Kolonie auf dem Mars - wie realistisch ist das?

In früheren Artikeln haben wir uns bereits mit kosmischen Geschwindigkeiten, dem Obert-Effekt und der Tsiolkovsky-Formel befasst, und in diesem Artikel werden wir das Mondprogramm mit der Kolonisierung des Mars vergleichen und wie realistisch es ist, Menschenaffen überhaupt zum Mars zu schicken.



Übrigens, kürzlich, Elon Mars, kündigte unser Moschus an, dass er sein ganzes Geld für die Kolonisierung des Mars ausgeben werde (188 Milliarden US-Dollar). Das Geld anderer Leute zu zählen ist natürlich nicht anständig, aber keine Sorge - ich werde die ganze Drecksarbeit für Sie erledigen.



Wie viele Mondprogramme gibt es heute? 188 Milliarden Dollar?



Für das gesamte Mondprogramm gaben die Vereinigten Staaten 25,4 Milliarden (über 10 Jahre) aus. 1970 beliefen sich alle Ausgaben der US-Regierung auf ~ 200 Milliarden (pro Jahr). Jene. Das Mondprogramm kostete 1 Jahr lang ~ 12% der gesamten US-Ausgaben.

Zustand Das US-Budget im Jahr 2019 betrug ~ 3.000 Milliarden, und 13% sind 390 Milliarden. Elon Musks Vermögen beträgt 188 Milliarden, d.h. - Elon Musk hat heute ~ 48% dessen, was die Vereinigten Staaten für das gesamte Mondprogramm ausgegeben haben.



Es stellt sich heraus, dass Elon Musk 6 Personen zum Mond und zurück bringen kann? - Natürlich nicht, das Starten und Steuern einer Rakete in den 60er Jahren und heute sind völlig andere Dinge. Ein Start der Saturn 5-Rakete kostete ungefähr eine Milliarde Dollar und machte 0,5% der gesamten Staatsausgaben für das Jahr aus.



Heute gibt es keine derart schweren Raketen, aber wenn wir die Masse dumm vergleichen, dann wog Saturn 5 zu Beginn 3000 Tonnen und Faclon 9 550 Tonnen, d.h. 1 Saturn = 6 Falke. Der Start von Falcon kostet 62 Millionen * 6 = 372 Millionen, auch ohne Berücksichtigung der Inflation ist der Start von Fracht in die Umlaufbahn dreimal billiger geworden.



Im Mondprogramm betrug der Preis für Raketen nur 40%, der Rest der Kosten sind lebenserhaltende Technologien usw., aber in diesem Artikel werde ich hauptsächlich die Masse der Raketen selbst, den Treibstoff und die Nutzlast berücksichtigen.

Wie viel Masse können Sie in 188 Milliarden auf den Mars bringen? Dollar?

Elon Musk hat uns 188 Milliarden versprochen, aber wir werden ihm 2 Milliarden für den Ruhestand überlassen. 186 Milliarden sind 3.000 Falcon-Raketen, 1 Rakete bringt 22,8 Tonnen zu LEO = beschleunigt sie auf 7,9 km / s und kann 4.040 kg in die Erd-Mars-Übergangsbahn schicken. Um zum Mars zu gelangen, benötigen Sie eine Geschwindigkeit von 11,6 km / s = Wenn Sie also um 3,7 km / s (11,6-7,9) beschleunigen, wird die Nutzlast um das 22,8 / 4,04 = 5,6435-fache reduziert. Wir werden mit einer Geschwindigkeit von ~ 5,7 km / s zum Mars fliegen, und der Mars hat eine sehr verdünnte Atmosphäre, auf der Sie langsamer fahren können. Bei der ersten "Berührung" müssen wir um ~ 700 m / s verlangsamen (bis zur zweiten kosmischen Geschwindigkeit = 5,03 km / s), wir werden in die Umlaufbahn des Mars eintreten und in der Lage sein, jede Umdrehung um ihn herum zu verlangsamen 3,55 km / s (1. CS), bei einer niedrigeren Geschwindigkeit verlassen wir bereits die Umlaufbahn und beginnen an die Oberfläche zu "fallen".Natürlich können wir beim Absenken noch ein paar km / s fallen lassen - gegen die Atmosphäre bremsen, aber nehmen wir die vorherige Zahl = 3,7 km / s - das heißt, wir werden mit Motoren von 3,7 km / s auf Null bremsen. Dies bedeutet, dass die Masse der Nutzlast erneut um das 5,6435-fache = 4040 / 5,6435 = ~ 716 kg abnimmt



Wir haben 3.000 Raketen = 2.148.000 kg = 2.148 Tonnen. Ist es viel oder wenig? Nun, das sind 596 Traktoren (je 3,6 Tonnen) - das ist anständig. (Außerdem haben wir sehr früh angefangen, mit Motoren zu verlangsamen, und tatsächlich kann die Nutzlast 2-3 mal größer sein).

Wie viele Affen sind in 596 Traktoren?

Der Weg zum Mars ist nicht kurz (400 Millionen km) und nicht schnell (270 Tage), und es wird eine Transportstation benötigt, die natürlich sehr teuer ist, aber nur einmal gebaut werden muss. Zum Beispiel flogen 3 Personen zum Mond und nur 2 stiegen an die Oberfläche ab, eine blieb im Kommandomodul in der Umlaufbahn des Mondes. Und natürlich kann das auch mit dem Mars gemacht werden, die Transportstation muss nicht auf dem Mars gepflanzt werden, aber sie kann in die Umlaufbahn der Sonne geworfen werden, in 5-6 Jahren wird sie wieder in der Nähe der Erde fliegen und es kann sein wiederverwendet. Sie muss nur "aufholen", die Rakete parken und bequem zum Mars fliegen, und der zweite Flug zum Mars für einen Mann kostet viel weniger.



Aber das erste Mal muss es noch gebaut werden. Wir haben 3.000 Raketen, teilen wir sie in Transport / Ausrüstung für den Mars / lebende Masse für den Mars auf. 1 Rakete startet 4,04 Tonnen in die Erd-Mars-Umlaufbahn, 1000 Raketen = 4040 Tonnen (dies ist die Masse von 10 ISS). Aber wir brauchen immer noch Essen. Um in der Business Class zum Mars zu reisen, benötigt eine Person täglich 20 kg Vorräte (Nahrung + Wasser + Sauerstoff) 20 * 270 = 5,4 Tonnen. Während des Fluges frisst eine Person 1,5 Traktoren. Einerseits gibt es viel, andererseits kostet die Versorgung etwa 80 Millionen US-Dollar pro Person (und dies ohne Verarbeitung und ohne Berücksichtigung der Tatsache, dass die Ernte in 270 Tagen zweimal geerntet werden kann ). Und die Gesamtmasse entspricht der von 10 ISS - 40 Personen können sicher geschickt werden. 220 Tonnen Vorräte und 3.820 Tonnen Station. Auf der ISS besteht die Besatzung aus 5-6 Personen, und hier sind 4 Personen auf der ISS.Gleichzeitig fliegen noch 8.080 Tonnen für den Mars in der Nähe, und sie können nicht nur von der Sonnenstrahlung, sondern auch von der gesamten Galaxie im Allgemeinen abgedeckt werden. Gleichzeitig werden 716 Tonnen Ausrüstung und 716 Tonnen "Lebendgewicht" zum Mars absteigen.

Ist es möglich, aus 716 Tonnen "Ausrüstung" eine Kolonie zu bauen?

Es ist unwahrscheinlich, dass dies als Kolonie bezeichnet werden kann - eher als Kindergarten. Keine komplexe Produktion wird aus einer solchen Masse heraus funktionieren, und wenn das Klebeband ausgeht (oder, Gott bewahre, das blaue Klebeband), müssen sie von der Erde bestellt werden. Es ist jedoch durchaus möglich, eine biologisch autarke Kolonie aufzubauen. Beim allerersten Atom-U-Boot wog ein Kernreaktor 35 Tonnen und erzeugte eine Leistung von 10 Megawatt.







Und 10 MW sind 120 Traktoren, die gleichzeitig arbeiten, und diese Energie reicht nicht nur für die Lebenserhaltung aus, sondern es bleibt auch noch für den Betrieb von Geräten zum Bauen oder Ausgraben von Gegenständen unter der Erde des Mars übrig - und das alles für 48% dessen, was vor 50 Jahren für das Mondprogramm ausgegeben wurde. Obwohl dies der Preis der Raketen selbst ist, ohne Technologie. Andererseits haben wir den Verbrauch ohne Recycling mit 5,4 Tonnen pro Person (20 kg pro Tag) gezählt - welche anderen Technologien fehlen? Kühlschrank?



Um ehrlich zu sein, schockierten mich diese Zahlen ein wenig - früher schien es mir, dass die Kolonie auf dem Mars etwas auf der Höhe der ägyptischen Pyramiden war - ein Grab für die Pharaonen, aber tatsächlich wurden Raketen viel billiger. Wenn Sie diese gesamte Expedition in 40 Personen aufteilen, erhalten Sie 4,5 Milliarden pro Person. Es ist natürlich ein bisschen teuer, aber es ist weit entfernt von ägyptischen Pharaonen und es ist kein Grab - es sind 1.500 Tonnen und die Masse des Reaktors beträgt 35 Tonnen, +30 Traktoren = 100 Tonnen, +300 Tonnen Vorräte pro Jahr für 40 Menschen und es sind noch tausend Tonnen übrig - das reicht für den Bau von Häusern, Minen, Bauernhöfen, Straßen. Das Essen für den Flug kostet 80 Millionen, und um weitere 10 Tonnen Fracht zum Mars zu bringen, benötigen Sie weitere ~ 900 Millionen - sogar eine Milliarde reicht aus, um zum Mars zu gelangen.

Ente kann alles zum Mond schicken?

Es ist viel teurer, Menschen zum Mars als zum Mond zu ziehen, aber die Situation mit Fracht ist völlig anders. Um den Mond zu erreichen, benötigen Sie eine Startgeschwindigkeit von 11,1 km / s und zum Erreichen des Mars 11,6 - nur 0,5 km / s mehr. Wenn wir uns dem Mond nähern, beträgt unsere Geschwindigkeit ~ 2,6 km / s und alles muss von den Motoren gelöscht werden. Und wenn man sich dem Mars nähert, 5,7 km / s, aber es hat eine Atmosphäre und der größte Teil der Geschwindigkeit kann darüber gelöscht werden. Und die Beschleunigung ist sehr teuer (wie wir zu Beginn dachten, 3,7 km / s verbrennen ~ 85% der Raketenmasse). Wenn wir gegen die Atmosphäre mindestens bis zu 1 km / s abbremsen können, beträgt die Nutzlast das Zweifache größer als bei der Landung zum Mond.



Es ist schwieriger, vom Mars zurückzukehren (Sie benötigen 5,7 km / s), aber auf dem Mars ist es einfacher, die Kraftstoffproduktion selbst aufzubauen, und bei der Landung von Fracht hat der Mars einen großen Vorteil gegenüber dem Mond. Und am Ende - nun, ein Affe wird 1,5 Traktoren verschlingen, na ja, er schnüffelt eine halbe Tonne Sauerstoff aus dem Kraftstofftank, aber eine Kolonie kann immer noch nicht aus zwei Traktoren aufgebaut werden, und es sollte zehnmal mehr davon geben - die Das Lebendgewicht beträgt in jedem Fall nur wenige Prozent der Masse der Ausrüstung. Daher wird der Verlust von 1-2 Traktoren ihre Bevölkerung in keiner Weise beeinträchtigen - sie werden nicht daran aussterben und werden nicht einmal etwas bemerken. Trotzdem werden die Einsparungen bei der Landeausrüstung auf dem Mars die Kosten für den Transport von Menschen im Vergleich zum Mond um ein Vielfaches übersteigen.



Ehrlich gesagt war ich selbst sehr überrascht, als ich es selbst herausfand. Früher dachte ich: - Sie werden maximal 2-3 Affen schicken und 50 Jahre lang wieder vergessen (oder vielleicht werden sie in Hollywood dumm entfernt, obwohl. .. Ich würde gerne eine Serie mit einem Budget von mindestens 300 Milliarden USD sehen (wie 1200 Avatare !!!))





aber es stellte sich als ganz anders heraus. Der Preis für Raketen ist sehr stark gesunken, und selbst eine Person, selbst die reichsten, kann 1.500 Tonnen auf einen anderen Planeten senden. Und wenn wir uns vorstellen, dass China, die EU und Indien das Budget des Mondprogramms (10% des Jahresbudgets) ausgeben und auch die Massenproduktion berücksichtigen werden, die auf jeden Fall die Kosten für Raketen um ein Vielfaches senken wird, Dann können Sie tatsächlich Hunderttausende Tonnen Fracht auf einen anderen Planeten schicken und mehrere Städte mit Tausenden von Einwohnern bauen.

- ?

Wozu? - Diese Frage bleibt natürlich offen. Obwohl ich bereits im letzten Artikel über einen Gravitationsmotor geschrieben habe, der in der Umlaufbahn des Jupiter aus jedem Steinschlag 1.800 MJ * kg (wie 60 kg Benzin) produzieren kann, hat er eine minimale Strukturmasse von mehr als einer Million Tonnen und kann nicht so sehr aus der Erde herausgezogen werden. Aber hier möchte ich Ihre Aufmerksamkeit auf etwas anderes lenken: - die Tatsache, dass das Öl bald ausgehen wird und ohne Öl es unmöglich sein wird, etwas in die Erdumlaufbahn zu bringen !! ! Kern- / Ionen-Triebwerke, Sonnensegel und andere fantastische Triebwerke haben einen extrem geringen Schub und können die Erdbeschleunigung nicht überwinden. Sie beginnen erst zu arbeiten, nachdem sie die minimale Erdumlaufbahn erreicht haben. Und ohne Öl kann uns nichts von der Erde losreißen - Heptyl, Hydrazin, Methan - all dies sind Ölderivate,oder besser gesagt, dies ist ein riesiges Erbe, das wir von den Dinosauriern geerbt haben - und es wird bald enden. Und in der Tat, wenn wir in den nächsten 20 bis 30 Jahren nichts kolonisieren, werden wir niemals etwas kolonisieren, wir werden Affen bleiben - eine Zivilisation eines Planeten ...



In den folgenden Artikeln werden wir darüber sprechen, was zuerst kolonisiert werden muss und wie Flüge zwischen Planeten 10-15 mal billiger gemacht werden können.





Ein Artikel über einen Gravitationsgenerator, der fantastische 7.000 Aufrufe hatte.



Manchmal bin ich zwischen Staaten weder lebendig noch tot - ich kollabiere beim Zucken .