Роберт Зубрин (Robert Zubrin) - известный американский аэрокосмический инженер и публицист, наиболее известный своей активной пропагандой исследования человеком Марса.
"Тот, кто будет следовать за свободой, пусть покинет свою родину и рискует своей жизнью". - Адам Мицкевич, "Книги польского народа и польского пилигримства", 1832
Во-первых, как туда перевозить пассажиров?
Он строит флот.
На прошлой неделе мы с женой Хоуп отправились в Бока Чика, штат Техас, чтобы встретиться с Илоном Маском. Пока мы разговаривали в штаб-квартире SpaceX, на улице играл мариачи-бэнд [мариачи — один из самых распространённых жанров мексиканской народной музыки]. Он развлекал длинную очередь людей, желающих подать заявление о приеме на работу по строительству кораблей для доставки людей на Марс. Сотни были уже наняты и работают в комплексе. Скоро их будут тысячи.
Маск называет свой проект «Starship» Это двухступенчатая ракета из нержавеющей стали, работающая на метане и кислороде, с полезной нагрузкой, равной мощности ракеты-носителя Сатурн-V, которая отправила астронавтов Аполлона на Луну. Сатурн V, однако, был одноразовым, и разрушался в процессе использования. Starship будет использоваться повторно, как авиалайнер, и, следовательно, обещает радикальное снижение затрат на доставку полезных грузов.
Starship еще предстоит продемонстрировать. И все же Маск, который строит не первый экспериментальный корабль, чтобы доказать свою идею… он что, с ума сошел?
Об этом мы думали, пока были на экскурсии на следующий день, осматривая это место, верфь и флот. Исходя из общепринятого мышления в аэрокосмической отрасли, он определенно безумец. Но в этом его безумии есть свой метод.
Я знаю Маска уже около двух десятилетий. В 2001 году я был одним из тех, кто помог убедить его сделать Марс своим призванием. Его план в значительной степени основан на моей собственной работе, которая обычно называется планом Mars Direct. Марс Директ, опубликованный в 1990 году и подробно изложенный в 1996 году в моей книге «The Case for Mars», был радикальным в сравнении с тогдашними представлениями NASA о том, как можно выполнять миссии на Марс. Но план Starship Маска гораздо более радикален.
За исключением периода в 1990-х годах, когда NASA под руководством Майка Гриффина, помощника администратора по исследованиям, приняло расширенную версию Mars Direct, космическое агентство придерживалось парадигмы, изложенной Вернером фон Брауном в ряде вариаций между 1948 и 1969 годами. Согласно этим идеям, сначала должны быть построены орбитальные станции, обеспечивающие платформы для строительства на орбите гигантских межпланетных космических кораблей с использованием передовых двигательных установок, которые будут перемещаться с орбиты Земли (или в настоящее время, что еще более абсурдно, с лунной орбиты) на орбиту Марса. Покидая эти орбитальные материнские корабли, небольшие десантные модули могли бы доставлять экипажи на поверхность Марса, чтобы установить флаг, сделать несколько следов, а затем вернуться на орбиту после короткого пребывания.
В отличие от этого, и план Mars Direct, и план Starship подразумевают прямые полеты с орбиты Земли к поверхности Марса с прямым возвратом с поверхности на Землю и использованием метана/кислорода, изготовленного на Красной планете из местных компонентов. Оба плана избегают любой потребности в орбитальной инфраструктуре, орбитальном строительстве, межпланетных кораблях, специализированных малых десантных модулях или усовершенствованных силовых установках. Оба предполагают длительное пребывание на Марсе уже с самой первой миссии. Для обоих главная цель миссии — не полететь на Марс, а совершить там что-то серьезное.
Но есть разница. В Mars Direct скромные аппарат для возврата на Землю (Earth Return Vehicle, ERV) и модуль жилья экипажа осуществляют посадку на Красной планете с общей массой полезной нагрузки около 40 тонн. По замыслу Маска, Starship доставляется на орбиту, а затем заправляется там шестью кораблями-заправщиками, после чего летит на Марс, доставляя массу (жилье плюс полезная нагрузка) до 200 тонн. Таким образом, план Mars Direct может отправить экипаж из четырех-шести астронавтов на Красную планету. Starship может вместить 50 и более человек.
План Маска предлагает больше возможностей для миссии, чем Mars Direct, но эта возможность имеет свою цену. В частности, если экипаж должен вернуться, вам необходимо заправить Starship, которому требуется около 1000 тонн топлива. В плане Mars Direct гораздо более скромному аппарату для возврата на Землю, отправляемому на Красную планету заранее, требуется всего 100 тонн. Мощность для подъема с поверхности Марса и другие базовые требования, необходимые для поддержки операций Starship’а, в десять раз выше, чем для реализации Mars Direct.
Поэтому необходимо заранее построить большую базу. Несколько Starship’ов будут отправлены в один конец на Марс и загружены большим количеством оборудования для этой базы, солнечными панелями площадью в десять футбольных полей и роботами для их установки. Только после того, как все это будет на месте, может прибыть первый Starship с экипажем. Это делает систему неоптимальной для исследований. Но исследования — это не то, что подразумевает Маск.
Ракета-носитель Saturn V, система SpaceX Starship с SpaceX Falcon 9. Credit: kimi_talvite
Если Mars Direct можно сравнить с усовершенствованной версией программы Apollo, то план Маска подобен D-Day [дню начала военной операции, пример – высадка союзников в Нормандии в 1944 году]. Ему нужен флот. Поэтому он создает верфь для строительства флота. Но зачем строить флот, раньше тестирования хотя бы одного корабля? Есть несколько причин. Во-первых, Маск хочет быть готовым к потерям. К тому времени, когда первый Starship будет готов к первому испытательному полету, у него будет еще три или четыре уже построенных, готовых к действию и модификации. Для исправления причин, вызвавших неудачу первого. Запуск, авария, исправление и повторение, пока не заработает, а затем продолжение запусков, повышение полезной нагрузки и сокращение времени оборота, повышение производительности, полет за полетом, неистово.
Но есть и другая причина построить флот. Это сделает Starship’ы дешевыми. NASA построило пять космических кораблей за двенадцатилетний период, каждый из которых стоил несколько миллиардов долларов. Маск создает верфь, предназначенную для массового производства звездолетов со скоростью 50 и более штук в год. Это может звучать безумно, но это не невозможно. В 1944 году Соединенные Штаты производили эскортные авианосцы из расчета один раз в неделю.
Множество отдельных команд работали одновременно, каждый на своей части корабля в течение нескольких дней, прежде чем передать работу следующей команде. Если Маск установит аналогичную линию с рабочей силой в 3000 человек, это будет означать затраты на рабочую силу порядка 6 миллионов долларов за каждый корабль или от 15 до 20 миллионов долларов, включая материалы и авионику.
Если он сможет добиться таких низких затрат, Starship’ы, перевозящие по 100 пассажиров каждый, смогут долететь до Марса и остаться там, если это необходимо для обеспечения жильем, при стоимости оборудования на одного пассажира менее 200 000 долларов. База на Марсе заработает, будут расти промышленные и тепличные сельскохозяйственные мощности. Поэтому сделайте стоимость билета 300 000 долларов — собственный капитал типичного домовладельца или около семи лет оплаты для среднего американца. В колониальные времена простые работяги заказывали проезд в Америку в обмен на семилетнюю работу. Это цена, которую многие люди могут заплатить — и заплатят — если они действительно захотят сделать этот шаг. Все, что нужно, кроме Либерти [статуя Свободы], приветствующей иммигрантов — если она там будет, — это их приход и их творчество, благодаря которому поселение будет процветать
С этим последним пунктом Маска согласен и я. Внеземное поселение вряд ли сможет приносить прибыль за счет экспорта любого материального товара на Землю. Транспортные расходы просто слишком велики, и поэтому цифры в бизнес-планах, основанных на таких концепциях, просто не складываются. Но интеллектуальная собственность — это совсем другое дело, поскольку она может передаваться на межпланетные расстояния почти бесплатно. А плата за патент – это наивысшее справедливое возмещение за любую содержащуюся в нем информацию, за каждый бит. Колония Марса будет состоять из очень технически искусного населения, находящегося в пограничной среде, где они будут свободны для инноваций и вынуждены внедрять инновации. Это будет похоже на Америку 19-го века, и даже более того, на своего рода скороварку для изобретений. Как отметил историк Фредерик Джексон Тернер в своем знаменитом эссе 1893 года «The Significance of the Frontier in American History» (Значение фронтира (дальнего рубежа) в американской истории), аналогичная ситуация сделала молодую Америку самой изобретательной культурой всех времен, а изобретательность Янки принесла миру блага электричества, пароходы, телеграф, трудосберегающие машины, запись звука, электрические лампочки, телефоны, централизованно вырабатываемую электроэнергию — и вскоре после того, как он это написал, — самолеты и массовые автомобили.
Таким образом, свободная от бюрократии и без жесткого управления марсианская изобретательность сможет произвести революционные достижения в робототехнике, искусственном интеллекте, генетически модифицированных организмах, синтетической биологии и многих других областях. Эти изобретения, созданные для удовлетворения потребностей Марса, могут быть запатентованы на Земле и будут приносить доход, необходимый для финансирования импорта сложных систем, которые в отличие от продуктов питания, тканей, топлива, стали, алюминия, стекла и пластика, могут быть слишком трудными для производства на Марсе в течение некоторого времени.
Общий концепт марсианской колонии, представленный Илоном Маском ещё в 2016-м году. Credit: SpaceX
Прямо сейчас Маск невероятно сосредоточен на создании своей верфи, и он считает, что эта задача гораздо важнее, чем просто усовершенствовать Starship. Но есть еще много проблем, которые Маск должен будет решить, чтобы заставить все это работать. Заправка на орбите резервуаров с криогенным топливом пока еще не продемонстрирована, технология производства топлива на Марсе тоже. Хотя она хорошо изучена, но все еще не готова к использованию. Starship’ы, возвращающиеся с Марса, столкнутся с гораздо большими тепловыми нагрузками, чем транспортные средства, просто возвращающиеся с орбиты Земли. Легкая тепловая защита, которая достаточна для одного, может не сработать для другого. Ракетные выхлопные газы массивных Starship’ов могут создавать опасные кратеры во время приземления и могут заставить Маска принять план по типу Mars Direct, используя меньшие транспортные средства, возможно, мини-Starship’ы, убирая Starship с орбиты Земли. Я полагаю, что это соображение в сочетании с очень большой потребностью топлива для заправки полноразмерного Starship’а на Красной планете может в конечном итоге вынудить его разработать миниатюрную версию Starship’а. Такой Mini может быть поднят на орбиту Земли Starship’ом, а затем отстыкован от него, чтобы совершить миссию в стиле Mars Direct, позволяя Starship’у вернуться на Землю и снова вылететь на орбиту в течение нескольких дней. Mini также может быть запущен независимо, в качестве многоразового разгонного блока с уже действующим Falcon 9, что даст компании возможность полностью многоразового запуска средней грузоподъемности. Маск предпочитает делать все как единый проект. Посмотрим, сможет ли он это осуществить.
Операционный бюджет NASA более чем в десять раз крупнее, чем у компании SpaceX, которая, однако, быстро обходит невольного «конкурента». Космическое агентство сильно задерживается с тяжелой ракетой-носителем, теперь известной как SLS. Это была разумная конструкция ракеты-носителя, впервые предложенная в 1988 году. Но она появляется на поколение позже [чем следовало], с меньшей грузоподъемностью, чем у Starship’а, и стоит примерно в 50 раз больше за полет. В NASA утверждают, что в попытках высадить астронавтов на Луну к 2020 году, администрация работает в режиме «свистать всех наверх». Но маловероятно, что это произойдет, потому что придуман сверхсложный план, предусматривающий сначала строительство космической станции на орбите Луны, а затем использование четырех запусков, пяти элементов полета и шести операций рандеву за миссию. В то время как такой подход дает политические выгоды в виде предоставления как можно большему числу игроков части общей громадной работы, действенность плана весьма сомнительна.
Проект NASA по Марсу еще хуже. Он включает в себя базирование огромного Deep Space Transport с ионным приводом на космической станции на лунной орбите, а затем полет DST на другую космическую станцию, которую, как утверждает агентство, необходимо построить на орбите вокруг Марса. Время перехода с лунной орбиты на орбиту Марса для этой футуристической системы составляет 300 дней в каждую сторону — почти вдвое больше, чем требовалось марсоходам Spirit и Opportunity, чтобы совершить путешествие с Земли на Красную планету в 2003 году. Более того, в отличие от Spirit и Opportunity, DST не будет совершать посадку.
Если вы хотите исследовать или заселить Марс, вам нужно сесть на Марсе. Однако целью плана DST не является ни исследование, ни заселение. Это расходы. Вместо того, чтобы предлагать самый простой и эффективный путь к Красной планете, архитектура DST предлагает самый сложный способ, чтобы обеспечить «обоснование» (примечание: не причины) для как можно большего количества новых программ развития технологий.
Подход Маска противоположен. Программа NASA ориентирована на поставщиков. Он нацелен на результат. Его не интересует обоснование расходов на «потенциально полезные» технологии. Он хочет, чтобы его программа была выполнена с наименьшим количеством новых разработок. Его позиция такова: «Покажи мне, зачем мне это нужно». Он может зайти слишком далеко. Как уже отмечалось, я полагаю, что было бы разумно разработать мини-Starship, чтобы снизить требования к мощности для производства топлива на Марсе. Он не согласен. «Покажи мне», — говорит он. Наши выводы по этому вопросу расходятся, но мне очень нравится, как он думает.
Такое мышление может привести нас к Марсу. ссылка 1, 2
