! ”
Poniżej obu tych sekcji znajduje się zbiornik ciekłego tlenu, zbiornik paliwa i silniki statków kosmicznych. Silniki, które byłyby bezpośrednio przymocowane do stożka oporowego u podstawy, składałyby się z zewnętrznego pierścienia trzech silników na poziomie morza - które generowałyby 361 sekund impulsu właściwego (Isp) - oraz wewnętrznej grupy sześciu silników próżniowych, które wygenerowałby 382s Isp.
Zewnętrzna strona statku kosmicznego będzie również wyposażona w osłonę termiczną, która będzie się składała z tego samego materiału, którego używa SpaceX w swoim statku kosmicznym Dragon. Jest to znane jako impregnowany fenolem ablator węglowy (PICA), którego SpaceX jest w trzeciej wersji. W sumie Musk szacuje, że międzyplanetarny statek kosmiczny będzie w stanie przetransportować 450 ton ładunku na Marsa, w zależności od tego, ile razy tankowiec może napełnić statek.
W zależności od miejsca spotkania Ziemia-Mars czas tranzytu może wynosić nawet 80 dni w jedną stronę (przy prędkości 6 km / s). Ale z czasem Musk ma nadzieję, że skróci to do zaledwie 30 dni, co umożliwi utworzenie znacznej populacji na Marsie w stosunkowo krótkim czasie. Jak wskazał Musk, magiczna liczba tutaj w milionie, co oznacza liczbę ludzi, których potrzeba, aby założyć samowystarczalną kolonię na Marsie.
Przyznał, że będzie to duże wyzwanie, które może trwać nawet sto lat:
„Jeśli możesz jechać tylko co 2 lata i jeśli masz 100 osób na statek, oznacza to 10 000 podróży. Dlatego co najmniej 100 osób na podróż jest właściwym rzędem wielkości i możemy ostatecznie rozszerzyć sekcję załogi i ostatecznie zabrać więcej niż 200 lub więcej osób na lot, aby zmniejszyć koszt na osobę. Jednak 10 000 lotów to dużo lotów, więc ostatecznie naprawdę chciałbyś rzędu 1000 statków. Zbudowanie do 1000 statków zajęłoby trochę czasu. Ile czasu zajmie osiągnięcie tego progu miliona osób, od momentu, w którym pierwszy statek wypłynie na Marsa, prawdopodobnie będzie to około 20–50 całkowitego miejsca spotkania Marsa - więc osiągnięcie w pełni własnego czasu zajęłoby 40–100 lat podtrzymywanie cywilizacji na Marsie. ”
Kiedy ITS będzie gotowy do uruchomienia, zrobi to z Launch Pad 39A w Kennedy Space Center na Florydzie, z którego SpaceX obecnie korzysta do uruchamiania startów Falcon 9. Ale oczywiście najbardziej zniechęcającym aspektem wszelkich prób kolonizacji są koszty. Obecnie, przy użyciu obecnych metod, wysyłanie ponad 1 miliona ludzi na Marsa jest po prostu nieosiągalne.
Wykorzystując metody z epoki Apollo jako kamień węgielny, Musk wskazał, że koszt podróży na Marsa wyniósłby około 10 miliardów dolarów na osobę - co wynika z faktu, że sam program kosztował od 100 do 200 miliardów dolarów (z uwzględnieniem inflacji) i spowodował 12 astronautów stawiających stopę na Księżycu. Oczywiście jest to zdecydowanie za dużo, aby stworzyć samowystarczalną kolonię z populacją 1 miliona.
W rezultacie Musk twierdził, że koszt transportu ludzi na Marsa musiałby zostać obniżony aż o 5 milionów procent! Pragnienie Muska obniżenia kosztów związanych z wystrzeliwaniem kosmosu jest dobrze znane i jest to powód, dla którego założył SpaceX i zaczął opracowywać technologię wielokrotnego użytku. Jednak koszty musiałyby zostać obniżone do punktu, w którym bilet na Marsa kosztowałby mniej więcej tyle samo, co domu mediany - tj. 200 000 USD - zanim zdarzy się jakakolwiek podróż na Marsa.
Co do tego, jak można to zrobić, nakreślono kilka strategii, z których wiele aktywnie realizuje już agencje piżmowe i kosmiczne, takie jak NASA. Obejmują one pełną wielokrotnego użytku, w której wszystkie etapy rakiety i jej modułu ładunkowego (nie tylko pierwszy etap) musiałyby być możliwe do odzyskania i ponownego użycia. Tankowanie na orbicie to drugi sposób, co oznaczałoby, że statek kosmiczny nie musiałby przenosić całego potrzebnego im paliwa z Ziemi.
Ponadto musiałaby istnieć opcja produkcji paliwa na Marsie, gdzie statek kosmiczny będzie mógł zatankować na Marsie, aby odbyć podróż powrotną. Ta koncepcja była badana w przeszłości dla misji księżycowych i marsjańskich. W przypadku Marsa obecność atmosferycznego i zamarzniętego CO² oraz wody zarówno w glebie, jak i polarnych czapach lodowych oznaczałaby, że można by wytwarzać metan, tlen i wodór.
Wreszcie pojawia się pytanie, który propelent byłby najlepszy. W tej chwili istnieją podstawowe możliwości wyboru - nafta (paliwo rakietowe), wodór i metan. Wszystkie mają pewne zalety i mogą być wytwarzane na Marsie in situ. Jednak w oparciu o podział kosztów i korzyści Musk twierdzi, że metan byłby najbardziej opłacalnym propelentem.
Jak zawsze Musk poruszył także kwestię osi czasu i kolejnych kroków. Składało się to na podsumowanie osiągnięć SpaceX w ciągu ostatnich półtorej dekady, a następnie zarys tego, co ma nadzieję zobaczyć w swojej firmie w nadchodzących latach i dekadach.
Obejmują one rozwój pierwszego statku kosmicznego międzyplanetarnego od około czterech lat, po którym nastąpią suborbitalne loty testowe. Wskazał nawet, w jaki sposób statek kosmiczny może mieć zastosowania komercyjne, wykorzystywane do szybkiego transportu ładunków na całym świecie. Jeśli chodzi o rozwój wzmacniacza, wskazał, że byłby to stosunkowo prosty proces, ponieważ polega on po prostu na powiększeniu istniejącego wzmacniacza Falcon 9.
Poza tym oszacował, że (zakładając, że wszystko idzie dobrze) dziesięcioletni przedział czasowy wystarczyłby na złożenie wszystkich elementów razem, aby działał na rzecz sprowadzenia ludzi na Marsa. I na koniec, rzucił okiem na to, co można osiągnąć dzięki ITS poza Marsem. Jak sama nazwa wskazuje, Musk ma nadzieję na przeprowadzenie misji do innego miejsca w Układzie Słonecznym.
Biorąc pod uwagę możliwości produkcji paliwa in situ (dzięki obfitości lodu wodnego), księżyce Jowisza i Saturna zostały wymienione jako możliwy cel podróży. Ale poza księżycami, takimi jak Europa, Enceladus i Tytan (o których wszystkie wspomniano), nawet jako miejsca docelowe w trans-neptunowym regionie Układu Słonecznego wskazano jako możliwość.
Biorąc pod uwagę, że Pluto ma również dużą ilość lodu wodnego na swojej powierzchni, Musk twierdził, że można tu zbudować magazyn tankowania, aby obsługiwać misje do Pasa Kuipera i Chmury Oorta. „Nie polecałbym tego w podróżach międzygwiezdnych” - przyznał - „ale ten podstawowy system - pod warunkiem, że po drodze mamy stacje benzynowe - oznacza pełny dostęp do całego większego układu słonecznego”.
Publikacja tego artykułu, wiele miesięcy po tym, jak Musk przedstawił szczegóły swojego planu na dorocznym spotkaniu IAC, naturalnie wzbudziła zarówno aprobatę, jak i sceptycyzm. Chociaż są tacy, którzy kwestionowaliby terminy Muska i jego zdolność do realizacji zawartych w nim propozycji, inni postrzegają to jako kluczowy krok w realizacji długookresowego pragnienia Muska, by obserwować kolonizację Marsa w tym stuleciu.
Scott Hubbard stanowi cenny wkład w historię eksploracji kosmosu, coś, do czego przyszłe pokolenia będą mogły uzyskać dostęp, aby mogli sporządzić wykres historii eksploracji Marsa - podobnie jak materiały archiwalne NASA są wykorzystywane do badania historii lądowania na Księżycu. Jak zauważył:
„Moim zdaniem opublikowanie tego artykułu nie tylko umożliwia społeczności kosmicznej przeczytanie wizji SpaceX w formie drukowanej wraz ze wszystkimi mapami w kontekście, ale także stanowi cenne źródło archiwalne dla przyszłych badań i planowania. Moim celem jest uczynienie z Nowej Przestrzeni forum do publikowania nowatorskich koncepcji eksploracyjnych - szczególnie tych sugerujących przedsiębiorczą ścieżkę dla ludzi podróżujących w kosmos ”.
Elon Musk nie jest obcy dużemu myśleniu i marzeniom. I chociaż wiele jego propozycji w przeszłości nie pojawiło się w terminie, który pierwotnie określił, nikt nie może wątpić, że do tej pory został zrealizowany. To będzie bardzo ekscytujące zobaczyć, czy uda mu się przejąć firmę, którą założył 15 lat temu w celu wspierania eksploracji Marsa, i zamiast tego wykorzystać ją do prowadzenia kolonizacji!
Aktualizacja: Musk napisał na Twitterze swoje podziękowania dla Hubbarda za publikację i wskazał, że wkrótce wprowadzą „poważne zmiany w planie”.
I koniecznie sprawdź ten film z pełnego przemówienia Muska na 67. dorocznym spotkaniu IAC, dzięki uprzejmości SpaceX:
