Elon Musk ei ole koskaan ollut yksi pitämään pitkäaikaisia suunnitelmiaan itselleen. Uudelleenkäytettävien rakettien, sähköautojen ja mullistavan aurinkovoiman kehittämisen lisäksi hän on myös elämänsä aikana ollut varsin äänekäs suunnittelemaan siirtokunnan Marsille. Tavoitteena ei tässä ole muuta kuin ihmiskunnan selviytymisen varmistaminen luomalla ”varapaikka” ja vaatii vakavaa suunnittelua ja arkkitehtuuria.
Nämä ja muut Muskin Marsiin suunnitteleman operaation näkökohdat hahmoteltiin esseessä, jonka otsikko on ”Ihmisten tekeminen moniplaneettisiksi lajeiksi”, joka julkaistiin lehden kesäkuun 2017 numerossa. Uusi tila. Artikkeli on yhteenveto hänen esityksestään kansainvälisen astronautisen kongressin 67. vuosikokouksessa, joka pidettiin 26. – 30. Syyskuuta 2016 Guadalajarassa, Meksikossa.
Paperi on tuottanut Scott Hubbard, Stanfordin yliopiston konsultointiprofessori ja päätoimittaja NEWSPACE, ja se sisältää kaiken materiaalin ja diojen Muskin alkuperäisestä esityksestä. Sisältävät Muskin ajatukset siitä, kuinka Marsin siirtäminen voitaisiin toteuttaa tällä vuosisadalla ja mitä asioita olisi käsiteltävä.
Niihin sisältyy ihmisten ja hyötykuormien lähettämiskustannukset Marsiin, matkaa tekevän raketin ja ajoneuvon tekniset yksityiskohdat sekä mahdolliset kustannusjaot ja aikataulut. Mutta tietysti hän käsittelee myös keskeisiä filosofisia kysymyksiä - "Miksi mennä?" ja "Miksi Mars?"
Tämän ensimmäisen kysymyksen käsitteleminen on yksi avaruustutkimuksen tärkeimmistä näkökohdista. Muistatko John F. Kennedyn ikonisen “Valitsemme mennä kuuhun” -puheen? Tämä puhe ei ollut pelkästään aieselvitystä, vaan Kennedyn hallinto oli perustella koko ajan, energian ja rahaa, jonka se oli sitoutunut Apollon ohjelmaan. Sinänsä Kennedyn puhe korosti ennen kaikkea sitä, miksi tavoitteena oli jalo yritys.
Kun etsit Marsia, Musk sai samanlaisen sävyn, korostaen selviytymistä ja ihmiskunnan tarvetta laajentua avaruuteen. Kuten hän totesi:
”Mielestäni todella on kaksi perustavaa tietä. Historia hajoaa kahdesta suunnasta. Yksi polku on, että pysymme maan päällä ikuisesti, ja sitten tapahtuu lopullinen sukupuuttoon liittyvä tapahtuma. Minulla ei ole välitöntä tuomiopäivän profetiaa, mutta historia viittaa lopulta siihen, että on olemassa tuomiopäivän tapahtuma. Vaihtoehtona on tulla avaruutta kantavasta sivilisaatiosta ja moniplaneettisista lajeista, jonka toivon hyväksyväsi olevan oikea tie. "
Mitä Marsista tehdään luonnollisena valintana, se oli vähän vaikeampaa myyntiä. Myönnetään, että Marsilla on paljon samankaltaisuuksia maan kanssa - siksi sitä kutsutaan usein ”Maan kaksoiseksi” - mikä tekee siitä houkuttelevan kohteen tieteelliseen tutkimukseen. Mutta sillä on myös joitain melko jyrkkiä eroja, jotka tekevät pitkäaikaisesta pysymisestä pinnalla näyttävän vähemmän houkuttelevalta. Joten miksi se olisi luonnollinen valinta?
Kuten Musk selittää, läheisyydellä on paljon tekemistä sen kanssa. Toki, Venus on lähempänä maata, päästäen jopa 41 miljoonaan km (25 476 219 mi) verrattuna 56 miljoonaan km (3,4796,787 mi) Marsiin. Mutta Venuksen vihamielinen ympäristö on dokumentoitu hyvin, ja siihen sisältyy erittäin tiheä ilmapiiri, lämpötilat, jotka ovat riittävän kuumia sulattamaan lyijyä ja rikkihapposadea! Elohopea on liian kuuma ja ilmaton, ja Jovian kuut ovat hyvin kaukana.
Tämä antaa meille vain kaksi vaihtoehtoa lähitulevaisuudelle Muskin suhteen. Yksi on Kuu, jolla on todennäköisesti pysyvä ratkaisu siihen tulevina vuosina. Itse asiassa ESA: n, NASA: n, Roscosmosin ja Chinesin kansallisen avaruushallinnon välillä ei ole pulaa suunnitelmista rakentaa kuun etuposti, joka toimii ISS: n seuraajana.
Marsiin verrattuna se on vähemmän resurssirikas, siinä ei ole ilmakehää ja se edustaa suurta muutosta painovoimaan asti (0,165) g verrattuna 0,376: een g) ja päivän pituuteen (28 päivää vs. 24,5 tuntia). Tässä on suurin syy mennä Marsiin, mikä on se, että vaihtoehtomme ovat rajoitetut ja Mars on kaikkein maallisin kaikista ruumiista, joihin meillä on tällä hetkellä pääsy.
Lisäksi Musk ottaa huomioon sen tosiasian, että kolonistit voisivat aloittaa maanmuodostusprosessin, jotta siitä tulisi ajan myötä entistä maapallomaisempi. Kuten hän toteaa (lihavointi lisätty korostamiseen):
”Itse asiassa uskomme nyt, että varhainen Mars oli paljon kuin Maan kaltainen. Itse asiassa, jos voisimme lämmittää Marsin, meillä olisi jälleen paksu ilmapiiri ja nestemäiset valtameret. Mars on noin puolet jälleen kaukana auringosta kuin maa, joten siinä on silti kunnollista auringonvaloa. On vähän kylmä, mutta voimme lämmitellä sen. Sillä on erittäin hyödyllinen ilmapiiri, joka on pääasiassa hiilidioksidia, jossa on vähän typpeä ja argonia ja muutama muu hivenaine, joten voimme kasvattaa kasveja Marsilla vain puristamalla ilmakehän.
”Olisi melko hauskaa olla Marsilla, koska sinulla olisi painovoima, joka on noin 37% maan maapallosta, joten pystyt nostamaan raskaita asioita ja sitomaan ympärilleen. Lisäksi päivä on huomattavasti lähellä maapallon päivää. Meidän on vain muutettava populaatioita, koska tällä hetkellä maapallolla on seitsemän miljardia ihmistä ja Marsilla ei kukaan. "
Luonnollisesti minkään tehtävän ei voida odottaa tapahtuvan ilman kaikkein tärkeintä ajoneuvoa. Tätä varten Musk käytti vuosittaista IAC-kokousta paljastaakseen yrityksensa suunnitelmat planeettojenvälisestä liikennejärjestelmästä. Päivitetty versio Mars Colonial Transporterista (josta Musk alkoi puhua vuonna 2012), ITS koostuu kahdesta pääkomponentista - uudelleen käytettävästä rakettien tehosterokotuksesta ja planeettojenvälisestä avaruusaluksesta.
Marsiin pääsy näiden komponenttien avulla sisältää muutaman vaiheen. Ensin raketin tehosterokotus ja avaruusalus lähtevät yhdessä ja avaruusalus toimitetaan kiertoradalle. Seuraavaksi, kun avaruusalus olettaa pysäköintiradan, tehosterokotus palaa maan päälle ladattavaksi säiliöaluksen mukana. Tämä ajoneuvo on sama malli kuin avaruusalus, mutta se sisältää polttoainesäiliöitä lastialueiden sijasta.
Sitten säiliöalusta lasketaan kiertoradalle korottajan kanssa, missä se tapaa avaruusaluksen ja tankkaa sen matkalle Marsiin. Kaiken kaikkiaan ponnekaasusäiliöalusta nousee mihin tahansa kolmesta viiteen kertaa täyttääkseen avaruusaluksen tankit sen ollessa kiertoradalla. Muskin arvion mukaan avaruusaluksen laukaisun ja tehostajan haun välinen läpimenoaika voi lopulta olla jopa 20 minuuttia.
Tämä prosessi (jos Musk saa tiensä) laajentuisi kattamaan useita avaruusaluksia, jotka matkustavat Marsiin ja takaisin Marsista 26 kuukauden välein (kun Mars ja Maa ovat lähinnä toisiaan):
”Sinulla lopulta olisi yli 1 000 tai enemmän avaruusaluksia, jotka odottavat kiertoradalla. Näin ollen Mars Colonial -laivasto lähtee massiivisesti. Avaruusalusten lataaminen kiertoradalle on järkevää, koska sinulla on 2 vuotta aikaa tehdä niin, ja sitten voit käyttää usein boosteria ja säiliöalusta saadaksesi todella raskaan uudelleenkäytön niistä. Avaruusaluksella saat vähemmän uudelleenkäyttöä, koska sinun on pohdittava, kuinka kauan se kestää - ehkä 30 vuotta, mikä voi olla korkeintaan 12–15 avaruusaluksen lentoa. ”
Raketin rakenteen kannalta se koostuisi edistyneestä hiilikuitupinnasta, joka ympäröi polttoainesäiliöitä, ja joka luottaisi autogeeniseen paineistusjärjestelmään. Tähän sisältyy polttoaineen ja hapen kaasuttaminen moottorin lämmönvaihtimien kautta, jota sitten käytetään säiliöiden paineistamiseen. Tämä on paljon yksinkertaisempi järjestelmä kuin mitä tällä hetkellä käytetään Falcon 9 -rakettissa.
Booster käyttää 42 samankeskisiin renkaisiin järjestettyä Raptor-moottoria työntövoiman tuottamiseksi. 21 moottorin ollessa ulommassa renkaassa, 14 sisärenkaassa ja seitsemän keskiryhmässä, tehostimen arvioitu nostovoima olisi 11 793 tonnia (13 000 tonnia) - 128 MegaNewtonia - ja tyhjiön työntövoima 12 714 metristä. tonnia (14 015 tonnia) tai 138 MN. Tämä tekisi siitä ensimmäisen avaruusaluksen, jossa raketin suorituspalkki ylittää raketin fyysisen koon.
Avaruusaluksen osalta mallit vaativat paineistettua osaa yläosassa, paineettoman osan alla. Paineistettu osasto mahtuu jopa 100 matkustajaa (ajatteli, että Musk toivoo lopulta lisäävän tämän kapasiteetin 200 henkeä kohti matkaa kohti), kun taas kaikki Marsin siirtokunnan rakentamiseen tarvittavat matkalaukut ja lastit pidetään alla olevassa paineettomassa osassa.
Miehistöosastojen osalta Musk varmasti kuvasi, kuinka aika niissä ei olisi tylsää, koska kauttakulkuaika on pitkä. "Siksi miehistö tai matkustajaosasto on asetettu niin, että voit tehdä nollapainoisia pelejä - voit kellua", hän sanoi. ”Tulee olemaan elokuvia, luentosalit, mökit ja ravintola. Se on todella hauskaa mennä. Sinulla on hauskaa! ”
Molempien näiden osien alapuolella sijaitsevat nestemäisen hapen, polttoainesäiliön ja avaruusaluksen moottorit. Moottorit, jotka kiinnitettäisiin suoraan alaosassa olevaan työntökartioon, koostuisivat kolmesta merenpinnan moottorista, joka tuottaa 361 sekuntia erityisimpulssia (Isp), ja renkaasta, joka koostuu kuudesta tyhjiömoottorista, jotka tuottaisi 382s Isp.
Avaruusaluksen ulkopinta varustetaan myös lämpösuojalla, joka koostuu samasta materiaalista, jota SpaceX käyttää Dragon-avaruusaluksessaan. Tätä kutsutaan fenolilla kyllästetyksi hiilen ablaattoriksi (PICA), jonka SpaceX on heidän kolmannessa versiossa. Kaiken kaikkiaan Muskin arvion mukaan planeettojen välinen avaruusalus pystyy kuljettamaan 450 tonnia rahtia Marsiin riippuen siitä, kuinka monta kertaa säiliöalus voi täyttää veneen.
Ja riippuen Maan ja Marsin kohtaamisesta, kuljetusaika voisi olla vain 80 päivää yksisuuntainen (nopeuden ollessa 6 km / s). Mutta ajan myötä Musk toivoo leikkaavan sen vain 30 päivään, mikä mahdollistaisi huomattavan populaation muodostumisen Marsille suhteellisen lyhyessä ajassa. Kuten Musk huomautti, maaginen lukumäärä miljoonassa tarkoittaa ihmisten määrää, joka tarvitaan itsenäisen siirtokunnan perustamiseen Marsille.
Hän myönsi, että tämä olisi suuri haaste ja että sen toteuttaminen voisi kestää jopa vuosisadan:
”Jos pääset vain kahden vuoden välein ja jos sinulla on 100 ihmistä alusta kohti, se on 10 000 matkaa. Siksi vähintään 100 ihmistä matkaa kohti on oikea suuruusjärjestys, ja saatamme lopulta laajentaa miehistöosastoa ja ottaa lopulta mukaan enemmän kuin 200 tai enemmän ihmisiä lentoa kohti, jotta kustannukset henkilöä kohden vähentyisivät. 10 000 lentoa on kuitenkin paljon lentoja, joten lopulta haluaisit todellakin 1000 laivan luokkaa. 1000 laivan rakentaminen kesti jonkin aikaa. Kuinka kauan tämän miljoonan ihmisen kynnysarvon saavuttaminen siitä hetkestä alkaen, jolloin ensimmäinen alus menee Marsiin, olisi todennäköisesti välillä 20–50 Marsin kokoontumismahdollisuutta - joten täysin itsensä saavuttamiseen kuluu 40–100 vuotta. ylläpitää sivilisaatiota Marsilla. ”
Kun ITS on valmis käynnistämään, se tekee sen Launch Pad 39A: lta Kennedyn avaruuskeskuksessa Floridassa, jota SpaceX käyttää parhaillaan Falcon 9: n laukaisuun. Mutta tietysti kaikkien kolonisaatiopyrkimysten pelottavampi hinta on kustannukset. Tällä hetkellä, ja käyttämällä nykyisiä menetelmiä, miljoonan ihmisen lähettäminen Marsiin ei yksinkertaisesti ole kohtuuhintaista.
Käyttämällä Apollo-aikakauden menetelmiä mittakivenä, Musk ilmoitti, että Marsille siirtymisen kustannukset olisivat noin 10 miljardia dollaria henkilöä kohden - mikä johtuu tosiasiasta, että itse ohjelma maksaa 100–200 miljardia dollaria (sopeutua inflaatioon) ja johti 12 astronauttia asettaa jalkansa Kuulle. Tämä on luonnollisesti liian korkea, jotta voidaan luoda omavarainen siirtokunta, jonka väkiluku on miljoona.
Tämän seurauksena Musk väitti, että ihmisten Marsiin kuljettamisen kustannuksia olisi leikattava viiden miljoonan prosentilla! Muskin halu alentaa avaruuteen laukaisuihin liittyviä kustannuksia on tunnettu, ja juuri tästä syystä hän perusti SpaceX: n ja aloitti uudelleenkäytettävän tekniikan kehittämisen. Kuitenkin kustannuksia olisi alennettava siihen pisteeseen, että lippu Marsiin maksaa suunnilleen saman verran kuin mediaanitalo - ts. 200 000 dollaria - ennen kuin Marsiin tapahtuu mitään matkoja.
Tämän toteuttamiseksi esitetään useita strategioita, joista monet Myski ja NASA: n kaltaiset avaruusjärjestöt harjoittavat jo aktiivisesti. Ne sisältävät täydellisen uudelleenkäytettävyyden, missä raketin ja sen lastimoduulin kaikkien vaiheiden (ei vain ensimmäisen vaiheen) olisi oltava noudettavissa ja uudelleen käytettäviä. Tankkaaminen Orbitilla on toinen keino, mikä tarkoittaisi, että avaruusaluksen ei tarvitsisi kuljettaa kaikkia tarvitsemiaan polttoaineita maasta.
Tämän lisäksi olisi oltava vaihtoehto polttoaineen tuotannolle Marsissa, jossa avaruusalus pystyy tankkaamaan Marsissa paluumatkan suorittamiseksi. Tätä käsitettä on tutkittu aikaisemmin kuun- ja marssi-operaatioissa. Ja Marsin tapauksessa ilmakehän ja jäädytetyn hiilidioksidin sekä veden läsnäolo sekä maaperässä että napajäätiköissä tarkoittaisi, että metaania, happea ja vetypolttoainetta voitaisiin kaikki valmistaa.
Viimeiseksi on kysymys, mikä ponneaine olisi paras. Nykyisessä muodossaan on olemassa perusvaihtoehtoja - petroli (rakettipolttoaine), vety ja metaani. Kaikilla näillä on tiettyjä etuja, ja niitä voidaan valmistaa paikan päällä Marsilla. Mutta kustannus-hyötyjakauman perusteella Musk väittää, että metaani olisi kustannustehokkain ponneaine.
Kuten aina, Musk nosti esiin myös aikataulut ja seuraavat vaiheet. Tämä koostui SpaceX: n saavutusten supistumisesta viimeisen puolentoista vuosikymmenen aikana, jota seurasi kuvaus siitä, mitä hän toivoo näkevänsä yrityksensä tekevän lähivuosina ja vuosikymmeninä.
Niihin kuuluu ensimmäisen planeettojenvälisen avaruusaluksen kehittäminen noin neljän vuoden kuluttua, jota seuraa suborbitaaliset koelennot. Hän vihjasi jopa, kuinka avaruusaluksella voisi olla kaupallisia sovelluksia, joita käytetään rahtien nopeaan kuljettamiseen ympäri maailmaa. Tehostimen kehittämisen suhteen hän totesi, että tämä olisi suhteellisen yksinkertainen prosessi, koska siihen sisältyy vain nykyisen Falcon 9-tehosterokotteen skaalaaminen.
Tämän lisäksi hän arvioi, että (olettaen, että kaikki menee hyvin) kymmenen vuoden aikaraja riittää kaikkien komponenttien koottamiseen niin, että se toimisi ihmisten tuomiseksi Marsille. Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, hän tarjosi katsauksia siihen, mitä ITS: llä voidaan saavuttaa Marsin ulkopuolella. Kuten nimestä voi päätellä, Musk toivoo jonakin päivänä suorittavan matkoja muihin kohteisiin aurinkokunnassa.
Polttoaineen in situ -tuotannon mahdollisuuksien vuoksi (vesijään runsauden ansiosta) sekä Jupiterin että Saturnuksen kuut mainittiin mahdolliseksi määränpääksi. Kuukausien, kuten Europa, Enceladus ja Titan (jotka kaikki mainittiin) lisäksi, jopa kohteet aurinkokunnan Neptunian alueen ulkopuolella osoitettiin mahdolliseksi.
Koska Pluton pinnalla on myös runsaasti vesijäätä, Musk väitti, että tähän voitaisiin rakentaa tankkausvarasto palvelemaan Misperin vyön ja Oortin pilvelle tehtäviä tehtäviä. "En suosittelisi tätä tähtienvälisille matkoille", hän myönsi, "mutta tämä perusjärjestelmä - mikäli meillä on matkalla tankkausasemia - tarkoittaa täydellistä pääsyä koko suurempiin aurinkokuntiin."
Tämän lehden julkaiseminen useita kuukausia sen jälkeen, kun Musk esitti suunnitelmansa yksityiskohdat vuotuiselle IAC-kokoukselle, on luonnollisesti herättänyt sekä hyväksyntää että skeptisyyttä. Vaikka on sellaisia, jotka kyseenalaistavat Muskin aikataulut ja hänen kykynsä toteuttaa sisällä olevat ehdotukset, toiset näkevät sen ratkaisevana askeleena Muskin pitkään jatkuneen halun nähdä Marsin kolonisaation tapahtuvan tällä vuosisadalla.
Scott Hubbardille se on arvokas panos avaruustutkimuksen historiaan, jota tulevat sukupolvet voivat käyttää, jotta he voisivat kartoittaa Marsin tutkimuksen historian - samalla tavalla NASA: n arkistoaineistoa käytetään tutkimaan historiaa Kuun laskeutumisesta. Kuten hän huomautti:
”Mielestäni tämän lehden julkaiseminen tarjoaa paitsi tilaisuuden avaruuskäyttäjäyhteisölle lukea painetun SpaceX-vision kaikilla kaavioilla asiayhteydessä, mutta se on myös arvokas arkistoviite tuleville tutkimuksille ja suunnittelulle. Tavoitteenani on tehdä New Space -foorumista uusien tutkimuskonseptien julkaisemista - etenkin sellaisia, jotka ehdottavat yrittäjyyspolkua ihmisille, jotka matkustavat syvään avaruuteen. "
Elon Musk ei ole vieras ajattelemaan suurta ja uneksimaan isosta. Ja vaikka monet hänen aikaisemmista ehdotuksistaan eivät toteutuneet hänen alun perin määrittelemissä aikatauluissa, kukaan ei voi epäillä, että hän on tähän mennessä toimittanut. On erittäin mielenkiintoista nähdä, pystyykö hän ottamaan yrityksen, jonka hän perusti 15 vuotta sitten Marsin tutkimuksen edistämiseksi, ja käyttää sitä sen sijaan siirtomaahankkeen johtamiseen!
Päivittää: Musk tweetoi kiitoksensa Hubbardille julkaisusta ja on ilmoittanut, että suunnitelmaan on tehty joitain suuria muutoksia lähiaikoina.
Ja muista katsoa tämä video Muskin koko puheesta IAC: n 67. vuosikokouksessa, SpaceX: n suosituksella:
