Elon Musk chưa bao giờ là một người giữ kế hoạch dài hạn cho riêng mình. Ngoài sự phát triển của tên lửa có thể tái sử dụng, xe điện và cách mạng hóa năng lượng mặt trời, ông cũng đã khá thành tiếng về việc thiết lập một thuộc địa trên sao Hỏa trong suốt cuộc đời mình. Mục tiêu ở đây không gì khác hơn là đảm bảo sự tồn tại của loài người bằng cách tạo ra một vị trí dự phòng của Google, và kêu gọi một số quy hoạch và kiến trúc nghiêm túc.
Những khía cạnh này và các khía cạnh khác của nhiệm vụ đề xuất của Musk với Sao Hỏa đã được phác thảo trong một bài tiểu luận có tựa đề là Làm cho loài người trở thành một loài đa hành tinh, được xuất bản trong số tháng 6 năm 2017 của tạp chí Không gian mới. Bài viết này là một bản tóm tắt của bài thuyết trình mà ông đã thực hiện tại Hội nghị thường niên lần thứ 67 của Đại hội hàng không vũ trụ quốc tế, diễn ra từ ngày 26 tháng 9, ngày 30 tháng 9 năm 2016, tại Guadalajara, Mexico.
Bài viết được sản xuất bởi Scott Hubbard, giáo sư tư vấn tại Đại học Stanford và Tổng biên tập của Không gian mới, và bao gồm tất cả các tài liệu và các slide từ bản trình bày gốc của Musk. Chứa đựng trong đó là những suy nghĩ của Musk về việc thực dân hóa sao Hỏa có thể được thực hiện trong thế kỷ này và những vấn đề nào cần được giải quyết.
Chúng bao gồm các chi phí gửi người và tải trọng lên Sao Hỏa, các chi tiết kỹ thuật của tên lửa và phương tiện sẽ thực hiện chuyến đi, và có thể phá vỡ chi phí và thời gian. Nhưng tất nhiên, ông cũng giải quyết những câu hỏi triết học quan trọng - Tại sao lại đi? và tại sao sao Hỏa?
Giải quyết câu hỏi đầu tiên này là một trong những khía cạnh quan trọng nhất của thám hiểm không gian. Hãy nhớ John F. Kennedy, biểu tượng của trò chơi Chúng tôi chọn đi đến bài diễn văn Moon Moon? Khác xa với việc chỉ là một tuyên bố về ý định, bài phát biểu này là lời biện minh của chính quyền Kennedy về tất cả thời gian, sức lực và tiền bạc mà nó đã cam kết với chương trình Apollo. Như vậy, bài phát biểu của Kennedy, nhấn mạnh trên tất cả những lý do khác tại sao mục tiêu là một cam kết cao cả.
Khi nhìn lên sao Hỏa, Musk đã đánh một giai điệu tương tự, nhấn mạnh sự sống còn và tính nhân văn cần phải mở rộng vào không gian. Như ông đã nói:
Tôi nghĩ rằng thực sự có hai con đường cơ bản. Lịch sử sẽ phân chia theo hai hướng. Một con đường là chúng ta ở lại Trái đất mãi mãi, và sau đó sẽ có một số sự kiện tuyệt chủng cuối cùng. Tôi không có một lời tiên tri về ngày tận thế ngay lập tức, nhưng cuối cùng, lịch sử cho thấy, sẽ có một số sự kiện ngày tận thế. Thay thế là trở thành một nền văn minh mang không gian và một loài đa hành tinh, mà tôi hy vọng bạn sẽ đồng ý là cách đúng đắn.
Đối với những gì làm cho sao Hỏa trở thành sự lựa chọn tự nhiên, đó là một chút khó khăn hơn. Được cho là, sao Hỏa có rất nhiều điểm tương đồng với Trái đất - do đó, tại sao nó thường được gọi là Trái đất có tên Twin Twin - khiến nó trở thành mục tiêu trêu ngươi cho nghiên cứu khoa học. Nhưng nó cũng có một số khác biệt khá rõ ràng khiến cho việc ở lại lâu dài trên bề mặt dường như ít hấp dẫn hơn. Vậy tại sao nó sẽ là sự lựa chọn tự nhiên?
Như Musk giải thích, sự gần gũi có liên quan nhiều đến nó. Chắc chắn, sao Kim ở gần Trái đất hơn, gần tới 41 triệu km (25,476,219 mi), so với 56 triệu km (3,4796,787 mi) với sao Hỏa. Nhưng môi trường thù địch của sao Kim là tài liệu tốt, và bao gồm một bầu không khí siêu dày đặc, nhiệt độ đủ nóng để làm tan chảy chì và mưa axit sunfuric! Sao Thủy quá nóng và không có không khí, và các mặt trăng của Jovian ở rất xa.
Điều này khiến chúng ta chỉ có hai lựa chọn cho tương lai gần, theo như liên quan đến Musk. Một là Mặt trăng, có khả năng sẽ có một khu định cư vĩnh viễn trên đó trong những năm tới. Trên thực tế, giữa ESA, NASA, Roscosmos và Cơ quan quản lý không gian quốc gia Chines, không thiếu kế hoạch xây dựng một tiền đồn mặt trăng, sẽ đóng vai trò là người kế thừa cho ISS.
Nhưng so với sao Hỏa, nó ít giàu tài nguyên hơn, không có bầu khí quyển và thể hiện một bước chuyển lớn về trọng lực (0.165 g so với 0,376 g) và độ dài của ngày (28 ngày so với 24,5 giờ) có liên quan. Đây là lý do lớn nhất để đến Sao Hỏa, đó là thực tế là các lựa chọn của chúng ta bị hạn chế và Sao Hỏa là giống Trái đất nhất trong tất cả các cơ thể hiện có thể truy cập được.
Hơn nữa, Musk tạo ra các khoản phụ cấp cho thực tế là những người thực dân có thể bắt đầu khởi động quá trình địa hình, để khiến nó trở nên giống Trái đất hơn theo thời gian. Như ông tuyên bố (in đậm thêm để nhấn mạnh):
Trên thực tế, hiện nay chúng ta tin rằng Sao Hỏa thời kỳ đầu rất giống Trái đất. Trên thực tế, nếu chúng ta có thể sưởi ấm Sao Hỏa, một lần nữa chúng ta sẽ có một bầu khí quyển dày và đại dương lỏng. Sao Hỏa cách Mặt trời khoảng một nửa so với Trái đất, vì vậy nó vẫn có ánh sáng mặt trời tốt. Trời hơi lạnh, nhưng chúng ta có thể sưởi ấm nó. Nó có một bầu không khí rất hữu ích, chủ yếu là CO2 với một số nitơ và argon và một vài nguyên tố vi lượng khác, có nghĩa là chúng ta có thể trồng cây trên sao Hỏa chỉ bằng cách nén khí quyển.
Sẽ rất thú vị khi ở trên Sao Hỏa bởi vì bạn sẽ có lực hấp dẫn chiếm khoảng 37% so với Trái đất, vì vậy bạn sẽ có thể nâng những vật nặng và trói buộc xung quanh. Hơn nữa, ngày rất gần với ngày Trái đất. Chúng ta chỉ cần thay đổi dân số vì hiện tại chúng ta có bảy tỷ người trên Trái đất và không có ai trên Sao Hỏa.
Đương nhiên, không có nhiệm vụ nào có thể xảy ra nếu không có phương tiện quan trọng. Để kết thúc này, Musk đã sử dụng cuộc họp IAC hàng năm để công bố các kế hoạch của công ty của mình cho Hệ thống Giao thông vận tải liên hành tinh. Một phiên bản cập nhật của Mars Thuộc địa vận tải (mà Musk bắt đầu nói đến vào năm 2012), ITS sẽ bao gồm hai thành phần chính - một tên lửa đẩy có thể tái sử dụng và Tàu vũ trụ liên hành tinh.
Quá trình lên sao Hỏa với các thành phần này bao gồm một vài bước. Đầu tiên, tàu tăng cường tên lửa và tàu vũ trụ cất cánh cùng nhau và tàu vũ trụ được đưa vào quỹ đạo. Tiếp theo, trong khi tàu vũ trụ giả định quỹ đạo đỗ xe, tàu tăng áp trở về Trái đất để được nạp lại bằng tàu chở dầu. Chiếc xe này có thiết kế giống như tàu vũ trụ, nhưng chứa các thùng nhiên liệu thay vì khu vực chở hàng.
Tàu chở dầu sau đó được phóng lên quỹ đạo bằng tàu tăng áp, nơi nó sẽ gặp tàu vũ trụ và tiếp nhiên liệu cho hành trình lên sao Hỏa. Nhìn chung, tàu chở dầu đẩy sẽ đi lên bất cứ nơi nào từ ba đến năm lần để lấp đầy các xe tăng của tàu vũ trụ khi nó đang ở trên quỹ đạo. Musk ước tính rằng thời gian quay vòng giữa vụ phóng tàu vũ trụ và phục hồi tăng cường cuối cùng có thể chỉ còn 20 phút.
Quá trình này (nếu Musk đi theo con đường của mình) sẽ mở rộng để bao gồm nhiều tàu vũ trụ thực hiện hành trình đến và đi từ Sao Hỏa cứ sau 26 tháng (khi Sao Hỏa và Trái Đất gần nhau nhất):
Cuối cùng, bạn sẽ có từ 1.000 tàu vũ trụ trở lên đang chờ trong quỹ đạo. Do đó, hạm đội thuộc địa sao Hỏa sẽ khởi hành hàng loạt. Thật hợp lý khi tải tàu vũ trụ vào quỹ đạo vì bạn đã có 2 năm để làm như vậy, và sau đó bạn có thể sử dụng thường xuyên máy tăng áp và tàu chở dầu để sử dụng lại những thứ đó thật sự nặng nề. Với tàu vũ trụ, bạn sẽ ít sử dụng lại hơn vì bạn phải xem xét nó sẽ kéo dài bao lâu sau 30 năm, có thể là 12 chuyến bay của tàu vũ trụ nhiều nhất.
Về mặt cấu trúc tên lửa, nó sẽ bao gồm bên ngoài bằng sợi carbon tiên tiến bao quanh các thùng nhiên liệu, dựa trên hệ thống điều áp tự sinh. Điều này liên quan đến nhiên liệu và oxy được khí hóa thông qua trao đổi nhiệt trong động cơ, sau đó sẽ được sử dụng để tạo áp lực cho xe tăng. Đây là một hệ thống đơn giản hơn nhiều so với những gì hiện đang được sử dụng cho tên lửa Falcon 9.
Bộ tăng áp sẽ sử dụng 42 động cơ Raptor được bố trí trong các vòng đồng tâm để tạo lực đẩy. Với 21 động cơ ở vòng ngoài, 14 động cơ ở vòng trong và 7 động cơ ở cụm trung tâm, máy tăng áp sẽ có lực đẩy ước tính là 11.793 tấn (13.000 tấn) - 128 MegaNewtons - và lực đẩy chân không là 12.714 mét tấn (14.015 tấn), hoặc 138 MN. Điều này sẽ làm cho nó trở thành tàu vũ trụ đầu tiên có thanh hiệu suất tên lửa vượt quá kích thước vật lý của tên lửa.
Đối với tàu vũ trụ, các thiết kế yêu cầu một phần điều áp ở phía trên với phần không áp suất bên dưới. Phần áp lực sẽ chứa tới 100 hành khách (nghĩ rằng Musk hy vọng cuối cùng sẽ tăng sức chứa lên 200 người mỗi chuyến), trong khi tất cả hành lý và hàng hóa cần thiết để xây dựng thuộc địa sao Hỏa sẽ được giữ trong phần không bị áp lực bên dưới.
Đối với các khoang của phi hành đoàn, Musk chắc chắn sẽ minh họa thời gian trong họ sẽ không nhàm chán, vì thời gian vận chuyển là rất lâu. Do đó, khoang phi hành đoàn hoặc khoang hành khách được thiết lập để bạn có thể thực hiện các trò chơi không trọng lực - bạn có thể nổi xung quanh, anh nói. Sẽ có phim, giảng đường, cabin và nhà hàng. Nó sẽ thực sự thú vị để đi. Bạn sẽ có một khoảng thời gian tuyệt vời!
Bên dưới cả hai phần này, bình oxy lỏng, bình nhiên liệu và động cơ tàu vũ trụ được đặt. Các động cơ, được gắn trực tiếp vào hình nón lực đẩy ở đáy, sẽ bao gồm một vòng ngoài gồm ba động cơ mực nước biển - sẽ tạo ra 361 giây xung lực cụ thể (Isp) - và một cụm bên trong gồm sáu động cơ chân không sẽ tạo ra 382s Isp.
Bề ngoài của tàu vũ trụ cũng sẽ được trang bị một bộ tản nhiệt, nó sẽ bao gồm cùng một vật liệu mà SpaceX sử dụng trên tàu vũ trụ Dragon của nó. Điều này được biết đến như là một chất khử carbon được ngâm tẩm phenol (PICA), mà SpaceX là phiên bản thứ ba của chúng. Tổng cộng, Musk ước tính Tàu vũ trụ liên hành tinh sẽ có thể vận chuyển 450 tấn hàng hóa lên sao Hỏa, tùy thuộc vào số lần tàu chở dầu có thể đổ đầy tàu.
Và, tùy thuộc vào điểm hẹn trên Trái đất-Sao Hỏa, thời gian vận chuyển có thể chỉ là 80 ngày một chiều (tính ra tốc độ 6km / giây). Nhưng với thời gian, Musk hy vọng sẽ cắt giảm xuống chỉ còn 30 ngày, điều này sẽ giúp có thể thiết lập một dân số khá lớn trên Sao Hỏa trong một khoảng thời gian tương đối ngắn. Như Musk đã chỉ ra, con số ma thuật ở đây là 1 triệu, có nghĩa là số người cần thiết để thiết lập một thuộc địa tự duy trì trên Sao Hỏa.
Ông thừa nhận rằng đây sẽ là một thách thức lớn và có thể kéo dài một thế kỷ để hoàn thành:
Nếu bạn chỉ có thể đi 2 năm một lần và nếu bạn có 100 người trên một con tàu, thì đó là 10.000 chuyến. Do đó, ít nhất 100 người trên mỗi chuyến đi là đúng thứ tự độ lớn và cuối cùng chúng tôi có thể mở rộng phần phi hành đoàn và cuối cùng lấy hơn 200 người trở lên trên mỗi chuyến bay để giảm chi phí cho mỗi người. Tuy nhiên, 10.000 chuyến bay là rất nhiều chuyến bay, vì vậy cuối cùng bạn sẽ thực sự muốn theo thứ tự 1.000 tàu. Sẽ mất một thời gian để đóng tới 1.000 tàu. Sẽ mất bao lâu để đạt đến ngưỡng triệu người đó, kể từ thời điểm con tàu đầu tiên lên Sao Hỏa có lẽ sẽ ở đâu đó trong khoảng từ 20 đến 50 điểm trên Sao Hỏa, vì vậy phải mất 40 phút 100 năm để tự hoàn thành. nền văn minh bền vững trên sao Hỏa.
Khi ITS sẵn sàng ra mắt, nó sẽ thực hiện điều đó từ Launch Pad 39A tại Trung tâm vũ trụ Kennedy ở Florida, nơi SpaceX hiện đang sử dụng để thực hiện các vụ phóng Falcon 9 từ đó. Nhưng tất nhiên, khía cạnh đáng ngại nhất của bất kỳ nỗ lực thuộc địa nào là chi phí. Hiện tại, và sử dụng các phương thức hiện tại, việc gửi lên tới 1 triệu người lên Sao Hỏa đơn giản là không hợp lý.
Sử dụng các phương pháp thời Apollo như một hòn đá tảng, Musk chỉ ra rằng chi phí để lên Sao Hỏa sẽ vào khoảng 10 tỷ đô la mỗi người - điều này xuất phát từ việc chính chương trình này có giá từ 100 đến 200 tỷ đô la (điều chỉnh theo lạm phát) và dẫn đến 12 phi hành gia đặt chân lên Mặt trăng. Đương nhiên, điều này là quá cao cho mục đích tạo ra một thuộc địa tự duy trì với dân số 1 triệu người.
Do đó, Musk tuyên bố rằng chi phí vận chuyển người lên Sao Hỏa sẽ phải được cắt giảm bởi một con số khổng lồ 5 triệu phần trăm! Musk mong muốn giảm chi phí liên quan đến các vụ phóng vũ trụ đã được biết đến và đó là lý do ông thành lập SpaceX và bắt đầu phát triển công nghệ tái sử dụng. Tuy nhiên, chi phí sẽ cần phải được hạ xuống đến mức mà một vé lên Sao Hỏa sẽ có giá tương đương với một ngôi nhà trung bình - tức là 200.000 đô la - trước khi bất kỳ chuyến đi nào đến Sao Hỏa có thể xảy ra.
Về việc làm thế nào điều này có thể được thực hiện, một số chiến lược đã được vạch ra, nhiều trong số đó là các cơ quan của Musk và không gian như NASA đã tích cực theo đuổi. Chúng bao gồm khả năng tái sử dụng đầy đủ, trong đó tất cả các giai đoạn của một tên lửa và mô-đun hàng hóa của nó (không chỉ là giai đoạn đầu tiên) sẽ phải được phục hồi và tái sử dụng. Tiếp nhiên liệu trong Orbit là phương tiện thứ hai, điều đó có nghĩa là tàu vũ trụ sẽ không phải mang theo tất cả nhiên liệu họ cần với chúng từ Trái đất.
Trên hết, sẽ phải có tùy chọn cho Sản xuất nhiên liệu trên Sao Hỏa, nơi tàu vũ trụ sẽ có thể tiếp nhiên liệu trên Sao Hỏa để thực hiện chuyến trở về. Khái niệm này đã được khám phá trong quá khứ cho các nhiệm vụ mặt trăng và sao Hỏa. Và trong trường hợp Mars Mars, sự hiện diện của CO² trong khí quyển và đông lạnh, và nước trong cả đất và các tảng băng cực, có nghĩa là tất cả nhiên liệu metan, oxy và hydro đều có thể được sản xuất.
Cuối cùng, có câu hỏi về loại nhiên liệu nào là tốt nhất. Khi nó đứng, có những lựa chọn cơ bản khi nói đến - dầu hỏa (nhiên liệu tên lửa), hydro và metan. Tất cả những ưu điểm này đều có những ưu điểm nhất định và có thể được sản xuất tại chỗ trên Sao Hỏa. Nhưng dựa trên sự cố về lợi ích chi phí, Musk tuyên bố rằng khí mê-tan sẽ là chất đẩy hiệu quả nhất về mặt chi phí.
Như mọi khi, Musk cũng đưa ra vấn đề về thời gian và các bước tiếp theo. Điều này bao gồm một loạt các thành tựu SpaceX, trong thập kỷ rưỡi qua, tiếp theo là một phác thảo về những gì ông hy vọng sẽ thấy công ty của mình làm trong những năm và thập kỷ tới.
Chúng bao gồm sự phát triển của Tàu vũ trụ liên hành tinh đầu tiên trong khoảng bốn năm, sau đó sẽ là các chuyến bay thử nghiệm dưới lớp vỏ. Ông thậm chí còn gợi ý làm thế nào tàu vũ trụ có thể có các ứng dụng thương mại, được sử dụng để vận chuyển hàng hóa nhanh chóng trên khắp thế giới. Đối với sự phát triển của booster, ông chỉ ra rằng đây sẽ là một quá trình tương đối đơn giản vì nó đơn giản chỉ liên quan đến việc tăng quy mô cho booster 9 Falcon hiện có.
Ngoài ra, ông ước tính rằng (giả sử mọi việc suôn sẻ) một khung thời gian mười năm sẽ đủ để kết hợp tất cả các thành phần lại với nhau để nó hoạt động để đưa mọi người lên sao Hỏa. Cuối cùng, nhưng không kém phần quan trọng, anh đưa ra một vài cái nhìn thoáng qua về những gì có thể đạt được với ITS ngoài Sao Hỏa. Đúng như tên gọi, Musk đang hy vọng sẽ thực hiện các nhiệm vụ đến điểm đến khác trong Hệ Mặt Trời một ngày nào đó.
Với các cơ hội để sản xuất nhiên liệu tại chỗ (nhờ sự phong phú của băng nước), các mặt trăng của cả Sao Mộc và Sao Thổ được đề cập là điểm đến có thể. Nhưng ngoài các mặt trăng như Europa, Enceladus và Titan (tất cả đều được đề cập), thậm chí các điểm đến trong khu vực xuyên sao Hải Vương của Hệ Mặt trời đã được chỉ ra là một khả năng.
Cho rằng Sao Diêm Vương cũng có rất nhiều băng nước trên bề mặt của nó, Musk tuyên bố rằng một kho chứa nhiên liệu có thể được xây dựng ở đây để phục vụ các nhiệm vụ cho Vành đai Kuiper và Đám mây Oort. Tôi không khuyến nghị điều này cho các chuyến đi giữa các vì sao, anh ấy thừa nhận, nhưng hệ thống cơ bản này đã cung cấp cho chúng tôi các trạm làm đầy dọc theo đường đi có nghĩa là truy cập đầy đủ vào toàn bộ hệ mặt trời lớn hơn.
Việc xuất bản bài báo này, nhiều tháng sau khi Musk trình bày chi tiết về kế hoạch của mình cho cuộc họp IAC hàng năm, đã tự nhiên tạo ra cả sự tán thành và sự hoài nghi. Trong khi có những người sẽ đặt câu hỏi về các mốc thời gian của Musk và khả năng đưa ra các đề xuất trong đó, thì những người khác lại coi đây là một bước quan trọng trong việc thực hiện mong muốn từ lâu của Musk về việc nhìn thấy sự xâm chiếm của Sao Hỏa trong thế kỷ này.
Đối với Scott Hubbard, đây là một đóng góp quý giá cho lịch sử thám hiểm không gian, thứ mà các thế hệ tương lai sẽ có thể truy cập để họ có thể lập biểu đồ lịch sử thám hiểm sao Hỏa - giống như cách các tài liệu lưu trữ của NASA được sử dụng để nghiên cứu lịch sử của cuộc đổ bộ Mặt trăng. Như ông nhận xét:
Theo quan điểm của tôi, xuất bản bài báo này không chỉ là cơ hội cho cộng đồng không gian đọc được tầm nhìn SpaceX in với tất cả các biểu đồ trong bối cảnh, mà còn đóng vai trò là tài liệu lưu trữ có giá trị cho các nghiên cứu và lập kế hoạch trong tương lai. Mục tiêu của tôi là biến Không gian mới thành diễn đàn để xuất bản các khái niệm khám phá tiểu thuyết - đặc biệt là các đề xuất một con đường khởi nghiệp cho con người du hành vào không gian sâu.
Elon Musk không xa lạ gì khi nghĩ lớn và mơ lớn. Và trong khi nhiều đề xuất của anh ấy trong quá khứ không xuất hiện trong khung thời gian anh ấy chỉ định ban đầu, không ai có thể nghi ngờ rằng anh ấy đã đưa ra cho đến nay. Sẽ rất thú vị để xem liệu anh ta có thể lấy công ty mà anh ta thành lập 15 năm trước với mục đích thúc đẩy việc thám hiểm sao Hỏa hay không và sử dụng nó để lãnh đạo một nỗ lực thuộc địa!
Cập nhật: Musk đã gửi lời cảm ơn tới Hubbard cho ấn phẩm này và đã chỉ ra rằng sẽ có một số thay đổi lớn đối với kế hoạch sắp ra mắt.
Và hãy chắc chắn xem video này của bài phát biểu đầy đủ của Musk, tại cuộc họp thường niên lần thứ 67 của IAC, với sự giúp đỡ của SpaceX:
