Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете - Роберт Зубрин

Это само по себе очень важный результат. Это означает, что расстояние до Марса и задача транспортировки, с ним связанная, не станут основным препятствием для человеческой цивилизации на Красной планете. Скорее, ключевыми будут вопросы использования ресурсов, выращивания еды, строительства жилья и изготовления различных полезных товаров на поверхности Марса (об этом мы уже говорили в главе 7). Более того, прогнозируемые темпы роста населения хоть и не очень велики, но в историческом масштабе выглядят довольно значительно. И если предположить, что запуск обойдется в 1 миллиард долларов, программу стоимостью в 4 миллиарда долларов в год в течение какого-то времени могла бы стабильно финансировать любая крупная земная держава.

Однако при цене запуска около 1 миллиарда долларов расходы на одного иммигранта будут составлять 40 миллионов долларов. Такие расходы по силам государству (какое-то время), но не частным лицам или группам. Если мы хотим построить марсианское общество на энтузиазме и энергии большого числа иммигрантов, стремящихся оставить свой след в новом мире, плата за перевозку должна будет стать значительно ниже. Поэтому давайте изучим альтернативную модель, чтобы понять, как можно сделать ее более выгодной.

Рис. 8.2. Колонизация Марса по сравнению с колонизацией Северной Америки. Анализ предполагает, что число иммигрантов составит 100 человек в год, начиная с 2030-го, и каждый год будет увеличиваться на 2 %, количество мужчин и женщин среди них одинаково. Возрасты всех иммигрантов от 20 до 40 лет. Предполагается, что средняя рождаемость составит 3,5 ребенка на семью, а уровень смертности – 0,1 % в год для возраста от 0 до 59 лет, 1 % в год для возраста от 60 до 79 лет, 10 % в год для тех, кто старше 80 лет

Еще раз рассмотрим нашу РОСД на смеси метана и кислорода, используемую для транспортировки полезной нагрузки с поверхности Земли до низкой околоземной орбиты. Для доставки на орбиту каждого килограмма полезной нагрузки требуется около 70 килограммов топлива. Затраты на двухкомпонентное метаново-кислородное топливо составят около 20 центов за один килограмм, так что доставка к орбите каждого килограмма груза на топливо обойдется в 14 долларов. Если затем мы предположим, что расходы на функционирование всей системы будут в семь раз выше расходов на топливо (примерно в два раза больше соотношения «общая стоимость/стоимость топлива» для авиакомпаний), то стоимость доставки на НОО может составлять около 100 долларов за килограмм. Давайте предположим, что есть космический корабль, постоянно курсирующий между Землей и Марсом, который повторно использует воду и кислород с эффективностью в 95 %. Такие межпланетные «челноки», предложенные астронавтом «Аполлон-11» Баззом Олдрином в качестве основного транспорта для маршрута Земля – Марс, позволяют с комфортом перевозить множество людей, поскольку такие аппараты достаточно запустить лишь один раз, при этом полет в оба конца будет занимать 2,2 года и повторяться практически бесконечное количество раз. Купив билет на такой «челнок», каждый пассажир с 100 килограммов личных вещей вынужден будет взять около 400 килограммов продовольствия, чтобы обеспечить себя пищей, водой и кислородом во время 200-дневного полета на Марс. Таким образом, понадобится перевезти 500 килограммов со скоростью ΔV около 4,3 километра в секунду, чтобы переместить иммигранта с НОО Земли на челночный межпланетный космический корабль. Капсула, используемая для транспортировки иммигрантов с НОО к «челноку» и с «челнока» на поверхность Марса, вероятно, должна иметь массу из расчета 500 килограммов на одного пассажира. Таким образом, на орбиту «челнока» нужно доставить для каждого пассажира в общей сложности 1000 килограммов, что при удельном импульсе в 380 секунд для метаново-кислородной двигательной системы на транспортной капсуле переводится в 3200 килограммов на низкой околоземной орбите. При цене доставки на НОО в 100 долларов за килограмм и в предположении, что стоимость самого «челнока» амортизируется за очень большое число миссий, затраты на одного пассажира, летящего на Марс, составят 320 000 долларов.

Очевидно, что в приведенном выше расчете я сделал много предположений и изменение этих условий может значительно повлиять на цену билета. Например, использование прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД) сверхзвукового самолета, для того чтобы получить значительную часть ΔV по пути с Земли на НОО, может сократить затраты на доставку к орбите в тысячу раз. Чтобы поднять транспортную капсулу почти до вывода из поля силы тяжести Земли, можно использовать ракету с электрическим двигателем, после чего капсула будет сброшена, чтобы выполнить управляемый пролет на небольшом расстоянии от Земли с использованием разгонного блока на химическом топливе. Это позволит ей уйти с орбиты и достичь «челнока» с ΔV, развитой химическим двигателем, всего лишь в 1,3 километра в секунду, тем самым полезная нагрузка удваивается, а затраты снижаются. Если «челнок» оснащен магнитным парусом (см. дополнительный раздел в конце главы), а не движется по естественным межпланетным орбитам с помощью гравитационных маневров, гиперболическая скорость капсулы для отправления с Земли, требуемая для стыковки с «челноком», может равняться нулю, что позволит преодолеть весь путь с НОО Земли к челноку с помощью электрического реактивного двигателя, или, предположительно, даже с помощью солнечных или магнитных парусов. Если увеличить эффективность системы жизнеобеспечения на «челноке» с базовых 95 % повторного использования воды и кислорода до 99 %, можно будет везти меньше продовольствия, что опять же снизит затраты. Таким образом, есть основания ожидать, что транспортные расходы по маршруту Земля – Марс снизятся еще на порядок, примерно до 30 000 долларов на пассажира. Изменения стоимости перевозки, которые произойдут благодаря постепенному введению каждой из этих инновационных концепций, показаны в табл. 8.3.

Таблица 8.3. Возможные сокращения стоимости системы транспортировки по маршруту Земля – Марс

Тем не менее сумма в 320 000 долларов для первых иммигрантов довольно интересна. Это не те деньги, которые легко просто взять и потратить, но это сравнимо со стоимостью дома из тех, в которых живет верхушка среднего класса в американских пригородах. Такую сумму люди могут потратить, если очень захотят. А почему они захотят? Примерно по следующей причине: из-за малого населения Марса и большой стоимости собственно транспортировки, несомненно, труд на Марсе будет обходиться намного дороже, чем на Земле. Поэтому и заработная плата может оказаться значительно выше. В то время как на Земле инженер заработает 320 000 долларов приблизительно за шесть лет, на Марсе, скорее всего, он получит ту же сумму за два года. Эта разница, аналогичная той, что существовала между доходами в Европе и Америке в течение большей части последних четырех столетий, может сделать эмиграцию на Марс желанной и достижимой целью для отдельного человека. С XVII по XIX век многие европейские семьи откладывали средства на то, чтобы один из членов семьи мог эмигрировать в Америку. Такой эмигрант, в свою очередь, копил деньги на то, чтобы перевезти к себе родных. Сегодня к тому же способу прибегают иммигранты из стран третьего мира, где заработная плата может быть гораздо меньше цены авиабилета. Поскольку, чтобы заработать на Марсе, туда нужно сначала добраться, поездку можно оплатить в кредит. Так поступали в прошлом, почему бы не поступить так и в будущем?