Историјски лет свемирске ракете компаније „Space X“: Планови Илона Маска за колонизацију Марса

Пето лансирање „Старшипа“ компаније „Space X“ обављено је 13. октобра у пола осам по локалном времену из „Звезданог града“ (поетично име за комад приобалне тексашке ледине у близини места Бока Чика), подручја у коме компанија Илона Маска обавља највећи део својих активности.

Лансирању је претходила жучна препирка са Федералном администрацијом за авијацију (ФАА) која издаје дозволе за полетање у оваквим случајевима. „Space X“ је већ једном платио казну од 160.000 долара јер је допустио да се бујица воде којом се у тренутку полетања хлади лансирна рампа неконтролисано разлије по околини, што је угрозило разноврсни биљни и животињски, нарочити птичији свет.

Овога пута, ФАА је најавила да ће бити још строжа и да ће пре петог лета консултовати много шири скуп стручњака, од еколога, ботаничара и орнитолога до пецароша, тако да је издавање дозволе било планирано тек за крај новембра. Ипак, Маск је потегао своје политичке везе и испословао дозволу за лет која је стигла неколико сати пред полетање.

Шта је  „Старшип“

Да се подсетимо: „Старшип“ је највећа ракета која је икада полетела. У пуној конфигурацији висока је 120 метара, а са горивом је тешка 5.000 тона. Реч је о двостепеној ракети пречника 9 метара, конструисаној углавном од нерђајућег челика, која као гориво користи течни метан, а као оксидатор течни кисеоник (ЛОX). Ракета у ниску Земљину орбиту може да изнесе терет од 100 до 150 тона, под условом да се оба степена ракете поново користе. Када је направљена за једнократну употребу, користан терет може да достигне и 250 тона, а постоје планови да се носивост повећа за још сто тона.

Први степен („Super Heavy Booster“) има 33 „Раптор“ мотора груписаних у две целине: по ободу основе бустера распоређено је 20 мотора и они имају фиксиране млазнике. Централних 13 мотора могу да се пале и гасе по потреби, мењајући своју оријентацију тако да бустер у сваком тренутку има исправну оријентацију у простору.

Поређења ради, потисак који остварује „Старшип“ двоструко је већи од оног који је имала ракета „Saturn V“ која је одвела Америку на Месец крајем шездесетих година. А то није мала ствар, јер је „Saturn V” био истински колос: тростепена ракета, тешка 2.800 тона, висока 110 метара, са по 5 мотора у прва два степена која је трошила 15 тона горива у секунди.

Све те бројке „Старшип“ је увелико надмашио. Конструкција са тако много мотора није досад виђана у пракси, ако не рачунамо несрећни совјетски пројекат „Н1” који је требало да парира Американцима у трци за освајање Месеца. Совјетски „мамут“ имао је 30 мотора у првом, 8 у другом и 4 у трећем степену. Али оно што совјетски инжењери нису никад успели да савладају је координација ових мотора, тако да је свих пет пробних лансирања завршено спектакуларним експлозијама у раним фазама лета, након чега је СССР предао лунарну трку.

„Раптор“ мотори које користи „Старшип“ право су ремек-дело инжењерства. „Раптор“ је први мотор у комерцијалној експлоатацији који је „самодовољан“: има преткоморе за сагоревање које покрећу турбине које, опет, покрећу пумпе које убризгавају гориво у комору за сагоревање. Све оно што је прошло кроз преткоморе такође завршава у централној комори, тако да овај мотор представља аутономну погонску целину у којој се искористи сваки грам горива.

Дизајн је током година константно напредовао тако да данашњи мотор има неупоредиво једноставнију конструкцију, што олакшава његову производњу и одржавање. С обзиром да су мотори, баш као и све остало, предвиђени за вишекратну употребу, веома је битно да у њима остане јако мало чађи након завршеног лета – управо због тога је као гориво изабран метан јер он у комбинацији са кисеоником, за разлику од тежих угљоводоника, ствара занемарљиву количину пепела.

Други степен „Старшипа“ представља орбитални део у коме ће, једног дана, боравити астронаути. Личи на велики ракетоплан (висок је скоро 50 метара), са релативно малим командним површинама. Има шест мотора од којих се три користе и приликом полетања и приликом слетања. Обложен је са 18.000 керамичких плоча, које треба да га заштите од аеродинамичког прегревања приликом спуштања кроз атмосферу. Конструисан је тако да може да слети тамо где атмосфере има (Земља или Марс), али и тамо где атмосфере нема, па је кочење могуће само моторима (у случају Месеца).

Пети лет, за историју

Зашто се ФАА посебно интересовала за овај лет? Био је то први покушај да се део ракете „спасе“ и искористи за наредно лансирање. У једном априлском интервјуу, Илон Маск је изјавио да „Space X“ има 80-90% шанси да успешно врати бустер на земљу до краја ове године. Бројке му нису ишле у прилог: у четири претходна покушаја уништена су оба степена ракете: бустер би пао у Мексички залив, док би део за посаду нестао у дубинама Индијског океана.

Сви ти летови, баш као и овај последњи, били су суб-орибтални: други степен никад није достигао прву космичку брзину потребну за лет око Земљине кугле. У петом покушају, „Space X“ је најавио могућност да први степен меко приземљи тако што ће га прихватити посебна „клешта“ монтирана на лансирну рампу (која је због тога добила име „Мехазила“).

Такав покушај могао је да буде потенцијално опасан по људе и животиње на копну, а неминован је и суперсонични „бум“, с обзиром да се бустер, у тренутку када започне повратак на земљу, креће хиперсоничним брзинама. Околина „Звезданог града“ представља врло шаролик, динамичан екосистем и за ФАА је било важно да он остане нетакнут, чак и ако све крене наопако.

Шансе за повратак бустера на лансирну рампу нису биле велике, тако да је иницијална трајекторија предвиђала још један пад првог степена у море. ФАА и „Space X“ дефинисали су више од хиљаду различитих предуслова који су морали да буду испуњени пре него што би бустер ручном командом био усмерен назад на копно, ка клештима „Мехазиле“. Срећом, лансирање је обављено стриктно у складу са протоколом тако да је, недуго пошто је ракета достигла максималну висину од 210 километара и одвојила се од другог степена, донета одлука да се започне маневар хватања бустера.

И све је прошло скоро савршено, ако се изузму мала одступања од идеалне вертикале у последњим секундама повратка. Када су се мотори за кочење угасили, седам минута након полетања, бустер се налазио у снажном загрљају „Мехазиле“, спреман за инспекцију, вероватно и нови лет. Спортским речима, ово није био „кош са пола терена“ – ово је био кош са терена у суседној држави, нешто што само Стеф Кари може да изведе.

Други степен наставио је лет по инерцији још сат времена. С обзиром да се прошли лет из јуна ове године неславно завршио (термички штит је попустио на више места, што је довело до значајних структурних оштећења летелице пре пада у море), инжењери су потрошили преко 12.000 радних сати да све заштитне керамичке плоче замене новим, лакшим и отпорнијим материјалом. Летелица је успешно прошла кроз гушће слојеве атмосфере а затим укључила моторе како би се, након 66 минута лета, у вертикалном положају лагано спустила на површину Индијског океана, тачно на планираном месту и у знатно бољем стању него после претходног лансирања.

Без сумње, био је ово лет за историју, велики корак у правом смеру, са коначним циљем да се оба степена летелице спасу и сачувају за наредни лет. Потпуна „рециклажа“ свих капиталних делова могла би да сведе трошкове лансирања практично на трошак горива, на десетак милиона долара по лету или само два. „Можда ови бројеви делују незамисливо, нико никад није веровао да је тако нешто могуће“, рекао је Маск, „али ми не кршимо ниједан закон физике да бисмо ово постигли“.

„Старшип“ није само још једна ракета која ће се појавити на тржишту као средство за лансирање сателита. За тако нешто Маск већ има „Falcon 9“ и „Falcon Heavy“, који бројем својих летова и ниском ценом експлоатације туку конкурентске компаније (укључујући и Европљане) директно у главу. Ако се остваре Маскове визије, ако пројекат преболи дечије болести, ако се имплементира већ испланирани систем за поновно танкирање летелице у Земљиној орбити из претходно лансираних резервоара, биће ово летелица за „велика дела“ и неке далеке дестинације: за Месец, Марс, Јупитер...

Пут на Месец

Шта је следеће? Нема сумње да ће уследити додатни летови који треба да „испеглају“ све уочене недостатке, нарочито када је други степен у питању, који ниједан од претходних пет летова није завршио без мањих или већих оштећења (новине су стидљиво објавиле податак да је након последњег, петог лета и меког приземљења на површину Индијског океана, други степен експлодирао након свега неколико секунди). Након тога, ракета ће вероватно бити искоришћена да у кратком року искомплетира „Старлик“, мрежу телекомуникационих сателита који ће обезбедити широкопојасни интернет у сваком кутку Земљине кугле.

А онда на ред долази први велики испит, реализација уговора који „Space X“ има с америчком космичком агенцијом НАСА: „Старшип“ је 2021. године изабран као возило које треба меко да спусти посаду астронаута на површину Месеца (укључујући и прву жену), после паузе од преко пола века. По плану, то би требало да се деси током НАСА мисије „Артемис 3“, која је планирана за 2026. годину.

„Старшип“ је довољно моћан да лет до Земљиног сателита и натраг изведе потпуно самостално, али се НАСА определила за мало сложенији приступ. Астронаути ће до Месеца летети користећи носач „SLS“, који је НАСА недавно увела у оперативну употребу, са „Орион“ капсулом на врху у којој ће се налазити посада. У Месечевој орбити, астронаути ће прећи из „Ориона“ у „Старшип“ који ће обавити последњу фазу приземљења. Након вишенедељног боравка на површини Месеца, „Старшип“ ће астронауте поново вратити у „Орион“, након чега следи повратак кући.

Према уговору, НАСА неће дозволити Маску да се „вежба“ на броду са посадом: пре него што буде одобрен лет са астронаутима, „Space X“ ће морати да демонстрира способност „Старшипа“ да без грешке обави све фазе лета, укључујући и слетање на Месец. За ова два лета, један „показни“ и један „практични“, НАСА је уплатила Масковој компанији скоро три милијарде долара. Цео процес није био обављен сасвим транспарентно тако да је Џеф Безос, власник „Амазона“ и космичке компаније „Blue Origin“, покренуо спор који је утихнуо тек када је НАСА објавила да је Безосова понуда била неупоредиво скупља од Маскове.

Реално, Маск не би требало да има проблема да испуни своје уговорне обавезе са техничке стране, али је велико питање да ли ће се све десити у планираним роковима. Други степен „Старшипа“, онај који на крају треба да заврши на Месечевој површини, тренутно је и најслабији део конструкције – у пет до сада обављених летова, он ниједном није враћен на Земљу тако да се може темељно испитати, а камоли поново користити. Али Маск све ово не ради због пута на Месец, за њега је то као кад кренете из Ниша за Београд па успут свратите у печењару „Код Грују“ (sic!), тамо негде код Ћуприје.

Марс као коначни циљ

Није тајна да је Маск опседнут Марсом као наредном станицом у својој космичкој авантури. Твитер је препун његових фантастичних визија у којима космонаути, ношени крилима неке будуће „Старшип“ флоте, освајају црвену планету баш као што је преко много векова Колумбо са своја три једрењака започео колонизацију Америке. Маск је, иначе, један од најистакнутијих чланова организације „Mars Society“, која је основана крајем прошлог века и за циљ има да популаризује истраживање Марса које, у крајњој инстанци, треба да омогући човечанству трајно насељавање ове планете.

Организација има више него солидну репутацију и може да се похвали чланством које у великој већини чине озбиљни научници, футуролози, бивши и садашњи астронаути, предузетници, богати занесењаци и сви други који верују да човек не сме да остане заувек заробљен на матичној планети јер ће она, ако се настави са садашњим степеном експлоатације, индустријализације, пратеће еколошке девастације и неконтролисане експанзије становништва, пре или касније постати крајње негостољубиво место за живот.

У последњих 25 година „Space X“ је јавности представио неколико пројеката за колонизацију Марса, чиме би будућност човечанства била осигурана на дуге стазе. Ниједан од тих пројеката није привукао значајну пажњу, камоли обезбедио буџет за даљу разраду. Ипак, „Старшип“ је све променио, Маск је сада у стању да сам испуњава своје планове без ичије помоћи.

„Space X“ је већ најавио да ће први „Старшип“, без астронаута, полетети пут Марса 2026. године када ће међусобни положај Земље и Марса бити оптималан. Како би се тај положај што боље искористио, планирана су још четири пробна лета без посаде у истом периоду, а ако све прође како треба летови са астронаутима требало би да крену већ 2029. године!

Колонизација Црвене планете   

Илон Маск, међутим, не жели само да пободе америчку заставу на Црвену планету. Његов крајњи циљ је колонизација Марса. За тако нешто потребно је много космичких бродова, за тако нешто Маск се спрема као савезници 1944. године за инвазију на Нормандију. Већ се подиже огромна фабрика која ће на свом врхунцу производити један комплетан „Старшип“ свакога дана.

Пре него што први астронаути кроче на Марс, тамо ће се искрцати десетине теретних бродова који ће за прве посетиоце допремити све што је потребно за нови почетак: конструкциони материјал, машине, генераторе, храну и остали бакалук...

Прва посада требало би да има 10-12 људи, и њен основни задатак био би да тамо направи фабрику горива и базични логор који би се касније проширивао.

Када основна припрема буде обављена, права колонизација може да почне, са све већим бројем путника по једном лету. Рачуница је проста: повољан положај Земље у односу на Марс (тзв. „прозор за лансирање“) понавља се на сваких 26 месеци. Током сваког тог периода Маск планира да лансира хиљаду бродова ка Марсу, сваки са по педесетак, можда и стотину „емиграната“. Таквим темпом, до 2050. године на Марсу ће нићи самоодржива насеобина са око милион становника. 

Маск признаје да је, бар на први поглед, Марс негостољубив, налик на камениту, беживотну и хладну пустињу (тамошња температура варира од -120^оC на половима до +20^оC на екватору током најтоплијег дана у години, али се у просеку креће око -60^оC). Међутим, тамо се и даље могу наћи сви елементи који су човеку неопходни да би он тамо остао и био самодовољан током дугачког временског периода.

Ретка атмосфера Марса доминантно је сачињена од угљен-диоксида, малих количина азота и занемарљиве количине других гасова. Ту су и огромне, већ потврђене количине подземног леда који за становнике Марса може да обезбеди пијаћу воду, али и извор енергије, јер се дисоцијацијом воде коришћењем енергије добијене из соларних панела могу добити водоник и кисеоник, две компоненте које се могу употребити као ракетно гориво.

Кисеоник, у комбинацији са азотом, може да обезбеди атмосферу налик оној на Земљи којом ће бити испуњене куполе испод којих ће нићи прва насеља. Осим тога, од поменутих хемијских елемената могуће је произвести и вештачко ђубриво које ће, у комбинацији са угљен-диоксидом из атмосфере, омогућити досељеницима да узгајају разноврсне пољопривредне културе.

Трајање дана на Марсу врло је слично трајaњу дана на Земљи, тако да људи не би морали дуго да се прилагођавају потпуно другачијем циклусу дана и ноћи. И на крају, гравитација на Марсу достиже једва 40% оне на Земљи, тако да би транспорт и руковање масивним контејнерима били неупоредиво лакши и ефикаснији.

Визија коју Маск нуди залази и у врло суптилне детаље као што је друштвено уређење колоније која ће се омасовити у релативно кратком временском периоду. И поред своје нескривене наклоности према Трампу, Маск не сматра да би он требало да преузме управу на Марсу онда када му истекне (не)вероватни други мандат у Белој кући.

Уместо представничке, Маск на Марсу предвиђа директну демократију, нешто налик на седницу кућног савета где су сви станари окупљени на гомили, све док се у општој галами и отимању за реч не искристалише предлог који је (не)прихватљив за већину. Друго есенцијално право које би имали „Марсијанци“ било би самоуправљање, не у смислу Тита и Кардеља (мало је вероватно да је Маск читао њихова сабрана дела), више као израз самосталности колониста од било каквог уплива политичке воље овоземаљских држава и институција.

Проблеми и примедбе

Све је то лепо, али Маскова визија има једну велику ману: она је неостварљива у данашње доба, данас, сутра, за пет, десет или двадесет година. Једноставно, то што Маск фантазира „неће да буде“, из више разлога. Његова визија прескаче гомилу деликатних питања која се не могу игнорисати: како ће се астронаути на вишемесечном путу до Марса штитити од смртоносног космичког зрачења? Пут до Марса није кратак, траје око шест месеци, што се ни уз додатни утрошак горива не може свести на мање од четири.

С каквим психолошким (психијатријским?) изазовима ће се сусрести путници ограничени на монотони затворени простор без икакве могућности да направе полукружни заокрет и у случају нужде хитно се врате на Земљу? Шта ће бити са онима који се током пута или на Марсу разболе, којима ће бити неопходни скенери, магнетне резонанце, компликоване хируршке интервенције или дуготрајна нега лековима који се не могу синтетисати на Марсу?

Како ће досељеници генерисати потребну енергију? Помоћу квадратног метра соларног панела на Земљи могуће је, у идеалним условима, добити један киловат електричне енергије. Марс је значајно даљи од Сунца, ефикасност соларних панела упола је мања тако да и њихова површина, за исту генерисану снагу, мора да буде двоструко већа. Уз то, панели на Марсу траже непрекидно чишћење јер ће их ветар, ма колико био слаб, непрекидно прекривати свеприсутном фином прашином.

Какве ће ефекте имати слаба гравитација на мишиће и кости насељеника који планирају да годинама остану на Црвеној планети? Тачно је да испод површине Марса има великих количина леда али је он, баш као и земљиште, запрљан перхлоратима, корозивним једињењима која могу да оштете сваку опрему или машину а опасна су и по здравље, чак и у малим количинама. Каква је, уопште, сврха стварања насеобине усред монотоније негостољубивог, хладног крша који чине камење, црвенкаста прашина и тек понеко брдо?

Са друге стране, по климатским условима, Марс понајвише личи на Антарктик: ако је тако, зашто га људи већ нису масовно населили (температуре су сличне, али су вода, ваздух и храна тамо неупоредиво доступнији него на Марсу)?

У случају да Земља заиста постане крајње негостољубива, многи стручњаци сматрају да је много једноставније успоставити самоодрживи екосистем испод површине Земље, користећи природна подземна склоништа или масивне, вишеспратне бункере, него то исто радити у неупоредиво тежим условима на Марсу (ако већ нисте, прочитајте феноменалну приповетку „Силос“ Хјуа Хауија или погледајте истоимену серију, причу о људима који су се након неименоване катастрофе склонили у огромно бетонско склониште које једва провирује изнад површине Земље).

И позната имена имају своје примедбе. Мартин Рис, члан британског Краљевског астрономског друштва, каже да је Маскова прича о Марсу „опасна заблуда“. Барак Обама, бивши амерички председник, не крије да Маскову колонизацију види како нонсенс, обичну будалаштину: „Земља након нуклеарног рата и даље би била погодније место за живот у односу Марс.“

Џеф Безос такође има сасвим другачију визију: „Уместо колонизације Марса, паметније је да труд и новац уложимо у измештање тешке и еколошки опасне индустрије у Земљину орбиту.“ Џорџ Дворски, познати канадски футуриста, назвао је Маскове планове „чистим замлаћивањем, без трунке промишљености“.

(Не)остварљива Маскова визија

Али, Маск се не обазире много на своје критичаре. Има ироније у чињеници да је, некад давно, Вернер фон Браун, легендарни конструктор немачког „Фау-2“ и бројних америчких ракета, укључујући и фамозни „Saturn V“, у својој књизи „Пројект Марс: Техничка прича“ описао замишљену колонију људи на Марсу коју води изабрани лидер по имену „Илон“.

Маскове фантазије последица су његових успеха који се у последње време нижу као на покретној траци. Сваки од пет летова „Старшипа“ био је успешнији од претходног, сваки је представљао одскочну даску за онај наредни.

Кад вам све иде од руке, природно је да почнете да ласкате самом себи верујући да не постоји циљ који је довољно велики и компликован да би био недостижан. Али, наука нас учи да, врло често, проблем може да постане толико сложен да је, заправо, нерешив.

Узмите неку најпростију математичку једначину, још у основној школи вас науче како да је решите у пар корака. Мало после, на ред дођу оне квадратне, другог степена, сваки средњошколац се некако избори са њом. Они који су студирали математику или неки „јачи“ технички факултет, можда су се очешали о једначине трећег и четвртог степена и остали запањени гаргантуанским формулама које дефинишу њихова решења. И сад би неки математичар, амбициозан као Маск, могао да најави да ће кад-тад решити и једначину петог, шестог, или било ког већег степена.

Али постоје места на којима природа ставља тачку и намеће ограничења против којих не можемо ништа. Један генијални француски математичар, Еварист Галоа, иако је већи део свог (пре)кратког живота провео по затворима због својих политичких уверења и на крају, под неразјашњеним околностима, био убијен у двобоју у двадесетој години, доказао је, чамећи у некој убогој апсани, да се једначине петог и вишег степена не могу решити уобичајеним математичким алатима и тиме ставио тачку на проблем који је мучио математичаре више од три века.

Тако је и с Марсом. Од када је у Србији почео да излази легендарни научно-популарни часопис „Галаксија“ (било је то 1972. године, замислите, у „мрачним комунистичким временима“), насељавање Марса требало је да се деси у наредних 30 година. Тако је било тада, тако је било на прелому два века, тако је и данас.

Другим речима, та велика „инвазија“ на Марс десиће се никад, а можда ни тада. Ово „никад“ схватите фигуративно – реч је о далекој будућности коју ће неки од вас дочекати, а неки од нас и нећемо. Слично је и са контролисаном термонуклеарном фузијом, неисцрпним извором чисте и јефтине енергије, само што је овде рок још дужи, најмање 50 година.

Има тога још: лек против рака, успоравање старења и драстично продужење људског века, општа вештачка интелигенција (нешто сасвим друго у односу на садашње AI системе који су засновани на језичким моделима који, у принципу, играју „калодонт“, тј. погађају наредну реч тако да реченица буде „логична“), суперпроводници који функционишу на собној температури, пуно разумевање процеса који се одвијају у људском мозгу, квантни рачунари који могу нешто да реше у пракси, а не само у теорији...

Свет науке и технике пун је неиспуњених обећања која гутају време и паре занесењака који то себи могу да приуште. Маск је, изгледа, упоран да реши своју „једначину петог степена“ и нема тог Галое који ће га убедити да се окане ћоравог посла.