SpaceX’s Big Fucking Rocket – Полная история

Компания SpaceX пытается сделать человечество мульта-планетарной цивилизацией путем создания самодостаточного поселения на Марсе численностью 1 миллион человек.

Зачем это вообще нужно?

Две причины:

1) Это будет клёво! (кусок интервью, в котором создатель компании Илон Маск объясняет, почему это будет клёво)

2) То, что все мы находимся на одной планете - довольно рискованное дело. Если что-то случится с Землей - будь то природный катаклизм или техногенный - всё, нам хана. Это всё равно, что сохранить альбом с дорогими сердцу фотографиями на одном не на 100% надёжном жёстком диске. Разумным было бы сделать резервную копию на другом диске. Вот собственно вам и вторая причина. “Страховка жизни биологических видов”, как называет её Илон.

Почему Марс? 

Венера - паскудная планета с температурами, плавящими свинец, вдавливающим в землю атмосферным давлением и бесконечными ветрами. 

На Луне почти нет натуральных ресурсов, день продолжается 29 земных дней, а атмосфера отсутствует, так что днём защиты от Солнца нет, а ночью поверхность не прогревается. Жизни там быть не может.

Такая же хрень с Меркурием. 

Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун и вовсе огромные газовые шары, прикидывающиеся планетами. 

Некоторые Луны Юпитера и Сатурна потенциально привлекательны для поселения, но они дальше, на них темнее и холоднее, чем на Марсе, так что с какого туда вообще соваться? 

Плутон еще дальше, холоднее и темнее. Забудьте о Плутоне.  

Так что остаётся Марс. Райских кущ ожидать там не стоит. Если бы Марс был участком на Земле, никто бы не захотел там находиться. Однако по сравнению с другими опциями Марс кажется мечтой. Там холодно, но не до жути холодно. Там как бы темно, но не намного темнее, чем на Земле. Он далеко, но при этом достижим. Марсианский день почти такой же по продолжительности, как земной, что благоприятно для человека и в особенности для растительности. Гравитация на Марсе не низкая, не высокая, и примерно треть от Земной. Там до фига замерзшей воды и достаточно углекислого газа - два критических для построения жизни компонента, которые в последствии поспособствуют адаптации планеты к жизни на ней человека. Принимая во внимание все эти факты, получается, что нам крупно повезло, что в нашей Солнечной системе есть такая планета как Марс. Находись мы в другой системе, такого варианта у нас могло не быть.

Почему миллион человек? 

Илон считает, что это грубый расчет того, сколько людей должно быть на Марсе, чтобы тамошняя цивилизация считалась самодостаточной. Самодостаточной на столько, что если корабли с Земли перестанут прибывать, Марсианское поселение продолжит своё существование, что потребует наличия серьёзного индустриального комплекса, создать который будет гораздо сложнее, чем на Земле.

Другими словами, если благополучие жёсткого диска №2 зависит от исправной работы жёсткого диска №1, то резервной копии дорогого Вам альбома по сути нет. При этом самый смысл существования жёсткого диска №2 в том, чтобы спасти положение, если жёсткий диск №1 безвозвратно рухнет.     

Конец планеты Земля может произойти по разным захватывающим причинам - астероид врезается в нас, искусственный разум истребляет нас, Трамп убивает нас, ИГИЛ создаёт какое-нибудь забористое биологическое оружие и прочее и прочее. При этом Илон напоминает, что корабли с Земли могут прекратить прибывать тупо потому, что Земная цивилизация перестанет быть способна их отправлять: 

"Корабли с Земли могут перестать прибывать и по другим причинам - может наступить III Мировая, Земля может превратиться в единое религиозное государство, в конце концов Земная цивилизация может постепенно прийти в упадок, не справившись с созданным ею же давлением. В своё время египтяне строили пирамиды, а потом они просто забыли, как это делать. Далее они забыли, как расшифровывать иероглифы, пока не нашли Розеттский камень. То же самое с Римом: у них был водопровод, хитрая система акведуков, пока всё это не развалилось. У Китая когда-то был самый внушительный флот, и они доплывали до самой Африки, пока очередной император не пришёл и не сказал, что флот никому не нужен, и на фиг его сжёг. Короче, мы понятия не имеем, что может случиться. Ключевой здесь момент - переселить столько людей и доставить столько груза, чтобы Марсианскую колонию можно было считать самодостаточной цивилизацией. Что наверное потребует около миллиона человек и 10-100 миллионов тонн груза".

Но подождите, а как доставить миллион человек на Марс?

Путём создания вот этого зеленого участка:

К сожалению, на данный момент желтый сегмент мизерный, а голубого не существует вообще.

Илон считает, что если синий сегмент будет постоянно расти, жёлтый начнёт расти вслед за синим естественным образом - то есть если путешествие на Марс будет доступным и безопасным и будет уверенность в том, что всегда можно вернуться, количество желающих туда отправиться будет всё больше.

Синий сегмент - самая нелегкая часть. Попробуем разобраться, в чём состоит основная сложность.

Когда Конгресс США обратился в НАСА с запросом рассчитать стоимость отправки команды из 5-ти человек на Марс, им рассчитали, что это будет стоить 50 миллиардов долларов. 10 миллиардов с человека. Илон считает, что для того, чтобы сделать синий сегмент существенно бОльше, стоимость должна составлять 500 000 долларов, что является 1/20 000 от существующей стоимости.

1/20 000.

Это всё равно что сказать об автомобильной индустрии “Новая Хонда стоит около $20 000. Чтобы сделать эту индустрию жизнеспособной, нам необходимо снизить стоимость автомобиля до $1”.

Так вот. Представьте, что самолеты доставляли бы пассажиров следующим образом: самолёт взлетает, прибывает в место назначения, но вместо обычной посадки, пассажиры выпрыгивают с парашютами, а самолёт падает в океан и взрывается. То есть каждый самолет используется один единственный раз, и для совершения очередного полета нужно построить новый самолет.

Билет в таком случае стоил бы 1.5 миллиона долларов.    

Немыслимая дороговизна космических путешествий обусловлена главным образом тем, что мы взрываем ракеты при приземлении в океан (или сжигаем их в атмосфере).

С момента создания SpaceX, Илон твердо решил устранить эту проблему. Что тут говорить, задачка оказалась нелегкой, учитывая, что никто пока не смог её разрешить, включая такие государства, как США и Россия, потратившие на это миллиарды. В SpaceX год за годом ломали головы над этой проблемой и в результате череды проб и ошибок в конце 2015-го они сделали это:

Потом они сделали это ещё раз. И ещё. И ещё. Пока количество успешных запусков не превысило количество неуспешных. Вот видео, снятое в дневное время, демонстрирующее очередное успешное приземление:

В декабре 2015 года ранее использованная при запуске и приземлении ракета Фалькон 9 выполнила миссию для SpaceX, официально став при этом первой в истории ракетой “многократного использования”. 

При полёте ракетой многократного использования платить потребуется только лишь за ракетное топливо (горючее и жидкий кислород) и эксплуатацию. Что снижает стоимость космического путешествия в 100, даже в 1000 раз.

Стоимость, однако, надо сократить ещё в 19/20-199/200 раз. Этому поспособствует то, что SpaceX отправит на Марс 100, а может и больше человек вместо 5-ти запрашиваемых Конгрессом. Ещё пара снижающих стоимость факторов - заправка космического судна на орбите (что снизит стоимость в 5-10 раз) и производство ракетного топлива на Марсе, чтобы не тащить его с собой (стоимость снизится ещё в 5-10 раз). Подробнее об этом будет сказано ниже.

И что же получается? Внезапно стоимость билета на Марс не просто снижается до 500 000 долларов, а появляется возможность сделать её и того ниже (Илон думает, что в итоге стоимость может оказаться ниже 100 000 долларов). Таким образом, инновации, разрабатываемые SpaceX, буквально на наших глазах ведут, ни много ни мало, к революционному изменению стоимости космических путешествий, что в свою очередь откроет такие возможности, о которых мы не смели и мечтать. И когда эти революционные изменения заведут нас ещё дальше, фантастическое видение SpaceX о переселении 1 000 000 человек на Марс на полном серьёзе может стать реальностью.

Да, мы отправимся на Марс. И совсем недавно SpaceX показал нам средство, с помощью которого мы туда отправимся.

Ракета

“Это совершенно немыслимо. Мне сносит крышу. Каждую неделю я вижу её, и мне сносит крышу” - Илона так и распирает. И мы сейчас поймём, почему.

Для начала, давайте попробуем осознать сложность поставленной задачи. Всё, что связано с космосом, очень сложно. По сей день всего несколько сотен человек побывали в космосе, всего горстка стран имеет возможность отправлять объекты в космос, а история человеческих путешествий в космос полна трагичных случаев. Успешный запуск тяжёлого и хрупкого объекта, наполненного горючим взрывчатым веществом, сквозь слои атмосферы - невообразимо сложная задача. 

При этом когда мы говорим о запуске людей в космос, под “космосом” подразумевается участок над поверхностью Земли высотой в диапазоне от 160 до 2000 км. Этот участок называется Низкой околоземной орбитой. Как правило, пунктом назначения является Международная космическая станция (МКС) на высоте в диапазоне от 337 до 430 км. Единственный случай в истории, когда человек отправился дальше, - высадка на Луне, совершенная горсткой американцев, преодолевших расстояние в 400 000 км.

Земля и Марс движутся по орбитам. Представьте себе двух человек, бегущих по овальной беговой дорожке параллельно друг другу: Марс “бежит” по внешней трассе, и ему требуется в два раза больше времени, чем “бегуну”-Земле, чтобы пробежать полный овал. БОльшую часть времени “бегуны”-планеты находятся очень далеко друг от друга, но каждые 26 месяцев эти две планеты занимают наиболее близкое друг к другу положение – именно в этот момент нужно осуществить путешествие на Марс. 

Когда Земля и Марс расположены наиболее близко друг к другу, Марс находятся на расстоянии в диапазоне от 54 до 96 миллионов км – примерно в 200 раз дальше, чем Луна, и примерно в 200 000 раз дальше, чем МКС.

Расстояние от Земли до Луны немного больше, чем одна световая секунда. 

Неблизко.

Илон часто сравнивает путешествие на Марс с первым пересечением Атлантического океана. Используя ту же шкалу, запуск ракеты на МКС или даже на Луну - это всё равно что отправить рыболовное судёнышко в плавание вдоль береговой линии по сравнению с мощным колониальным судном, которое должно преодолеть расстояние в 1000 раз длиннее. 

Добавим, что в отличие от путешествия на, скажем, МКС, в которое можно отправится “налегке”, взяв с собой лишь горстку астронавтов и один спутник, путешествие на Марс требует гораздо большего количества “багажа”. Принимая во внимание расстояние и грузоподъёмность, Илон говорит, что Марсианское транспортное средство “будет в миллионы раз мощнее, чем современные системы. По-другому быть не может.”

Кроме того создаваемое средство должно быть гораздо более “умным”. Как говорит Илон, “оно должно быть не просто больше - оно должно быть эффективнее. Когда речь заходит о ракетах, “маленькое и умное” часто противопоставляется “огромному и бестолковому”. Люди говорят что-то вроде “огромная дура-ускоритель” – нет! Так не выйдет. Ускоритель должен быть большой и умный. Если мы собираемся колонизировать Марс, у нас особо нет выбора – нужно создать большое и умное средство”.

В общем, всего-то и нужно, что построить ракету, которая будет в миллионы раз мощнее современных ракет и которая, вдобавок, будет гораздо эффективнее, умнее и пи..атей по всем показателям.

Знакомьтесь, Огромная п..датая ракета

Глядя на это изображение, трудно осознать громадность её размера, так что добавим объект для сравнения:

Или вот:

И вот:

По словам Маска, “безоговорочно, это самый большой летательный объект, который когда-либо существовал”.

На презентации Маск объяснил, что то, что мы видим, это не артистическое предположение о внешнем виде ракеты, а именно то, как она будет выглядеть. Именно то, что сейчас строится. 

Однако, когда речь заходит о присвоении ракете адекватного названия, разработчики SpaceX сталкиваются с настоящим кризисом жанра. Сначала ракету назвали “Марсианский Колониальный Транспортёр”, потом, поскольку он будет способен преодолевать бОльшие расстояния, чем до Марса, его переименовали в Интерпланетарную Транспортную Систему”, пока Илон на презентации не заявил, что хотя они всё ещё не договорились о названии, космическое судно, совершающее первое путешествие на Марс, вполне можно назвать “Золотое сердце” (ссылка на роман “Автостопом по галактике”, в котором двигатель одноимённого космического корабля использовал принцип невероятности для перемещения в пространстве – Илону нравится эта аналогия, поскольку миссия SpaceX тоже казалась крайне невероятной) - так вот, пока никто не знает, как называть ракету.

Поэтому пока мы будем называть ракету так, как сам Илон о ней отозвался – Огромная п..датая ракета (ОПР).

Огромная п..датая ракета – п..дец какая огромная. Её высота – 122 метра (высота 40-этажного здания), диаметр – 13 метров (автобус поместился бы под её “отпечатком”). Её масса и вырабатываемая реактивная сила в три раза превышает массу и силу гигантской ракеты Сатурн V – ракеты, использованной в программе Аполлон (в результате которой совершилась высадка на Луну) и являвшейся до сегодняшнего дня самой огромной ракетой, произведённой человечеством. 

Вот как она выглядит по сравнению с другими ракетами:

Разница становится еще более значительной, если сравнить вес груза, который каждая из этих ракет может доставить на орбиту.  

Для сравнения, внушительная ракета SpaceX Фалькон 9 сможет доставить 4 тонны груза на Марс, а Фалькон Массивный (Falcon Heavy) – самая мощная ракета на сегодняшний день – 13 тонн. Илон полагает, что ОПР сможет доставить несколько сотен тонн груза на Марс в начале, а в дальнейшем и тысячу. Нда. Задумайтесь об абсурдности этого сравнения – громадина Фалькон Массивный может осилить лишь 1% груза, который ОПР будет доставлять на Марс.  

Уточнение: то, что мы называли Огромная п..датая ракета всё это время, включает два компонента - огромный п..датый космический корабль, “посаженный” на огромный п..датый ускоритель.

Огромный п..датый ускоритель

Сначала поговорим об ускорителе. Высотой в 25-этажное здание, это, собственно, и есть п..датая ракета, или “настоящий зверь”, как называет его Илон. Самый мощный ускоритель, созданный когда-либо, и по физическому размеру и по силе реактивной тяги.

Огромный п..датый ускоритель “сидит” на верху специального двигателя, который в SpaceX назвали the Raptor, или Хищник. 

Хищник состоит из 42-ух двигателей меньшего размера. Каждый из этих 42-ух двигателей производит силу реактивной тяги, способную поднять в воздух 310 тонн, или Боинг 747! Цифра 42 связана по словам Илона с тем, что “оптимизация диктует создание бОльшего количества двигателей меньшего размера вместо меньшего количества двигателей бОльшего размера”.

Совокупная сила реактивной тяги способна запустить в космос неслыханные 13 033 тонн, или 50 самолётов.

Огромный п..датый космический корабль

Само космическое судно, которое в SpaceX называют Интерпланетарный космический корабль и который мы будем продолжать называть Огромный п..датый космический корабль, потому что так веселее. ОПКК - это вот эта прикольно выглядящая хрень, “сидящая” на верху ОПР. В нём будут находится люди и груз во время путешествия на Марс. На нём же желающие вернуться обратно самостоятельно покинут Марс и вернутся на Землю.

Высотой с 16-этажный дом и шириной в 55 метров, ОПКК будет способен, вдобавок к сотням тонн груза, взять на борт 100 человек в начале, 200 в последствии, а с течением времени и 300 – как круизный лайнер.

С 9-ю Хищниками (помните Хищник? - двигатель, состоящий из 42-х мини-двигателей, каждый из которых способен поднять в воздух Боинг 747) в его основании, сам корабль будет обладать силой реактивной тяги, мощнее любой ракеты – немыслимая характеристика для части (ступени) ракеты, несущей людей и груз.  

Вот корабль в разрезе:

Когда Илона спросили, как будет ощущаться поездка в таком Транспортном средстве, он ответил: “Ну, пассажиры будут находится в огромном космическом корабле в состоянии микрогравитации. Это будет довольно прикольно. Они будут в парить в невесомости”.

Отвечая на вопросы во время конференции, он добавил: “Путешествие будет захватывающим! Пассажиры ни в к коем случае не будут физически скованы и они точно не будут скучать. Кабины экипажа будут устроены таким образом, что можно будет играть в специальные игры в невесомости или просто летать; можно будет сходить в кино, или на лекцию, или в ресторан – это будет незабываемо”!  

Как Вам такое? Круизный лайнер с невесомостью впридачу. И вот с таким видом: 

Продолжение статьи скоро будет на канале!