Неудержимый мечтатель с миллиардным состоянием Илон Маск, следуя за мечтой – побывать на Марсе до своей смерти, – недавно представил концепцию полета на Красную планету. Проект межпланетной транспортной системы ITS (Interplanetary Transport System), предназначенной для колонизации Марса, был представлен на 67-м конгрессе Международной федерации астронавтики, прошедшем в мексиканской Гвадалахаре.
Мечты о других мирах
«Главное для меня заключается в разработке технологии для транспортировки большого количества людей и грузов на Марс. Это финальная и удивительная цель». Илон Маск, основатель, владелец, генеральный директор и главный инженер SpaceX, в интервью изданию The Guardian.
Марсианские мечты Маска восходят по меньшей мере к 2001-му – году основания коммерческой аэрокосмической компании SpaceX. В 2007-м он стал выдавать общественности некоторые подробности будущего полета к Красной планете. Начиная с 2011 года Илон Маск открыто стал говорить о своих целях в космическом пространстве и активно пропагандировать колонизацию Марса. Успешный бизнесмен с миллиардным состоянием, вероятно, действительно станет основателем колонии людей на другой планете. Причем речь идет о десятках тысяч человек только в первые годы колонизации. Всего, по его замыслу, до конца текущего века на Марсе должны будут поселиться миллион человек. Слишком амбициозно? Пожалуй. Но, несмотря на растущий скептицизм, хватает и тех, кто верит, что это вполне реально, принимая во внимание успехи SpaceX.
Идея колонизации Марса вступила в практическую фазу в 2011 – 2015 годах, когда были обнародованы основные подробности проекта под названием «Марсианский колониальный транспортировщик» (МКТ). В планах Илона Маска была отправка первых марсианских колонистов уже в середине 2025 года, однако с течением времени МКТ, по словам самих создателей, перерос себя в масштабах. Как оказалось, при небольших доработках концепции и дополнительных вливаниях в перспективные разработки этот проект перестает быть только марсианским и выходит на уровень по меньшей мере Солнечной системы.
Давно не секрет, что известные люди сегодня с удовольствием используют различные социальных сети в Интернете для того, чтобы поделиться с аудиторией впечатлениями, ходом важных проектов и планами на будущее. Илон Маск в числе прочего активно пишет в Twitter. Чуть ли не каждое его сообщение, умещенное в рамки 140 символов (около двух полных предложений), становится настоящей сенсацией.
Так, в один прекрасный день прошедшего года подписчики миллиардера увидели на его странице запись следующего содержания: «Оказывается, МКТ может отправиться гораздо дальше Марса, так что нам нужно новое название». А еще через некоторое время последовал твит о том, что в скором времени на Международном конгрессе по астронавтике в Мексике будет представлен обновленный проект межпланетных перелетов. 27 сентября 2016 года, на 67-м ежегодном заседании Международного конгресса по астронавтике, прошедшем в Гвадалахаре, Маск лично презентовал собравшимся специалистам свое детище – Interplanetary Transport System («Межпланетная транспортная система», МТС)
«Мы можем жить на Земле и никуда не двигаться, а можем стать межпланетной цивилизацией. Главная цель — создать на Марсе поселение, город. Именно тогда мы сможем стать межпланетным видом». Илон Маск во время презентации МТС на 67-м конгрессе Международной федерации астронавтики (27 сентября 2016 года, Гвадалахара).
«Межпланетная транспортная система»
В качестве основных компонентов проекта МТС выступают ракета-носитель, шаттл, заправщик и полезный груз в виде компактного завода по производству топлива.
Задачу вывода на орбиту космических кораблей Маск планирует решать с помощью специальной версии ракеты-носителя Falcon Heavy. По сути этот аппарат представляет собой модернизированную и увеличенную в размерах копию самых успешных ракет-носителей SpaceX Falcon 9. Falcon Heavy состоит из центральной (первой) ступени и двух ускорителей, закрепленных по бокам. Также есть варианты дизайна ракеты вовсе без боковых ускорителей, зато заметно большей в диаметре, которая будут вводиться в строй по мере увеличения других компонентов системы, главным образом шаттлов. Высота ускорителя Falcon Heavy составит 77,5 м при диаметре 12 м. Ожидается, что эта ракета-носитель сможет доставить на низкую околоземную орбиту до 550 т полезного груза. Все части аппарата после выработки топлива и достижения поставленных целей будут возвращены на Землю и посажены в пунктах старта. В этом тоже нет ничего невозможного – у SpaceX уже есть успешный опыт возврата ракет Falcon 9. В случае если подобную операцию удастся повторить для Falcon Heavy, результатом станет значительное удешевление проекта: первую ступень и ускорители планируют использовать до 1000 раз.
Шаттл будет разделен на несколькие секторов снизу вверх: двигательный отсек, грузовой и пассажирско-командный. Высота корабля составит 49,5 м при диаметре 17 м. Снабжать эту конструкцию электричеством решено за счет солнечных батарей, сконструированных наподобие двух раскладывающихся крыльев. От воздействия марсианской и земной атмосферы при приземлении корабль предохранит теплозащитное покрытие PICA. Ожидается, что с учетом дозагрузки на орбите этот аппарат сможет доставить на Марс до 450 т груза, не считая 2 тыс. тонн топлива. В дальнейшем шаттл будет модифицирован и превращен в пассажирский межпланетный корабль, где смогут поместиться более 100 пассажиров-колонистов. Ожидается, что, с учетом дополнительной нагрузки по приземлении на Марсе и старта с него в обратный путь, один шаттл можно будет использовать 12 раз.
Танкер представляет собой существенно переоборудованный корабль – во всех его отсеках, где только возможно, будут установлены баки для транспортировки топлива. Внешний же вид корабля в точности копирует дизайн пассажирского шаттла. Как и корабль с колонистами, танкер планируют устанавливать в качестве верхней ступени на ракету-носитель. Дозаправщик предназначен только для одной цели – безопасной перевозки топлива с Земли на низкую околоземную орбиту, где будет производиться дозаправка пассажирского корабля. После процедуры стыковки и перекачки топлива танкер вернут на Землю за следующей партией горючего. Как ожидается, для полноценной заправки межпланетного шаттла потребуется от 5 до 8 запусков танкера, или около 2 тыс. тонн топлива. А всего такой дозаправщик сможет сделать до 100 рейсов.
Все компоненты проекта будут приводиться в движение различными комбинациями супермощных криогенных двигателей нового поколения под названием SpaceX Raptor. Разработка этого двигателя идет уже 7 лет, а в минувшем сентябре, как раз на конгрессе по астронавтике в Гвадалахаре, опытный образец Raptor был успешно протестирован на профильном стенде McGregor. Этот двигатель, по замыслу разработчиков, может быть установлен на нижние и верхние ступени сверхтяжелых ракет-носителей SpaceX Falcon Heavy. В качестве топлива он использует жидкий метан и жидкий кислород, что во многом универсальнее и дешевле, чем RP-1 и жидкий кислород, который сейчас используется в ракетах Falcon 9. SpaceX умеет хранить секреты, поэтому в настоящий момент никому, кроме нескольких специалистов компании, не известны точные характеристики двигателя Raptor. Предполагается, что первый испытательный орбитальный полет ракеты Falcon Heavy на двигателях Raptor состоится уже в 2018 году, или даже раньше. Для шаттла и заправщика будет разработана специальная версия Raptor Vacuum для работы в открытом космосе.
Заправочная станция
«Эта система может открыть для людей всю Солнечную систему. При условии, что топливные склады и заводы смогут быть расположены на других планетах, спутниках и астероидах, люди могли бы полететь туда, куда они захотят. Цель SpaceX состоит в создании транспортной системы, и после того, как она будет развернута, человечество получит огромную возможность лететь на Марс или любую другую планету чтобы создать там нечто новое». Илон Маск во время презентации МТС на 67-м конгрессе Международной федерации астронавтики (27 сентября 2016 г., Гвадалахара).
Согласно концепции, выработанной в SpaceX, при многоразовом использовании ступеней-ракет и шаттлов основная финансовая нагрузка ложится на выработку и хранение топлива. Самой первой экспедиции на Марс среди прочих задач будет необходимо построить станцию-завод по производству ракетного топлива и обеспечить его надежное хранение.
Мог ли подумать французский химик Поль Сабатье, пик карьеры которого пришелся на конец XIX века, а получение Нобелевской премии – на начало XX, что его опыты с газами будут поставлены во главу угла в деле организации и обеспечения межпланетных перелетов? Завод будет производить ракетное топливо из материалов, в избытке доступных на Марсе, – воды и углекислого газа. При помощи классической реакции Сабатье, основанной на электролизе, добытая из подповерхностного льда H2O будет вступать в камере завода в реакцию с собранным из атмосферы СО2. В результате этого специалисты будут получать молекулярный кислород О2 и метан СН4, которые в сжиженном виде можно хранить довольно долгое время и при необходимости использовать в ракетных двигателях в качестве топлива.
Станция по производству и хранению компонентов ракетного топлива, необходимых для запуска носителей и межпланетных перелетов, не только будет необходима для полетов с Земли на Марс и обратно, но также пригодится в стратегически обозримом будущем, когда специалисты начнут отправлять миссии на другие планеты Солнечной системы, используя Марс и его орбиту как перевалочный и дозаправочный пункт.
И вот здесь кроется тот самый существенный элемент, который позволил проекту «Марсианский колониальный транспортировщик» вырасти в «Межпланетную транспортную систему». Согласно замыслу Маска, SpaceX работает над созданием космической инфраструктуры для межпланетных полетов. Главным образом это будут базы, разбросанные в стратегических местах Солнечной системы, включающие в себя завод по производству и хранению ракетного топлива, в идеале работающий автономно, и универсальную взлетно-посадочную площадку. Пилотируемые корабли с колонистами или исследователями могут буквально от заправки до заправки летать по Солнечной системе и осваивать новые миры. Так, в качестве возможных перевалочных пунктов были названы Европа и Титан, а при полетах за пределы Солнечной системы – Плутон. Но ближайшей целью, конечно же, был и остается Марс.
Схема полета
«Единственный разумный вариант стать межпланетной цивилизацией – это отправиться на Марс. Если мы отправимся на Луну, то мы не станем межпланетной цивилизацией, потому что Луна – это спутник. Ранний Марс был таким, как сейчас Земля. Марс получает достаточно солнечного света, у него есть достаточно разреженная атмосфера. Мы сможем выращивать растения на его поверхности». Илон Маск во время презентации МТС на 67-м конгрессе Международной федерации астронавтики (27 сентября 2016 года, Гвадалахара).
Общий план марсианского перелета выглядит следующим образом. Ракета-носитель Falcon Heavy стартует с Земли с пассажирским шаттлом. Мощности этого аппарата хватит для доставки корабля на низкую околоземную орбиту, после чего произойдет отстыковка пассажирского модуля. Он стабилизирует свое положение и начинает терпеливо ожидать. Ракета-носитель благополучно вернется на Землю и в течение короткого времени подготовится к повторному запуску. После того как ракета будет собрана, проверена и заправлена, она так же выведет на орбиту танкер. Отстыковавшись, она снова возвращается на место старта. Дозаправщик же плавно стыкуется с шаттлом и перекачивает в него привезенное топливо, после чего отстыковывается и возвращается на космодром. Эта процедура повторяется не менее 5 раз, чтобы полностью заполнить баки основного корабля. После того как 2 тыс. тонн топлива будут перелиты в баки шаттла, последний развернет солнечные паруса-крылья, питающие корабль электроэнергией, и направится к Марсу. Весь полет займет около трех месяцев. По прибытии на Красную планету корабль стремительно войдет в плотные слои атмосферы и, используя двигатели торможения, мягко приземлится на поверхность Красной планеты. Первейшие задачи, которые должны будут выполнить члены первой межпланетной экспедиции, – развертывание жилого блока базы и завода по производству ракетного топлива. Как только он сможет произвести достаточное количество горючего, чтобы заправить шаттл, начнется подготовка к его возвращению на Землю. Старт с Марса корабль сможет произвести на мощности своих собственных двигателей, так как вторая космическая скорость (при которой тело покидает зону притяжения планеты) для Марса вдвое меньше земной. В обратный путь смогут отправиться члены экспедиции, для которых испытание окажется слишком трудным. При самом благоприятном стечении обстоятельств в обратный путь шаттл поведет автоматика. Вполне вероятно, что описанная схема будет занимать около полутора лет и по возвращении корабля на Землю, при отсутствии критических повреждений, он может быть заправлен и практически сразу же снова отправлен на Марс. По оценкам специалистов, при существующей скорости инженерного прогресса уже после 50-х годов текущего века на космические корабли может быть установлено следующее поколение двигателей Raptor, которые обеспечат снижение времени межпланетного перелета до 30 дней.
Марсиане
«С момента первого полета нам понадобится от 40 до 100 лет, чтобы построить на Марсе самостоятельную цивилизацию». Илон Маск во время презентации МТС на 67-м конгрессе Международной федерации астронавтики (27 сентября 2016 года, Гвадалахара).
Пока Илон Маск со специалистами из SpaceX планирует первую полноценную экспедицию к Марсу в середине 20-х годов, то есть менее чем через 10 лет. Во многом эта дата будет зависеть от пробного запуска беспилотного модуля к Марсу в 2018 году. В ходе этого полета конструкторы должны будут протестировать основные этапы реализации концепции и поведение двигателей, а ученые – собрать необходимую информацию о Марсе и передать ее на Землю. Несмотря на весь кажущийся позитив и открывшиеся горизонты, первые колонисты будут подвергаться опасности на каждом шагу. Сюда входит риск возникновения внештатных ситуаций, который в астронавтике бывает непредсказуем, радиационное облучение во время межпланетного перелета и после посадки на планету, огромные нагрузки на организм, в частности перегрузки от 4 до 6g, нарастающий психологический дискомфорт и многое другое. С учетом всех рисков специалисты предупреждают: астронавты должны быть готовы, что их полет может стать путешествием в один конец.
А вот скучать марсианским колонистам точно не придется. Им предстоит много работы по развертыванию жилых модулей, завода, постройки оранжерей, непосредственному изучению планеты. Два года до прилета следующей партии переселенцев должны пролететь незаметно. Среди глобальных планов, стоящих перед будущими «марсианами», – обеспечение автономного натурального хозяйства и в отдаленной перспективе – терраформирование Марса. Пополнение с Земли будет приходить каждые 26 месяцев (раз в два года происходит максимальное сближение Марса и Земли). Поначалу это будут небольшие группы людей, которые в итоге увеличатся до 100 человек для одного шаттла за один раз.
По словам Маска, не учитывая демографический рост, даже если каждый космический корабль сможет перевозить по 100 человек, это выльется в 10 тыс. перелетов для достижения миллионного населения Марса. При этом количество производственно-полезного груза только на одного человека составит до 10 грузовых кораблей, что автоматически увеличивает количество запусков и перелетов до 100 тысяч. Воображение рисует поистине фантастические картины: каждые 26 месяцев с космодромов нашей планеты будут стартовать сотни кораблей и, собравшись на орбите, отправятся к Красной планете большим межпланетным караваном.
Финансовая сторона проекта
Ключевая часть системы, предложенной Маском, заключается в максимально возможном снижении стоимости затрат на всех этапах реализации проекта – от подготовки полета до развертывания базы на Марсе. Такой подход целиком испробован и доказан самой SpaceX, коммерческий успех которой заключается в самом доступном ценовом предложении по запуску спутников на орбиту Земли. Таким образом, если стоимость марсианских перелетов можно снизить на несколько порядков и уйти от предложенных когда-то NASA 400 млрд. долларов (предварительная оценка агентства для марсианской пилотируемой экспедиции), Марс действительно станет намного ближе.
Согласно предварительным расчетам, на оплату перелета от Земли до Марса одного колониста потребуется 500 тыс. долларов, однако, по заявлениям Маска, эта цифра может быть уменьшена вдвое, что сделает полеты на Красную планету доступнее, а число желающих переселиться – больше. При этом сроки самого перелета будут варьироваться от 80 до 150 дней, или 115 суток в среднем. Примечательно, что в данный момент бюджет проекта целиком базируется на капитале компании SpaceX и самого Илона Маска. Таким образом, никакое государство не имеет доли в столь амбициозном и, судя по предыдущим достижениям SpaceX, вполне осуществимом предприятии, как колонизация Марса. Это может показаться удивительным, однако, если таковое положение дел сохранится, руководителем первой в истории человечества межпланетной экспансии станет коммерческий частник.
Конкуренты или коллеги
Стоит признать, что в таком амбициозном проекте у SpaceX конкурентов пока нет. Даже несмотря на сентябрьские неудачи компании (потеря ракеты-носителя Falcon 9 со спутниками при старте), космический частник остается на вершине горы. Еще совсем недавно компания Blue Origin, другой американский игрок частного аэрокосмического рынка, можно сказать, дышала в затылок SpaceX со своим возвращаемым на Землю кораблем New Shepard. Однако в условиях межпланетных гонок Blue Origin все же не хватает как минимум собственной мощной ракеты-носителя и двигателей. Компания, впрочем, не унывает и даже объявила о планах создания новой, более мощной многоразовой ракеты-носителя под названием New Glenn, в которой будет установлен двигатель нового поколения BE-4, работающий на тех же сжиженных метане и кислороде, как и SpaceX Raptor.
Также стоит отметить, что сейчас единоличная перспектива пилотируемого полета на Марс значится лишь в стратегии США, и то как довольно отдаленная. Другие крупные космические блоки – Китай, Россия и Евросоюз – не могут себе позволить единоличное освоение таких амбициозных целей, поэтому их схема работы с Красной планетой лежит в области сотрудничества. При этом SpaceX открыто заявляет, что будет рада взаимовыгодным контрактам, от кого бы они ни поступили – NASA, Роскосмос, Европейское космическое агентство и т. д. Коммерческое же будущее Марса действительно грандиозно, и компании, получившие возможность претендовать на какие-либо права в отношении Красной планеты в начале ее колонизации, безусловно, смогут не только обогатиться, но и вписать свое имя в списки двигателей прогресса в XXI веке. Как утверждает сам Илон Маск, «любые контракты и приглашения к сотрудничеству были бы желанны», так как только совместными усилиями можно в действительности сделать Марс ближе, чем он есть.
