ПЕРЕТВОРЕННЯ ЛЮДСТВА В міжпланетний ВИД (4) Елон Маск (Початок тут) ЯК знизити ціну ДОСТАВКИ ТОНИ НА МАРС НА 5 МІЛЬЙОНІВ ВІДСОТКІВ Знизити ціну квитка на Марс до зазначеної величини непросто, так як нам треба знизити вартість подорожі на 5 мільйонів відсотків. Це можна уявити як поліпшення на 4 з половиною порядку. Це не просто. Це здається практично неможливим, але є способи це зробити.
Існують ключові елементи, необхідні для поліпшення на 4,5 порядку. Більшість з них пов'язані з повним повторним використанням компонентів - вийде приблизна зниження вартості на 2 - 2,5 порядку. Два порядку можна досягти дозаправкою на орбіті, виробництвом палива на Марсі, і вибором правильного палива.
ПОВНЕ ПОВТОРНЕ ВИКОРИСТАННЯ Щоб зробити польоти на Марс можливими в досить великому для створення автономного міста масштабі, критично важливо повне повторне використання. Насправді це дуже складно. Дуже важко досягти повторного використання компонентів навіть орбітальної системи, і виклики стають набагато більшими для системи, яка відправиться на іншу планету.
Ви можете використовувати будь-який вид транспорту як приклад відмінності між повторно використовуваними і витратними системами. Автомобіль, велосипед, кінь, якби вони були разового використання - майже ніхто б їх не використав, вони б були занадто дорогими. Однак при частих польотах ви можете взяти літак, вартість якого становить 90 мільйонів доларів, і прямо зараз купити квиток авіакомпанії Southwest з Лос-Анджелеса в Лас-Вегас за 43 долари, включаючи податки. Якби літак використовувався один раз, вартість квитка була б 500 000 доларів за переліт. Прямо тут ми бачимо поліпшення вартості на 4 порядки.
На жаль, але повторне використання не дасть такого результату при польоті на Марс, бо ви можете використовувати космічний корабель системи набагато менше раз. Мінімальна відстань між Землею і Марсом буває тільки кожні 26 місяців. Тобто, ви зможете повторно використовувати космічний корабель тільки кожні два роки.
ДОЗАПРАВЛЕННЯ НА ОРБІТІ Вам доведеться використовувати прискорювач і паливний бак часто. Отже, має сенс виводити космічний корабель на орбіту з порожніми баками. Якщо у вас досить великі баки, щоб заповнити їх за допомогою прискорювачів і танкера, опинившись на орбіті, ви можете збільшити корисне навантаження космічного корабля, і, коли він відправиться на Марс, у вас буде дуже велика корисне навантаження.
Отже, дозаправка на орбіті - один з ключових елементів. Без дозаправки на орбіті, у вас буде вартість, велика на половину порядку. Так як кожен порядок становить ступінь десяти, то відсутність дозаправки на орбіті збільшить ціну квитка приблизно на 500 відсотків.
Переваги дозаправки на орбіті:.
Відсутність дозаправки вимагає ракети з 3 ступенями і збільшує розмір і вартість в 5-10 разів.
Розподіл необхідної виведеної навантаження на багато пусків значно зменшує вартість розробки і ущільнює графік 3. У поєднанні з повторним використанням, дозаправка дозволяє замінити експоненціальне збільшення вартості на геометричне.
Також дозаправка на орбіті дозволить нам використовувати набагато менші ракети і зменшити вартість розробки, хоча вона і так досить велика. Однак побудувати що-небудь більшого в 5-10 разів розміру значно важче.
Більш того, зменшується чутливість до параметрів ступені-прискорювача і бака. Якщо який-небудь з елементів не виконає свою функцію, це можна компенсувати одним або двома додатковими польотами на дозаправку. Дуже важливо зменшити чутливість системи до недоліків продуктивності.
ВИРОБНИЦТВО ПАЛИВА НА МАРСІ Виробництво палива на Марсі також дуже важливо. Знову, якщо ми цього не зробимо, вартість підніметься на пів-порядку. Було б абсурдним будувати місто на Марсі, якщо б космічні кораблі відправлялися на Марс і не поверталися на Землю. У вас було б велике кладовище космічних кораблів, вам би довелося щось з ними робити.
Переваги виробництва палива на Марсі:.
Уможливлює повторне використання кораблів і дозволяє людям легко повертатися на Землю.
Забезпечує використання ресурсів, наявних на Марсі.
Доставка палива з Землі зажадає в 5 разів більшої витрати палива на його доставку.
Сенсу залишати космічні кораблі на Марсі немає, ви захочете побудувати завод з виробництва палива на Марсі, і відправити їх назад. На Марсі це легко вийде, так як він має атмосферу з вуглекислого газу, в грунті є водяний лід, а за допомогою H2O і CO2 ви можете отримувати метан і кисень.
ПРАВИЛЬНЕ ПАЛИВО Вибір правильного палива також важливий. Є три основні варіанти, і кожен має свої переваги.
По-перше, гас, або ракетний гас, по суті високо очищена форма реактивного палива. Він дозволяє зберегти розмір ракети невеликим, але він досить дорогий. Його потенціал повторного використання нижче. Його важко виробляти на Марсі, оскільки там немає нафти. Питома енергія його досить хороша, але не видатна.
Водень, хоча забезпечує дуже високий імпульс, дуже дорогий, і його дуже важко зберігати в рідкій формі, не допускаючи кипіння, оскільки температура рідкого водню дуже близька до абсолютного нуля. Отже необхідну обладнання буде величезним, і енергія, необхідна для виробництва і зберігання водню на Марсі, буде дуже великий.
Малюнок 1. Порівняння палив гасу, системи водень / кисень і кріогенної системи метан / рідкий кисень (Deep-Cryo Methalox) Отже, розглядаючи загальну оптимізацію системи, ясно, що переможцем стає метан. Метан потребують від 50 до 60 відсотків енергії на Марсі для дозаправки зі сховища, і технічні вимоги набагато простіше. Так що ми думаємо, що метан - краще всього іншого.
Спершу ми думали, що використання водню має сенс, але в кінці кінців прийшли до висновку, що найкращий спосіб оптимізувати співвідношення вартості на одиницю маси при польоті на Марс і назад - використання повністю метанової системи, технічно - кріогенної системи метан - рідкий кисень.
Яка б система не була розроблена, розробить її SpaceX або хтось ще, ми перерахували чотири ключові проблеми, які потрібно вирішити щоб отримати реально низьку вартість відправки тонни вантажу на поверхню Марса.
АРХІТЕКТУРА СИСТЕМИ (5) Малюнок (2 - Ред. ) Описує повну архітектуру системи. Ракетний прискорювач і космічний корабель злітають і виводять космічний корабель на орбіту. Потім прискорювач швидко, в межах 20 хвилин, повертається на землю. Він може потім підняти версію космічного-корабля-танкера, який влаштований так само, як і КК, але герметичний і негерметичний обсяги заповнені баками з паливом. Це також дозволить знизити вартість розробки, спочатку чималу.
Потім танкер з паливом піднімається від трьох до п'яти разів, щоб заповнити баки космічного корабля на орбіті. Коли баки заповнені, а вантаж переданий і настав час мінімального зближення з Марсом, яке наступає раз в 26 місяців, космічний корабель вирушає.
Згодом, космічних кораблів буде багато. Можливо до 1000 кораблів або більше чекатимуть на орбіті. Марсіанський колоніальний флот відправиться одночасно.
Є сенс збирати космічні кораблі на орбіті, тому що на це є два роки, і можна дуже інтенсивно використовувати прискорювачі і танкери. Повторне використання космічного корабля буде менше, так як 12-15 польотів займуть 30 років або близько того. Отже ви захочете максимально збільшити їх корисну завантаження і використовувати прискорювачі і танкери настільки багато раз наскільки можливо. Отже, корабель вирушає на Марс, там заправляється, і відправляється назад на Землю.
Мал. 2 Архітектура системи. Кінцева мета: 1000 додатків прискорювача, 100 використань танкера, 12 використань космічного корабля Корабель буде відносно маленьким в порівнянні з міжпланетними кораблями майбутнього. Однак, він повинен вмістити близько 100 осіб в герметичній секції, перевозити багаж і які не потребують герметизації вантажі для будівництва заводу з виробництва палива і всього іншого, від металургійних заводів і піцерій до чого завгодно, нам треба перевозити масу вантажів.
Рубіж автономного міста або цивілізації на Марсі становитиме мільйон чоловік. При польоті раз на два роки і місткості корабля в 100 чоловік, це 10 000 перельотів. Отже, 100 осіб на корабель - правильна оцінка, і ми можемо збільшити пасажирську секцію, і перевозити 200 або більше осіб для зниження вартості на одну людину.
Однак, 10000 польотів - це дуже багато, так що дійсно потрібно близько 1000 космічних кораблів.
Скільки потрібно часу з моменту відправки першого корабля на Марс? Ймовірно, від 20 до 50 зустрічей Марса з Землею, тобто досягнення повністю автономної цивілізації на Марсі займе від 40 до 100 років.
Редакція сайту не несе відповідальності за зміст блогів. Думка редакції може відрізнятися від авторського.
Приєднуйтесь до групи "Обозреватель Блоги" на Facebook, слідкуйте за оновленнями!.