Автор: Александр. В прошлых статьях мы уже разобрались с космическими скоростями, эффектом Оберта и формулой Циолковского, а в этой статье мы сравним Лунную программу с колонизацией Марса и насколько реально вообще отправить на Марс высших приматов. К слову недавно Илон Марс наш Маск заявил что собирается потратить все свои деньги на колонизацию Марса (188 млрд. долларов). Считать чужие деньги, конечно же, не прилично, но не переживайте — я сделаю всю грязную работу вместо вас.

188 Млрд долларов сегодня — это сколько Лунных программ?

На всю Лунную программу США потратили 25,4 млрд (за 10 лет). В 1970 году все государственные расходы США составляли ~200 млрд (за год). Т.е. Лунная программа стоила ~12% от суммарных расходов США за 1 год.

Гос. Бюджет США в 2019 году составлял ~3 000 млрд. а 13% — это 390 млрд. Состояние Илона Маска 188 млрд, т.е. — у Илона Маска есть сегодня ~48% от того, что США потратили на всю Лунную программу.

Получается, Илон Маск может свозить на Луну и обратно 6 человек? — нет конечно, запустить и управлять ракетой в 60-х годах и сегодня — это совершенно разные вещи. Один запуск ракеты Сатурн 5 стоил около миллиарда долларов и это было 0,5% от расходов целого государства за год.

Сегодня таких тяжелых ракет нет, но если мы сравним тупо по массе, то Сатурн 5 весил 3000 тонн на старте, а Faclon 9 весит 550 тонн, т.е. 1 Сатурн=6 Falcon. Запуск Falcon стоит 62 млн*6= 372 млн, даже без учёта инфляции вывод груза на орбиту стал в 3 раза дешевле.

В лунной программе цена ракет составляла лишь 40%, остальные расходы — это технологии жизнеобеспечения и т.п, но в данной статье я буду рассматривать в основном массу самих ракет, топлива и полезной нагрузки.

Сколько массы можно посадить на Марс за 188 Млрд. Долларов?

Илон Маск обещал нам 188 млрд, но так и быть уж, оставим ему 2 млрд. на пенсию. Итак, 186 млрд — это 3 000 ракет Falcon, 1 ракета выводит на НОО 22,8 тонны = разгоняет их до 7,9 км/с и может отправить 4 040 кг на орбиту перехода Земля-Марс. Чтобы отправиться на Марс, нужна скорость 11,6 км/с = следовательно при разгоне на 3,7 км/с (11,6–7,9) полезная нагрузка снижается в 22,8/4,04=5,6435 раз. К Марсу мы подлетим на скорости ~5,7 км/с, а у Марса есть хоть и очень разрежённая, но всё таки атмосфера и об неё можно тормозить. При первом «касании» нам нужно затормозить на ~700 м/с (до второй космической скорости = 5,03 км/с), мы выйдем на орбиту Марса и сможем тормозить каждый оборот вокруг него до 3,55 км/с (1-ая КС), при меньшей скорости мы уже сойдем с орбиты и начнем «падать» на поверхность. Конечно мы можем сбросить еще несколько км/с при снижении — тормозя об атмосферу, но давайте возьмем прошлую цифру = 3,7 км/с — т.е мы начнем тормозить двигателями с 3,7 км/с до нуля. Значит масса полезной нагрузки опять уменьшится в 5,6435 раз = 4 040/5,6435=~716 кг

У нас 3 000 ракет = 2 148 000 кг=2 148 тонн. Много это или мало? Ну это 596 тракторов (по 3,6 тонны) — это прилично. (Причем мы очень рано начали тормозить двигателями и на самом деле полезная нагрузка может быть в 2–3 раза больше).

596 тракторов — это сколько в обезьянах?

До Марса путь неблизкий (400 млн. км) и небыстрый (270 дней) и понадобится транспортная станция, стоить она, конечно, будет очень дорого, но её нужно построить всего 1 раз. Например, к Луне летали 3 человека, а на поверхность спускались только 2, один оставался в командном модуле на орбите Луны. И с Марсом очевидно можно сделать тоже самое, транспортную станцию не нужно сажать на Марс, а её можно бросить на орбите Солнца, через 5–6 лет она будет опять пролетать возле Земли и её можно будет использовать повторно. Её нужно будет просто «догнать», припарковать ракету и лететь на Марс с комфортом и второй полет на Марс для человека будет стоить гораздо дешевле.

Но первый то раз её всё равно придется построить. У нас 3 000 ракет, давайте разделим их на транспорт/техника для Марса/живая масса» для Марса. 1 ракета выводит 4,04 тонны на орбиту Земля-Марс, 1000 ракет=4 040 тонн (это масса 10 МКС). Но нам еще понадобится еда. Для путешествия на Марс бизнес-классом человеку понадобится 20 кг припасов каждый день (еда+вода+кислород) 20*270= 5,4 тонны, за время полета человек съест 1,5 трактора. С одной стороны много, но с другой стороны — припасы будут стоить около 80 млн. долларов на человека (и это с нулевой переработкой и без учета того, что за 270 дней урожай можно 2 раза собрать). А суммарная масса получается как у 10-ти МКС — человек по 40 то точно можно отправлять. 220 тонн припасы и 3 820 тонн станция. На МКС экипаж 5–6 человек, а тут по 4 человека на «МКС». При этом рядом еще будет лететь 8 080 тонн для Марса и ими можно прикрыться не то что от Солнечной радиации, но и вообще от всей галактики. На Марс при этом спустится 716 тонн техники и 716 тонн «живой массы».

Можно ли из 716 тонн «техники» построить колонию?

Вряд ли это можно будет назвать колонией — скорее питомник. Никакого сложного производства из такой массы не получится и если закончится скотч (или не дай бог — синяя изолента), то заказывать их придется с Земли. Но вот биологически самодостаточную колонию построить вполне реально. На самой первой атомной подводной лодке атомный реактор весил 35 тонн и выдавал мощность 10 МегаВатт.

А 10 МВт — это 120 тракторов работающих одновременно и этой энергии хватит не то что для жизнеобеспечения, но еще останется на работу техники для строительства или выкапывание чего-нибудь из под Земли Марса — и всё это за 48% от того, что потратили на Лунную программу 50 лет назад. Хотя это цена только самих ракет, без учета технологий. Но с другой стороны мы считали потребление с нулевой переработкой по 5,4 тонны на человека (20 кг в день) — каких еще технологий не хватает? Холодильника?

Честно говоря, лично меня эти цифры немного шокировали — раньше мне казалось, что колония на Марсе — это что-то на уровне Египетских пирамид — гробница для фараонов, но на самом деле ракеты сильно подешевели. Если разделить всю эту экспедицию на 40 человек — то получится по 4,5 млрд с человека. Дороговато конечно, но это далеко не Египетские фараоны, да и не гробница — это 1500 тонн, причем масса реактора 35 тонн, +30 тракторов= 100 тонн, +300 тонн припасов на год для 40 человек и остается еще тысяча тонн — этого вполне хватит для строительства домов, шахт, ферм, дорог. Еда для перелета будет стоить 80 млн, а чтобы привезти с собой на Марс еще 10 тонн груза понадобится еще ~900 млн — даже миллиарда хватит для переезда на Марс.

Дак может отправить всё это на Луну?

Тащить Людей на Марс намного дороже чем на Луну, но с грузами ситуация совершенно другая. Чтобы долететь до Луны, нужна стартовая скорость 11,1 км/с, а чтобы долететь до Марса 11,6 — всего на 0,5 км/с больше. Но при подлете к Луне наша скорость будет ~2,6 км/с и всю её придется гасить двигателями. А при подлете к Марсу 5,7 км/с, но у него есть атмосфера и большую часть скорости можно погасить об неё. А ускорение стоит очень дорого (как мы считали вначале 3,7 км/с сжигают ~85% массы ракеты) и если мы сможем затормозить об атмосферу хотя бы до 1 км/с, то полезная нагрузка будет в 2 раза больше, чем при посадке на Луну.

Вернуться с Марса сложнее (нужно 5,7 км/с), но на Марсе проще построить само производство топлива и при посадке грузов у Марса есть огромное преимущество перед Луной. И в конечном итоге — ну сожрет обезьянка 1,5 трактора, ну снюхает полтонны кислорода из топливного бака, но из 2-ух тракторов колонию всё равно не построить и их должно быть в десятки раз больше — живая масса будет составлять в любом случае лишь несколько процентов от массы техники. Поэтому пропажа 1–2-ух тракторов на их популяции никак не скажется — они от этого не вымрут и даже ничего не заметят. И всё таки экономия при посадке техники на Марс во много раз превысит расходы на транспорт Людей, по сравнению с Луной.

Честно говоря, я сам — очень сильно удивился, когда сам во всём разобрался, раньше я думал:- отправят максимум 2–3 обезьяны и опять забудут лет на 50 (а может и вообще тупо в Голливуде снимут, хотя… я бы с удовольствием посмотрел сериал с бюджетом хотя бы 300 млрд. USD (как 1 200 Аватаров!!!))

Но всё оказалось совсем не так. Ракеты очень сильно подешевели и даже 1 человек, хоть и самый богатый — может отправить на другую планету 1 500 Тонн. А если представить, что бюджет Лунной программы (10% от годового бюджета) потратят, и Китай, и ЕС, и Индия, а ещё и учесть массовое производство, которое в любом случае удешевит ракеты в несколько раз — то на другую планету можно реально отправить сотню тысяч тонн грузов и построить несколько городов с тысячами жителей.

Зачем вообще что-то колонизировать?

Зачем? — этот вопрос конечно же остается открытым. Хотя в прошлой статье, я уже писал про гравитационный двигатель, который на орбите Юпитера сможет производить 1 800 МДЖ*кг (как 60 кг Бензина) из любого сброшенного камня, но у него минимальная масса конструкции больше миллиона тонн и с Земли столько не вытащить, но здесь я бы хотел обратить внимание на другое: — на то, что нефть скоро закончится, а без нефти вывести что нибудь на орбиту Земли будет вообще невозможно!!! Ядерные/ионные двигатели, солнечный парус и прочие фантастические двигатели имеют крайне маленькую тягу и не могут преодолеть ускорение свободного падения Земли, а работать они начинают только уже после выхода на минимальную орбиту Земли. И без нефти ничто не сможет оторвать нас от Земли — гептил, гидразин, метан — всё это производные нефти, вернее это огромное наследство которое досталось нам от динозавров — и оно скоро закончится. И на самом деле, если мы ни чего не колонизируем ближайшие 20–30 лет — то мы никогда ничего не колонизируем, мы так и останемся обезьянами — цивилизацией одной планеты…