Как Илон Маск и NASA будут заселять Марс. Почти лонгрид с картинками

Мы все слышали, что Илон Маск собирается отправить всех на Марс. Он чудак, но часто все делает, как надо. Я решил зайти к нему на сайт и изучил правдоподобность его намерений.

Находясь в среднем на расстоянии 225 миллионов километров, Марс является одним из ближайших соседей Земли. Марс находится всего лишь в два раза дальше от Солнца, чем Земля, поэтому на нем все еще есть приличный солнечный свет.

Немного холодно, но мы можем его согреть. Его атмосфера в основном состоит из CO2 с небольшим количеством азота, аргона и некоторых других элементов, а это значит, что мы можем выращивать растения на Марсе, просто сжимая атмосферу (видимо Маск имеет ввиду азотные удобрения?).

Гравитация на Марсе составляет около 38% от земной, поэтому вы сможете спокойно поднимать тяжелые предметы и высоко прыгать. Кроме того, день удивительно близок к земному.

• Диаметр - 6,791 км.
• Продолжительность дня - 24 часа 37 минут.
  
• Сила притяжения - 38% Земного.
  
• Среднее расстояние от Земли - 225 Мкм (оно разнится от 50 до 400 Мкм [миллионов километров]).
  
• Возраст - 4,5 млрд лет.

Космический корабль Starship

В Starship самая мощная ракета-носитель из когда-либо созданных на земле, способная выводить на околоземную орбиту вес более 100 тонн (до 150 тонн многоразового использования и до 250 тонн одноразового использования).

Космический корабль SpaceX Starship и сверхтяжелая ракета — все вместе именуемые Starship — представляют собой полностью многоразовую транспортную систему, предназначенную для перевозки экипажа и грузов на околоземную орбиту, Луну, Марс и дальше в космос.

Система StarShip

• Высота 120 м.
• Диаметр 9 м.
• Грузоподъемность 100-250 т. (в зависимости от орбиты и типа груза).

Система состоит из самого корабля и первой ступени (ракеты-носителя):

Сам корабль Starship

Это полностью многоразовый космический корабль. Транспортное средство предлагает интегрированную секцию полезной нагрузки и способно перевозить пассажиров и грузы на околоземную орбиту, в планетарные пункты назначения и между пунктами назначения на Земле.

• высота 50 м.
• диаметр 9 м.
  
• топливная мощность 1200 т.
  
• тяга 1500 тс (*тонна-сила).
  
• грузоподъемность 100-150+ тонн.

Ракета носитель Super Heavy

Super Heavy — это первая ступень или ракета-носитель системы запуска Starship. Super Heavy, оснащенная 33 двигателями Raptor, работающими на жидком метане и жидком кислороде (CH4/LOX), является полностью многоразовой и после взлета, повторно войдет в атмосферу Земли, чтобы приземлиться на стартовой площадке.

• высота 69 м.
• диаметр 9 м.
  
• топливная мощность 3400 т
  
• тяга 7590 тс.

Обтекатель полезной нагрузки Starship имеет диаметр 9 м и высоту 18 м, что обеспечивает самый большой полезный объем полезной нагрузки среди всех текущих или разрабатываемых пусковых установок. Этот объем полезной нагрузки может быть использован как для экипажа, так и для груза.

• высота зоны полезной нагрузки 18 м.
• диаметр 9 м.
  
• объем 100 м3.
  
• полезная масса 100+ тонн.
  

Starship предназначен для доставки спутников дальше в космос, чем другие аппараты, а так же имеет более низкую стоимость запуска, чем у нынешних аппаратов Falcon, при этом имея отсек для полезной нагрузки больше, чем у любого эксплуатируемого или разрабатываемого в настоящее время аппарата, Starship создает возможности для новых миссий, включая миссии для телескопов, даже больших, чем Джеймс Уэбб.

МКС

Starship может доставлять как грузы, так и людей на МКС и обратно. Starship обеспечивает значительные возможности для космической деятельности. Кормовые грузовые контейнеры тоже могут вмещать различные полезные грузы.

Лунные миссии

Создание баз для поддержки будущих космических исследований требует перевозки большого количества грузов на Луну для исследований и развития пилотируемых космических полетов. Starship, в том числе, предназначен для перевозки этих строительных элементов и блоков.

Строительство городов на Марсе потребует доступной транспортировки значительного количества грузов и людей. Полностью многоразовая система Starship может использоваться для перемещения топлива в космосе для достижения этой цели и позволяет людям совершать длительные межпланетные полеты.

Starship войдет в атмосферу Марса со скоростью 7,5 километров в секунду и замедлится с помощью аэродинамики. Термозащита транспортного средства спроектирована таким образом, чтобы выдерживать многократные посадки с трением об атмосферу, но, учитывая, что транспортное средство будет входить в марсианскую атмосферу чрезмерно горячим, мы все же ожидаем некоторое разрушение экрана термозащиты (аналогично износу тормозной колодки).

Двигатель Raptor представляет собой многоразовый металоксовый (метан+кислород) двигатель, который приводит в действие систему запуска Starship. Двигатели Raptor начали летные испытания на прототипах ракет Starship в июле 2019 года, став первым когда-либо запущенным ракетным двигателем полнопоточного ступенчатого сгорания.

• диаметр 1,3 м.
• высота 3,1 м.
  
• тяга 230 тс (тонна-сила).
  

Вместе космический корабль Starship и ракета Super Heavy создают многоразовую транспортную систему, способную дозаправляться на орбите и использовать природные ресурсы Марса для дозаправки на поверхности Марса (если будут построены на Марсе заводы или аппараты по расщеплению и сжижению атмосферных газов).

• 01. Запуск И возврат бустера:

  Starship запускается с ускорителем Starship Super Heavy. Ракета-носитель отделяется, возвращаясь на Землю.

• 02. Корабль прибывает на земную орбиту:

  Звездолет выходит на орбиту Земли, а заправщик запускается, чтобы стыковаться со Звездолетом на орбите.

• 03. Танкеры заправляют корабль и возвращаются на землю:

  Корабль-танкер стыкуется со Starship, заправляет его и возвращается на Землю.

• 04. Заправленный корабль летит на Марс:

  Как только Starship будет полностью заправлен, он начнет свое путешествие с околоземной орбиты вокруг Солнца и далее на Марс.

• 05. Заправка корабля на Марсе местными ресурсами:

  Когда Starship приземлится на Марсе, он будет дозаправлен с использованием местных марсианских ресурсов в виде H2O и CO2.

• 06. Корабль выполняет взлет на Марсе прямое возвращение на Землю:

  Когда Starship будет полностью заправлен топливом, он начнет взлет на Марсе и прямое возвращение на Землю.

Starship использует транспортные средства-заправщики (по сути, космический корабль Starship без окон) для пополнения космического корабля Starship на низкой околоземной орбите перед отправкой на Марс. Заправка на орбите позволяет перевозить до 100 тонн до Марса. Танкер имеет высокую вероятность возможности повторного использования и в нем обычно основная стоимость — это топливо, а стоимость кислорода и метана чрезвычайно низка.

Мнение Маска и ученых

Роботизированная добыча полезных ископаемых, которая может обеспечить водой и топливом, является ключом к развитию колонии на красной планете в течение следующих 30 лет.

Марс будет колонизирован людьми к 2050 году, если автономные процессы добычи полезных ископаемых быстро станут более коммерчески жизнеспособными.

Это мнение профессора Серкана Сайдама из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, высказанное после посадки на Марс марсохода НАСА «Perseverance».

Ожидается, что Perseverance даст ответы на вопросы о том, существовали ли когда-либо формы жизни на красной планете. Так же он предназначен для решения задач будущих человеческих космических экспедиций.

Профессор Сайдам говорит, что основное внимание при создании колонии на Марсе будет уделяться поиску воды, а также возможностям добывать и обрабатывать эту воду с помощью роботов еще до того, как люди начнут туда прилетать.

Все дело в воде, — говорит профессор Сайдам. - Получив воду, мы сможем использовать ее для жизнеобеспечения, а также сможем выделить из нее водород для использования в качестве источника энергии.

Процесс размещения людей на Марсе будет заключаться в том, чтобы отправить туда аппарат и сначала производить воду с помощью роботов, а затем получить возможность извлекать водород, чтобы подготовить энергию до прибытия людей.

Инновации в робототехнике и автономных системах, безусловно, важны для того, чтобы вопросы воды и водорода были закрыты.

«На данный момент у нас нет возможности это сделать. Ведутся значительные исследовательские усилия, особенно здесь, в UNSW, в рамках ACSER (Австралийский центр исследований космической техники). Как лучше это все организовать, также зависит от того, сколько, предполагаемо, людей будет жить на Марсе. 5, или 5000, или 50 000, или даже больше?»

Предприниматель Илон Маск заявил, что он уверен, что к 2050 году на Марсе будет город с населением 1 миллион человек. Он по частям и люди будут доставлены туда на 1000 звездолетов, произведенных его предприятием - SpaceX. Он строит планы по запуску ракет - до трех штук в день!

Профессор Сайдам говорит, что это может быть нереалистично в данный период времени, но признает, что потребность в путешествиях и потенциальная колонизация Марса — это то, что необходимо для стимулирования необходимых технологических разработок.

"Я думаю, что общее направление развития технологий готово, и у нас уже есть знания, но главная проблема заключается в том, чтобы сфокусироваться".

Это более важный вопрос: Почему бы нам не сделать это уже на земле? Почему мы до сих пор используем людей для физической работы в шахтах? У нас огромный опыт в майнинге (добыче полезных ископаемых), но мы по-прежнему сильно зависим от людей.

Одна проблема в том, что спроса нет. Чтобы компании участвовали в разработке таких продуктов (для миссий на Марс), они должны иметь возможность получать полезные ископаемые или что-то, что можно использовать для производства товаров, а затем продавать это.

На данный момент все это просто затраты, и компании в это вкладываться не будут.

Однако это может начать меняться. United Launch Alliance, совместное предприятие Lockheed Martin и Boeing, которые вложили значительные средства в ракеты, используемые для запуска космических кораблей, публично объявили, что будут платить 500 долларов за килограмм топлива, полученного из воды, поставленного на Луну. Цена возрастает до 3000 долларов за килограмм, если топливо будет доступно на низкой околоземной орбите.

«Это немедленно создает рынок», — говорит профессор Сайдам. "Кроме того, если Илон Маск сделает то, что говорит, и отправит людей на поверхность Марса через 20 лет, то это также создаст рынок."

- Я верю, что колония на Марсе появится, но не сейчас. Между 2040 и 2050 годами это более возможно. Это может произойти и быстрее по причине технологических достижений, которые могут снизить затраты, или по причине возникшей сильной мотивации со стороны компаний.

Я думаю, что в первую очередь мы протестируем эти планы на Луне, создадим там заводы по обработке материала из среды, создадим там колонию. В таком случае мы сможем использовать Луну как заправочную станцию, чтобы добраться до Марса и дальше.

«Но уже до 2050 года, я думаю, у нас будут поселения и на Луне, и на Марсе».

Есть вопросы? Пишите мне:

Канал и чатик. Туда выкладываю статьи VC и то, чего нет в VC. Мысли, идеи, опыт