Сегодня ночью Илон Маск провёл сессию AMA (Ask Me Anything) на популярном форуме Reddit, где ответил на все вопросы, интересующие реддиторов, об основании марсианской базы. Пользователи Reddit славятся своим цинизмом и въедливостью, поэтому Илону пришлось нелегко.

Как это обычно водится, в начале сессии AMA участник подтвердил свою личность через сторонний сервис идентификации (в данном случае, Twitter). В твите он попросил участников ограничиться вопросами о космосе. Это нужно, ведь вопросов к Илону накопилось очень много. Сессия вопросов была посвящена только космосу и главной миссии — высадке на Марс.

Марсианская космическая программа

Наиболее рейтинговым вопросом в ветке AMA стала просьба подробно описать, какое оборудование и процедуры потребуются для проведения дозаправки космических кораблей на Марсе. Ведь дозаправка кораблей — фундаментальное условие, чтобы снизить стоимость доставки грузов на Марс и обратно, иначе кораблям придётся везти с собой топливо для обратного пути, и это топливо составит львиную часть «полезного» груза. Реддитор также спросил, будет ли дозаправка происходить в автоматическом режиме во время первых беспилотных миссий. И существуют ли планы разработать третий вариант Межпланетной транспортной системы с прикреплением грузов в виде челноков, чтобы транспортировать более крупногабаритные грузы.

По первоначальному проекту Межпланетной транспортной системы, представленному на презентации 27 сентября 2016 года, планируется использовать следующие конструктивные компоненты системы:

1. Возвращаемая ракета-носитель для запуска с Земли. Она будет создана на базе последней версии Falcon 9 Block 5, сказал Илон Маск. Вместе с этой новой версией классификация ракет Falcon 9 приобретает следующий вид: Falcon 9 (v1.0), Falcon 9 v1.1, Falcon 9r v1.1, Falcon 9 Full Thrust (FT, v1.2), Falcon 9 FT+ и, наконец, названная сегодня Falcon 9 Block 5. Для названия последней версии ракеты внутри SpaceX используется аббревиатуры BFR, но оно не слишком благозвучно для использования за пределами компании, предполагает Илон.

2. Межпланетный космический корабль для доставки грузов и людей на Марс и возврата их на Землю. Проект жилой секции корабля планируется подготовить и опубликовать для всеобщего обсуждения в течение одного-двух лет.

Космический корабль Межпланетной транспортной системы со сферическими топливными баками, которые задействуются во время посадки на Марсе

3. Корабль-заправщик для дозаправки космического корабля на орбите Земли.

Ключевые особенности — многоразовое использование всех компонентов, дозаправка на орбите и производство топлива на Марсе.

Илон Маск честно ответил, что пока инженеры SpaceX далеки от утверждения детального плана. Сейчас планируется следующее.

Первый этап. Проведение разведывательных миссий Dragon для гарантии, что приземление возможно без добавления на поверхности Марса нового кратера (привет, «Скиапарелли»).

Беспилотные корабли Dragon полетят на Марс первыми

По результатам разведывательных миссий будет принято оптимальное решение о способе добычи воды (водорода) для производства метана с помощью реакции Сабатье.

Реакция Сабатье представляет собой реакцию водорода с диоксидом углерода при повышенной температуре и давлении в присутствии никелевого катализатора для производства метана. В качестве более эффективного катализатора может применяться рутений с оксидом алюминия.

CO₂ + 4H₂ → CH₄ + 2H₂O +* энергия*

Второй этап. Космический корабль Heart of Gold («Золотое сердце») летит на Марс, загруженный только оборудованием для строительства завода по производству ракетного топлива.

Нагрузка корабля и его скорость являются зависимыми величинами, как показано на графике.

Следует пояснить, что название корабля «Золотое сердце» взято из вымышленной вселенной книги «Автостопом по Галактике». Согласно легенде, это первый корабль с Двигателем Бесконечной Невероятности.

Илон Маск пояснил, что ему нравится название первого корабля, который работает на бесконечной невероятности. По мнению Маска, это соответствует реальным шансам запустить этот корабль на Марс.

Кстати говоря, количество в 42 двигателя для ракеты-носителя Илон Маск выбрал тоже неслучайно. За это его так любят гики: все действия американского предпринимателя и визионера исключительно продуманы, понятны и близки сердцу каждого из нас.

Илон Маск пояснил, что двигатели корабля позволяют зависать над поверхностью Марса во время посадки. Но при этом расходуется огромное количество топлива, так что это неразумный расход ресурсов. Поэтому зависание над поверхностью планируют задействовать только в экстренных условиях, а реально посадка будет осуществляться на скорости. Корабль проектируют с расчётом на максимальную перегрузку более 20G. Номинально корабль должен выдерживать максимальное ускорение 5G, но должен при этом выдерживать кратковременные пиковые перегрузки. Илон Маск сказал, что несколько секунд он выдержит 20G, 30G или даже 40G и не сломается.

Третий этап. На Марс отправляется первый пилотируемый корабль с оборудованием для строительства рудиментарной базы Mars Base Alpha с энергетической установкой и достройки завода по производству ракетного топлива. Почти весь трюм занимает груз. Экипаж корабля минимален — около десятка человек.

Пояснение: первая пилотируемая миссия отправится без топлива на обратный путь, потому что на Красную планету требуется доставить много грузов. У них нет возможности заменять полезный груз топливом. В это время завод по производству ракетного топлива на Марсе ещё не готов, так что корабль первых колонистов не сможет дозаправиться на орбите и быстро вернуться назад. Скорее всего, это означает гарантированную смерть колонистов на Марсе, если не удастся придумать способ, как вернуть их обратно.

Четвёртый этап. На четвёртом этапе будет предпринята попытка удвоить количество рейсов во время каждой оппозиции Земли и Марса. Планеты достигают оппозиции каждые 26 месяцев, тогда расстояние между ними сокращается до 55 млн км. В эти промежутки нужно отправлять на Марс как можно больше грузов, «пока город на Марсе не сможет расти сам собой», сказал Илон. Очевидно, он имел в виду, пока марсианская колония не станет частично автономной.

Илон Маск пояснил, что при максимальной загрузке топливом корабль может улететь с Марса на Землю в любое время, то есть при любом их взаиморасположении на орбитах. Такую возможность можно использовать в экстренных случаях. Например, для спасательных операций.

Марсианская колония

Проект Межпланетной транспортной системы предусматривает двухлетнее пребывание многоразовых кораблей на марсианской орбите. Когда Марс и Земля расходятся на большое расстояние, межпланетные перелёты временно прекращаются. В связи с этим понятно, что космонавты будут некоторое время жить на Марсе до возвращения на Землю (не считая участников миссии «Золотое сердце», которые вряд ли протянут до обратной миссии).

Возникает вопрос, каким образом будет обеспечено длительное проживание космонавтов на марсианской базе. Каким образом будут использоваться марсианские материалы — например, реголит — для строительства зданий базы.

Илон Маск ответил, что в первое время планируется сооружение на поверхности Марса геодезических куполов из стеклянных панелей с рамами из углеродного волокна.

Геодезический купол «Монреальская Биосфера» (бывший Павильон США на Экспо-67), созданный архитектором Ричардом Фуллером

Геодезический купол — сооружение сферической формы, собранное из стержней, образующих геодезическую структуру, благодаря которой сооружение в целом обладает хорошими несущими качествами.

Устойчивость геокуполов важна в непростых условиях песчаных бурь. Геокупола будут защищать колонистов от сильных марсианских ветров, достигающих скорости 100 м/с во время весенних пылевых бурь. Пылевые бури могут покрывать целиком всю планету. Атмоферные турбулентности проявляются также в виде неприятных локальных вихрей.

Пылевой вихрь, сфотографированный марсоходом «Спирит» 15 мая 2005 года

Кроме геокуполов, на Марсе проложат туннели для передвижения множества «дроидов», которые будут добывать полезные ископаемые и прокладывать новые туннели. Илон Маск считает, что со временем в геодома накачают большое количество воздуха под давлением. Оттуда можно будет убрать промышленные объекты и жить в приятной экосистеме, в окружении зелёных растений.

К высказыванию Илона Маска стоит добавить, что в марсианском грунте обнаружены прочные лавовые трубки

и пещеры, тоже потенциально пригодные для жилья колонистов. Конечно, такие удачные геологические конструкции ещё предстоит найти в районе высадки и хорошенько разведать перед использованием. Есть вполне реальные концепции подземных лодок — самодвижущихся машин, способных передвигаться под землёй, самостоятельно прокладывая себе путь. Прелесть подземных лодок в том, что не требуется сооружение поддерживающих структур по периметру, потому что километры туннеля будут автоматически укрепляться расплавленной породой.

Подземоход Требелева у горы Благодать на восточном склоне Уральского хребта в Свердловской области (Россия), во время испытаний в 1946 году

Есть и много других вариантов размещения колонии под землёй. Несколько метров грунта над головой надёжно защитят колонистов от космической радиации, вред которой для организма научно доказан, в том числе для нервной системы.

Какой бы вариант размещения колонистов ни выбрали для марсианской базы, очевидно, строительством геокуполов или прокладкой туннелей займётся отдельный подрядчик, у которого есть опыт аналогичных конструкторских работ на Земле.

Подземные туннели выглядят более реалистично, хотя и скучно. Города из зелёных стеклянных геокуполов на красной поверхности Марса — конечно, более красивая картинка.

Вероятно, ради безопасности логично будет строить большое количество мелких геокуполов, чем малое количество больших куполов. Так что вряд ли мы увидим огромные поселения, накрытые одним куполом, как в марсианских колониях из научно-фантастического аниме-сериала Cowboy Bebop.

Марсианский город в Cowboy Bebop

Большая дорога впереди

Илон Маск признал, что для реализации честолюбивых планов предстоит ещё немало сделать. Ему задали вопрос, какая технология или материал нуждается в наибольшей доработке для осуществления проекта Межпланетной транспортной системы. Он ответил, что самой большой проблемой сейчас является покрытие баков из углеволокна внутри таким материалом, который бы выдерживал воздействие жидкого кислорода под давлением 300 бар. Нужно создать некий инертный металлический сплав с такими характеристиками. Желательно, чтобы его можно было напылить. В крайнем случае, придётся использовать тонкие листы инвара (FeNi₃₆), сваренные вместе. Правда, эта весьма дорогое удовольствие.

Сейчас инженеры SpaceX активно работают над конструкцией топливного бака.

Топливный бак Межпланетной транспортной системы

Илон Маск, сказал, что настоящий лётный бак будет несколько длиннее, чем прототип на фотографии, но такого же диаметра. В теории, он сможет удерживать криогенное топливо без утечек, даже без использования материала для запечатки (sealing linker). Первые тесты показали обнадёживающие результаты. В ближайшие недели бак испытают на 2/3 от максимального давления, предварительно отбуксировав в океан на морской барже (острословы на Reddit попросили развернуть вокруг как можно больше видеокамер во время этого испытания).

На пути к марсианской миссии нужно ещё преодолеть много технических проблем. Предстоит ещё немалая инженерная работа, но это очень интересные задачи. В любом случае, за развитием проекта, испытанием различных компонентов системы и первыми испытательными запусками будет очень интересно следить.