Сверхбольшая ракета Starship SpaceX и будущее галактических исследований
Я очень благодарна, что все вы сегодня здесь, потому что я сильно взволнована тем, о чем хочу вам рассказать: мы стоим на пороге грандиозных космических открытий. Будущее космических исследований не похоже ни на что из того, что мы делали раньше, и его сложно даже представить.
Что ж, почему это так. Мы исследуем космос с 1950-х, что изменилось теперь? Впервые мы хотим использовать сверхбольшой космический корабль для путешествий по солнечной системе. Это Starship, изобретенный компанией SpaceX. Этот аппарат сможет перевозить бОльший вес – или полезный груз, имеет бОльшую мощность, и может запускаться снова и снова, и снова – больше, чем любой другой космический корабль когда-либо спроектированный или построенный за всю историю.
Starship и его Сверхтяжелый ускоритель представляют собой многоразовую транспортировочную систему. Это значит, что вам не нужно строить новый аппарат каждый раз, как вы собираетесь лететь. Ценность заключается в сокращении издержек каждого полета и возможности летать чаще. Исторически ракеты использовались только один раз, и на этом все. Но если задуматься, стали бы вы строить самолет, чтобы слетать на нем один раз, а потом выбросить? Вероятно, нет, это глупо, потому что стоимость каждого полета была бы слишком высокой, и вы не стали бы летать часто, верно? Давайте посмотрим на это в недалекой перспективе. Вспомните о последнем вездеходе, который мы только что отправили на Марс. Это потрясающая миссия; он до сих пор находится на Марсе и собирает огромное количество данных. Расходы на запуск этой миссии составили 243 миллиона долларов. Получается, что около 100 000 долларов за фунт стоит запуск этого вездехода. И это то, что мы имеем сегодня. SpaceX ставит себе целью снизить расходы на запуск Starshipа до порядка двух миллионов долларов. И это значит, что запуск того же самого марсового вездехода обойдется в 900 долларов за фунт. 100 000 долларов против 900. Большая разница. И на самом деле, возможно, это будет еще дешевле, потому что можно поместить около 100 вездеходов в один Starship, настолько он большой. Это по-настоящему невероятно.
Мы можем говорить не только о SpaceX. Множество коммерческих компаний строят новые ракеты всевозможных размеров для самых разнообразных целей. И это потрясающе, потому что помогает открывать космос для большего числа людей. Вы видите изображение современных ракет в сравнении со сверхтяжелой ракетой NASA Сатурн-5. Сатурн-5 – это ракета, которая доставляла астронавтов на Луну в 60-х и 70-х. В последний раз Сатурн-5 был запущен в 1973. Открою секрет: я тогда еще даже не родилась, и я считаю это ужасно неправильным, потому что более мощной ракеты с того времени не было. Поэтому я хочу подчеркнуть, что изменения, о которых мы говорим сегодня, нельзя назвать очередным этапом, небольшим достижением в строительстве ракет и космических кораблей. Это, по-настоящему, трансформационные технологии, которые дают нам принципиально новые возможности и меняют парадигму исследований космоса. И вот что действительно должно произойти: мы перейдем от подходов, которые используем сейчас, и которые предполагают, как правило, более специализированные, единовременные, уникальные миссии к более массовым, широкомасштабным операциям в космосе. Причиной того, что мы в значительной степени освобождаемся от серьезных традиционных ограничений по массе и расходам, стало то, что мы работаем в аэрокосмической отрасли на протяжении десятилетий.
Теперь есть аппарат, который действительно может изменить наше представление об исследованиях и строении космоса, и это Starship. Вся система спроектирована таким образом, что она даже более мощная, чем Сатурн-5. Только один Starship может доставлять более 100 метрических тонн груза на орбиту Земли, поверхность Луны, поверхность Марса и дальше. 100 метрических тонн груза. Это же безумие. Это невероятное число, которое еще недавно мы даже не обсуждали, потому что в космических перевозках мы всегда старались сократить вес, не так ли? Уменьшали компоненты, максимально облегчали оборудование из-за ограничений по весу и стоимости. А сейчас на самом деле мы столкнулись с противоположной проблемой, когда мы должны понять, чем же заполнить 100 метрических тонн грузовой емкости? Серьезно, что мы хотим отправлять? Это должно быть что-то грандиозное, и это грандиозная задача для решения.
Как же можно отправить такое немыслимое количество груза в солнечную систему? Starship может без проблем пополнять в космосе свои топливные баки метаном и кислородом. Чтобы все заработало, вы запускаете свой первый Starship. Наполняете его тем грузом, который хотите отправить куда бы то ни было в солнечной системе. И запускаете это все на орбиту. Затем вы запускаете следующий Starship, который можно назвать заправщиком, потому что по сути это просто другой Starship, но наполненный топливом. Затем эти два аппарата встречаются и стыкуются на околоземной орбите. И танкер заправляет топливные баки вашего Starship. То есть по сути что мы делаем: заправляем газовые баки прежде, чем отправиться в большое далекое путешествие. Именно таким способом можно отправлять большие объемы грузов в солнечную систему.
Это важно, потому что Земля представляет собой большой гравитационный колодец. Нужно слишком много энергии, и, как следствие, слишком много топлива только для того, чтобы оторваться от поверхности Земли. Поэтому, заправляя баки в космосе, мы, по сути, перезагружаем ракетное уравнение на орбите, после чего можем отправлять грузы туда, куда это необходимо. Это фантастика. Итак, у нас есть эта новая возможность, и так мы ее достигаем, но дальше я хотела бы перейти к по-настоящему впечатляющей части: как мы хотим ее использовать?
Представьте. Ученые, включая меня, долгое время интересовались возможностью жизни на Европе. В недрах Европы есть соленый жидкий водяной океан, и мы хотели бы узнать, может ли там существовать жизнь. В рамках современных стратегий исследований – уже сейчас в разработке миссия по изучению Европы, предполагающая выход на орбиту Юпитера, облет вокруг Европы и удаленное измерение Луны и ее океана. Но что дальше? Я предвижу, что в будущем для изучения океана Европы мы погрузим в него подводные лодки. Будем изучать океан изнутри и целенаправленно искать признаки жизни. И в то же время мы должны отправить подводные лодки на Энцелад. Энцелад – это спутник Сатурна. Это удивительно. В его недрах тоже есть соленый жидкий водяной океан – мы видели ледяные гейзеры, выходящие в районе его южной полярной области. И речь не только об Европе и Энцеладе. Внешняя область солнечной системы наполнена мирами океанов. Наше ключевое знание о жизни на Земле, которая, кстати, тоже является миром океана – то, что любая жизнь нуждается в воде. Поэтому мы задаемся вопросом: может ли существовать жизнь также и в тех других океанах?
Есть и другие возможности. Давайте обратимся к астрономии и астрофизике. Вы видите красивую фотографию с телескопа Хаббл в созвездии Ориона. Это туманность: область, в которой рождаются новые звезды. И для того, чтобы понять эти процессы во вселенной, нам нужны большие телескопы в космосе, которые отправляли бы нам такого рода данные. Теперь мы можем поместить телескоп в три раза большего диаметра, чем Хаббл, в Starship. И даже несколько таких очень больших телескопов. И это важно, потому что для телескопов размер имеет значение, не так ли? Телескоп похож на ковш, собирающий свет, и мы хотим зачерпнуть так много фотонов, как только возможно, чтобы увидеть тусклые объекты или те, которые находятся далеко. Телескоп – это машина времени. Чем дальше находится объект, тем он старше, потому что требуется определенное количество времени для того, чтобы свет прошел путь от этого объекта до вашего глаза, так? Поэтому это и называется скоростью света. Таким образом, с помощью этих больших телескопов мы можем задаваться такими научными вопросами как: исследование экзопланет и планет вокруг других звезд, понимание процессов образования звезд и планетных систем… взгляд в прошлое на космический рассвет – начало времен, и фундаментальное понимание нашего собственного места во вселенной.
Но дело не только в размерах телескопов. Мы также можем сократить издержки. Космический телескоп James Webb – JWST – фантастический прибор, удивительный. Телескоп достаточно большой, поэтому он не входит ни в один из существующих космических аппаратов. Его необходимо складывать, как кусочки оригами, чтобы вместить в ракету. Поэтому, если бы у нас были бОльшие аппараты, которые могут перевозить бОльшие телескопы, мы уже могли бы отправлять их полностью собранными, верно? Не было бы необходимости в их сборке в космосе.
Знания, которые можно получить, поразительны, но это больше, чем знания. Это также и исследование. Потому что в первый раз в истории нашей планеты – а это немногим больше четырех с половиной миллиардов лет – мы на пороге научной и технической возможности отправить людей для строительства будущего за пределами нашей родной планеты. Как, например, мы планируем сделать это на Марсе? Первое что нам нужно – отправить на Марс беспилотные Starshipы. То есть мы должны убедиться, что можем безопасно посадить эти аппараты прежде, чем мы отправим людей на них. Но мы используем эту поразительную грузовую емкость Starshipов, чтобы отправить все необходимое, что понадобится для длительного присутствия человека на Марсе. И мы хотим начать с того, что называем ISRU: использование ресурсов на месте. В целом это означает проживание за счет территории. Потому что если мы хотим сделать присутствие на Марсе самодостаточным, мы не можем зависеть от Земли, не так ли? Мы не можем перевозить все необходимое с Земли на Марс постоянно. Подумайте, проживание за счет локальных ресурсов было ключевым фактором выживания человечества с самого момента его появления. Наши предки на протяжении тысячелетий учились использовать локальные ресурсы для того, чтобы, например, создавать орудия труда, выращивать еду и производить энергию. Можно сказать, нам повезло. Мы живем на достаточно удобной планете сейчас. Поэтому все мы сегодня и здесь: у нас есть все, что нам нужно. Но о Марсе этого сказать нельзя. И он неумолим. Если у вас закончится еда или топливо, или кислород, вы умрете. Поэтому мы должны проявить все свое благоразумие при создании ISRU на Марсе. И мы хотим начать с использования льда в качестве ресурса.
Мы знаем, что на Марсе есть много льда. Есть подземный лед, есть ледники, покрывающие горы – достаточно льда, чтобы мы им воспользовались. Как правило, когда говорят об отправке людей на Марс, имеют ввиду отправку нескольких человек и, возможно, небольшого вездехода, на котором они могли бы объехать и обследовать небольшой участок. Но Starship настолько универсален, что сейчас мы можем говорить об отправке тяжелой строительной техники и создании необходимой инфраструктуры для широкомасштабного присутствия на Марсе. Я говорю о самосвалах и эскалаторах, и больших буровых установках – все, что может нам понадобиться для ISRU и далее.
И еще одна вещь, которой нам предстоит заняться до прибытия людей – это поиск жизни на Марсе. Это задача науки наивысшего приоритета. Есть ли жизнь на Марсе? Мы должны проявить должную осмотрительность и убедиться, что место назначения безопасно для прибытия, жизни и работы людей.
Как только мы завершим все подготовительные роботизированные мероприятия, тогда люди смогут прилетать. И тогда мы сможем начать строительство базы и двигаться к цивилизации на Марсе. Только представьте это на секунду. Можно сказать, там появятся настоящие Марсиане, несмотря на то, что они будут людьми, такими же, как мы с вами. И мы можем не ограничиваться только Марсом, потому что с развитием возможности отправлять людей в солнечную систему, мы сможем по-настоящему задаваться такими вопросами как: одни ли мы во вселенной, и может ли человечество процветать за пределами планеты?
Таким образом, возможности, которые предоставляются нам этими сверхбольшими космическими кораблями, по-настоящему, беспрецедентны, и их нельзя сравнить ни с чем из того, что мы имели раньше. Они полностью меняют парадигму исследований космоса. Вся история нашей планеты достигнет своей кульминации именно сейчас. Я считаю, мы живем в удивительное время, потому что то, что мы собираемся сделать дальше, навсегда изменит курс человеческой истории. Сейчас самое время воспользоваться возможностью и расширить присутствие человека на весь космос.