Startująca rakieta marsjańska

Ludzka cywilizacja na Marsie – najśmielszy plan Elona Muska

Twórca SpaceX, Elon Musk opublikował ostatnio swoje pomysły  dotyczące zbudowania stałej i samowystarczalnej ludzkiej społeczności na Marsie.  Musk nie chce się ograniczać do niewielkiej kolonii ale, pragnie zbudować  milionową społeczność, którą będzie prawdziwą cywilizacją na Marsie. Plan wydaje się szalony, ale kto wie? Publikacja Muska –  Making Humans a Multi-Planetary Species, wydaje się dość rzeczowa, pełna ciekawych wyliczeń, które uprawdopodobniają możliwość zrealizowania projektu.

We wstępie artykułu  Elon Musk odkrywa przed nami swoją wizję naszej przyszłości. Ludzkość ma się podzielić na dwie części. Większość, pozostanie na Ziemi i w końcu doczeka nieuchronnego wyginięcia w wyniku katastrofy kosmicznej lub zmiany klimatu. Druga część wyemigruje w kosmos, czyniąc z człowieka gatunek żyjący na wielu planetach. Według autora stworzenie na Marsie kolonii, która nie będzie tylko bazą naukową, ale prawdziwie samowystarczalną cywilizacją dowiedzie, że ludzkość jest zdolna do życia na kilku planetach.

Jest jeszcze wiele pracy badawczej przed naukowcami aby dowiedzieć się o Marsie czegoś więcej. Konieczne określenie miejsc, które są dogodne do zasiedlenia,  w których jest np. woda lub lód, potrzebna jest dokładna wiedza nt. atmosfery Marsa.

Mars jest planetą mniejszą od Ziemi, o dużo niższej średniej temperaturze i zupełnie innym składzie atmosfery. Podstawowe wielkości fizyczne obu planet można odczytać poniżej.

 Parametr Ziemia Mars
 Średnica 12756 km 7926 km
 Średnia odległość od Słońca  150 mln km 229 mln km
 Temperatura  od -80 °C do 58 °C  od -140 °C do 30 °C
 Skład atmosfery  78% N2, 21% O2,
1% inne
 96% CO2, < 2% Ar,
<2% N2, < 1% inne
 Siła grawitacji  100 kG  38 kG
 Długość doby  24 godz.  24 godz. 40 min.

Jak na prawdziwego biznesmena przystało Musk formułuje finansowe warunki powodzenia realizacji projektu. Wysłanie ludzi na Marsa obecnie jest poza naszym zasięgiem właśnie ze względów finansowych. Okazuje się, że szacunkowy wysłanie jednego astronauty na Marsa kosztowałoby ok. 10 miliardów dolarów. Dla przykładu koszt wysłania 12 ludzi na powierzchnię Księżyca w programie Apollo jest dzisiaj szacowany na 100 – 200 mld dolarów licząc wg dzisiejszej wartości dolara. Dziesięć miliardów to niestety cena zaporowa biletu na Marsa. Nie można znaleźć tylu tak bogatych ludzi aby stworzyć na Marsie cywilizację.
Gdyby udało się obniżyć koszt do mniej więcej 200 tysięcy dolarów (tyle ile kosztuje przeciętny dom w USA), cały projekt zasiedlenia Marsa powiódłby się z prawdopodobieństwem bliskim pewności.

Obniżenie kosztów 50 tysięcy razy nie jest z pewnością zadaniem łatwy, wydaje się prawie niemożliwe, choć Musk widzi na to sposoby.

Pierwszy z nich narzuca się sam. Gdyby samochody były jednorazowego użytku, nikt by ich nie kupował, bo byłyby one zwyczajnie za drogie. Przenosząc to spostrzeżenie na podróże kosmiczne widać jasno, że redukcja kosztów o jakieś dwa rzędy wielkości może wyniknąć z wykorzystania rakiet wielokrotnego użytku.

Paliwo

Innym sposobem uzyskania znacznego zmniejszenia kosztów jest wdrożenie pomysłu drugiego tankowania na orbicie Ziemi. Rakieta startowałaby z niemal pustymi zbiornikami paliwa, którego byłoby tylko tyle, ile jest potrzebne by wynieść ładunek na orbitę. Dopiero tam by tankowano kolejną porcję, która miałaby wystarczyć na długą podróż na Marsa.  Musk szacuje, że oszczędności wynikające z takiego systemu wielokrotnego tankowania mogłyby sięgać 500%. Można też sobie wyobrazić więcej takich punktów tankowania. Wtedy sama rakieta mogłaby być wielokrotnie mniejsza i tańsza.

Po wylądowaniu na Marsie, rakieta, która przecież ma być wielokrotnego użytku, musiałaby mieć jeszcze na tyle paliwa, aby wystartować i ruszyć w drogę powrotną. Co prawa waga rakiety byłaby trzykrotnie mniejsza od tej, jaką by miała na powierzchni Ziemi, więc nie byłoby potrzeba tyle paliwa, co przy starcie z Ziemi, ale nie da się ukryć że transportowanie paliwa na Marsa jest trochę mało efektywne. To właśnie sugeruje, że na Marsie w pierwszej kolejności trzeba zbudować wytwórnię paliwa.

Nikt nie sądzi, że pod powierzchnią Marsa znajdują się pokłady ropy naftowej, nie ma więc możliwości produkowania wysokoenergetycznych paliw lotniczych, możliwe jest jednak wytwarzanie wodoru. Gaz ten jest wysokoenergetyczny, jednak ma nieprzyjemną cechę, że aby utrzymać go w stanie ciekłym, potrzebne są temperatury bliskie zera bezwzględnego. Utrzymanie instalacji umożliwiającej jego magazynowanie byłoby dość drogie.

Kolejnym kandydatem jest metan. Składa się on z węgla i wodoru. Węgiel można uzyskać z atmosfery, która w 96% składa się z dwutlenku węgla, wodór zaś – z wody pochodzącej z lodowców zalegających pod powierzchnią planety. Okazało się, że właśnie ten gaz jest najlepszym kandydatem na paliwo używane w drodze powrotnej, ze względu na łatwość produkcji i koszty.

System transportu

Rakieta SpaceX, która ma zostać użyta do przenoszenia pierwszych osadników marsjańskich będzie składać się z członu napędowego złożonego ze zbiornika paliwa i silnika rakietowego oraz z pojazdu kosmicznego, w którym znajdą się ludzie i inne ładunki. Po osiągnięciu orbity pojazd kosmiczny ma się oddzielić od członu napędowego, i dolecieć do kosmicznej cysterny na orbicie. Zespół napędowy w całości powinien wylądować łagodnie na Ziemi, gdzie zostanie przygotowywany do następnego lotu.

Pojazd kosmiczny po zatankowaniu odbędzie podróż na Marsa, gdzie pozbędzie się ładunku i wróci na Ziemię. Cały cykl ma trwać ok. 26 miesięcy.

Wielkość populacji na Marsie, którą mogłaby stworzyć samowystarczalną cywilizację jest szacowana na ok. 1 milion ludzi. Mając do dyspozycji statki kosmiczne zdolne przewieźć 100 osób wraz niezbędnym bagażem, musimy przygotować się na 10000 lotów w dwie strony. Jeśli każdy lot tam i z powrotem zabiera ok 2 lat, to widać stąd, że musimy zbudować mnóstwo statków kosmicznych aby przetransportować tak wielką ilość ludzi w realnym czasie. Gdybyśmy zbudowali ok 1000 statków kosmicznych, licząc że każdy z nich wykona 10 lotów zajmujących 2 lat dostajemy ok 20 lat na zasiedlenie Marsa przez milion ludzi. Biorąc pod uwagę, że zbudowanie 1000 pojazdów zajmie trochę czasu, szacuje się że trzeba ok. 40 -100 lat, aby utworzyć prawdziwie samowystarczalną cywilizację na Marsie.

Statek

Pojazd, którym polecą w przestrzeń pierwsi marsjańscy osadnicy będzie dużo większa od rakiety Saturn V, która doleciała na Księżyc.  Nie chodzi tutaj nawet o wysokość, ale o masę całkowitą. Rakieta marsjańska będzie ważyć wraz z ładunkiem ok. 550 ton w porównaniu ze 135 tonami Saturna V.  Będzie ona miała silnik o ogromnym ciągu  13 tysięcy ton, w porównaniu z 3,5 tysiącem ton, który posiadały silniki Saturna V.

Człon napędowy będzie miał 77 m wysokości, 12 m średnicy i 42 silniki umieszczone obok siebie u podstawy. Tak duża liczba silników zabezpiecza, możliwość kontynuowania startu nawet jeśli część silników ulegnie awarii. Potężny ciąg będzie wykorzystany do rozpędzenia całej rakiety do prędkości ok. 8500 km/h a po wyniesieniu jej na orbitę odłączy się od pojazdu marsjańskiego i wyląduje na Ziemi.  Manewr lądowania został już przetestowany za pomocą rakiety Falcon 9,

Czy to się uda?

Biorąc pod uwagę liczbę rakiet, których należy użyć (1000 sztuk!), aby móc naprawdę zrealizować plan budowy cywilizacji marsjańskiej; ogromny wysiłek wybudowania cystern z paliwem na orbicie nie wydaje się, aby plan był wykonalny w perspektywie nawet 40 lat. Moim zdaniem: Za duże koszty, za mały efekt ekonomiczny.

Zauważcie, że technologie kosmiczne zaczęły się rozwijać w zupełnie innym kierunku, niż wydawało się nam w latach 60. czy 70.  Wtedy myślano, że po Księżycu za parę lat polecimy na Marsa i inne planety naszego układu. Po roku 2000 mieliśmy się podjąć podróży międzygwiezdnych. I co z tego zostało? Zamiast zdobywać nowe światy, umieściliśmy na orbicie Ziemi tysiące satelitów, które służą do komunikacji, zbierania szczegółowych danych o Ziemi. Komunikacja to właśnie dziedzina, które przynosiła pieniądze i w którą warto było inwestować. Projekt Elona Muska wydaje się w tym kontekście trochę zbyt idealistyczny. Chociaż, z drugiej strony, nie sposób przewidzieć nagłych zwrotów rozwoju nauki i biznesu. Może biznes kosmiczny pójdzie w stronę pozyskiwania surowców lub turystyki a wtedy projekt Muska miałby szanse powodzenia. Kto wie?

Udostępnij
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Dodaj komentarz