Концепция освоения Марса, через создание на его орбите базы, взаимосвязанной с перспективной индустрией освоения астероидных ресурсов.
Как известно, Марс, считается одной из самых вероятных целей, для освоения людьми. Такому взгляду на эту планету, способствует то, что условия на ней наиболее близки к земным среди других планет солнечной системы.
А кроме того, Марс, одна из ближайших планет к земле, не считая луны. Полеты на Марс технически доступны, хотя они более дорогие, чем аналогичные полеты на луну. И более долгосрочные. Для полета к Марсу нужно около 6, 7, месяцев, в отличие от 3 дней, необходимых для перелета на луну. С точки зрения технических и финансовых возможностей человечества, создание обитаемых марсианских баз, и возможно, даже колоний - поселений, задача, осуществимая в ближайшей перспективе.
В настоящее время Марс активно исследуется с помощью автоматических зондов, и есть несколько перспективных проектов пилотируемых экспедиций на эту планету. Проекты пилотируемых полетов на Марс и создания постоянных баз на этой планете прорабатывались крупнейшими государственными аэрокосмическими администрациями России и США. В последние два десятилетия, так же, начали появляться не государственные марсианские проекты, разрабатываемые независимыми аналитиками, такими как Роберт Зубрин, частными инвесторами, такими как Денис Тито и Элон Маск, или инициативными группами, такими как "Mars One", под руководством голландского энтузиаста "Баса Лансдорпа".
Сейчас, в космонавтике явно прослеживается тенденция смены стратегических задач, с научно пропагандистских, на практические. Происходит постепенный переход, от демонстрационных и научных целей, с которых начались первые десятилетия развития космонавтики, при ведущей роли государственных, аэрокосмических агентств. К практическим целям, на достижение которых, рассчитаны частные проекты последнего времени. Которые, как ожидается, должны сделать освоение космоса экономически целесообразным. И создать условия для развития в космосе постоянной деятельности, масштабы которой будут постепенно возрастать, что, в конечном счете, сделает космическое пространство объектом колонизации.
Сейчас на повестке дня, стоят три основных направления освоения космоса. Освоение луны, освоение астероидов и освоение Марса.
Освоение марса, считается одним из главных направлений колонизации космоса, его главная, привлекательная особенность, это возможность получить не просто космическую базу, а начать первые шаги в заселении новой планеты, потенциально пригодной для жизни. Но главное слабое место марсианского направления, это отсутствие очевидного экономического обоснования какой либо деятельности на Марсе, в перспективе ближайших десятилетий. В отличие от Луны, которая находится на орбите земли, и может служить источником различных ресурсов для обеспечения околоземной космической группировки, таких как топливо и конструкционные материалы. Марс, слишком далек от земли, чтобы летать на него за грунтом или компонентами топлива. На Марсе, нет каких либо ценных минеральных ресурсов, таких как драгоценные металлы и редкоземельные элементы, изобильные источники которых обнаружены на астероидах. Или радиоактивного сырья, для перспективной термоядерной энергетики, каким считается изотоп "Гелий - 3", обнаруженный на луне.
С практической точки зрения, на Марс попросту незачем лететь. А, кроме того, сами полеты на Марс более дорогие, чем на луну или астероиды, и организация доставки грузов с Марса намного сложнее из-за высокой гравитации и атмосферы, которые препятствуют выведению грузов в космос с этой планеты.
Концепция около марсианской орбитальной базы для переработки астероидных ресурсов.
Прямых экономических обоснований для создания баз на марсе сейчас нет. Но есть принципиальная возможность, сделать развитие деятельности на Марсе экономически обоснованным и более дешевым. Я хочу описать эти возможности в своей концепции практического, индустриального освоения марса.
Основное отличие этой концепции от привычных марсианских проектов, в том, что главной целью для освоения, в них служит не сам Марс, а около марсианское орбитальное пространство, и марсианские спутники, «Фобос» и «Деймос», которые должны использоваться в качестве базы для освоения астероидов.
Пояс астероидов, это минеральная кладовая солнечной системы. И при этом, астероидные ресурсы легко доступны для космических аппаратов, они не заперты в мощном гравитационном поле крупных планет, «Гравитационном колодце». А потому, их не нужно выводить на орбиту ракетами. Их можно перевозить перспективными орбитальными буксирами с экономичными «Электро реативными» двигателями. Без особенных усилий, и без особенных затрат. На астероидах, в изобилии и в доступной форме встречаются практически все минеральные ресурсы, необходимые для развития промышленности. В том числе, и такие ценные ресурсы, как драгоценные металлы и редкоземельные элементы. Что делает астероиды, одним из главных объектов для практического освоения. Но направление, связанное с освоением астероидных ресурсов, тоже имеет свои слабые места. Пояс астероидов находится далеко от земли, астероиды сильно разбросаны в пространстве, и в поясе астероидов, из-за удаленности от солнца, мало солнечной энергии и низкая температура.
Индустриальная база на марсианской орбите, может служить точкой для концентрации астероидных ресурсов, как с целью их обогащения и более глубокой переработки перед отправкой на землю. Так и с целью концентрации в одном индустриальном центре, астероидных ресурсов разных типов, таких как, металлы, керамические материалы, вода и органические вещества. Что облегчает создание из этих ресурсов готовых изделий, на более поздних и масштабных стадиях индустриализации космоса. И дает возможность создавать крупные базы снабжения топливом, деталями, и расходными материалами. Для дальнейшего движения в сторону пояса астероидов и планет гигантов, с их многочисленными и разнообразными спутниками. Около марсианские индустриальные центры, позволяют снизить затраты на освоение астероидных ресурсов. Они удобны для использования астероидного сырья в космической промышленности. Для промышленной переработки астероидных ресурсов, марсианская орбита подходит, почти так же, как и околоземная. По сравнению с землей, на марсианской орбите меньше солнечного света, но она ближе к поясу астероидов, что упрощает доставку на нее астероидных материалов. И размещение основных мощностей по переработке астероидного сырья около марса, позволяет снизить риски случайного падения астероидов на землю, или загрязнения земли токсичными и радиоактивными веществами.
С точки зрения места размещения базы для освоения астероидов, марсианское направление органично вписывается в различные сценарии развития космической индустрии, предназначенной для освоения людьми солнечной системы.
У меня есть авторский сценарий развития в космосе коммерческой индустриальной системы, которая в перспективе позволяет начать практическое освоение ближайших планет и астероидов, с возможностью перехода к широкомасштабному промышленному освоению космоса в перспективе нескольких десятилетий.
На первых этапах своего развития, индустриальная космическая система, должна состоять из инфраструктуры, позволяющей снижать расходы на космический транспорт, монтировать и обслуживать разнообразные аппараты на орбите. Эта система космической инфраструктуры, должна работать на обслуживание спутников, или других околоземных космических аппаратов. Являясь, с одной стороны, обслуживающей надстройкой над уже развившейся околоземной спутниковой группировкой. Но, с другой стороны, служа работоспособным прототипом перспективной космической промышленной системы будущего.
В общих чертах, транспортно эксплуатационная инфраструктура, должна состоять из нескольких основных инфраструктурных систем.
Поточной системы выведения, в которой грузы должны доставляться на МКС, при помощи легких и дешевых ракет, упрощенной конструкции. Попадая на орбитальную станцию в виде стандартизированных, легких, модульных блоков, для последующей сборки из них спутников и других космических аппаратов, разного назначения.
Группировки многоразовых орбитальных буксиров, с экономичными и многотопливными "Плазменными" двигателями. Позволяющими развивать в космосе дешевое и постоянное транспортное сообщение.
Сырьевой базы на луне, служащей основным источником топлива и конструкционных материалов для обеспечения потребностей околоземной космической группировки. При относительно низких затратах, так как доставка грузов с луны, будет обходиться дешевле чем выведение с земли. В моей концепции, в отличие от подобных проектов, в качестве основного топлива для орбитальных буксиров, предполагается использовать не жидкие вещества, а порошок из лунного грунта. Который значительно проще в производстве, чем жидкое топливо, что позволяет многократно снизить затраты на лунный проект. Для выведения грунтового порошка на орбиту должна использоваться механическая, "Роторная" катапульта, работающая по принципу пращи. Которая, должна служить относительно простым и дешевым средством выведения, не требующим затрат топлива.
И многоцелевой орбитальной базы на основе МКС, или подобной, околоземной пилотируемой станции. Служащей основным транспортным узлом, и центром для развития обслуживающей, монтажной и производственной деятельности.
Первые десятилетия, транспортно монтажная система, должна работать на развитие спутниковой связи и космической, солнечной энергетики, что обеспечит ее рост и качественное развитие. Но, на более поздних этапах, из транспортно монтажной инфраструктуры должна вырасти производственная космическая система. После появления которой, начнется промышленное освоение планет и астероидов.
Производственная космическая система, должна состоять из легких, многоцелевых производственных платформ, сравнимых по весу и габаритам с грузовыми контейнерами или современными модулями пилотируемых станций, оснащенных универсальными станками, аналогами 3D принтеров. И универсальными транспортно монтажными роботами, дронами, работающими совместно с производственными платформами. Платформы должны производить новые платформы и дронов, различные детали и конструкции для космических предприятий, из местного сырья. Дроны, должны обслуживать платформы, вести добычу ресурсов, монтажные и строительные работы.
Такой сценарий развития космической индустрии, не имеет перед собой сдерживающих факторов. Так как его реализация не требует недоступных объемов финансирования и недоступных технологий. И он экономически выгоден, что обеспечивает привлечение необходимых финансовых ресурсов и высокие темпы роста.
Развитие космической индустрии по этому сценарию, позволяет запустить процесс широкомасштабной индустриализации космоса. На первых этапах, индустриализация космоса, будет идти в основном в околоземном пространстве. Но со временем, через несколько десятилетий, она начнет распространяться на всю солнечную систему.
Направление, связанное с освоением астероидных ресурсов, будет сразу идти в русле индустриализации солнечной системы, так как оно не привязано к земле и требует развития транспортной инфраструктуры и индустриальной деятельности в пространстве, до пояса астероидов. А это межпланетный уровень.
Размещение центра по переработке астероидных ресурсов на марсианской орбите делает Марс, одной из основных потенциальных зон для индустриализации космоса. Второй после орбитального пространства земли.
Включение марсианского направления в планы создания коммерческой, космической индустриальной системы, может ускорить освоение этой планеты. Сейчас государства жалеют денег на марсианские программы, хотя, могли бы их развивать при желании. Но если марсианские программы станут выгодными, на них начнут смотреть под другим углом зрения. Хотя, сам Марс, в рамках концепции орбитальной индустриальной базы, остается не рентабельным придатком. Но, тем не менее, база и инфраструктура на марсианской орбите, сделают программы по исследованию поверхности Марса, значительно, до десятков раз, более дешевыми, и намного более простыми в реализации.
Концепция индустриальной базы на марсианской орбите, не только дает возможность сделать освоение марса экономически обоснованным, но и позволяет значительно снизить затраты на индустриализацию марсианской орбиты и создание научных баз на марсианской поверхности. А так же дает возможность объединения проектов связанных с освоением астероидов, освоением марса, и развитием космической транспортной инфраструктуры. Позволяя снизить финансовую нагрузку на отдельных участников таких совместных программ.
Снизить стоимость создания баз на марсианских спутниках, и последующего развития инфраструктуры на марсианской орбите и создания баз на поверхности Марса, позволяет использование методов и технологий предназначенных для индустриализации космоса. В отличие от научных программ прошлого и современности, в которых, все оборудование зондов и баз, делается на земле и доставляется в космос ракетами. В перспективных индустриальных проектах, планируется производить конструкции, оборудование и топливо, из космических ресурсов, заменяя различные изделия и материалы, доставляемые с земли, производимыми на месте, настолько, насколько это возможно. Сейчас, космические производственные технологии, еще находятся на стадии формирования. Но они уже позволяют строить различные внешние конструкции или корпуса обитаемых модулей из инопланетного грунта. Если в грунте есть вода или органические вещества, то из него можно производить ракетное топливо. А модули, внешние конструкции, топливные баки и горючее, это уже основная часть груза, выводимого в космос в составе космических экспедиций. Поэтому, производство в космосе горючего и несущего «Железа», сразу сделает новые космические программы в несколько раз дешевле. К этому можно добавить переход на экономичные «Электрореактивные двигатели», для полетов по межпланетным траекториям. И производство различного оборудования служащего для добычи и переработки инопланетного грунта, из этого же грунта, при помощи современных универсальных станков, таких как 3D принтеры.
И это значит, что если начинать развитие космической деятельности в индустриальном русле, с баз укомплектованных производственным оборудованием, и развития постоянной транспортной инфраструктуры, можно снизить затраты на новые программы от трех, до десяти раз. И сделать несравненно дешевле дальнейшее развитие более масштабной космической инфраструктуры.
На мой взгляд, создание индустриальной базы на спутниках Марса, должно проходить в несколько стадий.
На предварительной стадии, нужно исследовать грунт спутников Марса, «Фобос» и «Деймос», небольшими зондами. С целью выяснить их химический состав, содержание в грунте воды и сырья для получения металлов и производства керамических изделий. Если зонды проектировать с расчетом на поверхностное изучение грунта, предварительная исследовательская программ не будет дорогой и долгосрочной.
На первой стадии строительства опорной точки, на одном из спутников Марса, должен быть размещен минимизированный прототип перспективной индустриальной базы, включающий нескольких легких, многоцелевых роботов. Оборудование для производства строительных конструкций из грунта. И модуль, оснащенный мощным компьютером, ремонтным, и эксплуатационным оборудованием. Выполняющий функцию автоматической базы, управляющий роботами и оборудованием. И способный вести обслуживание и ремонт роботов и другого оборудования, за счет использования, как дистанционно управляемых мобильных роботов, так и встроенных манипуляторов.
Общий вес базы, за счет миниатюризации оборудования, должен быть не большим. В пределах, от нескольких сотен килограмм, до нескольких тонн. Но, тем не менее, эта база должна быть полноценной по уровню функциональности. Способная решать тот же круг задач, что и полноразмерная база, состоящая из нескольких стандартных модулей.
Основная задача легкой, автоматизированной, базы первого этапа, это строительство тоннелей в грунте одного из спутников Марса, строительство герметичных модулей стандартного размера. И строительство различных конструкций на поверхности, таких как несущие фермы для солнечных электростанций, посадочные площадки для космических кораблей, стыковочные узлы и переходные модули. Портативная база первого этапа, позволит построить на поверхности марсианского спутника полноразмерную, обитаемую базу из местных ресурсов. Избавляя от необходимости перебрасывать ее с земли. Что многократно снизит затраты на создание первой, полноразмерной около марсианской базы.
На следующем этапе, должно начаться комплектование базы человеческим экипажем, и оборудованием для более сложной и разнообразной производственной деятельности, позволяющей производить на месте не только строительные конструкции, но и оборудование для переработки астероидного сырья. База должна расширяться, обживаться и модернизироваться. Одновременно с этим, должна идти работа по исследованию астероидов, орбиты которых проходят близко с марсианской. Должно идти создание и испытания мощных орбитальных буксиров, способных перевозить астероидные материалы на около марсианскую базу.
Когда, комплектование базы будет завершено, и развернута транспортная инфраструктура по доставке на базу астероидного сырья. База должна приступать к своей основной практической деятельности, связанной с переработкой астероидного сырья и производством полезных материалов и изделий.
На последующих стадиях, должно идти постепенное расширение около марсианской инфраструктуры и ее качественное развитие. База, должна служить опорной точкой, для дальнейшего роста из нее около марсианской индустриальной группировки.
После появления на спутниках Марса индустриальной базы, появится возможность производить на ней обитаемые модули и внешние конструкции для научных баз на поверхности Марса.
Индустриальная база на спутниках Марса, даст возможность делать из местных материалов обитаемые модули и строительные конструкции для научных баз на поверхности марса. Благодаря чему, реализация научных марсианских программ, станет во много раз дешевле и значительно проще. Сажать конструкции, сделанные на марсианских спутниках на поверхность планеты, можно используя теплозащитные щиты из минерального волокна, для торможения. И химические ракетные двигатели, для мягкой посадки. Которые, так же можно делать на месте из материалов марсианских спутников, или астероидов.
Строительство научных баз на поверхности Марса, можно начинать с доставки на поверхность миниатюризованного прототипа индустриальной базы, аналогично первому этапу строительства индустриальной базы на марсианском спутнике. В этом случае, можно использовать по второму разу, комплект оборудования, уже отработавший на строительстве индустриальной базы и ставший ненужным, после ее комплектования полноразмерными роботами.
Со временем, приблизительно, через два, три десятилетия, после начала активного развития космической индустриальной инфраструктуры. Появятся инфраструктурные транспортные системы нового поколения. Дешевые, не требующие больших затрат топлива, и способные обеспечить недорогое, и массовое, транспортное сообщение между поверхностью планет и орбитой. По принципу действия, это могут быть или космические лифты, или тросовые «Орбитальные пращи», или мощные электромагнитные пушки.
Появление дешевых, поточных транспортных систем класса поверхность – орбита, даст возможность начать массовое промышленное освоение Марса. Новая транспортная инфраструктура, сделает сообщение между орбитой и поверхностью не дорогим и широкомасштабным. А на орбите, в это время, уже будет работать развитая индустриальная система. Поэтому, освоение марса, начнет переходить из стадии посещений и исследований, в стадию постоянного обживания и постепенной ассимиляции.
На поверхности планеты, начнут строиться крупные базы – поселения, играющие роль зон отдыха для персонала, промышленных центров и источников пищевых продуктов, для обеспечения около марсианской и астероидной индустриальной системы.
Таким образом, концепция индустриальной базы для переработки астероидных ресурсов на марсианской орбите, может ускорить колонизацию Марса. Сыграв роль промежуточной стадии освоения планеты, через освоение ее орбитального пространства. Поскольку, она создаст условия для появления в марсианском орбитальном пространстве индустриальной системы и инфраструктуры, которые сделают Марс доступным. И благодаря близости Марса по сравнению с землей, он станет потенциальным местом обитания, для обслуживающего персонала около марсианской и астероидной индустриальной системы. Своего рода второй землей, не очень комфортной, но более близкой к «Месту работы». После появления на марсе первых жилых поселений и промышленных центров, его дальнейшее освоение будет идти в русле развития «Марсианской экономики».
Около марсианская индустриальная система, должна быть коммерческой. Ее деятельность будет экономически обоснованной, приносящей прибыль и привлекающей частные инвестиции в свое дальнейшее развитие. Ее создание, не потребует недоступных финансовых затрат, ее рост будет прибыльным. После того, как она разрастется достаточно, чтобы превратить марсианские поселения в свои «Подсобные хозяйства», строительство постоянных поселений на Марсе станет недорогим и доступным. А следовательно, переход к освоению Марса, через индустриализацию его орбиты, превращает его колонизацию из сверх затратного и экономически бессмысленного «Мегапроекта», в одно из направлений частной индустриализации космоса. Что соответственно, делает его колонизацию более реализуемой и доступной.
Колонизация Марса, через освоение его орбиты, позволяет рассчитывать на создание первой обитаемой марсианской базы в течение ближайшего десятилетия и появления на Марсе первых поселений – колоний, приблизительно через 30 – 40 лет. Примерно такие же сроки дают и государственные программы, рассчитанные на бюджетное финансирование. С той разницей, что они предусматривают создание только научных баз, сравнимых по масштабам с орбитальными станциями современности. Перехода к более широким масштабам деятельности, государственные программы не предполагают. По сравнению с планами государственных аэрокосмических ведомств, концепция освоения марса через частную около марсианскую индустриальную систему, позволяет подойти к колонизации марса, с намного меньшими затратами. Но намного более уверенно, и с расчетом на создание постоянных, автономных поселений, имеющих все шансы, на разрастание до самостоятельной марсианской экономики. Таким образом, концепция колонизации Марса, через индустриализацию его орбиты, не имеет перед собой сложно преодолимых сдерживающих факторов, и делает доступной достижение главной сверх задачи марсианского направления космонавтики. Превращение Марса в постоянное пространство обитания и деятельности человеческой цивилизации.
Возможно, для более скоординированной деятельности, в направлении освоения марса, произойдет объединение нескольких основных космических групп, как государственных, так и частных. Что будет способствовать консолидации различных космических организаций для совместной работы над общей, крупной программой.
Для участников, планирующих развитие научных марсианских программ, объединение с частниками, позволит снизить затраты на свои проекты и ускорить их реализацию. Для частников, объединение с государственными агентствами, даст возможность использовать в своих интересах ресурсы государственной научно промышленной системы. И возможно, государственное финансирование, которое сейчас еще значительно превосходит бюджеты частных космических групп.
Так же возможно взаимовыгодное объединение различных частных групп, таких «Планетарные ресурсы» - «Planetary resources» и «Индустрия глубокого космоса» - «Deep space industries», планирующих освоение астероидных ресурсов. Группа «Энергетическая компания шеклтон», предполагающая начать производство ракетного топлива из лунного грунта, но так же способная принять участие в производстве топлива и водорода на спутниках Марса. И не индустриальные, но независимые группы, с проектами марсианских баз, такие как «Марс директ», под руководством «Роберта Зубрина», «Mars one», под руководством «Баса Лансдорпа», развивающих идею полетов на марс «В один конец», и «Инпирейшн Марс» под руководством известного энтузиаста «Дениса Тито», планирующего облет Марса без посадки, на пилотируемом корабле. Возможно, к программе индустриализации марсианской орбиты, присоединяться частные ракетостроители, такие как «Спейс Икс» под руководством «Элона Маска». Или компания «Веджин галактик», занимающаяся конструированием экспериментальных туристических, суборбитальных ракетопланов, серии «Спейс шип». Но располагающая, достаточными научно промышленными мощностями, чтобы принять участие в программе индустриализации марсианской орбиты. Объединение частных космических групп, для совместной работы над крупными программами, позволит ускорить формирование мировой корпоративной системы, деятельность которой будет направлена на индустриализацию космоса.
Предложенная концепция освоения Марса, может служить реализуемой «Дорожной картой», как для привлечения ресурсов к марсианскому направлению, так и для дальнейшей колонизации этой планеты.
Николай Агапов.
|
