Как менялись марсианские планы SpaceX

Как менялись марсианские планы SpaceX, какую роль в них играет NASA и где может состояться первая высадка людей на Марсе?

В сети периодически можно встретить мнение, что SpaceX много говорит о пилотируемых марсианских исследованиях, но не делает в этом направлении практически ничего. Так ли это? Давайте разбираться...

В рамках подготовки пилотируемой миссии к Марсу при администрации Барака Обамы, NASA в 2013 году приняло решение о разработке технологии реактивного торможения на сверхзвуковых скоростях, что было критически важным для посадки на Марсе таких больших объектов, как пилотируемые корабли. Согласно их планам, на это должно было уйти $65 млн в течении 3 лет. Однако проходившие в то же время попытки посадок первых ступеней ракеты-носителя Falcon 9, проводились в практически в точно таких же условиях, и SpaceX согласилось поделиться этими данными с NASA, что в итоге позволило им сократить расходы на эту программу до величины менее $10 млн.

«Красный дракон»

NASA не осталось в долгу, и в июле 2016 года согласилось об участии в проекте Red Dragon, предусматривавшем отправку модифицированного корабля Crew Dragon на Марс. По оценке NASA, эта программа должна была обойтись SpaceX в сумму около $300 млн до первой беспилотной посадки. И NASA планировало в течении 4 лет вложить в проект около 10% от этой суммы (точнее $32 млн) в формате без прямого обмена денежными средствами: расходы NASA должны были приходиться в основном на оплату работы их специалистов над технической экспертизой проекта, поиском подходящих мест для посадки, экспертизы планетарной защиты, а также оплату работы Сети дальней космической связи (DSN) NASA, которая была нужна для обеспечением связи с Red Dragon во время перелёта, посадки и его миссии на Марсе.

В обмен на это, как и в прошлый раз, SpaceX обязалась предоставить NASA полученные в процессе посадок данные. Кроме этого NASA рассматривались возможность испытания на Red Dragon технологий ISRU (использования местных ресурсов), таких как получение питьевой воды из приповерхностного марсианского льда, получение уже из него кислорода и водорода посредством электролиза, а также получение из них и атмосферного углекислого газа метан-кислородного топлива посредством реакции Сабатье (получение кислорода из атмосферного углекислого газа NASA также планировалось, но этот эксперимент уже был зарезервирован для марсохода Perseverance, который должен прибыть к Марсу в феврале будущего года). Однако NASA указывало, что к агрессивному расписанию SpaceX, с отправлением корабля уже в пусковое окно 2018 года, их эксперименты вряд ли были бы готовы.

Поиск цели

На презентации 18 марта 2017 года главный инженер по марсианским разработкам SpaceX Пол Вустер (Paul Wooster) сообщил, что фирма, работая совместно с учёными Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA над миссией по исследованию Марса и доставки с него образцов, подобрало несколько потенциальных мест для посадки, один из которых выглядит особенно многообещающим. Одним из главных критериев по подбору мест была близость к экватору, которая позволяла получить от солнечных батарей максимальную выработку электричества и обеспечить лучший температурный режим для оборудования.

«Вероятно трудно найти это совместно со льдом», – признавал Вустер, поэтому основное внимание было уделено четёрым местам в широтах до 40 градусов к северу от экватора. Три из них – Deuteronilus Mensae, горы Флегра (Phlegra Montes) и равнина Утопия (Utopia Planitia) – выглядели привлекательно на камере среднего разрешения спутника MRO (в 2016 году регион в области Deuteronilus Mensae с координатами 39,1 с.ш. и 23,1 в.д. был даже признан американскими учёными самым перспективным для первой пилотируемой экспедиции NASA). Но в итоге на камере высокого разрешения HiRISE того же спутника MRO все 3 области оказались слишком каменистыми.

«Команда JPL обнаружила, что, хотя области и выглядят очень плоскими и ровными на среднем разрешении, на снимках HiRISE они довольно каменисты», – сказал Пол. «Это неудачно с точки зрения возможностей в этих областях».

Таким образом на первую роль вышел четвёртый регион – равнина Аркадия (Arcadia Planita), которая выглядела намного более перспективной на снимках высокого разрешения. «То, что они нашли – это в основном несколько камней или их полное отсутствие, и полигональный ландшафт, который, по их мнению, очень похож на то, что было обнаружено вокруг “Феникса”», – сказал он, имея ввиду миссию NASA, которая приземлилась 25 мая 2008 года в регионе возле северного полюса Марса.

По словам Вустера, это место представляет особый интерес для SpaceX в плане создания долгосрочного поселения на Марсе. Но он не исключил и того, что компания может отправить Red Dragon в другие регионы Марса, чтобы удовлетворить потребности других клиентов.

«Мы вполне открыты для использования этой платформы для доставки различных полезных грузов и в другие регионы», – сказал он. «Мы действительно хотим превратить это в устойчивый ритм, где мы посылаем Dragon к Марсу практически при каждой возможности».

Согласно Вустеру, Red Dragon мог доставить на Марс около 1 тонны полезной нагрузки, причём после посадки она могла как оставаться в капсуле, так и быть развёрнута на поверхности. «SpaceX – транспортная компания», – сказал он. «Мы транспортируем полезные грузы на космическую станцию, мы доставляем их на орбиту, поэтому мы очень рады доставить полезный груз и на Марс».

Изначально SpaceX планировала отправить Red Dragon к Марсу уже весной 2018 года, но в феврале 2017 года главный операционный директор SpaceX Гвинн Шотвелл сообщила, что скорее всего миссия будет отложена до следующего пускового окна в середине 2020 года. Вустер уточнил, что «в целом у нас в SpaceX просто было много дел. Это не имеет никакого специфического отношение к Red Dragon».

Обходной путь

К сожалению, в последствии Илон Маск пришёл к выводу, что это тупиковое направление развития, который лишь замедлит SpaceX на пути к основной цели – колонизации Марса. Поэтому он принял решение закрыть проект в июле 2017 года и сконцентрировать усилия фирмы на разработке их нового, полностью многоразового корабля BFR/Starship.

Тем не менее, общие расходы NASA на этот проект составили лишь около $10 млн, что позволило им тем самым сэкономить на исследованиях порядка $40 млн. А благодаря внимательности Роберта Циммермана (Robert Zimmerman), нам удалось впоследствии установить, что с закрытием проекта Red Dragon исследования потенциальных мест для посадки (теперь уже корабля BFR/Starship) вовсе не прекратились!

В июле 2019 года та же камера HiRISE использовалась для исследования 6-ти потенциальных мест для посадки, 5 из которых находились в регионе между равнинами Аркадия и Амазония (Amazonis Planitia), а оставшийся – у горы Флегра. Эти места примечательны тем, что кроме указанных выше близости к экватору, наличия залежей водяного льда и низкой концентрации мешающих посадке объектов, они располагаются в низине, которая позволяет получить для корабля максимум пользы из аэродинамического торможения, а также обеспечивает наибольшую защиту от радиации для космонавтов, благодаря довольно толстому слою атмосферы над их головой. К тому же это предполагает хоть и не столь разительно отличающийся, но слегка более мягкий и тёплый климат относительно остального Марса, за счёт большей теплоёмкости толстого слоя атмосферы и парникового эффекта, создаваемого углекислым газом.

Необходимо также отметить, что сотрудничество SpaceX и NASA на этом конечно не заканчивается. Так, например, в июне 2018 года SpaceX заключило договор с Исследовательским центром Эймса (ARC) NASA на разработку системы теплозащиты для корабля BFR/Starship (расходы для NASA по этому договору оценивались в $90 тыс). И хочется надеяться, что с подготовкой SpaceX всё большей доли из необходимой техники и знаний для пилотируемого полёта на Марс, NASA если и не сменит свои приоритеты с Луны на Марс, то по крайней мере начнёт поддерживать план SpaceX более активно.

Так мог выглядеть Red Dragon после посадки на Марсе.

Так может выглядеть посадка Starship на Марсе в обозримом будущем.

Общий вид на места потенциальных посадок на карте высот Марса (низины обозначены синим, а возвышенности – красным).

Вид на 5 потенциальных мест посадки Starship сконцентрированных в одном регионе.

Возможный вид Марсианской базы MARSHA, которую разработала фирма «AI SpaceFactory» – победитель конкурса NASA по 3D-печати жилища из марсианского грунта.

Снимки камерой HiRISE всех 6-ти потенциальных мест посадки Starship, скомпонованных изданием Teslarati.