26 июля 2019 года испытательный макет под названием «Стархоппер» (Звёздный прыгун - если по-русски) совершил первый полет, или - прыжок - на высоту всего 20 метров. Но значение этого опыта довольно большое. Он положил начало испытаниям Межпланетной транспортной системы, обновленный дизайн и концепцию которой Илон Маск представит уже в ближайшие дни. Собственно, этого прыжка он и дожидался. И теперь мы узнаем, какие изменения претерпела конструкция космического корабля «Старшип», упрощенный прототип которого и представляет собой «Стархоппер». Между прочим рядом с тем местом где совершался первый подскок, уже полным ходом идет строительство полноразмерного орбитального прототипа, который тоже создается исключительно для испытательных полетов. Но к чему все это?

Не секрет, что Илон Маск мечтает о полетах на Марс, о колонизации красной планеты, и о создании на её сухих и безжизненных пока просторах первого самодостаточного поселения землян. Он - мечтатель, и - реалист. Он не сидит сложа руки, и только за несколько последних лет им было сделано в этом направлении столько, сколько не сделал никто из жителей нашей планеты. Я имею в виду конкретные технические разработки, которые имеют строго конкретное назначение - осуществить пилотируемый полет на Марс. И - не однократный полет с целью - собрать камней для исследований, и - вернуться назад. А - остаться и жить там, увеличивая с каждым годом число марсиан.

Создание ракет Falcon 9 и Falcon Heavy было лишь любовной прелюдией, и теперь Илон Маск и его компания SpaceX приступили к главному - созданию космической транспортной системы, способной за один рейс отправлять с Земли на Марс до 100 переселенцев. Концепция этого проекта была озвучена почти три года назад. Тогда еще не было ни тяжелого носителя Falcon Heavy, ни пилотируемого корабля Dragon Crew (Dragon 2). И вообще в успех компании SpaceX многие не верили. Тем не менее разработки велись. И многое уже сделано.

Вместе с этим в проекте произошли многочисленные изменения. В частности главный материал из которого должен был быть сделан корабль - углеродное волокно - был заменен на особый сорт нержавеющей стали, а система охлаждения и защитный слой пересматривались по конструкции несколько раз. И о всех изменениях мы скоро узнает из новой презентации Илона Маска. В то же самое время многие люди не знают ничего о самой основе проекта. И применять её изменения им не к чему. Они не знают, как все изначально планировалось. Это не мешало бы узнать.

С этой целью я нашел и перевел материалы предыдущей презентации. Они были опубликованы в непродолжительном видеооролике. Его можно просто посмотреть. А потом прочитать текст, который полностью передает всю изложенную в видео информацию.

The Interplanetary Transport System: SpaceX's Plan to Build a Bridge to Mars

Межпланетная Транспортная Система: План SpaceX построить мост на Марс

Во вторник, 27 сентября 2016 года, предприниматель и владелец SpaceX Илон Маск представил концепцию Межпланетной Транспортной Системы (Interplanetary Transport System - ITS), с помощью которой SpaceX надеется перевозить до 100 человек в Марс за один рейс. Используя традиционные технологии космических полетов, это было бы слишком дорого, но SpaceX намеревается использовать эффект серийности в производстве и новые революционные материалы, чтобы создать автономную человеческую колонию на Марсе, и сделать возможным перелет на Марс для любого кто это захочет.

План Маск еще не подвергался исчерпывающему тестированию, и в настоящее время нуждается в финансировании порядка 10 миллиардов долларов, но стоящие за ним технические решения весьма интересны.

SpaceX уже использует многоразовые носители и корабли, практикует дозаправку на орбите, и сейчас предлагает реальное решение проблемы перевозки большого количества грузов и пассажиров в реалистичных временных рамках за большой, но вполне достижимый бюджет.

Что произойдет, когда люди действительно попадут на Марс - это на самом деле не вопрос, на который SpaceX ищет ответ. Но если вы хотите создать цивилизацию на Марсе, самая важная проблема - как туда попасть.

Межпланетная Транспортная Система состоит из двух частей: «Бустер» (первая ступень) и «Spaceship» (он же - вторая ступень).

В нижней части ракеты-носителя 42 двигателя Raptor - мощные и эффективно сжигающие метан двигатели, создающие в 3 раза больше тяги, чем лунная ракета Saturn V. С таким их количеством «Бустер» может “не заметить” отказ нескольких двигателей одновременно и при этом успешно вывести нагрузку на орбиту на орбиту.

Благодаря массовому производству этих двигателей и использованию новейших, передовых технологий производства, SpaceX надеется значительно снизить цену двигателя, что снизит стоимость всей системы.

Как только система достигает определенной скорости, космический корабль отделяется от ракеты-носителя и поднимается на стабильную парковочную орбиту. В то же время ускоритель замедляется и движется обратно - к стартовому столу, совершая на него точную безопасную посадку. Там же он может быть сразу повторно заправлен и уже готов к новому старту.

На орбите космический корабль стыкуется с “Танкером” и дозаправляется. Перелет на Марс может потребовать до 5 последовательных дозаправок.

После полной заправке на околоземной орбите космический корабль стартует к Марсу, входит в марсианскую атмосфера и приземляется на поверхности около двух месяцев спустя.

Оказавшись на поверхности, система использует химическую реакцию: реакцию Сабатье.

Это реакция в которую вступает углекислый газ, который составляет почти 96% тонкой атмосферы Марса, вместе с водородом, который присутствует в марсианской почве в изобилии в составе воды, образуя метан, с попутным выделением энергии и воды.

Полученный метан используется для заправки космического корабля, который может вывести себя на орбиту и обратно на Землю - из-за низкой гравитации Марса и тонкой атмосферы это возможно без Бустера.

SpaceX намеревается отправлять на Марс в первых миссиях в основном грузы и только около десятка человек. Но как только эта система будет опробована и протестирована, SpaceX начнет отправлять все больший и больший парк транспортных средств каждые два года - когда орбиты Марса и Земли находятся в оптимальных положениях.

Отправляя несколько кораблей одновременно, перелеты станут безопаснее, потому что в случае возникновения серьезной проблемы на одном из кораблей, его пассажиры могут быть эвакуированы на другие суда.

Первые рейсы ITS будут перевозить около десятка пассажиров и в основном груз, но в итоге Илон Маск планирует, что билет на Марс будет стоить от одной до двух сотен тысяч долларов - средняя цена на жилье в Соединенных Штатах - но только для тех, кто летит на Марс с целью создания автономного города. (Туристам скидок не планируется - примечание переводчика)

Если эта инфраструктура будет расширена дополнительными заправочными станциями, корабли могли бы отправляться и совершать посадки на любых телах Солнечной системы имеющих поверхность, включая Луну и даже спутники Юпитера и Сатурна!

Межпланетная Транспортная Система является уникальной среди орбитальных космических аппаратов в том, что она широко включает в свою конструкцию углеродное волокно.

Это делает всю конструкцию корабля намного легче - примерно на 30% легче по сравнению с использованием более традиционного сплава алюминия и лития.

Благодаря тому, что корпус судна весит намного меньше, эффективная грузоподъемность системы значительно выше.

До недавнего времени в резервуарах из углеродного волокна не могло храниться уплотненное метановое топливо с жидкостным охлаждением без трещин или утечек, но SpaceX успешно сконструировал прототип топливного бака, который уже прошел предварительные испытания, а это значит, что в SpaceX работа над решением этой важнейшей инженерной проблемы уже идет полным ходом.

Двигатель Raptor является второй ключевой частью системы. Используя чрезвычайно высокое давление в камере, сжигая плотное и холодное метановое топливо, двигатель работает с высоким отношением тяги к массе. Двигатель еще более эффективен при работе в вакууме - это касается активных участков полета корабля «Spaceship».

Раньше бизнес-модель доступных полетов на Марс для обычного человека просто не существовала, главным образом потому, что космические путешествия до недавнего времени были ограничены правительственными агентствами, использующими дорогие одноразовые космические аппараты для очень конкретных целей. И решить эту проблему не представлялось возможным, пока все ресурсы тратятся лишь на реализацию космических программ традиционными методами.

Первым препятствием на пути развития Межпланетной Транспортной Системы являются деньги.

Во время своей презентации Маск был довольно расплывчатым в отношении того, как будет финансироваться ITS, сообщив лишь примерную стоимость разработки - около 10 миллиардов долларов, и добавил, что государственно-частное партнерство было бы лучшим способом собрать деньги.

10 миллиардов долларов - это много денег, но это определенно достижимо. И если оценка точна, это чуть больше половины годового бюджета НАСА.

Распределите эту стоимость на промежуток в 10 лет, и сумма станет намного более реалистичной.

Люди, летящие в космосе, подвергаются радиации, которая может увеличить риск рака и других болезней. Однако, поскольку поездка на Марс длится всего около 2 месяцев, облучение, которому подвергается экипаж, находится в безопасных пределах.

В случае солнечной вспышки пассажиры могут собраться за специальной емкостью с водой - экраном, который является эффективным щитом.

Ученые из НАСА создают более эффективные радиационно-стойкие материалы, такие как гидрированные нанотрубки нитрида бора. Этот материал может быть использован для обивки космических кораблей и обитаемых кают, чтобы сделать их более устойчивыми к радиации, не увеличивая массу корабля. Кроме того, на Марсе жилые помещения могут быть построены под землей или окружены искусственными магнитными полями или экранированы радиационно-стойкими материалами.

Тем не менее, это не проблема SpaceX! SpaceX специализируется на ракетах-носителях и космических кораблях. Существуют и другие компании, такие как Bigelow Aerospace, чей бизнес ориентирован на создание обитаемых космических конструкций.

Помимо радиации, Марс - одновременно и наиболее пригоден для обитания, и очень экстремальное место. Сутки на Марсе длится 24 часа и 39 минут, температура на поверхности колеблется между +20 и -153 градусами по Цельсию, (холодно, но гораздо более умеренно, чем, например, на Луне), площадь поверхности примерно равна площади всей суши на Земле, а гравитация около 40% от земной, к чему люди должны быть в состоянии адаптироваться без особых усилий.

Проект SpaceX был предметом некоторого скептицизма после недавнего взрыва на стартовой площадке, но показатели надежности SpaceX на самом деле составляют 93%, а это всего на 2% ниже, чем в среднем по отрасли.

Космическим путешествиям присущ риск - у SpaceX, как и у НАСА, будут и неудачи, как и у русских, европейцев, китайцев - это неизбежная составляющая часть работы по освоению космоса.

Большое внимание в SpaceX уделяют разработке пилотируемой капсулы Dragon 2, которая будет доставлять астронавтов на МКС, и системе её аварийного спасения.

Мы не должны ждать, пока все проблемы на Земле будут решены, прежде чем мы отправимся на Марс. На Земле всегда будут проблемы, и на Марсе будут проблемы. Навыки и знания, которые мы получаем, решая труднейшие технические задачи в самых неблагоприятных для выживания средах, будут иметь важное значение для решения проблем и на Земле в будущем.

Прогресс приносит пользу для всего общества, когда мы раздвигаем границы возможного. Даже несмотря на то, что Межпланетная Транспортная Система еще не получила достаточное финансирование, его наиболее фундаментальные проблемы уже на пути к решению.

Очень важно здесь то, что в SpaceX уверены, что способны разработать тяжелую ракету, которая может производиться серийно, использоваться многократно и иметь очень дешевое межполетное обслуживание - даже если никто не стремился к созданию такой ракеты, она принесет изменение правил игры в космической отрасли.

Создавая средства для вывода больших полезных нагрузок на орбиту, SpaceX намерен поощрять инновации и развитие в космической отрасли путем создания более высокого спроса на космическую технику, превращая ранее ограниченный, дорогой и небольшой рынок в тот, который станет еще более востребованным, относительно недорогим и открытым.

В 2020-х и 30-х годах космическая отрасль может стать массовым рынком, как стали компьютеры в эпоху 1980-х и 90-х. И если SpaceX обанкротится, и эта система никогда не оторвется от земли, то нет ничего, что способно помешать кому-нибудь дать инженерам десять миллиардов долларов, чертежи и сказать - «Сделай меня такой».