Elon Musk nebyl nikdy takový, aby si udržel své dlouhodobé plány pro sebe. Kromě vývoje opakovaně použitelných raket, elektrických automobilů a revolucionalizace sluneční energie byl také docela hlasitý, když během svého života založil kolonii na Marsu. Cílem zde není nic jiného než zajištění přežití lidské rasy vytvořením „záložního umístění“ a vyžaduje seriózní plánování a architekturu.
Tyto a další aspekty Muskovy navrhované mise na Mars byly nastíneny v eseji nazvaném „Učinit lidi z více planetárních druhů“, který byl zveřejněn v červnovém čísle časopisu 2017 Nový prostor. Příspěvek je shrnutím prezentace, kterou přednesl na 67. výročním zasedání Mezinárodního astronomického kongresu, který se konal ve dnech 26. – 30. Září 2016 v mexickém Guadalajaru.
Příspěvek vytvořil Scott Hubbard, konzultační profesor na Stanfordské univerzitě a šéfredaktor NewSpace, a zahrnuje veškerý materiál a snímky z původní prezentace Muska. Uvnitř jsou obsaženy Muskovy myšlenky o tom, jak by bylo možné dosáhnout kolonizace Marsu v tomto století a jaké problémy by bylo třeba řešit.
Patří sem náklady na posílání lidí a užitečná zatížení na Mars, technické podrobnosti o raketě a vozidle, které by cestu uskutečnilo, a možné rozpisy nákladů a časové osy. Ale samozřejmě se také zabývá klíčovými filosofickými otázkami - „Proč jít?“ a „Proč Mars?“
Řešení této první otázky je jedním z nejdůležitějších aspektů průzkumu vesmíru. Vzpomínáte si na ikonický projev Johna F. Kennedyho „Rozhodli jsme se jít na Měsíc“? Tato řeč nebyla zdaleka pouhým vyhlášením záměru, ale správou Kennedyho zdůvodněním po celou dobu, energií a penězi, které se zavázala do programu Apollo. Kennedyho projev jako takový zdůrazňoval především to, proč byl cílem vznešený podnik.
Při pohledu na Mars zasáhl Musk podobný tón a zdůraznil přežití a potřebu lidstva expandovat do vesmíru. Jak uvedl:
"Myslím, že existují opravdu dvě základní cesty." Historie se bude rozdvojovat dvěma směry. Jedna cesta je, že zůstaneme na Zemi navždy, a pak dojde k nějaké eventuální vyhynutí. Nemám okamžité proroctví doomsday, ale nakonec historie naznačuje, že dojde k nějaké události doomsday. Alternativou je stát se vesmírnou civilizací a více planetárním druhem, který, jak doufám, souhlasíte, je tím správným způsobem. “
Pokud jde o to, co dělá Mars přirozenou volbou, bylo to trochu těžší prodeje. Je pravda, že Mars má mnoho podobností se Zemí - a proto se často nazývá „Zemské dvojče“ - což z něj činí zajímavý cíl pro vědecký výzkum. Má však také některé poměrně výrazné rozdíly, díky nimž se dlouhodobé pobyty na povrchu zdají být méně přitažlivé. Tak proč by to byla přirozená volba?
Jak vysvětluje Musk, blízkost s tím má hodně společného. Jistě, Venuše je blíže k Zemi a přibližuje se k 41 milionům km (25 476 219 mil), oproti 56 milionům km (3 4796 787 mil) s Marsem. Ale nepřátelské prostředí Venuše je dobře zdokumentováno a zahrnuje velmi hustou atmosféru, dostatečně horké teploty, aby roztavilo olovo a kyselý déšť! Rtuť je příliš horká a bez vzduchu a jovianské měsíce jsou velmi daleko.
To nám dává jen dvě možnosti pro nejbližší budoucnost, pokud jde o Musk. Jedním z nich je Měsíc, který bude pravděpodobně mít v nadcházejících letech trvalé řešení. Ve skutečnosti mezi ESA, NASA, Roscosmos a Chines National Space Administration není dostatek plánů na vybudování lunární základny, která bude sloužit jako nástupce ISS.
Ale ve srovnání s Marsem je méně bohatý na zdroje, nemá žádnou atmosféru a představuje významný přechod, pokud jde o gravitaci (0,165%) G ve srovnání s 0,376 G) a délka dne (28 dní vs. 24,5 hodiny). Tady leží největší důvod, proč se vydat na Mars, což je skutečnost, že naše možnosti jsou omezené a Mars je ze všech těl, která jsou pro nás v současné době dostupná, nejvíce podobný Zemi.
A co víc, Musk připouští skutečnost, že kolonisté mohli začít proces terraformingu začít kopat, aby se postupem času ještě více podobalo Zemi. Jak uvádí (tučně přidáno pro zdůraznění):
"Ve skutečnosti nyní věříme, že časný Mars byl hodně podobný Zemi." Ve skutečnosti, kdybychom mohli Mars zahřát, znovu bychom měli hustou atmosféru a tekuté oceány. Mars je asi z poloviny tak daleko od Slunce jako Země, takže stále má slušné sluneční světlo. Je trochu zima, ale můžeme ji zahřát. Má velmi užitečnou atmosféru, což je především CO2 s dusíkem a argonem a několik dalších stopových prvků, což znamená, že můžeme pěstovat rostliny na Marsu pouhým komprimováním 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 svázané." Kromě toho je den pozoruhodně blízký dni Země. Potřebujeme pouze změnit populace, protože v současné době máme na Zemi sedm miliard lidí a na Marsu žádné. “
Samozřejmě nelze očekávat žádnou misi bez všeho důležitého vozidla. Za tímto účelem Musk každoroční schůzku IAC představil plány své společnosti na meziplanetární dopravní systém. Aktualizovaná verze Mars Colonial Transporter (o které Musk začal mluvit v roce 2012), bude ITS sestávat ze dvou hlavních komponent - opakovaného použití raketového posilovače a meziplanetární kosmické lodi.
Proces, jak se s těmito komponenty dostat na Mars, zahrnuje několik kroků. Nejprve vzlétne raketa a kosmická loď společně a kosmická loď je doručena na oběžné dráze. Dále, zatímco kosmická loď předpokládá parkovací orbitu, posilovač se vrací na Zemi, aby byl znovu načten tankerovým plavidlem. Toto vozidlo je stejné konstrukce jako kosmická loď, ale místo nákladních oblastí obsahuje pohonné hmoty.
Tanker je pak vypuštěn na oběžnou dráhu s posilovačem, kde se setká s kosmickou lodí a doplní jej na cestu na Mars. Celkově vztyčí pohonný tanker tři až pětkrát nahoru, aby naplnil nádrže kosmické lodi, když je na oběžné dráze. Musk odhaduje, že doba obratu mezi vypuštěním kosmické lodi a vyhledáváním posilovače by mohla být nakonec pouhých 20 minut.
Tento proces (pokud se Musk dostane do cesty) by se rozšířil o několik kosmických lodí, které se vydávají na cestu z Marsu a zpět z Marsu každých 26 měsíců (když jsou Mars a Země nejblíže):
"Nakonec byste měli na oběžné dráze čekat nahoru 1 000 nebo více kosmických lodí." Proto by flotila Mars Colonial hromadně odešla. Je rozumné načíst kosmické lodě na oběžné dráze, protože máte na to 2 roky, a pak můžete často využít posilovač a tanker, abyste z nich dostali opravdu těžké opakované použití. S kosmickou lodí získáte méně opakovaného použití, protože musíte zvážit, jak dlouho to bude trvat - možná 30 let, což může být maximálně 12–15 letů kosmické lodi. “
Z hlediska struktury rakety by se jednalo o pokročilý vnější palivový tank obklopující uhlíkové vlákno, který by se spoléhal na autogenní systém natlakování. To zahrnuje zplynování paliva a kyslíku prostřednictvím tepelných výměn v motoru, které by pak byly použity k natlakování nádrží. Toto je mnohem jednodušší systém, než jaký se v současnosti používá pro raketu Falcon 9.
Posilovač by použil 42 Raptorových motorů uspořádaných v soustředných prstencích k vytvoření tahu. S 21 motory ve vnějším kroužku, 14 ve vnitřním kroužku a sedmi ve středovém seskupení by posilovač měl odhadovaný zdvih 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 něj učinilo první kosmickou loď, kde výkonnostní tyč rakety překročí fyzickou velikost rakety.
Co se týče kosmické lodi, návrhy vyžadují tlakovou sekci nahoře s beztlakovou částí pod ní. Tlaková sekce pojme až 100 cestujících (domníval se Musk, že nakonec zvýší tuto kapacitu na 200 osob na cestu), zatímco veškerá zavazadla a náklad potřebný k vybudování marťanské kolonie by zůstaly v beztlakové sekci níže.
Pokud jde o samotné oddíly posádky, Musk si určitě dokázal představit, jak čas v nich nebude nudný, protože doba přepravy je dlouhá. "Proto je prostor pro posádku nebo prostor pro cestující nastaven tak, abyste mohli hrát hry s nulovou gravitací - můžete se vznášet," řekl. "Budou tam filmy, přednáškové sály, kabiny a restaurace." Bude opravdu zábavné jít. Budeš se bavit! “
Pod oběma těmito sekcemi jsou umístěny motory na kapalný kyslík, palivové nádrže a kosmické lodě. Motory, které by byly přímo připojeny k axiálnímu kuželu na základně, by se skládaly z vnějšího kruhu tří motorů na úrovni moře - které by generovaly 361 sekund specifického impulzu (Isp) - a vnitřní shluk šesti vakuových motorů, které by generovalo 382 s Isp.
Vnější část kosmické lodi bude také vybavena tepelným štítem, který bude složen ze stejného materiálu, jaký používá SpaceX na kosmické lodi Dragon. Toto je známé jako fenolový impregnovaný uhlíkový ablátor (PICA), jehož SpaceX je ve své třetí verzi. Musk odhaduje, že meziplanetární kosmická loď bude schopna přepravit 450 tun nákladu na Mars, v závislosti na tom, kolikrát může tanker doplnit plavidlo.
A v závislosti na schůzce Země-Mars může být doba průjezdu jen 80 dní jednosměrná (určování rychlosti 6 km / s). Ale časem to Musk doufá, že to sníží na pouhých 30 dní, což by umožnilo založit značnou populaci na Marsu v relativně krátkém čase. Jak naznačil Musk, magické číslo v 1 milionu, což znamená počet lidí, kteří by potřebovali vytvořit soběstačnou kolonii na Marsu.
Přiznal, že by to byla velká výzva a mohla by být dokončena až po století:
"Pokud můžete jít jen každé 2 roky a pokud máte 100 lidí na loď, jedná se o 10 000 výletů." Proto je nejméně 100 lidí na jednu cestu správným řádem velikosti a my můžeme skončit rozšiřováním sekce posádky a nakonec vzít více než 200 nebo více lidí na let, abychom snížili náklady na osobu. 10 000 letů je však hodně letů, takže byste nakonec chtěli řádově 1 000 lodí. Vybudování až 1 000 lodí by chvíli trvalo. Jak dlouho bude trvat, než se dosáhne tohoto prahu milionu osob, od okamžiku, kdy první loď jede na Mars, bude pravděpodobně někde mezi 20 a 50 úplnými setkáními Mars - takže dosažení úplného sebevědomí by trvalo 40–100 let udržování civilizace na Marsu. “
Když je ITS připraven ke spuštění, bude to z Launch Pad 39A v Kennedyho vesmírném středisku na Floridě, které SpaceX v současné době používá k provádění spouštění Falcon 9. Ale samozřejmě nejnáročnějším aspektem jakéhokoli kolonizačního úsilí jsou náklady. V současné době a za použití současných metod není odeslání 1 milionu lidí na Mars jednoduše nepřístupné.
Při použití metod Apollo éry jako dotekového kamene uvedl Musk, že náklady na Mars budou činit přibližně 10 miliard dolarů na osobu - což je odvozeno od skutečnosti, že program sám stojí mezi 100 a 200 miliardami USD (přizpůsoben inflaci) a vedl k 12 astronautů, kteří chodí na Měsíc. To je přirozeně příliš vysoké kvůli vytvoření soběstačné kolonie s populací 1 milion.
V důsledku toho Musk tvrdil, že náklady na přepravu lidí na Mars by musely být sníženy o neuvěřitelných 5 milionů procent! Muskova touha snížit náklady spojené se startem vesmíru je dobře známa, a právě proto založil SpaceX a začal vyvíjet opakovaně použitelné technologie. Náklady by však musely být sníženy do bodu, kdy by jízdenka na Mars stála přibližně stejnou částku jako střední dům - tj. 200 000 USD - dříve, než by mohlo dojít k jakýmkoli výletům na Mars.
Pokud jde o to, jak toho lze dosáhnout, je nastíněno několik strategií, z nichž mnohé již muskulární a kosmické agentury jako NASA aktivně sledují. Zahrnují plnou použitelnost, kde všechny fáze rakety a jejího nákladového modulu (nejen první fáze) by musely být vyhledatelné a znovu použitelné. Tankování na oběžné dráze je druhým prostředkem, což by znamenalo, že kosmická loď by nemusela nést veškeré palivo, které s sebou potřebuje ze Země.
Kromě toho by musela existovat možnost výroby pohonných hmot na Marsu, kde bude kosmická loď schopna doplnit palivo na Mars, aby provedla zpáteční cestu. Tento koncept byl v minulosti zkoumán pro lunární a marťanské mise. A v případě Marsu by přítomnost atmosférického a zmrazeného CO² a vody v půdě i v polárních ledových čepičkách znamenala, že by bylo možné vyrobit všechny methan, kyslík a vodík.
Konečně je zde otázka, který pohonný prostředek by byl nejlepší. V současné době existují základní možnosti volby - kerosen (raketové palivo), vodík a metan. Všechny tyto výhody mají určité výhody a lze je vyrobit na místě na Marsu. Na základě rozdělení nákladů a přínosů však Musk tvrdí, že metan by byl nákladově nejvýhodnějším pohonem.
Musk také jako vždy vznesl otázku časových os a dalších kroků. Jednalo se o zhroucení úspěchů SpaceXu za poslední desetiletí a půl, následované nástinem toho, co doufá, že jeho společnost bude v nadcházejících letech a desetiletích dělat.
Patří sem vývoj první meziplanetární kosmické lodi za přibližně čtyři roky, po níž budou následovat suborbitální zkušební lety. Dokonce naznačil, jak by kosmická loď mohla mít komerční využití, protože se používá pro rychlou přepravu nákladu po celém světě. Pokud jde o vývoj posilovače, uvedl, že se jedná o relativně přímý proces, protože to jednoduše znamená zvětšení stávajícího posilovače Falcon 9.
Kromě toho odhadoval, že (za předpokladu, že všechno půjde dobře) bude stačit desetiletý časový rámec pro sloučení všech složek, takže bude fungovat pro přivádění lidí na Mars. V neposlední řadě nabídl několik pohledů na to, co by bylo možné dosáhnout pomocí ITS za hranicemi Marsu. Jak už název napovídá, Musk doufá, že jednoho dne uskuteční mise do jiného cíle ve Sluneční soustavě.
Vzhledem k možnostem výroby paliva in situ (díky hojnosti vodního ledu) byly jako možné místo určení uvedeny měsíce Jupiteru i Saturn. Ale po měsících, jako je Evropa, Enceladus a Titan (všechny byly zmíněny), byly jako možnost označeny i cíle v transneptunské oblasti Sluneční soustavy.
Vzhledem k tomu, že Pluto má na svém povrchu také velké množství ledu, Musk tvrdil, že by zde mohlo být vybudováno tankovací skladiště pro servisní mise do Kuiperova pásu a Oortova mraku. "Nedoporučoval bych to pro mezihvězdné cesty," připustil, "ale tento základní systém - za předpokladu, že máme po cestě čerpací stanice - znamená úplný přístup k celé větší sluneční soustavě."
Zveřejnění tohoto dokumentu, mnoho měsíců poté, co Musk představil podrobnosti svého plánu na výročním zasedání IAC, přirozeně vyvolalo jak schválení, tak skepticismus. I když existují lidé, kteří by zpochybňovali Muskovy časové harmonogramy a jeho schopnost plnit návrhy obsažené uvnitř, jiní to považují za zásadní krok k naplnění Muskovy dlouhodobé touhy sledovat kolonizaci Marsu v tomto století.
Scott Hubbard slouží jako cenný příspěvek k historii vesmírného průzkumu, k němuž budou mít budoucí generace přístup, takže mohou mapovat historii průzkumu na Marsu - podobně jako archivní materiály NASA se používají ke studiu historie přistání Měsíce. Jak poznamenal:
„Podle mého názoru je zveřejnění tohoto příspěvku nejen příležitostí pro kosmickou komunitu ke čtení vize SpaceX v tištěné podobě se všemi grafy v kontextu, ale také slouží jako cenná archivní reference pro budoucí studie a plánování. Mým cílem je učinit z New Space fórum pro publikování nových koncepcí průzkumu - zejména těch, které navrhují podnikatelskou cestu pro lidi cestující do hlubokého vesmíru. “
Elon Musk není cizí myslet na velké a snít velké. A zatímco mnoho z jeho návrhů v minulosti nenastalo v časovém rámci, který původně určil, nikdo nemůže pochybovat o tom, že byl dosud dodán. Bude velmi vzrušující zjistit, zda může převzít společnost, kterou založil před 15 lety, s cílem podpořit průzkum Marsu a použít jej místo toho k vedení kolonizačního úsilí!
Aktualizace: Musk poděkoval za svou publikaci Hubbardovi za publikaci a naznačil, že v plánu se brzy objeví nějaké „zásadní změny“.
A ujistěte se, podívejte se na toto video Muskovy plné řeči na 67. výročním zasedání IAC, s laskavým svolením SpaceX:
