Elon Musk nikdy nebyl z těch, kteří by si své dlouhodobé plány nechávali pro sebe. Kromě vývoje opakovaně použitelných raket, elektrických aut a revoluční solární energie se také docela hlasitě věnoval založení kolonie na Marsu během svého života. Cílem zde není nic menšího než zajištění přežití lidské rasy vytvořením „záložního místa“ a vyžaduje seriózní plánování a architekturu.
Tyto a další aspekty Muskovy navrhované mise na Mars byly nastíněny v eseji s názvem „ Udělat z lidí multiplanetární druh “, který byl publikován v červnovém čísle časopisu 2017Nový prostor. Příspěvek je shrnutím prezentace, kterou přednesl na konferenci 67. výroční zasedání Mezinárodního astronautického kongresu , který se konal ve dnech 26.–30. září 2016 v mexické Guadalajaře.
Příspěvek vytvořil Scott Hubbard, konzultační profesor na Stanfordské univerzitě a šéfredaktor časopisunový prostor,a zahrnuje veškerý materiál a snímky z původní Muskovy prezentace. Uvnitř jsou obsaženy Muskovy myšlenky o tom, jak by mohla být kolonizace Marsu uskutečněna v tomto století a jaké problémy by bylo třeba řešit.
Elon Musk odhalující své plány na Mars na 67. výročním zasedání IAC. Kredit: SpaceX/IAC
Patří mezi ně náklady na vyslání lidí a nákladu na Mars, technické detaily rakety a vozidla, které by cestu podniklo, a možné rozpisy nákladů a časové osy. Ale samozřejmě také řeší klíčové filozofické otázky – „Proč jít?“ a 'Proč Mars?'
Řešení této první otázky je jedním z nejdůležitějších aspektů průzkumu vesmíru. Pamatujete si ikonický projev Johna F. Kennedyho „Rozhodli jsme se jít na Měsíc“? Tento projev nebyl zdaleka jen prohlášením o záměru, ale ospravedlněním Kennedyho administrativy za veškerý čas, energii a peníze, které věnovala programu Apollo. Kennedyho projev jako takový zdůraznil především to, proč byl cíl ušlechtilým podnikem.
Při pohledu na Mars zasáhl Musk podobným tónem a zdůraznil přežití a potřebu lidstva expandovat do vesmíru. Jako on stanovený :
„Myslím, že existují skutečně dvě základní cesty. Historie se bude rozdvojovat dvěma směry. Jednou z cest je, že zůstaneme na Zemi navždy, a pak dojde k nějaké události eventuálního vyhynutí. Nemám bezprostřední proroctví o soudném dni, ale nakonec, jak historie naznačuje, dojde k nějaké události soudného dne. Alternativou je stát se vesmírnou civilizací a multiplanetárním druhem, což, jak doufám, budete souhlasit, je tou správnou cestou.“
Pokud jde o to, co dělá Mars přirozenou volbou, byl to trochu těžší prodej. Je pravda, že Mars má mnoho podobností se Zemí – proto se mu často říká „Dvojče Země“ – což z něj dělá vzrušující cíl pro vědecký výzkum. Má však také některé poměrně výrazné rozdíly, díky nimž se dlouhodobé pobyty na povrchu nezdají být přitažlivé. Tak proč by to byla přirozená volba?
Umělcovo ztvárnění pasažéra na palubě ITS, který se dívá dolů na Mars. Kredit: SpaceX
Jak vysvětluje Musk, blízkost s tím hodně souvisí. Tak určitě, Venuše je blíže Zemi , čímž se přiblíží až na 41 milionů km (25 476 219 mi), ve srovnání s 56 miliony km (3 4796 787 mi) s Marsem. Ale nepřátelské prostředí Venuše je dobře zdokumentováno a zahrnuje super hustou atmosféru, teploty dostatečně vysoké na roztavení olova a déšť s kyselinou sírovou! Merkur je příliš horký a bez vzduchu a Joviánské měsíce jsou velmi daleko.
To nám zbývá jen dvě možnosti pro blízkou budoucnost, pokud jde o Muska. Jedním z nich je Měsíc, který se na něm v příštích letech pravděpodobně trvale usadí. Ve skutečnosti mezi ESA, NASA, Roskosmosem a Čínským národním vesmírným úřadem není nouze o plány na vybudování lunární základna , která poslouží jako nástupce ISS.
Ale ve srovnání s Marsem je méně bohatý na zdroje, nemá atmosféru a představuje významný přechod ke gravitaci ( 0,165G ve srovnání s 0,376G ) a délka dne ( 28 dní vs. 24,5 hodiny ) jsou znepokojeni. V tom spočívá největší důvod, proč jet na Mars, a to je skutečnost, že naše možnosti jsou omezené a Mars se nejvíce podobá Zemi ze všech těles, která jsou nám v současnosti dostupná.
A co víc, Musk bere v úvahu skutečnost, že kolonisté by mohli začít nastartovat proces terraformace, aby se časem stal ještě více podobný Zemi. Jak uvádí (pro zdůraznění přidáno tučně):
„Ve skutečnosti nyní věříme, že raný Mars byl hodně podobný Zemi.Ve skutečnosti, pokud bychom mohli Mars zahřát, měli bychom opět hustou atmosféru a tekuté oceány.Mars je od Slunce zase o polovinu vzdálenější než Země, takže má stále slušné sluneční světlo. Je trochu chladno, ale můžeme to zahřát. Má velmi užitečnou atmosféru, která, protože je primárně CO2 s trochou dusíku a argonu a několika dalšími stopovými prvky, znamená, že můžeme na Marsu pěstovat rostliny pouhým stlačováním atmosféry.
'Bylo by docela zábavné být na Marsu, protože byste měli gravitaci, která je asi 37% gravitace Země, takže byste mohli zvedat těžké věci a vázat se kolem sebe.' Kromě toho je den pozoruhodně blízký tomu na Zemi. Potřebujeme jen změnit populaci, protože v současnosti máme na Zemi sedm miliard lidí a žádného na Marsu.“
Přirozeně nelze očekávat, že se žádná mise uskuteční bez veledůležitého vozidla. Za tímto účelem Musk využil každoroční setkání IAC k odhalení plánů své společnosti pro tuto společnost Meziplanetární dopravní systém . Aktualizovaná verze Mars Colonial Transporter (o které Musk začal mluvit v roce 2012), ITS se bude skládat ze dvou hlavních součástí – opakovaně použitelného raketového posilovače a Meziplanetární kosmická loď .
Proces, jak se s těmito součástmi dostat na Mars, zahrnuje několik kroků. Nejprve společně vzlétnou raketový posilovač a vesmírná loď a vesmírná loď je dopravena na oběžnou dráhu. Dále, zatímco vesmírná loď zaujme parkovací oběžnou dráhu, booster se vrátí na Zemi, aby byl znovu nabit tankerem. Toto vozidlo má stejný design jako vesmírná loď, ale místo nákladových prostor obsahuje nádrže na pohonné hmoty.
Tanker je poté pomocí boosteru vypuštěn na oběžnou dráhu, kde se setká s vesmírnou lodí a natankuje jí palivo na cestu na Mars. Celkově vzroste tanker s pohonnou hmotou třikrát až pětkrát, aby naplnil nádrže kosmické lodi, když je na oběžné dráze. Musk odhaduje, že doba obratu mezi startem kosmické lodi a vyzvednutím boosteru by nakonec mohla být až 20 minut.
Tento proces (pokud se Musk prosadí) by se rozšířil tak, aby zahrnoval několik vesmírných lodí, které se na cestu na Mars a z něj vydávají každých 26 měsíců (když jsou Mars a Země nejblíže u sebe):
'Nakonec byste měli na oběžné dráze více než 1 000 nebo více vesmírných lodí.' Koloniální flotila Marsu by tedy odletěla hromadně. Dává smysl naložit vesmírné lodě na oběžnou dráhu, protože na to máte 2 roky, a pak můžete často používat posilovač a tanker, abyste z nich získali opravdu těžké opětovné použití. S vesmírnou lodí máte menší možnosti opětovného použití, protože musíte zvážit, jak dlouho vydrží – možná 30 let, což může být možná maximálně 12–15 letů vesmírné lodi.“
Pokud jde o strukturu rakety, sestávala by z pokročilého vnějšku z uhlíkových vláken obklopujících palivové nádrže, které by se spoléhaly na systém autogenního přetlaku. Jedná se o zplynování paliva a kyslíku prostřednictvím výměny tepla v motoru, který by pak byl použit k natlakování nádrží. Jedná se o mnohem jednodušší systém, než jaký se v současnosti používá u rakety Falcon 9.
Posilovač by využíval 42 motorů Raptor uspořádaných do soustředných prstenců ke generování tahu. S 21 motory ve vnějším prstenci, 14 ve vnitřním prstenci a sedmi ve středovém bloku by posilovač měl odhadovaný zdvihový tah 11 793 metrických tun (13 000 tun) – 128 meganewtonů – a vakuový tah 12 714 metrických tun (14 015 tun), nebo 138 MN. To by z ní udělalo první kosmickou loď, kde ukazatel výkonu rakety přesahuje fyzickou velikost rakety.
Pokud jde o kosmickou loď, návrhy vyžadují přetlakovou část nahoře a beztlakovou část pod ní. Přetlaková sekce by pojala až 100 cestujících (myslím, že Musk doufá, že tuto kapacitu nakonec zvýší na 200 lidí na cestu), zatímco všechna zavazadla a náklad nezbytný pro stavbu marťanské kolonie by byly uloženy v nepřetlakové části pod ní.
Pokud jde o samotné prostory pro posádku, Musk určitě ukázal, že čas v nich nebude nudný, protože doba přepravy je dlouhá. 'Proto je prostor pro posádku nebo prostor pro cestující nastaven tak, že můžete hrát hry s nulovou gravitací - můžete se vznášet,' řekl. „Budou tam filmy, přednáškové sály, chatky a restaurace. Bude to opravdu zábavné. Budete se mít skvěle!“
Systémová architektura meziplanetárního dopravního systému. Kredit: SpaceX
Pod oběma těmito sekcemi je umístěna nádrž na kapalný kyslík, palivová nádrž a motory kosmické lodi. Motory, které by byly přímo připojeny k náporovému kuželu na základně, by sestávaly z vnějšího prstence tří motorů na hladině moře – které by generovaly 361 sekund specifického impulsu (Isp) – a vnitřní skupiny šesti vakuových motorů, které by generovalo 382s Isp.
Exteriér kosmické lodi bude také opatřen tepelným štítem, který bude složen ze stejného materiálu, jaký SpaceX používá na své lodi Dragon. Toto je známé jako a fenolem impregnovaný uhlíkový ablátor (PICA), kterou SpaceX má na své třetí verzi. Celkem Musk odhaduje, že meziplanetární vesmírná loď bude schopna dopravit na Mars 450 tun nákladu, v závislosti na tom, kolikrát tanker dokáže naplnit plavidlo.
A v závislosti na setkání Země-Mars může být doba tranzitu pouze 80 dní v jednom směru (při rychlosti 6 km/s). Musk však doufá, že to časem zkrátí na pouhých 30 dní, což by umožnilo vytvořit na Marsu značnou populaci v relativně krátkém čase. Jak naznačil Musk, magické číslo je zde 1 milion, což znamená počet lidí, které by bylo zapotřebí k vytvoření soběstačné kolonie na Marsu.
Připustil, že by to byla velká výzva a mohlo by to trvat celé století:
„Pokud můžete jet pouze každé 2 roky a pokud máte 100 lidí na loď, je to 10 000 cest. Minimálně 100 lidí na cestu je proto správný řád a může se stát, že rozšíříme část posádky a nakonec vezmeme 200 nebo více lidí na let, abychom snížili náklady na osobu.Nicméně 10 000 letů je hodně letů, takže nakonec byste opravdu chtěli řádově 1 000 lodí. Postavit až 1000 lodí by chvíli trvalo. Jak dlouho by trvalo dosažení této hranice milionu lidí, od bodu, kdy první loď míří na Mars, by pravděpodobně bylo někde mezi 20 a 50 celkovými marťanskými schůzkami – takže by trvalo 40–100 let, než by bylo dosaženo úplného sebeovládání. udržení civilizace na Marsu.'
Výřez meziplanetární kosmické lodi. Kredit: SpaceX
Až bude ITS připraven ke spuštění, učiní tak od Odpalovací rampa 39A v Kennedyho vesmírném středisku na Floridě, které SpaceX v současnosti využívá k provádění startů Falconu 9. Ale samozřejmě nejodstrašujícím aspektem každého kolonizačního úsilí jsou náklady. V současné době a za použití současných metod není vyslání více než 1 milionu lidí na Mars jednoduše cenově dostupné.
Pomocí metod z éry Apolla jako prubířského kamene Musk naznačil, že náklady na cestu na Mars by byly kolem 10 miliard dolarů na osobu – což je odvozeno ze skutečnosti, že samotný program stál mezi 100 a 200 miliardami dolarů (upraveno o inflaci) a vedl k 12 astronautů vchází na Měsíc. To je přirozeně příliš vysoké na vytvoření soběstačné kolonie s 1 milionem obyvatel.
V důsledku toho Musk tvrdil, že náklady na dopravu lidí na Mars by se musely snížit o neuvěřitelných 5 milionů procent! Muskova touha snížit náklady spojené s vypouštěním do vesmíru je dobře známá a je to právě důvod, proč založil SpaceX a začal vyvíjet znovupoužitelnou technologii. Náklady by však musely být sníženy do bodu, kdy by letenka na Mars stála přibližně stejně jako střední dům – tedy 200 000 USD – než by se mohly uskutečnit jakékoli cesty na Mars.
Umělecký dojem z ITS v tranzitu s rozmístěnými solárními panely. Kredit: SpsaceX
Pokud jde o to, jak toho dosáhnout, je nastíněno několik strategií, z nichž mnohé Musk a vesmírné agentury, jako je NASA, již aktivně sledují. Zahrnují plnou znovupoužitelnost, kdy všechny stupně rakety a jejího nákladního modulu (nejen první stupeň) by musely být vyvolatelné a znovu použitelné. Tankování paliva na oběžné dráze je druhým prostředkem, což by znamenalo, že kosmická loď by s sebou ze Země nemusela vozit veškeré palivo, které potřebují.
Kromě toho by musela existovat možnost výroby pohonných hmot na Marsu, kde by vesmírná loď mohla na Marsu natankovat palivo pro zpáteční cestu. Tento koncept byl v minulosti zkoumán u lunárních a marťanských misí. A v případě Marsu by přítomnost atmosférického a zmrzlého CO² a vody v půdě i v polárních ledových čepicích znamenala, že by bylo možné vyrobit metan, kyslík a vodíkové palivo.
Nakonec je zde otázka, která pohonná hmota by byla nejlepší. V současné době existují základní možnosti – petrolej (raketové palivo), vodík a metan. Všechny tyto představují určité výhody a lze je vyrobit in-situ na Marsu. Ale na základě rozdělení nákladů a přínosů Musk tvrdí, že metan by byl nákladově nejefektivnější pohonnou látkou.
Jako vždy Musk také nastolil otázku časových plánů a dalších kroků. To sestávalo z přehledu úspěchů SpaceX za poslední dekádu a půl, po kterém následoval nástin toho, co doufá, že jeho společnost bude dělat v nadcházejících letech a desetiletích.
Umělecký dojem z osady na Marsu s výřezem. Poděkování: NASA Ames Research Center
Mezi ně patří vývoj první meziplanetární kosmické lodi za zhruba čtyři roky, po kterém budou následovat suborbitální testovací lety. Dokonce naznačil, jak by kosmická loď mohla mít komerční využití, když se používá pro rychlou přepravu nákladu po celém světě. Pokud jde o vývoj posilovače, naznačil, že by se jednalo o relativně přímočarý proces, protože jednoduše zahrnuje rozšíření stávajícího posilovače Falcon 9.
Kromě toho odhadl, že (za předpokladu, že vše půjde dobře) by desetiletý časový rámec postačoval na sestavení všech součástí dohromady, aby to fungovalo pro přivedení lidí na Mars. V neposlední řadě nabídl několik letmých pohledů na to, čeho lze dosáhnout s ITS mimo Mars. Jak název napovídá, Musk doufá, že jednoho dne povede mise do jiných destinací ve Sluneční soustavě.
Vzhledem k možnostem výroby paliva in-situ (díky množství vodního ledu) byly jako možný cíl zmíněny měsíce Jupitera a Saturnu. Ale mimo měsíce jako Europa, Enceladus a Titan (všechny byly zmíněny) byly jako možnost naznačeny dokonce i cíle v transneptunské oblasti Sluneční soustavy.
Vzhledem k tomu, že Pluto má na svém povrchu také dostatek vodního ledu, Musk tvrdil, že by zde mohlo být vybudováno skladiště pro doplňování paliva pro mise do Kuiperova pásu a Oortova oblaku. 'Na mezihvězdné cesty bych to nedoporučoval,' připustil, 'ale tento základní systém - za předpokladu, že máme na cestě čerpací stanice - znamená plný přístup do celé větší sluneční soustavy.'
Umělcův dojem z ITS provádějícího průlet kolem Jupiteru. Kredit: SpaceX
Zveřejnění tohoto dokumentu, mnoho měsíců poté, co Musk představil podrobnosti svého plánu na výročním zasedání IAC, přirozeně vyvolalo souhlas i skepsi. I když existují lidé, kteří by zpochybňovali Muskovy časové osy a jeho schopnost realizovat návrhy obsažené v nich, jiní to považují za zásadní krok v naplnění Muskova dlouhodobého přání vidět kolonizaci Marsu v tomto století.
Pro Scotta Hubbarda to slouží jako cenný příspěvek k historii průzkumu vesmíru, něco, k čemu budou mít přístup budoucí generace, aby mohly zmapovat historii průzkumu Marsu – podobně jako se archivní materiály NASA používají ke studiu historie. přistání na Měsíci. Jako on poznamenal :
„Podle mého názoru poskytuje zveřejnění tohoto článku nejen příležitost pro vesmírnou komunitu přečíst si vizi SpaceX v tištěné podobě se všemi mapami v kontextu, ale také slouží jako cenná archivní reference pro budoucí studie a plánování. Mým cílem je vytvořit z New Space fórum pro publikování nových konceptů průzkumu – zejména těch, které navrhují podnikatelskou cestu pro lidi cestující do hlubokého vesmíru.“
Elonu Muskovi není cizí myslet ve velkém a snít ve velkém. A i když mnoho z jeho návrhů v minulosti nevzniklo v časovém rámci, který původně specifikoval, nikdo nemůže pochybovat o tom, že je splnil. Bude velmi vzrušující zjistit, zda dokáže vzít společnost, kterou založil před 15 lety, za účelem podpory průzkumu Marsu a použít ji místo toho k vedení kolonizačního úsilí!
Aktualizace:Pižmo tweetoval své poděkování Hubbardovi za zveřejnění a naznačil, že v plánu dojde k několika „velkým změnám, které brzy přijdou“.
A nezapomeňte se podívat na toto video plného Muskova projevu na 67. výročním zasedání IAC, s laskavým svolením SpaceX:
Další čtení: Nový prostor