Elon Musk aktualizuje plany kolonizacji Marsa

Po roku od głośnego wystąpienia, Elon Musk ponownie pojawił się na corocznym kongresie astronautycznym IAC, by zaktualizować plan firmy SpaceX dotyczący kolonizacji Marsa i przedstawić kilka nowych idei.

Podczas ostatniego dnia konferencji w Adelajdzie w Australii właściciel firmy SpaceX przedstawił plan budowy nieco zmniejszonej w stosunku do zeszłorocznego projektu rakiety BFR, nakreślił też nowy cel budowy bazy na Księżycu i podał kilka nowych zastosowań dla projektowanego systemu. To wszystko z bardzo ambitnym kalendarzem, który zakłada lądowanie człowieka na Marsie w 2024 roku.

Poniżej podsumowujemy nowe plany firmy.

Mars głównym celem


Rakieta Falcon 9 przygotowywana do startu w ramach 3. misji zaopatrzeniowej CRS do ISS w 2014 roku.
Źródło: SpaceX (Flickr)

W zeszłorocznej prezentacji Elon Musk przyznał, że głównym celem założonej przez niego w 2002 roku firmy kosmicznej było od zawsze skolonizowanie Marsa. Zanim można było tego dokonać firma rozwijała się krok po kroku demonstrując najpierw pierwszy lot orbitalny niewielką rakietą Falcon 1, potem ciężką rakietą Falcon 9, w końcu zdobywając kontrakty NASA i udoskonalając ten system by mógł wynosić satelity telekomunikacyjne na orbitę geostacjonarną.

SpaceX rewolucjonizuje rynek


Dolny stopień rakiety Falcon 9 lądujący po udanej misji wynoszącej wojskowy miniwahadłowiec OTV.
Źródło: SpaceX (Flickr)

W ostatnim czasie firma wykonała kolejny krok naprzód. Rakiety Falcon 9 stały się pierwszymi, których dolne stopnie potrafią powrócić i wylądować. Od czerwca 2016 roku, każde z planowanych lądowań się powiodło, a dwie rakiety zostały już użyte dwukrotnie (ich dolne stopnie).

Do wielkich osiągnięć firmy należy też redukcja kosztów lotu na wielu płaszczyznach, dwie udane misje wojskowe i wreszcie udowodnienie zdolności wykonywania startów w bardzo krótkich odstępach czasu. Na przełomie czerwca i lipca firma wykonała 3 starty w przeciągu 12 dni! Do dnia dzisiejszego Falcon 9 wyniósł z powodzeniem 13 misji, a do końca roku planowanych jest jeszcze 7 startów. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, firma Elona Muska będzie odpowiadała za około 25% startów orbitalnych na świecie.

Więcej o zakończonych misjach rakiety Falcon 9

Mniejszy system, więcej możliwości


Zestawienie rakiet firmy SpaceX z porównaniem możliwego ładunku do wyniesienia na niską orbitę. Od lewej: człowiek (dla skali), Falcon 1, używany obecnie Falcon 9, Falcon Heavy (planowany debiut: koniec 2017 roku) oraz BFR.
Źródło: SpaceX/SF101

Na prezentacji w Adelajdzie dowiedzieliśmy się o planach zmniejszenia projektowanej rakiety BFR. Przypomnijmy, że zeszłoroczne plany zakładały stworzenie dolnego stopnia o średnicy 12 metrów i 42 silnikach Raptor oraz statku o średnicy 17 metrów i 9 silnikach. Całość miała mieć wysokość 122 metrach.

Dziś mówimy o systemie, którego dolny stopień miałby średnice 9 metrów i 31 silników. Górny stopień, czyli statek z napędem został też nieco skrócony w średnicy i wyposażony w tylko 6 silników, a jego długość zostanie zmniejszona o 1,5 m.

Całość mierzyłaby 106 metrów wysokości, a całkowita masa systemu wyniosłaby 4 400 t (o prawie 1000 ton mniej niż pierwszy projekt). Elon Musk podkreśla, że mimo zmniejszenia skali rakiety, nadal aktualna pozostaje liczba miejsc wynosząca około 100 w statku w drodze na Marsa. Zmniejszenie skali znajduje też większe zastosowanie dla rakiety i przynosi dość szokujące plany o czym dalej.

Wszystko na jedną kartę


Grafika prezentująca jak na ziemskiej orbicie projektowany system mógłby zastąpić Dragona. Statek BFR wygląda na dużego nawet przy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
Źródło: SpaceX/SF101

Finansowanie projektu, czyli to czego zdecydowanie brakowało w przedstawionej na zeszłorocznej konferencji wizji zostało uzupełnione w tym roku. Elon Musk przyznał, że w ostatnim roku, firma zastanawiała się jak znaleźć przewidywane 10 miliardów dolarów, potrzebne do realizacji projektu. Rozwiązanie tego problemu jest dość zaskakujące.

Ogólnym celem nowej rakiety będzie zastąpienie Falcona 9 i Falcona Heavy oraz sprawienie, że te rakiety i statek Dragon przestaną być firmie potrzebne. Wszystkie obecne zastosowania tych rakiet i statku mają być wykonywane przez BFR, a firma dzięki temu będzie mogła przeznaczyć wszystkie swoje zasoby na nowy system.

Tak więc nowy system miałby wynosić satelity na orbity okołoziemskie. Działoby to się w dużo większej skali, gdyż dzięki rozmiarom rakiety BFR mógłby wynosić na orbity wielokrotne ładunki.

Co więcej rakieta mogłaby być używana w lotach rotacji załogi Międzynarodowej Stacji Kosmicznej czy do wysyłania dużych teleskopów bez konieczności ich rozkładania na orbicie (byłyby już budowane bez mechanizmów rozkładania, gdyż mieściłyby się w wielkim statku).

Nowa zmniejszona wersja rakiety nie przekraczałaby też możliwości kosmodromu na Florydzie, skąd pewnie miałby miejsce jej debiut.

Pierwsze kroki


Migawka z testu silnika Raptor. Informacje na slajdzie mówią o 1200 sekundach akumulowanego czasu pracy na przestrzeni 42 testów. Najdłuższy z nich trwał 100 sekund.
Źródło: SpaceX, SF101

Elon Musk przypomniał w prezentacji jak wygląda postęp w rozwoju kluczowych komponentów nowego systemu.

SpaceX rozwija silnik Raptor, który ma być najwydajniejszym kiedykolwiek wyprodukowanym silnikiem odrzutowym. Raptor jest zasilany mieszanką metanu i ciekłego tlenu. System jest już testowany od ponad roku i do tej pory zgromadził 20 minut działania na przestrzeni 42 odpaleń. Udało się do tej pory osiągnąć ciśnienie 200 atmosfer w komorze spalania. Docelowo firma zakłada osiągnięcie 250 atmosfer, a kolejnych wersjach już gotowej rakiety liczba ta ma wzrosnąć do 300.

Inną rzeczą już zaprezentowaną w 2016 roku był zbiornik na ciekły tlen dla statku BFR (czyli de facto górnego stopnia). Ostatnio został on wysłany na ocean na barce i tam przetestowany pod kątem projektowanych limitów ciśnienia. Zbiornik, który może utrzymać 1 200 ton ciekłego tlenu eksplodował spektakularnie tuż po przekroczeniu zakładanych zdolności. Dane z testu przydadzą się inżynierom, którzy zostali postawieni przed zadanie zaprojektowania i zbudowania największych w historii zbiorników na paliwo rakietowe.

Co w statku?


Prezentacja projektu statku/górnego stopnia systemu BFR. Z tyłu 6 silników Raptor, dalej zbiorniki na paliwo i na końcu część ładunkowa, która w wariancie załogowym będzie miała objętość większą od tej dostępnej w Airbusie A380.
Źródło: SpaceX/SF101

Nieco zmniejszona wersja statku systemu BFR doczekała się też bardziej szczegółowych grafik odnośnie wyposażenia załogowego i wariantów towarowych. Musk podkreślił wykorzystanie skrzydeł delta, które mają umożliwiać kontrolę kątów natarcia w różnych konfiguracjach statku.

W konfiguracji załogowej statek ma mieścić 40 kajut, duże wspólne objętości i specjalny schron, który ma być wykorzystywany podczas zagrażających załodze burz słonecznych. Załogowy statek ma mieć objętość 825 metrów sześciennych - czyli nieco więcej niż to co jest dostępne w samolocie Airbus A380.

W tylnej sekcji statku znajdą się zbiorniki zdolne pomieścić 240 t metanu i 860 t ciekłego tlenu. Statek będzie zasilany sześcioma silnikami Raptor z czego cztery będą wersjami dostosowanymi do pracy w próżni, a dwa dostosowanymi do pracy w locie atmosferycznym.

Z Nowego Jorku do Paryża w 30 minut


Wizualizacja idei pasażerskich lotów BFR na długich dystansach. Na powyższej grafice, statek BFR ląduje na lądowisku niedaleko Szanghaju.
Źródło: SpaceX/SF101

Loty z satelitami czy załogowe na orbitę i do ISS nie będą jedynym sposobem komercjalizacji projektowanego systemu. Elon Musk zaproponował nowy system transportowy dla ludzi na Ziemi. W wizji miliardera jest budowa morskich portów kosmicznych w pobliżu dużych miast i proponowanie lotów rakietowych pomiędzy nimi, które łączyłyby nawet najdalsze destynacje w czasie poniżej jednej godziny.

W tej idei dolny stopień wynosiłby statek na trajektorie suborbitalną, potem wracał na miejsce startowe na tankowanie. Statek zaś leciałby nad atmosferą i następnie lądował w docelowej lokalizacji przy pomocy hamowania aerodynamicznego i rakietowego.

Film prezentujący koncepcję lotów pasażerskich systemu BFR.

Księżyc w planach


Artystyczna koncepcja bazy Moon Base Alpha na Księżycu, z widocznymi statkami BFR na pierwszym i drugim planie.
Źródło: SpaceX/SF101

Elon Musk dodał w tym roku do swoich planów loty nowym systemem na Księżyc. Projekt zakładałby wyniesienie statku na orbitę eliptyczną wokół Ziemi. Potem jego tankowanie drugim statkiem i następnie bezpośredni lot z lądowaniem na powierzchni Księżyca.

Dzięki rakiecie możliwy byłby bezpośredni powrót z Księżyca bez konieczności tworzenia paliwa na jego powierzchni. Musk krótko wspomniał też o tym, że oprócz krótkich misji z poborem próbek w planach jest budowa stałej stacji na powierzchni nazwanej Moon Base Alpha.

Mars w 2022


Artystyczna wizja bazy marsjańskiej z widocznymi lądowiskami i statkami BFR (lewa część grafiki) oraz wieloma zabudowaniami kolonii (prawa część grafiki).
Źródło: SpaceX/SF101

Oczywiście oczywistym celem firmy SpaceX pozostaje kolonizacja Marsa. Nie mogło więc też zabraknąć kolejnych informacji odnoszących się do podróży do Czerwonej Planety. Podstawowe założenia architektury systemu pozostały bez zmian. Nadal potrzebne będzie pozyskiwanie dwutlenku węgla i tlenu w celu produkcji metanu i ciekłego tlenu potrzebnego do powrotu.

W końcu Elon podał możliwą do przyniesienia z Marsa masę powrotną. W statku w podróż z powrotem będzie można zabrać między 20 a 50 ton. BFR będzie wykonywał lądowanie na Marsie przy pomocy dwóch silników Raptor. Dopuszczalna będzie awaria jednego z nich. Precyzyjne lądowanie będzie ważne nie tylko z powodu przyszłych misji marsjańskich, ale też z powodu koncepcji lądowania przy stanowisku startowym w celu szybkiego uzupełnienia paliwa statku na Ziemi.

Ambitne plany i niemożliwy harmonogram


Koncepcja artystyczna bazy marsjańskiej, widoczna z bocznej perspektywy.
Źródło: SpaceX/SF101

Ambitne plany firmy ubogaca jeszcze ambitniejszy kalendarz ich realizacji. Budowa pierwszej rakiety BFR ma się zacząć już w drugim kwartale 2018 roku. Dwa pierwsze loty bezzałogowe na Marsa mają się odbyć podczas okna transferowego między planetami w 2022 roku. Ich celem będzie doskonalenie techniki lądowania, poszukiwanie zasobów wodnych, pozostawienie zasobów oraz sprzętu dla pierwszej kolonii.

W kolejnym oknie startowym w 2024 roku, planowanych jest aż cztery misje. Dwie zaopatrzeniowe z jeszcze większą ilością sprzętu i zapasów oraz dwie załogowe z pierwszymi osadnikami, których zadaniem będzie budowa pierwszej bazy i fabryk produkujących paliwo.

Elon Musk ogłosił przy tym, że kiedy zgromadzona zostanie wystarczająca ilość możliwych do ponownego użycia pierwszych stopni rakiet Falcon 9 i Falcon Heavy, wówczas SpaceX przerzuci się całkowicie na produkcję systemu BFR.

Podsumowanie


Nowa koncepcja systemu BFR i jego wykorzystania, choć bardziej realistyczna od zeszłorocznej to nadal ekstremalnie ambitna i trudna do zrealizowania w podanym zakresie czasowym.

SpaceX jeszcze nie zaprezentował wersji Block 5 swojej rakiety Falcon 9. Wciąż potrzeba wiele więcej startów, lądowań i ponownych wykorzystań tej rakiety, by obniżyć koszty do stopnia jaki jest zakładany. Dużo wysiłku firmy jest jeszcze wkładane w przygotowania do usług załogowych, które w najbardziej optymistycznym przypadku rozpoczną się już za rok.

Na swój debiut ciągle czeka rakieta Falcon Heavy, której pierwszy start opóźniony jest od kilku lat. Obecnie planowana pierwsza misja tej ciężkiej rakiety ma mieć miejsce w listopadzie tego roku.

Przy tak ambitnych projektach w trakcie ich realizacji pojawią się na pewno problemy, które mogą spowodować opóźnienia. Choć na razie planom nie można przydzielać rangi dużo większej od samej idei nad którą firma pracuje, to SpaceX pokazał już, że takie idee potrafi przekuwać w rzeczywiste realizacje. Podbicie rynku rakiet nośnych i kontrakty dla NASA i wojska udowadniają, że nawet tak ambitne plany, trzeba traktować poważnie.

Źródło: SpaceX/SF101/NSF

Więcej informacji:

Na zdjęciu: Elon Musk podczas prezentacji na tegorocznym Międzynarodowym Kongresie Astronautycznym IAC 2017 w Adelajdzie w Australii. Źródło: SpaceX.