Colonia en Marte: ¿qué tan realista es?

En artículos anteriores ya nos hemos ocupado de las velocidades cósmicas, el efecto Obert y la fórmula de Tsiolkovsky, y en este artículo compararemos el programa Lunar con la colonización de Marte y lo realista que es enviar grandes simios a Marte.



Por cierto, recientemente, Elon Mars, nuestro Musk anunció que iba a gastar todo su dinero en la colonización de Marte ($ 188 mil millones). Contar el dinero de otras personas, por supuesto, no es decente, pero no se preocupe, yo haré todo el trabajo sucio por usted.



¿Cuántos programas lunares hay hoy? ¿188 mil millones de dólares?



Para todo el programa Lunar, Estados Unidos gastó 25,4 mil millones (durante 10 años). En 1970, todo el gasto del gobierno de Estados Unidos fue de ~ 200 mil millones (por año). Esos. El programa lunar costó ~ 12% de los gastos totales de Estados Unidos durante 1 año.

Expresar El presupuesto de EE. UU. En 2019 fue de ~ 3000 mil millones, y el 13% es de 390 mil millones. La fortuna de Elon Musk es de 188 mil millones, es decir. - Elon Musk tiene hoy ~ 48% de lo que Estados Unidos gastó en todo el programa Lunar.



¿Resulta que Elon Musk puede llevar a 6 personas a la luna y regresar? - Por supuesto que no, lanzar y controlar un cohete en los años 60 y hoy son cosas completamente distintas. Un lanzamiento del cohete Saturno 5 costó alrededor de mil millones de dólares y representó el 0,5% de los gastos del estado en todo el año.



Hoy en día no hay cohetes tan pesados, pero si comparamos estúpidamente en masa, entonces Saturno 5 pesaba 3000 toneladas al principio, y Faclon 9 pesa 550 toneladas, es decir. 1 Saturno = 6 Falcon. El lanzamiento de Falcon cuesta 62 millones * 6 = 372 millones, incluso sin tener en cuenta la inflación, el lanzamiento de carga en órbita se ha vuelto 3 veces más barato.



En el programa lunar, el precio de los cohetes era solo del 40%, el resto de los costos son tecnologías de soporte vital, etc., pero en este artículo consideraré principalmente la masa de los cohetes, el combustible y la carga útil.

¿Cuánta masa puedes poner en Marte en 188 mil millones? Dólares

Elon Musk nos prometió 188 mil millones, pero que así sea, le dejaremos 2 mil millones para la jubilación. Entonces, 186 mil millones son 3,000 cohetes Falcon, 1 cohete trae 22.8 toneladas a LEO = las acelera a 7.9 km / sy puede enviar 4.040 kg a la órbita de transición Tierra-Marte. Para ir a Marte, necesita una velocidad de 11,6 km / s = por lo tanto, al acelerar 3,7 km / s (11,6-7,9), la carga útil se reduce 22,8 / 4,04 = 5,6435 veces. Volaremos a Marte a una velocidad de ~ 5,7 km / s, y Marte tiene una atmósfera muy enrarecida y puede reducir la velocidad. En el primer "toque" necesitamos reducir la velocidad en ~ 700 m / s (hasta la segunda velocidad cósmica = 5,03 km / s), entraremos en la órbita de Marte y podremos reducir la velocidad de cada revolución a su alrededor para 3,55 km / s (1ª CS), a menor velocidad ya saldremos de la órbita y comenzaremos a "caer" a la superficie.Eso sí, podemos bajar algunos km / s más al bajar - frenando contra la atmósfera, pero tomemos la cifra anterior = 3,7 km / s - es decir, empezaremos a frenar con motores de 3,7 km / sa cero. Esto significa que la masa de la carga útil volverá a disminuir en 5,6435 veces = 4040 / 5,6435 = ~ 716 kg



Tenemos 3.000 misiles = 2.148.000 kg = 2.148 toneladas. ¿Es mucho o poco? Bueno, estos son 596 tractores (3,6 toneladas cada uno), eso es decente. (Además, empezamos a reducir la velocidad con los motores desde muy temprano y, de hecho, la carga útil puede ser 2-3 veces mayor).

¿Cuántos monos hay en 596 tractores?

El camino a Marte no es corto (400 millones de km) ni rápido (270 días) y se necesitará una estación de transporte, será, por supuesto, muy caro, pero hay que construirlo una sola vez. Por ejemplo, 3 personas volaron a la Luna, y solo 2 descendieron a la superficie, una permaneció en el módulo de comando en la órbita de la Luna. Y obviamente se puede hacer lo mismo con Marte, la estación de transporte no necesita estar plantada en Marte, pero se puede lanzar en la órbita del Sol, en 5-6 años volverá a volar cerca de la Tierra y puede ser reutilizado. Solo necesitará "ponerse al día", estacionar el cohete y volar a Marte con comodidad, y el segundo vuelo a Marte para un hombre costará mucho menos.



Pero la primera vez todavía tendrá que construirse. Tenemos 3.000 cohetes, dividámoslos en transporte / equipo para Marte / masa viva para Marte. 1 cohete lanza 4.04 toneladas a la órbita Tierra-Marte, 1000 cohetes = 4040 toneladas (esta es la masa de 10 ISS). Pero todavía necesitamos comida. Para viajar a Marte en clase ejecutiva, una persona necesitará 20 kg de suministros todos los días (comida + agua + oxígeno) 20 * 270 = 5.4 toneladas, durante el vuelo una persona se comerá 1.5 tractores. Por un lado, hay mucho, pero por otro lado, los insumos costarán alrededor de $ 80 millones por persona (y esto es con procesamiento cero y sin tener en cuenta que en 270 días la cosecha se puede cosechar 2 veces. ). Y la masa total es la misma que la de 10 ISS; seguro que se pueden enviar 40 personas. 220 toneladas de suministros y 3.820 toneladas de estación. En la ISS, la tripulación es de 5-6 personas, y aquí hay 4 personas en la ISS.Al mismo tiempo, 8.080 toneladas de Marte todavía volarán cerca, y se pueden cubrir no solo de la radiación solar, sino también de toda la galaxia en general. Al mismo tiempo, 716 toneladas de equipo y 716 toneladas de "peso vivo" descenderán a Marte.

¿Es posible construir una colonia con 716 toneladas de "equipo"?

Es poco probable que esto pueda llamarse una colonia, más bien un vivero. Ninguna producción compleja funcionará a partir de tal masa, y si la cinta adhesiva se agota (o, Dios no lo quiera, la cinta aislante azul), entonces tendrán que solicitarse a la Tierra. Pero es muy posible construir una colonia biológicamente autosuficiente. En el primer submarino nuclear, un reactor nuclear pesaba 35 toneladas y producía una potencia de 10 megavatios.







Y 10 MW son 120 tractores trabajando al mismo tiempo y esta energía no solo es suficiente para el sustento de la vida, sino que aún quedará para la operación de equipos para la construcción o para excavar algo debajo de la Tierra de Marte, y todo esto para 48% de lo que se gastó en el programa Lunar hace 50 años. Aunque este es el precio de los propios misiles, excluida la tecnología. Pero, por otro lado, contamos el consumo con reciclaje cero en 5,4 toneladas por persona (20 kg por día). ¿Qué otras tecnologías faltan? ¿Refrigerador?



Para ser honesto, personalmente, estas cifras me sorprendieron un poco; antes me parecía que la colonia en Marte era algo al nivel de las pirámides egipcias, una tumba para los faraones, pero de hecho, los cohetes se volvieron mucho más baratos. Si divide toda esta expedición en 40 personas, obtendrá 4.500 millones por persona. Es un poco caro, por supuesto, pero está lejos de los faraones egipcios, y no es una tumba: son 1.500 toneladas y la masa del reactor es de 35 toneladas, +30 tractores = 100 toneladas, +300 toneladas de suministros para un año. para 40 personas y todavía quedan mil toneladas, esto es suficiente para la construcción de casas, minas, granjas, carreteras. La comida para el vuelo costará 80 millones, y para llevar otras 10 toneladas de carga a Marte, necesitará otros ~ 900 millones; incluso mil millones serán suficientes para mudarse a Marte.

¿El pato puede enviarlo todo a la luna?

Es mucho más caro arrastrar humanos a Marte que a la Luna, pero la situación con la carga es completamente diferente. Para llegar a la Luna, necesita una velocidad inicial de 11,1 km / s, y para llegar a Marte 11,6, solo 0,5 km / s más. Pero al acercarnos a la Luna, nuestra velocidad será de ~ 2,6 km / sy todo tendrá que ser extinguido por los motores. Y al acercarse a Marte, 5,7 km / s, pero tiene atmósfera y la mayor parte de la velocidad se puede extinguir al respecto. Y la aceleración es muy cara (como pensamos al principio, 3,7 km / s quema ~ 85% de la masa del cohete) y si podemos desacelerar contra la atmósfera al menos hasta 1 km / s, entonces la carga útil será 2 veces mayor que durante el aterrizaje en la luna.



Es más difícil regresar de Marte (necesita 5,7 km / s), pero en Marte es más fácil construir la producción de combustible en sí y cuando aterriza carga, Marte tiene una gran ventaja sobre la Luna. Y al final, bueno, un mono devorará 1.5 tractores, bueno, olfatea media tonelada de oxígeno del tanque de combustible, pero aún no se puede construir una colonia con dos tractores y debería haber diez veces más de ellos. En cualquier caso, el peso vivo será sólo un pequeño porcentaje de la masa del equipo. Por lo tanto, la pérdida de 1-2 tractores no afectará a su población de ninguna manera: no se extinguirán por esto y ni siquiera notarán nada. Y de todos modos, los ahorros en equipos de aterrizaje en Marte superarán muchas veces el costo de transporte de Personas, en comparación con la Luna.



Honestamente, yo mismo me sorprendí mucho cuando lo descubrí, solía pensar: enviarán un máximo de 2-3 monos y volverán a olvidar durante 50 años (o tal vez serán eliminados estúpidamente en Hollywood, aunque. .. Me encantaría ver una serie con un presupuesto de al menos 300 mil millones de dólares (¡como 1200 Avatares!))





pero resultó ser bastante diferente. Los cohetes han bajado mucho de precio e incluso 1 persona, incluso la más rica, puede enviar 1.500 Toneladas a otro planeta. Y si imaginamos que China, la UE y la India gastarán el presupuesto del Programa Lunar (10% del presupuesto anual), y también tendremos en cuenta la producción en masa, que en cualquier caso reducirá varias veces el coste de los cohetes, entonces puedes enviar a otro planeta cientos de miles de toneladas de carga y construir varias ciudades con miles de residentes.

- ?

¿Para qué? - esta cuestión, por supuesto, permanece abierta. Aunque en el último artículo ya escribí sobre un motor gravitacional, que en la órbita de Júpiter puede producir 1.800 MJ * kg (como 60 kg de gasolina) a partir de cualquier piedra arrojada, pero tiene una masa estructural mínima de más de un millón. toneladas y no se puede sacar tanto de la Tierra, pero aquí me gustaría llamar su atención sobre otra cosa: - ¡El hecho de que el petróleo se acabará pronto, y sin petróleo será imposible poner nada en la órbita de la Tierra! ! Los propulsores nucleares / iónicos, la vela solar y otros propulsores fantásticos tienen un empuje extremadamente bajo y no pueden superar la aceleración de la gravedad de la Tierra, y comienzan a funcionar solo después de entrar en la órbita mínima de la Tierra. Y sin aceite, nada puede alejarnos de la Tierra: heptilo, hidracina, metano, todos estos son derivados del petróleo,o más bien, este es un gran legado que heredamos de los dinosaurios, y pronto terminará. Y de hecho, si no colonizamos nada durante los próximos 20-30 años, nunca colonizaremos nada, seguiremos siendo monos, una civilización de un planeta ...



En los siguientes artículos, hablaremos sobre lo que hay que colonizar en primer lugar y cómo hacer que los vuelos entre planetas sean entre 10 y 15 veces más baratos.





Un artículo sobre un generador gravitacional que obtuvo 7 mil vistas fantásticas.



A veces, entre estados, no estoy ni vivo ni muerto, colapso con un tic .