Elon Musk non è mai stato uno che ha tenuto per sé i suoi piani a lungo termine. Oltre allo sviluppo di missili riutilizzabili, auto elettriche e rivoluzionare l'energia solare, è stato anche piuttosto vocale nello stabilire una colonia su Marte durante la sua vita. L'obiettivo qui non è altro che garantire la sopravvivenza della razza umana creando una "posizione di backup" e richiede una seria pianificazione e architettura.
Questi e altri aspetti della proposta missione di Musk su Marte sono stati delineati in un saggio intitolato "Making Humans a Multi-Planetary Species", pubblicato nel numero di giugno 2017 della rivista New Space. Il documento è un riassunto della presentazione che ha fatto al 67 ° Meeting Annuale del Congresso Astronautico Internazionale, che si è tenuto dal 26 al 30 settembre 2016, a Guadalajara, in Messico.
Il documento è stato prodotto da Scott Hubbard, professore di consulenza presso la Stanford University e caporedattore di Newspace, e include tutto il materiale e le diapositive della presentazione originale di Musk. All'interno sono racchiusi i pensieri di Musk su come la colonizzazione di Marte potrebbe essere realizzata in questo secolo e quali questioni dovrebbero essere affrontate.
Questi includono i costi di invio di persone e carichi utili su Marte, i dettagli tecnici del razzo e del veicolo che avrebbe effettuato il viaggio e possibili guasti e scadenze dei costi. Ma, naturalmente, affronta anche le domande filosofiche chiave: "Perché andare?" e "Perché Marte?"
Affrontare questa prima domanda è uno degli aspetti più importanti dell'esplorazione dello spazio. Ricordi l'iconico discorso di "We Choose to go to the Moon" di John F. Kennedy? Lungi dall'essere solo una dichiarazione di intenti, questo discorso era una giustificazione da parte dell'amministrazione Kennedy per tutto il tempo, l'energia e il denaro che stava impegnando per il programma Apollo. In quanto tale, il discorso di Kennedy ha sottolineato soprattutto perché l'obiettivo era un'impresa nobile.
Guardando a Marte, Musk ha assunto un tono simile, sottolineando la sopravvivenza e il bisogno dell'umanità di espandersi nello spazio. Come ha affermato:
“Penso che ci siano davvero due percorsi fondamentali. La storia si sta biforcando lungo due direzioni. Un percorso è rimanere sulla Terra per sempre, e poi ci sarà qualche evento di estinzione. Non ho una profezia del giorno del giudizio immediato, ma alla fine, la storia suggerisce, ci saranno alcuni eventi del giorno del giudizio. L'alternativa è diventare una civiltà spaziale e una specie multi-planetaria, che spero tu possa concordare è la strada giusta da percorrere. "
Per quanto riguarda ciò che rende Marte la scelta naturale, è stata una vendita un po 'più dura. Certo, Marte ha molte somiglianze con la Terra - quindi perché è spesso chiamato "Gemello della Terra" - il che lo rende un bersaglio allettante per la ricerca scientifica. Ma presenta anche alcune differenze piuttosto nette che rendono i soggiorni a lungo termine in superficie meno attraenti. Quindi perché sarebbe la scelta naturale?
Come spiega Musk, la vicinanza ha molto a che fare con questo. Certo, Venere è più vicina alla Terra, avvicinandosi a 41 milioni di km (25.476.219 mi), rispetto a 56 milioni di km (3.4796.787 mi) con Marte. Ma l'ambiente ostile di Venere è ben documentato e include un'atmosfera super densa, temperature abbastanza calde da sciogliere piombo e pioggia di acido solforico! Mercurio è troppo caldo e senz'aria, e le lune gioviane sono molto lontane.
Questo ci lascia con solo due opzioni per il prossimo futuro, per quanto riguarda Musk. Uno è la Luna, che probabilmente avrà un insediamento permanente su di essa nei prossimi anni. Infatti, tra l'ESA, la NASA, Roscosmos e la Chines National Space Administration, non mancano i piani per costruire un avamposto lunare, che servirà come successore della ISS.
Ma rispetto a Marte, è meno ricco di risorse, non ha atmosfera e rappresenta una transizione importante per quanto riguarda la gravità (0,165 g rispetto allo 0,376 g) e la durata del giorno (28 giorni contro 24,5 ore). Qui sta la ragione più grande per andare su Marte, che è il fatto che le nostre opzioni sono limitate e Marte è il più simile alla Terra di tutti i corpi che sono attualmente accessibili a noi.
Inoltre, Musk tiene conto del fatto che i coloni potrebbero iniziare a dare il via al processo di terraformazione, per renderlo ancora più simile alla Terra nel tempo. Come afferma (grassetto aggiunto per enfasi):
“In effetti, ora crediamo che all'inizio di Marte fosse molto simile alla Terra. In effetti, se potessimo riscaldare Marte, avremmo di nuovo un'atmosfera densa e oceani liquidi. Marte è circa la metà di nuovo lontano dal Sole rispetto alla Terra, quindi ha ancora una discreta luce solare. Fa un po 'freddo, ma possiamo scaldarlo. Ha un'atmosfera molto utile, che, essendo principalmente CO2 con azoto e argon e alcuni altri oligoelementi, significa che possiamo far crescere piante su Marte semplicemente comprimendo l'atmosfera.
“Sarebbe abbastanza divertente essere su Marte perché avresti una gravità pari a circa il 37% di quella della Terra, quindi sarai in grado di sollevare cose pesanti e andare in giro. Inoltre, il giorno è notevolmente vicino a quello della Terra. Dobbiamo solo cambiare la popolazione perché al momento abbiamo sette miliardi di persone sulla Terra e nessuna su Marte. "
Naturalmente, non ci si può aspettare che una missione possa avvenire senza l'importantissimo veicolo. A tal fine, Musk ha utilizzato la riunione annuale IAC per svelare i piani della sua azienda per il sistema di trasporto interplanetario. Una versione aggiornata del Mars Colonial Transporter (di cui Musk ha iniziato a parlare nel 2012), l'ITS sarà costituito da due componenti principali: un ripetitore di missili riutilizzabile e l'astronave interplanetaria.
Il processo per arrivare su Marte con questi componenti prevede alcuni passaggi. Innanzitutto, il razzo e l'astronave decollano insieme e l'astronave viene consegnata in orbita. Successivamente, mentre l'astronave assume un'orbita di parcheggio, il ripetitore ritorna sulla Terra per essere ricaricato con l'imbarcazione cisterna. Questo veicolo ha lo stesso design dell'astronave, ma contiene serbatoi di propellente anziché aree di carico.
La nave cisterna viene quindi lanciata in orbita con il booster, dove si incontrerà con l'astronave e la rifornirà di carburante per il viaggio su Marte. Nel complesso, l'autocisterna per propellenti salirà da tre a cinque volte per riempire i serbatoi del veicolo spaziale mentre è in orbita. Musk stima che il tempo di inversione tra il lancio del veicolo spaziale e il richiamo del booster potrebbe eventualmente arrivare a meno di 20 minuti.
Questo processo (se Musk si fa strada) si espanderebbe per includere più astronavi che effettuano il viaggio da e verso Marte ogni 26 mesi (quando Marte e Terra sono più vicini tra loro):
"Alla fine, avresti in orbita oltre 1.000 o più astronavi. Quindi, la flotta coloniale di Marte sarebbe partita in massa. Ha senso caricare le astronavi in orbita perché hai 2 anni per farlo, quindi puoi fare un uso frequente del booster e dell'autocisterna per riutilizzarli davvero pesantemente. Con l'astronave, ottieni meno riutilizzo perché devi considerare quanto durerà — forse 30 anni, che potrebbero essere al massimo 12–15 voli dell'astronave ”.
In termini di struttura del razzo, consisterebbe in un avanzato esterno in fibra di carbonio che circonda i serbatoi di carburante, che si baserebbe su un sistema di pressurizzazione autogena. Ciò comporta che il carburante e l'ossigeno vengano gassificati attraverso gli scambi di calore nel motore, che verrebbero quindi utilizzati per pressurizzare i serbatoi. Questo è un sistema molto più semplice di quello attualmente utilizzato per il razzo Falcon 9.
Il booster userebbe 42 motori Raptor disposti in anelli concentrici per generare la spinta. Con 21 motori nell'anello esterno, 14 nell'anello interno e sette in un cluster centrale, il booster avrebbe una spinta di decollo stimata di 11.793 tonnellate (13.000 tonnellate) - 128 MegaNewton - e una spinta del vuoto di 12.714 metrica tonnellate (14.015 tonnellate) o 138 MN. Questo lo renderebbe il primo veicolo spaziale in cui la barra delle prestazioni del razzo supera la dimensione fisica del razzo.
Per quanto riguarda il veicolo spaziale, i disegni richiedono una sezione pressurizzata nella parte superiore con una sezione non pressurizzata sotto. La sezione sotto pressione dovrebbe contenere fino a 100 passeggeri (pensava che Musk sperasse di aumentare quella capacità a 200 persone per viaggio), mentre tutti i bagagli e le merci necessarie per costruire la colonia marziana sarebbero stati conservati nella sezione non pressurizzata di seguito.
Per quanto riguarda gli stessi compartimenti dell'equipaggio, Musk era sicuro di illustrare come il tempo in essi non sarebbe stato noioso, poiché il tempo di transito è lungo. "Pertanto, il compartimento dell'equipaggio o il compartimento degli occupanti è impostato in modo da poter fare giochi a gravità zero - puoi galleggiare in giro", ha detto. “Ci saranno film, aule, cabine e un ristorante. Sarà davvero divertente andare. Ti divertirai moltissimo! ”
Sotto entrambe queste sezioni si trovano il serbatoio dell'ossigeno liquido, il serbatoio del carburante e i motori dei veicoli spaziali. I motori, che sarebbero direttamente collegati al cono di spinta alla base, consisterebbero in un anello esterno di tre motori a livello del mare - che genererebbe 361 secondi di impulso specifico (Isp) - e un gruppo interno di sei motori a vuoto che genererebbe 382 ISP.
L'esterno del veicolo spaziale sarà inoltre dotato di uno scudo termico, che sarà composto dallo stesso materiale che SpaceX utilizza sul suo veicolo spaziale Dragon. Questo è noto come un ablatore al carbonio impregnato di fenolo (PICA), di cui SpaceX è alla terza versione. In totale, Musk stima che l'astronave interplanetaria sarà in grado di trasportare 450 tonnellate di merci su Marte, a seconda di quante volte l'autocisterna può riempire l'imbarcazione.
E, a seconda dell'appuntamento Terra-Marte, il tempo di transito potrebbe essere di soli 80 giorni a senso unico (calcolando una velocità di 6 km / s). Ma con il tempo, Musk spera di ridurlo a soli 30 giorni, il che renderebbe possibile stabilire una considerevole popolazione su Marte in un periodo di tempo relativamente breve. Come indicato da Musk, il numero magico qui in 1 milione, il che significa il numero di persone che ci vorrebbe per stabilire una colonia autosufficiente su Marte.
Ha ammesso che questa sarebbe una grande sfida, e potrebbe richiedere fino a un secolo per completare:
“Se puoi andare solo ogni 2 anni e se hai 100 persone per nave, sono 10.000 viaggi. Pertanto, almeno 100 persone per viaggio sono il giusto ordine di grandezza e potremmo finire per espandere la sezione dell'equipaggio e alla fine prendere più di 200 o più persone per volo al fine di ridurre il costo per persona. Tuttavia, 10.000 voli sono molti voli, quindi alla fine vorresti davvero nell'ordine di 1.000 navi. Ci vorrebbe un po 'per costruire fino a 1.000 navi. Quanto tempo ci vorrebbe per raggiungere quella soglia di un milione di persone, dal momento in cui la prima nave andrà su Marte sarebbe probabilmente in qualche luogo tra i 20 e i 50 appuntamenti su Marte totali - quindi ci vorrebbero 40–100 anni per raggiungere un auto- sostenere la civiltà su Marte. "
Quando ITS è pronto per il lancio, lo farà dal Launch Pad 39A del Kennedy Space Center in Florida, che SpaceX attualmente utilizza per condurre i lanci di Falcon 9. Ma, naturalmente, l'aspetto più scoraggiante di qualsiasi sforzo di colonizzazione è il costo. Al momento, e utilizzando i metodi attuali, l'invio di oltre 1 milione di persone su Marte non è semplicemente conveniente.
Usando i metodi dell'era Apollo come pietra di paragone, Musk ha indicato che il costo per andare su Marte sarebbe di circa $ 10 miliardi a persona - che deriva dal fatto che il programma stesso costa tra $ 100 e $ 200 miliardi (aggiustare per l'inflazione) e ha portato a 12 astronauti che mettono piede sulla Luna. Naturalmente, questo è troppo alto per creare una colonia autosufficiente con una popolazione di 1 milione.
Di conseguenza, Musk ha affermato che il costo del trasporto di persone su Marte dovrebbe essere ridotto di un enorme 5 milioni per cento! Il desiderio di Musk di ridurre i costi associati ai lanci spaziali è noto ed è la ragione per cui ha fondato SpaceX e ha iniziato a sviluppare una tecnologia riutilizzabile. Tuttavia, i costi dovrebbero essere ridotti al punto in cui un biglietto per Marte costerebbe all'incirca lo stesso di una casa mediana - cioè $ 200.000 - prima che si verifichino viaggi su Marte.
Per quanto riguarda ciò, sono state delineate diverse strategie, molte delle quali Musk e agenzie spaziali come la NASA stanno già perseguendo attivamente. Includono la Riusabilità completa, in cui tutte le fasi di un razzo e il suo modulo di carico (non solo il primo stadio) dovrebbero essere recuperabili e riutilizzabili. Il rifornimento di carburante in Orbita è un secondo mezzo, il che significherebbe che l'astronave non dovrebbe trasportare tutto il carburante di cui ha bisogno con loro dalla Terra.
Inoltre, ci dovrebbe essere l'opzione per la produzione di propellente su Marte, dove l'astronave sarà in grado di fare rifornimento di carburante su Marte per fare il viaggio di ritorno. Questo concetto è stato esplorato in passato per missioni lunari e marziane. E nel caso di Marte, la presenza di CO² atmosferica e congelata e di acqua nel suolo e nelle calotte polari, significherebbe che si potrebbero produrre metano, ossigeno e idrogeno.
Infine, c'è la questione di quale propellente sarebbe meglio. Allo stato attuale, ci sono scelte di base quando si tratta: cherosene (carburante per missili), idrogeno e metano. Tutti questi presentano alcuni vantaggi e possono essere fabbricati in situ su Marte. Ma sulla base di una ripartizione costi-benefici, Musk afferma che il metano sarebbe il propellente più conveniente.
Come sempre, Musk ha anche sollevato il problema delle scadenze e dei prossimi passi. Ciò consisteva in una carrellata delle conquiste di SpaceX negli ultimi dieci anni e mezzo, seguite da uno schema di ciò che spera di vedere fare la sua azienda nei prossimi anni e decenni.
Questi includono lo sviluppo della prima astronave interplanetaria tra circa quattro anni, a cui seguiranno i voli di prova suborbitale. Ha anche accennato al modo in cui il veicolo spaziale potrebbe avere applicazioni commerciali, essendo utilizzato per il trasporto rapido di merci in tutto il mondo. Per quanto riguarda lo sviluppo del booster, ha indicato che questo sarebbe un processo relativamente semplice in quanto implica semplicemente il ridimensionamento del booster esistente di Falcon 9.
Oltre a ciò, ha stimato che (supponendo che tutto vada bene) un periodo di dieci anni sarebbe sufficiente per mettere insieme tutti i componenti in modo che funzionasse per portare le persone su Marte. Infine, ma non meno importante, ha offerto alcuni spunti di ciò che potrebbe essere realizzato con ITS oltre Marte. Come suggerisce il nome, Musk spera di condurre missioni verso altre destinazioni nel Sistema Solare un giorno.
Date le opportunità per la produzione di combustibile in situ (grazie all'abbondanza di ghiaccio d'acqua), le lune di Giove e Saturno sono state menzionate come possibile destinazione. Ma al di là di lune come Europa, Encelado e Titano (tutte citate), anche le destinazioni nella regione transnettuniana del Sistema Solare sono state indicate come una possibilità.
Dato che Plutone ha anche un'abbondanza di ghiaccio d'acqua sulla sua superficie, Musk ha affermato che un deposito di rifornimento potrebbe essere costruito qui per servire le missioni nella Cintura di Kuiper e nella Nuvola di Oort. "Non lo consiglierei per viaggi interstellari", ha ammesso, "ma questo sistema di base, a condizione che ci siano stazioni di rifornimento lungo il percorso, significa pieno accesso all'intero sistema solare più grande."
La pubblicazione di questo documento, molti mesi dopo che Musk ha presentato i dettagli del suo piano all'incontro annuale IAC, ha generato naturalmente sia approvazione che scetticismo. Mentre ci sono quelli che metterebbero in discussione le tempistiche di Musk e la sua capacità di realizzare le proposte contenute all'interno, altri lo vedono come un passo cruciale nella realizzazione del desiderio di Musk di vedere la colonizzazione di Marte avvenire in questo secolo.
Per Scott Hubbard, costituisce un prezioso contributo alla storia dell'esplorazione spaziale, qualcosa a cui le generazioni future potranno accedere in modo che possano tracciare la storia dell'esplorazione di Marte - in modo molto simile allo stesso materiale utilizzato dalla NASA per studiare la storia dell'atterraggio sulla Luna. Come ha osservato:
“Dal mio punto di vista, la pubblicazione di questo documento offre non solo alla comunità spaziale l'opportunità di leggere la visione di SpaceX in stampa con tutti i grafici nel contesto, ma serve anche come prezioso riferimento archivistico per studi e pianificazioni future. Il mio obiettivo è rendere New Space il forum per la pubblicazione di nuovi concetti di esplorazione, in particolare quelli che suggeriscono un percorso imprenditoriale per gli esseri umani che viaggiano nello spazio profondo. "
Elon Musk non è estraneo a pensare in grande e sognare in grande. E mentre molte delle sue proposte in passato non sono state realizzate nel periodo specificato in origine, nessuno può dubitare che sia stato consegnato finora. Sarà molto eccitante vedere se riuscirà a prendere la compagnia che ha fondato 15 anni fa per favorire l'esplorazione di Marte e usarla invece per condurre uno sforzo di colonizzazione!
Aggiornare: Musk ha twittato i suoi ringraziamenti a Hubbard per la pubblicazione e ha indicato che ci saranno "importanti cambiamenti nel piano in arrivo".
E assicurati di guardare questo video del discorso completo di Musk al 67 ° incontro annuale della IAC, per gentile concessione di SpaceX:
