SpaceX ставит цель создать к 2050 году на Марсе колонию численностью в миллион человек. Данная перспектива кажется невероятной: до достижения этой цели осталось всего тридцать лет, а до первого полета на Марс еще много времени. Некоторым учёным, включая российских специалистов, планы Маска кажутся «фантазией» и «пропагандой». Вместе с тем сама постройка миллионной колонии на Красной планете представляется вполне осуществимой задачей.
Космос представляет собой сложную задачу, и высоких результатов там добиваются только самые талантливые конструкторы. Немецкие специалисты под руководством Вернера фон Брауна запустили ракету в космос в 1944 году. Через 25 лет ракета того же автора доставила людей на Луну. СССР осуществил первый орбитальный запуск в 1957-м, но так и не высадил людей на спутник.
После ухода фон Брауна США оказались в затруднительном положении в сфере космонавтики. Разработанный американскими инженерами проект шаттла принес 14 жертв космических полетов — в 3,5 раза больше, чем у всех остальных стран суммарно. Стоимость проекта шаттла превысила расходы лунной программы, хотя он совершал только полеты на близкие околоземные орбиты. В результате от шаттлов пришлось отказаться, и пока американские астронавты отправляются в космос на российских кораблях, предки которых стартовали во времена Королёва, соперника фон Брауна.
Маск полагает, что для колонизации Марса потребуется выводить в космос ежегодно 100 миллионов тонн грузов. Человечество совершило за всё время менее пяти тысяч орбитальных пусков и доставило в космос значительно меньше 50 тысяч тонн за последние полвека.
Маск стремится ежегодно запускать в космос в тысячу раз больше, чем за всю историю освоения космоса людьми. Возникают вопросы о технической реалистичности такой амбиции, источниках финансирования и возможности доставки миллиона человек на Марс с сохранением их здоровья для создания самодостаточной колонии. Наконец, наиболее существенный вопрос: осуществится ли это в принципе?
Возможно ли частной компании ежегодно запускать в космос больше, чем все ведущие космические державы за пятьдесят лет?
За исключением SpaceX, все игроки осуществляют полеты в космос на одноразовых ракетах грузоподъемностью фуры. Сто «Протонов» вывели пару тысяч тонн груза. Falcon 9 три-четыре раза переutilizет первую ступень (70% стоимости ракеты). С ним уравнение выглядит иначе: 50 первых ступеней вывели ту же пару тысяч тонн груза.
Falcon вскоре достигнет десятилетия, что для SpaceX считается довольно старой технологией. В прошлом году компания впервые подняла с земли демонстратор Starship – ракеты и корабля (вторая ступень ракеты является кораблём) из нержавеющей стали. В нём используется никогда прежде не летавший метановый ракетный двигатель (советские прототипы метановых двигателей проходили лишь наземные испытания). получать На Марсе можно решить вопрос о источнике топлива для возвращения на Землю.
Обе ступени Starship разрабатываются как многоразовые, с ожидаемой живучестью более 100 вылетов до планового обслуживания. Жизненный цикл должен составлять около 20 лет со среднестатистическими тремя рейсами в день, аналогично авиалайнерам.
Это теоретически возможно. Ракетопланы Falcon 9 с керосиновыми двигателями ограничены в многократном использовании из-за остатков сажи от горения керосина. Двигатели Starship на метане не оставляют сажи, делая их более многоразовыми.
Другой недостаток Falcon заключался в том, что повторно использовалась только первая ступень. Ракеты Маска садятся на хвост, расходуя топливо на посадку. Если спасать ещё вторую ступень (примерно 25% стоимости ракеты), то обе ступени потратят так много топлива, что полезная нагрузка, выводимая в космос, станет слишком малой.
Starship преодолевает проблему второй ступени с помощью уникальной схемы торможения. В момент входа в атмосферу вторая ступень развернется брюхом и затормозит своим широким днищем, а не будет лететь к Земле вертикально, как падающий обломок. Этот новый подход снижает потребление топлива для торможения.
Из нержавеющей стали создают новый носитель, сваривая её (это проще, чем клепка). По массе новинка заметно дешевле ракет из алюминиевых сплавов. Её можно изготовить не на очищенных сборочных мощностях стоимостью миллиардов долларов, как у соперников, а в обычных ангарах. Поэтому Starship будет стоить примерно как обычная ракета, хотя сможет выводить в космос уже на первом этапе 100 тонн, а на втором, финальном — 150 тонн.
Благодаря невысокой стоимости материалов и возможности многократного использования стоимость одного полета Starship составит два миллиона долларов (приблизительно: полмиллиарда долларов системы делится на сотню полетов до ремонта). Два миллиона долларов за сто тонн равняется двум триллионам за сто миллионов тонн. Именно столько, 100 миллионов тонн в год, по расчетам Маска, потребуется для быстрого развертывания колонии на Марсе.
С технической точки зрения это вполне осуществимо. Starship использует много инновационных решений: как метановый двигатель Raptor нового поколения, так и атмосферное торможение брюхом. Никто ранее не применял эти технологии — даже не планировал их использования. SpaceX разработала обе концепции самостоятельно.Raptor уже успешно испытан в полете, а торможение брюхом физически возможно: маневровые двигатели позволяют осуществлять подобные действия в атмосфере Земли.
Создание тысячи Starship за десятилетие SpaceX вполне осуществимо. Скорость разработки прототипов и предпочтение сварки клепке заметно ускоряют процесс. Даже компания не слишком большого масштаба может выпускать сто таких кораблей ежегодно. Вопросы же касаются рентабельности производства.
Два триллиона в год? Выходец из Африки сошел с ума?
Нил Деграсс Тайсон, американский астрофизик, уже высказался По этому вопросу он проявляет скептицизм. Только правительства, по его мнению, могут вкладывать огромные средства для достижения целей, не приносящих коммерческой выгоды (а Марс такой целью не представляется). Тайсон утверждает, что Колумб совершал плавания на государственные средства, а не на частные инвестиции.
Не будучи астрономами, знаем: Колумб жил во времена золотого стандарта, где денежная масса была ограниченной. Соединенные Штаты в XXI веке привели мир в новую эпоху, когда доллары печатаются триллионами в год (официальные). данные Федеральная резервная система США может оказывать поддержку и снижать инфляцию до уровня ниже, чем в России, где денежная масса не печатается. Это приводит к падению стоимости капитала на Западе: в современных условиях монетарной политики даже Колумбу удалось бы найти инвесторов, так как избыток денег заставляет их искать варианты для инвестирования. По этой причине добыть два триллиона долларов для полетов к Марсу вполне реально.
Важнее всего понять: зачем отправляться на Марс? На нём больше суши, чем на Земле, но он холодный и непригодный для жизни. У России площадью 17 миллионов квадратных километров лишь 6 миллионов пригодны для проживания из-за редких ресурсов. Красной планете не хватает ценностей, которые стоило бы доставить сюда. Какой смысл вкладывать триллионы в освоение, если экономической выгоды нет?
Как ни странно, смысл есть. Еще в 1993 году было Терраформирование Марса возможно с помощью существующих технологий. Чувствительность его климата к нагреву очень высока: повышение средней температуры на четыре градуса вызовет таяние CO2 из полярных шапок и грунта, что приведёт к резкому увеличению давления и повышению средней планетарной температуры. поднимется до земного уровня (+15 °C).
Увеличение температуры на четыре градуса возможно с минимальными затратами: на Марсе множество соединений серы и фтора в почве, а относительнаи inert элегаз (SF6) как парниковый газ в 34 900 раз эффективнее. мощнее На Марсе можно получить другие соединения с подобными свойствами.
Статья 1993 года авторов из NASA завершает предложение о том, что за несколько десятков лет использование такого подхода может привести к превращению Марса из замороженного в теплое и влажное состояние, способствующее поддержанию жизни. Важно понимать: это не означает возможность для людей дышать там через несколько десятилетий после начала терраформирования — кислород еще не будет производиться на месте.
По данным лабораторных экспериментов, земные организмы способны к фотосинтезу при условиях экваториального Марса. Для этого достаточно небольшого количества воды, а потоки жидкой соленой воды на поверхности этой планеты существуют. При более теплых и влажных условиях эти организмы начнут преобразовывать углекислый газ в кислород, постепенно делая атмосферу Марса пригодной для дыхания. Это займет столетия. За это время люди смогут передвигаться по Марсу только с помощью кислородных аппаратов (скафандры не потребуются из-за повышенного атмосферного давления).
Человечество может передвигаться по планете без кислородных аппаратов, но только в ограниченном пространстве. Долины Маринер, занимающие десятки тысяч квадратных километров и имеющие глубину более десяти километров, можно накрыть куполами из аэрогеля. Эти купола защищают от ультрафиолета, прозрачны для видимого света и эффективно удерживают тепло.
В исследовании 2019 года указано, что под тонким полотном (всего 20 миллиметров) на Красной планете температура … будет Достаточно обычных растений для обеспечения населения закрытых долин воздухом. В лабораториях уже показали Возможность произрастания на грунте, состав которого соответствует марсианскому.
Недвижимость на площади 144 миллиона квадратных километров дорога и может окупиться даже двумя триллионами долларов в год (учитывая, что в США из-за количественного смягчения денег не так мало). Всё же проблема остаётся: мало кто в истории человечества готов инвестировать в проект, прибыль от которого можно получить лишь через века. Не факт, что у Маска получится осуществить подобное.
На что тогда рассчитывает он? Земная история свидетельствует о том, что правительства могут десятилетиями вкладывать огромные средства с малой эффективностью, если их ставят в условия конкуренции с другими правительствами, стремящимися завладеть тем же долгосрочным ресурсом. Особенно это касается США из-за специфики политической системы, которая не позволяет эффективно планировать в космосе далее чем на восемь лет вперед.
В истории Земли был период, когда Испания, Португалия, Франция, Англия и другие страны десятилетиями тратили огромные средства на войны за колонии и их удержание. В итоге экономика первых двух стран рухнула. Лондон и Париж захватили огромные территории. Однако все время владения ими соотношение ВВП Англии и Франции с ВВП Германии, которая опоздала к разделу колоний, заметно снижалось.
Быстрый рост английских колоний в 1890-х годах пришелся на момент, когда её экономика уступала экономике США (страны без колоний). То же произошло и с Францией, и с Германией. В итоге колонии не принесли долгосрочной выгоды ни одной из стран, которые ими владели.
Предположительно, Красная планета спровоцирует соперничество между земными державами. В ближайшее время Starship появится в космосе, и тогда Вашингтон столкнется с выбором: либо инвестировать в марсианскую гонку самостоятельно, либо позволить китайцам вкладываться туда.
Если Маск разработает систему доставки в космос по цене 20 долларов за килограмм груза массой 100 тонн, то гонка за освоение Красной планеты станет практически неизбежной. Китай способен к масштабным инвестициям с отдачей на протяжении веков и уже это демонстрировал. Его ВВП позволяет финансировать подобный проект, даже если власти США не поддержат его.
Возможно, власти Пекина уже продумали это. Не связана ли с этим ситуация с Тесла, другой разработкой Маска, как единственной иностранной компанией, имеющей полную собственность на свой завод в Китае?
Не погибнут ли люди на Марсе из-за радиации?
Доктор
физико-математических наук Игорь
Митрофанов не так давно отметилОсновная трудность освоения Марса — радиация. Не излучение на поверхности планеты, от которого можно укрыться в подземных убежищах или прикрыть жилые модули землей. Больше опасна доза, которую экипаж получит за несколько месяцев пути к Марсу.
Поход туда недопустим, он нарушит нормы охраны труда, поскольку это не боевая ситуация, и никому не разрешат подвергать людей такому риску. Если Маск отправит людей, их близкие смогут подать на него в суд, — утверждает учёный.
Перейдём от слов к цифрам. Агентство NASA для космонавтов на МКС считает нормой всё, что не превышает 0,5 зиверта в год — это соответствует цифрам «Роскосмоса». За время полёта Curiosity к Марсу (180 дней) приборы на борту аппарата измеряли космическое излучение. Согласно полученным данным, за полгода пути… получили бы На Марсе показано 0,33 зиверта. Там находится тот же марсоход. зафиксировал 0,23 зиверта в год.
Среднегодовое облучение при полете к Марсу и его посещении составляет около 0,45 зиверта в год, что на 10% ниже норм, установленных как «Роскосмосом», так и NASA. Для того, чтобы погибнуть с вероятностью 50%, достаточно нескольких часов. получить 4-5 зиверт. При хроническом облучении человек переносит даже очень высокие дозы: Альберт Стивенс, на котором проводили такой эксперимент в США, прожил 21 год, получая ежегодно по 3 зиверта (всего 63 зиверта). Врачам так и… не удалось Умер в возрасте 79 лет.
Общий объем излучения, который НАСА считает Допустимые уровни экспозиции для мужчин составляют от 1,5 зиверта (до 25 лет) до 2,5 — для 35-летних, 3,25 — для 45-летних и 4,0 зиверта для 55-летних. Даже нереалистично молодой астронавт может провести на Марсе пару лет в рамках существующих нормативов, а 35-летний без проблем со стороны радиации сможет там работать четыре года. Все это — не упоминая о том факте, что настоящий колонист на четвертой планете будет треть времени проводить в защищенных от радиации помещениях.
Проще понять, почему Игорь Митрофанов прибег к общим выражениям, не назвав точных показателей: подобное допустимо, а ответственность за такой поступок отсутствует.
Теория о радиации часто звучит от скептиков колонизации Марса из-за обстановки в мировой космической индустрии. Запуск Starship поставит под психологическое давление около полусотни тысяч работников «Роскосмоса». Компания, существующая 20 лет и имеющая в 20 раз меньше сотрудников и средств, чем «Роскосмос», сможет доставлять грузы на орбиту дешевле российских ракет.
Что делать тем, кто связан с «Роскосмосом», в такой ситуации? Пытаться доказать, что планы SpaceX всё равно не нужны и ошибочны. Нечто подобное все видели несколько лет назад, когда российские специалисты сомневались в возможностях компании Маска вернуть на Землю первую ступень Falcon.
Впервые Starship взлетит, облетит Луну, совершит полет к Марсу — все это произойдет при отсутствии у России аналога этому новому носителю. Можно ожидать негативного пиара от российских учёных и инженеров в адрес SpaceX.
Даже по ту сторону океана ситуация будет аналогичной: NASA в случае успеха программы Starship окажется в моральном отношении на дне. Одноразовая SLS, которую агентство разрабатывает много лет, планируют запускать за полтора миллиарда долларов за рейс — в десятки, а то и в сотни раз дороже Starship. NASA уже сейчас считает планы Маска чересчур смелыми и говорит об опасности радиации на пути к Марсу. Интересно, что специалисты агентства никогда не называют конкретного уровня этой радиации.
В NASA работают приятные люди, но они отстают от времени, поэтому не знают, что в эпоху сай-хаба научные работы с данными марсохода доступны любому желающему. По этой причине наивная пропаганда о невозможности отправки людей на Марс не работает и не будет работать. Западный и российский госкосмос едины в отношении SpaceX, поэтому позиция Митрофанова логична и понятна.
На Марсе появится колония, пусть даже до миллиона жителей до 2050 года не дойдем.
Развитие Starship, планирующего первый полет в космос в этом году, потребует значительных затрат и усилий. Тем не менее, опыт работы над Falcon демонстрирует SpaceX как быстроразвивающуюся компанию на космическом рынке. К первой половине 2020-х Starship будет готов к полетам, а к 2030 году первый вылет человека на Марс может стать реальностью.
Нам трудно представить, чтобы к 2050 году на четвертой планете существовала миллионная колония. Для начала терраформирования потребуется куда меньше людей, но затраты на большое поселение будут значительно выше. Тем не менее, там будет немало тысяч человек. Сейчас это кажется нереалистичным потому, что наши современные средства полетов в космос технически схожи с каравеллами Колумба. Каравеллы плохо подходили для колонизации Нового Света — а сегодняшние ракеты слабо подходят для колонизации Марса.
Важно помнить, что с момента путешествий на каравеллах до появления огромных океанских галеонов прошло не так много времени.