Colônia em Marte - quão realista é?

Em artigos anteriores, já tratamos das velocidades cósmicas, do efeito de Obert e da fórmula de Tsiolkovsky, e neste artigo compararemos o programa lunar com a colonização de Marte e como é realista enviar grandes macacos a Marte.



By the way, recentemente, Elon Mars, nosso Musk anunciou que iria gastar todo o seu dinheiro na colonização de Marte ($ 188 bilhões). Contar o dinheiro dos outros, claro, não é decente, mas não se preocupe - farei todo o trabalho sujo para você.



Quantos programas lunares existem hoje? 188 bilhões de dólares?



Para todo o programa lunar, os Estados Unidos gastaram 25,4 bilhões (mais de 10 anos). Em 1970, todos os gastos do governo dos EUA eram de aproximadamente 200 bilhões (por ano). Aqueles. O programa lunar custou ~ 12% das despesas totais dos EUA por 1 ano.

Estado O orçamento dos EUA em 2019 foi de ~ 3.000 bilhões e 13% é de 390 bilhões. A fortuna de Elon Musk é de 188 bilhões, ou seja, - Elon Musk tem hoje ~ 48% do que os Estados Unidos gastaram em todo o programa lunar.



Acontece que Elon Musk pode levar 6 pessoas para a lua e de volta? - Claro que não, lançar e controlar um foguete nos anos 60 e hoje são coisas completamente diferentes. Um lançamento do foguete Saturn 5 custou cerca de um bilhão de dólares e representou 0,5% das despesas de todo o estado no ano.



Hoje não existem tais foguetes pesados, mas se compararmos estupidamente em massa, então o Saturno 5 pesava 3.000 toneladas no início e o Faclon 9 pesava 550 toneladas, ou seja, 1 Saturno = 6 Falcon. O lançamento do Falcon custa 62 milhões * 6 = 372 milhões, mesmo sem levar em conta a inflação, o lançamento da carga em órbita ficou 3 vezes mais barato.



No programa lunar, o preço dos foguetes era de apenas 40%, o resto dos custos são tecnologias de suporte de vida, etc., mas neste artigo irei considerar principalmente a massa dos próprios foguetes, o combustível e a carga útil.

Quanta massa você pode colocar em Marte em 188 bilhões? Dólares?

Elon Musk nos prometeu 188 bilhões, mas assim seja, vamos deixá-lo 2 bilhões para a aposentadoria. Então, 186 bilhões são 3.000 foguetes Falcon, 1 foguete traz 22,8 toneladas para LEO = acelera para 7,9 km / se pode enviar 4.040 kg para a órbita de transição Terra-Marte. Para ir a Marte, você precisa de uma velocidade de 11,6 km / s = portanto, ao acelerar em 3,7 km / s (11,6-7,9), a carga útil é reduzida em 22,8 / 4,04 = 5,6435 vezes. Voaremos para Marte a uma velocidade de ~ 5,7 km / s, e Marte tem uma atmosfera muito rarefeita, e você pode diminuir a velocidade nele. No primeiro "toque", precisamos desacelerar em ~ 700 m / s (até a segunda velocidade cósmica = 5,03 km / s), entraremos na órbita de Marte e seremos capazes de desacelerar cada revolução em torno dele para 3,55 km / s (1 º CS), a uma velocidade menor já sairemos da órbita e começaremos a "cair" à superfície.Claro, podemos cair mais alguns km / s ao baixar - freando contra a atmosfera, mas vamos pegar o valor anterior = 3,7 km / s - ou seja, começaremos a frear com motores de 3,7 km / s a ​​zero. Isso significa que a massa da carga útil diminuirá novamente em 5,6435 vezes = 4040 / 5,6435 = ~ 716 kg



Temos 3.000 mísseis = 2.148.000 kg = 2.148 toneladas. É muito ou pouco? Bem, são 596 tratores (3,6 toneladas cada) - isso é decente. (Além disso, começamos a desacelerar com os motores muito cedo e, de fato, a carga útil pode ser 2 a 3 vezes maior).

Quantos macacos há em 596 tratores?

O caminho para Marte não é curto (400 milhões de km) e não rápido (270 dias) e será necessária uma estação de transporte, será, claro, muito cara, mas precisa ser construída apenas uma vez. Por exemplo, 3 pessoas voaram para a Lua, e apenas 2 desceram à superfície, uma permaneceu no módulo de comando na órbita lunar. E obviamente o mesmo pode ser feito com Marte, a estação de transporte não precisa ser plantada em Marte, mas pode ser lançada na órbita do Sol, em 5-6 anos ela voará novamente perto da Terra e pode ser reutilizado. Ela só precisará "alcançá-la", estacionar o foguete e voar para Marte com conforto, e o segundo vôo para Marte para um homem custará muito menos.



Mas da primeira vez ainda terá que ser construído. Temos 3.000 foguetes, vamos dividi-los em transporte / equipamento para Marte / massa viva para Marte. 1 foguete lança 4,04 toneladas na órbita Terra-Marte, 1000 foguetes = 4040 toneladas (esta é a massa de 10 ISS). Mas ainda precisamos de comida. Para viajar a Marte na classe executiva, uma pessoa precisará de 20 kg de suprimentos todos os dias (comida + água + oxigênio) 20 * 270 = 5,4 toneladas, durante o vôo uma pessoa vai comer 1,5 tratores. Por um lado é muito, mas por outro lado os insumos vão custar cerca de R $ 80 milhões por pessoa (e isso sem processamento e sem levar em conta que em 270 dias a safra pode ser colhida 2 vezes ) E a massa total é a mesma de 10 ISS - 40 pessoas podem ser enviadas com certeza. 220 toneladas de suprimentos e 3.820 toneladas de estação. Na ISS, a tripulação é de 5 a 6 pessoas, e aqui há 4 pessoas na ISS.Ao mesmo tempo, 8.080 toneladas de Marte ainda voarão nas proximidades e podem ser cobertas não apenas pela radiação solar, mas também por toda a galáxia em geral. Ao mesmo tempo, 716 toneladas de equipamentos e 716 toneladas de "peso vivo" descerão a Marte.

É possível construir uma colônia com 716 toneladas de "equipamentos"?

É improvável que isso possa ser chamado de colônia - em vez de berçário. Nenhuma produção complexa funcionará com tal massa, e se a fita adesiva acabar (ou, Deus me livre, fita isolante azul), eles terão que ser encomendados da Terra. Mas é perfeitamente possível construir uma colônia biologicamente autossuficiente. No primeiro submarino nuclear, um reator nuclear pesava 35 toneladas e produzia uma potência de 10 MegaWatts.







E 10 MW são 120 tratores trabalhando ao mesmo tempo e essa energia não é apenas suficiente para sustentar a vida, mas ainda vai sobrar para a operação de equipamentos de construção ou escavação de algo sob a Terra de Marte - e tudo isso para 48% do que foi gasto no programa Lunar há 50 anos. Embora este seja o preço dos próprios mísseis, excluindo a tecnologia. Mas, por outro lado, contamos o consumo com reciclagem zero em 5,4 toneladas por pessoa (20 kg por dia) - que outras tecnologias estão faltando? Frigorífico?



Para ser honesto, pessoalmente, esses números me chocaram um pouco - antes me parecia que a colônia de Marte era algo no nível das pirâmides egípcias - uma tumba para os faraós, mas na verdade os foguetes ficaram muito mais baratos. Se você dividir toda a expedição em 40 pessoas, obterá 4,5 bilhões por pessoa. É um pouco caro, claro, mas está longe dos faraós egípcios e não é uma tumba - tem 1.500 toneladas e a massa do reator é de 35 toneladas, +30 tratores = 100 toneladas, +300 toneladas de suprimentos por um ano para 40 pessoas e ainda restam mil toneladas - isso é o suficiente para a construção de casas, minas, fazendas, estradas. A comida para o voo custará 80 milhões, e para trazer outras 10 toneladas de carga com você para Marte, você precisará de mais ~ 900 milhões - até mesmo um bilhão será o suficiente para ir para Marte.

O pato pode mandar tudo para a lua?

É muito mais caro arrastar humanos para Marte do que para a Lua, mas a situação com a carga é completamente diferente. Para chegar à Lua, você precisa de uma velocidade inicial de 11,1 km / s, e para chegar a Marte 11,6 - apenas 0,5 km / s a ​​mais. Mas ao nos aproximarmos da Lua, nossa velocidade será de ~ 2,6 km / se tudo terá que ser extinto pelos motores. E ao se aproximar de Marte, 5,7 km / s, mas tem uma atmosfera e a maior parte da velocidade pode ser extinta sobre ela. E a aceleração é muito cara (como pensamos no início, 3,7 km / s queima ~ 85% da massa do foguete) e se pudermos desacelerar contra a atmosfera pelo menos até 1 km / s, então a carga útil será 2 vezes maior do que durante o pouso na lua.



É mais difícil voltar de Marte (você precisa de 5,7 km / s), mas em Marte é mais fácil construir a própria produção de combustível e, ao desembarcar cargas, Marte tem uma enorme vantagem sobre a lua. E no final - bem, um macaco vai devorar 1,5 tratores, bem, ele fareja meia tonelada de oxigênio do tanque de combustível, mas uma colônia ainda não pode ser construída com dois tratores e deveria haver dez vezes mais deles - o o peso vivo será apenas alguns em qualquer caso por cento da massa do equipamento. Portanto, a perda de 1-2 tratores não afetará sua população de forma alguma - eles não morrerão com isso e nem mesmo perceberão nada. E, ao mesmo tempo, a economia em equipamentos de pouso em Marte muitas vezes excederá o custo de transporte de pessoas, em comparação com a lua.



Honestamente, eu mesmo fiquei muito surpreso quando descobri sozinho, eu costumava pensar: - eles enviarão no máximo 2-3 macacos e novamente esquecerão por 50 anos (ou talvez eles sejam estupidamente removidos em Hollywood, embora. .. Eu adoraria assistir uma série com um orçamento de pelo menos 300 bilhões de dólares (como 1200 avatares !!!))





mas acabou sendo bem diferente. Os foguetes caíram muito de preço e até uma pessoa, mesmo a mais rica, pode enviar 1.500 toneladas para outro planeta. E se imaginarmos que a China, a UE e a Índia vão gastar o orçamento do Programa Lunar (10% do orçamento anual), e também levar em conta a produção em massa, o que em qualquer caso irá reduzir o custo dos foguetes várias vezes, então você pode realmente enviar para outro planeta centenas de milhares de toneladas de carga e construir várias cidades com milhares de residentes.

- ?

Pelo que? - esta questão, é claro, permanece em aberto. Embora no último artigo, eu já tenha escrito sobre um motor gravitacional, que na órbita de Júpiter pode produzir 1.800 MJ * kg (como 60 kg de gasolina) de qualquer pedra caída, mas tem uma massa de estrutura mínima de mais de um milhão toneladas e não podem ser retirados tanto da Terra, mas aqui eu gostaria de chamar sua atenção para outra coisa: - o fato de que o petróleo vai acabar logo, e sem petróleo será impossível colocar qualquer coisa na órbita da Terra !! ! Propulsores nucleares / íon, vela solar e outros propulsores fantásticos têm impulso extremamente baixo e não podem superar a aceleração da gravidade da Terra, e eles começam a funcionar somente após entrar na órbita mínima da Terra. E sem petróleo, nada pode nos separar da Terra - heptil, hidrazina, metano - todos esses são derivados do petróleo,ou melhor, este é um enorme legado que herdamos dos dinossauros - e logo terminará. E, de fato, se não colonizarmos nada pelos próximos 20-30 anos, então nunca colonizaremos nada, continuaremos macacos - uma civilização de um planeta ...



Nos artigos a seguir, falaremos sobre o que precisa ser colonizado em primeiro lugar e como tornar os voos entre planetas 10-15 vezes mais baratos.





Um artigo sobre um gerador gravitacional que teve fantásticas 7 mil visualizações.



Às vezes, entre estados, não estou vivo nem morto - desabo com um tique .