Elon Musk tidak pernah menjadi orang yang menyimpan rencana jangka panjangnya untuk dirinya sendiri. Di luar pengembangan roket yang dapat digunakan kembali, mobil listrik, dan merevolusi tenaga surya, ia juga cukup vokal tentang membangun koloni di Mars dalam masa hidupnya. Tujuannya di sini adalah memastikan kelangsungan hidup umat manusia dengan menciptakan "lokasi cadangan", dan menyerukan perencanaan dan arsitektur yang serius.
Aspek-aspek ini dan lainnya dari misi Musk yang diusulkan ke Mars diuraikan dalam sebuah esai berjudul "Menjadikan Manusia Spesies Multi-Planet", yang diterbitkan dalam edisi Juni 2017 dari jurnal Ruang baru. Makalah ini adalah ringkasan dari presentasi yang dibuatnya pada Pertemuan Tahunan ke-67 Kongres Astronautika Internasional ke-67, yang berlangsung dari 26-30 September 2016 di Guadalajara, Meksiko.
Makalah ini diproduksi oleh Scott Hubbard, seorang profesor konsultan di Stanford University dan Pemimpin Redaksi NewSpace, dan termasuk semua materi dan slide dari presentasi asli Musk. Yang terkandung di dalamnya adalah pemikiran Musk tentang bagaimana kolonisasi Mars dapat diselesaikan di abad ini dan masalah apa yang perlu ditangani.
Ini termasuk biaya pengiriman orang dan muatan ke Mars, rincian teknis roket dan kendaraan yang akan melakukan perjalanan, dan kemungkinan gangguan biaya dan jadwal waktu. Tetapi tentu saja, ia juga menjawab pertanyaan filosofis kunci - "Mengapa pergi?" dan "Kenapa Mars?"
Mengatasi pertanyaan pertama ini adalah salah satu aspek terpenting dari eksplorasi ruang angkasa. Ingat pidato John F. Kennedy ikonik "We Choose to go to the Moon"? Jauh dari sekadar deklarasi niat, pidato ini adalah pembenaran oleh pemerintahan Kennedy untuk semua waktu, energi, dan uang yang dilakukan untuk program Apollo. Karena itu, pidato Kennedy menekankan di atas segalanya mengapa tujuan itu adalah tugas mulia.
Dalam memandang ke Mars, Musk memukul nada yang sama, menekankan kelangsungan hidup dan kebutuhan manusia untuk berekspansi ke ruang angkasa. Seperti yang dia nyatakan:
“Saya pikir sebenarnya ada dua jalur mendasar. Sejarah akan membagi dua sepanjang dua arah. Satu jalan adalah kita tinggal di Bumi selamanya, dan kemudian akan ada beberapa peristiwa kepunahan akhirnya. Saya tidak memiliki ramalan kiamat langsung, tetapi akhirnya, sejarah menunjukkan, akan ada beberapa peristiwa kiamat. Alternatifnya adalah menjadi peradaban penampung luar angkasa dan spesies multi-planet, yang saya harap Anda setujui adalah cara yang tepat untuk pergi. "
Adapun apa yang membuat Mars pilihan alami, itu sedikit lebih sulit dijual. Memang, Mars memiliki banyak kesamaan dengan Bumi - karenanya mengapa ia sering disebut "Kembar Bumi" - yang menjadikannya target yang menggiurkan untuk penelitian ilmiah. Tetapi juga memiliki beberapa perbedaan mencolok yang membuat tinggal jangka panjang di permukaan tampak kurang menarik. Jadi mengapa itu menjadi pilihan alami?
Seperti yang dijelaskan Musk, kedekatan memiliki banyak kaitan dengan itu. Tentu, Venus lebih dekat ke Bumi, mendekati 41 juta km (25.476.219 mi), dibandingkan dengan 56 juta km (3.4796.787 mi) dengan Mars. Tapi lingkungan bermusuhan Venus didokumentasikan dengan baik, dan termasuk atmosfer super padat, suhu cukup panas untuk mencairkan timbal dan hujan asam sulfat! Merkurius terlalu panas dan pengap, dan bulan-bulan Jovian sangat jauh.
Ini membuat kita hanya memiliki dua pilihan untuk masa depan yang dekat, sejauh menyangkut Musk. Salah satunya adalah Bulan, yang kemungkinan memiliki permukiman permanen di bulan-tahun mendatang. Faktanya, antara ESA, NASA, Roscosmos, dan Administrasi Antariksa Nasional Tiongkok, tidak ada kekurangan rencana untuk membangun pos bulan, yang akan berfungsi sebagai penerus ISS.
Tetapi dibandingkan dengan Mars, ia kurang kaya sumber daya, tidak memiliki atmosfer, dan merupakan transisi utama sejauh gravitasi (0,165 g dibandingkan dengan 0,376 g) dan lamanya hari (28 hari vs 24,5 jam) yang bersangkutan. Di sinilah letak alasan terbesar untuk pergi ke Mars, yaitu kenyataan bahwa pilihan kita terbatas dan Mars adalah yang paling mirip Bumi dari semua benda yang saat ini dapat diakses oleh kita.
Terlebih lagi, Musk membuat kelonggaran untuk fakta bahwa penjajah bisa mulai memulai proses terraforming, untuk membuatnya lebih seperti Bumi dari waktu ke waktu. Seperti yang ia nyatakan (tebal ditambahkan untuk penekanan):
“Faktanya, kami sekarang percaya bahwa Mars purba sangat mirip Bumi. Akibatnya, jika kita bisa menghangatkan Mars, sekali lagi kita akan memiliki atmosfer yang tebal dan lautan cair. Mars berjarak sekitar setengah lagi dari Matahari, jadi masih memiliki sinar matahari yang layak. Agak dingin, tapi kita bisa menghangatkannya. Ini memiliki atmosfer yang sangat membantu, yang, terutama karena CO2 dengan nitrogen dan argon dan beberapa elemen jejak lainnya, berarti bahwa kita dapat menanam tanaman di Mars hanya dengan menekan atmosfer.
"Akan sangat menyenangkan berada di Mars karena Anda memiliki gravitasi yang sekitar 37% dari Bumi, sehingga Anda dapat mengangkat benda-benda berat dan mengikatnya. Terlebih lagi, hari itu sangat dekat dengan Bumi. Kami hanya perlu mengubah populasi karena saat ini kami memiliki tujuh miliar orang di Bumi dan tidak ada di Mars. ”
Secara alami, tidak ada misi yang dapat diharapkan terjadi tanpa kendaraan yang sangat penting. Untuk tujuan ini, Musk menggunakan pertemuan IAC tahunan untuk mengungkap rencana perusahaannya untuk Sistem Transportasi Antarplanet. Versi terbaru dari Mars Colonial Transporter (yang Musk mulai bicarakan pada tahun 2012), ITS akan terdiri dari dua komponen utama - penguat roket yang dapat digunakan kembali dan Pesawat Antariksa Antar Planet.
Proses untuk sampai ke Mars dengan komponen-komponen ini melibatkan beberapa langkah. Pertama, roket pendorong dan pesawat ruang angkasa lepas landas dan pesawat ruang angkasa dikirim ke orbit. Selanjutnya, sementara pesawat ruang angkasa mengasumsikan orbit parkir, booster kembali ke Bumi untuk dimuat kembali dengan kapal tanker. Kendaraan ini memiliki desain yang sama dengan pesawat ruang angkasa, tetapi mengandung tangki propelan, bukan area kargo.
Tanker itu kemudian diluncurkan ke orbit dengan booster, di mana ia akan bertemu dengan pesawat ruang angkasa dan mengisi bahan bakar untuk perjalanan ke Mars. Secara keseluruhan, tanker propelan akan naik dari tiga hingga lima kali untuk mengisi tangki pesawat ruang angkasa saat berada di orbit. Musk memperkirakan bahwa waktu penyelesaian antara peluncuran pesawat ruang angkasa dan pengambilan booster akhirnya bisa serendah 20 menit.
Proses ini (jika Musk berhasil) akan berkembang untuk mencakup beberapa pesawat ruang angkasa yang melakukan perjalanan ke dan dari Mars setiap 26 bulan (ketika Mars dan Bumi saling berdekatan):
"Pada akhirnya Anda akan memiliki lebih dari 1.000 atau lebih pesawat ruang angkasa menunggu di orbit. Karenanya, armada Kolonial Mars akan berangkat secara massal. Masuk akal untuk memuat pesawat ruang angkasa ke dalam orbit karena Anda punya waktu 2 tahun untuk melakukannya, dan kemudian Anda dapat sering menggunakan booster dan kapal tanker untuk mendapatkan penggunaan kembali yang sangat berat dari itu. Dengan pesawat ruang angkasa, Anda mendapatkan lebih sedikit penggunaan kembali karena Anda harus mempertimbangkan berapa lama itu akan bertahan — mungkin 30 tahun, yang mungkin paling banyak 12-15 penerbangan pesawat ruang angkasa. ”
Dalam hal struktur roket, itu akan terdiri dari eksterior serat karbon canggih di sekitar tangki bahan bakar, yang akan bergantung pada sistem tekanan autogenous. Ini melibatkan bahan bakar dan oksigen yang gasifikasi melalui pertukaran panas di mesin, yang kemudian akan digunakan untuk memberi tekanan pada tangki. Ini adalah sistem yang jauh lebih sederhana daripada apa yang saat ini digunakan untuk roket Falcon 9.
Booster akan menggunakan 42 mesin Raptor yang diatur dalam cincin konsentris untuk menghasilkan daya dorong. Dengan 21 mesin di ring luar, 14 di ring dalam, dan tujuh di cluster tengah, booster diperkirakan memiliki daya dorong lift 11.793 metrik ton (13.000 ton) - 128 MegaNewtons - dan dorongan vakum 12.714 metrik ton (14.015 ton), atau 138 MN. Ini akan menjadikannya pesawat ruang angkasa pertama di mana bilah kinerja roket melebihi ukuran fisik roket.
Sedangkan untuk pesawat ruang angkasa, desain membutuhkan bagian bertekanan di bagian atas dengan bagian yang tidak bertekanan di bawahnya. Bagian bertekanan akan menampung hingga 100 penumpang (pikir Musk berharap pada akhirnya akan meningkatkan kapasitas itu menjadi 200 orang per perjalanan), sementara semua bagasi dan kargo yang diperlukan untuk membangun koloni Mars akan disimpan di bagian yang tidak bertekanan di bawah.
Adapun kompartemen kru sendiri, Musk yakin untuk menggambarkan bagaimana waktu di dalamnya tidak akan membosankan, karena waktu transitnya lama. "Oleh karena itu, kompartemen kru atau kompartemen penghuni diatur sehingga Anda dapat melakukan game gravitasi nol - Anda dapat melayang-layang," katanya. “Akan ada film, ruang kuliah, kabin, dan restoran. Akan sangat menyenangkan untuk pergi. Anda akan bersenang-senang! "
Di bawah kedua bagian ini, tangki oksigen cair, tangki bahan bakar, dan mesin pesawat ruang angkasa berada. Mesin, yang akan langsung melekat pada dorong kerucut di pangkalan, akan terdiri dari cincin luar dari tiga mesin permukaan laut - yang akan menghasilkan 361 detik impuls spesifik (Isp) - dan sebuah klaster bagian dalam dari enam mesin vakum yang akan menghasilkan 382s Isp.
Eksterior pesawat ruang angkasa juga akan dilengkapi dengan heatshield, yang akan terdiri dari bahan yang sama yang digunakan SpaceX pada pesawat ruang angkasa Dragon-nya. Ini dikenal sebagai ablator karbon fenolik-diresapi (PICA), yang SpaceX adalah pada versi ketiga mereka. Secara total, Musk memperkirakan bahwa Pesawat Antariksa akan dapat mengangkut 450 ton kargo ke Mars, tergantung pada berapa kali kapal tanker dapat mengisi ulang kapal.
Dan, tergantung pada pertemuan Bumi-Mars, waktu transit bisa hanya 80 hari satu arah (memperkirakan untuk kecepatan 6 km / s). Tetapi seiring berjalannya waktu, Musk berharap untuk mengurangi itu menjadi hanya 30 hari, yang akan memungkinkan untuk membentuk populasi yang cukup besar di Mars dalam waktu yang relatif singkat. Seperti yang ditunjukkan Musk, angka ajaib di sini dalam 1 juta, artinya jumlah orang yang diperlukan untuk membangun koloni mandiri di Mars.
Dia mengakui bahwa ini akan menjadi tantangan besar, dan dapat diselesaikan selama satu abad:
“Jika Anda hanya bisa pergi setiap 2 tahun dan jika Anda memiliki 100 orang per kapal, itu adalah 10.000 perjalanan. Oleh karena itu, setidaknya 100 orang per perjalanan adalah urutan besarnya yang tepat, dan kita mungkin pada akhirnya memperluas bagian kru dan akhirnya mengambil lebih seperti 200 orang atau lebih per penerbangan untuk mengurangi biaya per orang. Namun, 10.000 penerbangan adalah banyak penerbangan, jadi pada akhirnya Anda benar-benar ingin dalam urutan 1.000 kapal. Butuh waktu beberapa saat untuk membangun hingga 1.000 kapal. Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mencapai ambang batas sejuta orang, dari titik di mana kapal pertama menuju Mars mungkin akan berada di suatu tempat antara 20 dan 50 total pertemuan Mars — sehingga akan membutuhkan 40-100 tahun untuk mencapai kemandirian sepenuhnya. mempertahankan peradaban di Mars. "
Ketika ITS siap diluncurkan, ia akan melakukannya dari Launch Pad 39A di Kennedy Space Center di Florida, yang saat ini SpaceX gunakan untuk melakukan peluncuran Falcon 9. Tapi tentu saja, aspek paling menakutkan dari upaya penjajahan adalah biaya. Saat ini, dan menggunakan metode saat ini, mengirim lebih dari 1 juta orang ke Mars sama sekali tidak terjangkau.
Menggunakan metode era Apollo sebagai batu ujian, Musk menunjukkan bahwa biaya untuk pergi ke Mars adalah sekitar $ 10 miliar per orang - yang berasal dari fakta bahwa program itu sendiri menelan biaya antara $ 100 dan $ 200 miliar (disesuaikan dengan inflasi) dan menghasilkan 12 astronot menginjakkan kaki di Bulan. Secara alami, ini terlalu tinggi untuk menciptakan koloni mandiri dengan populasi 1 juta.
Akibatnya, Musk mengklaim bahwa biaya transportasi orang ke Mars harus dikurangi 5 juta persen! Keinginan Musk untuk menurunkan biaya yang terkait dengan peluncuran ruang angkasa sudah terkenal, dan merupakan alasan mengapa ia mendirikan SpaceX dan mulai mengembangkan teknologi yang dapat digunakan kembali. Namun, biaya akan perlu diturunkan ke titik di mana tiket ke Mars akan harganya hampir sama dengan rumah median - yaitu $ 200.000 - sebelum perjalanan ke Mars dapat terjadi.
Mengenai bagaimana hal ini dapat dilakukan, beberapa strategi diuraikan, banyak di antaranya Musk dan badan antariksa seperti NASA sudah aktif mengejar. Ini termasuk Reusability penuh, di mana semua tahap roket dan modul muatannya (bukan hanya tahap pertama) harus dapat diambil dan digunakan kembali. Pengisian ulang bahan bakar di Orbit adalah cara kedua, yang berarti pesawat ruang angkasa tidak harus membawa semua bahan bakar yang mereka butuhkan dari Bumi.
Selain itu, harus ada pilihan untuk Produksi propelan di Mars, di mana pesawat ruang angkasa akan dapat mengisi bahan bakar di Mars untuk melakukan perjalanan kembali. Konsep ini telah dieksplorasi di masa lalu untuk misi bulan dan Mars. Dan dalam kasus Mars, keberadaan CO 2 di atmosfer dan beku, serta air di tanah dan lapisan es kutub, akan berarti bahwa metana, oksigen, dan bahan bakar hidrogen semuanya dapat diproduksi.
Terakhir, ada pertanyaan propelan mana yang terbaik. Seperti berdiri, ada pilihan dasar ketika datang - minyak tanah (bahan bakar roket), hidrogen, dan metana. Semua ini menghadirkan keunggulan tertentu dan dapat diproduksi secara in-situ di Mars. Tetapi berdasarkan pemecahan biaya-manfaat, Musk mengklaim bahwa metana akan menjadi propelan paling hemat biaya.
Seperti biasa, Musk juga mengangkat masalah garis waktu dan langkah selanjutnya. Ini terdiri dari ikhtisar pencapaian SpaceX selama satu setengah dekade terakhir, diikuti oleh garis besar dari apa yang dia harapkan untuk dilihat perusahaannya di tahun-tahun dan dekade-dekade mendatang.
Ini termasuk pengembangan Pesawat Luar Angkasa Antarplanet pertama dalam waktu sekitar empat tahun, yang akan diikuti oleh penerbangan uji suborbital. Dia bahkan mengisyaratkan bagaimana pesawat ruang angkasa dapat memiliki aplikasi komersial, yang digunakan untuk transportasi kargo yang cepat di seluruh dunia. Adapun pengembangan booster, ia menunjukkan bahwa ini akan menjadi proses yang relatif mudah karena hanya melibatkan peningkatan booster Falcon 9 yang ada.
Di luar itu, ia memperkirakan bahwa (dengan asumsi semuanya berjalan dengan baik) kerangka waktu sepuluh tahun akan cukup untuk menyatukan semua komponen sehingga akan bekerja untuk membawa orang ke Mars. Terakhir, namun tidak kalah pentingnya, ia menawarkan sedikit gambaran tentang apa yang bisa dicapai dengan ITS di luar Mars. Seperti namanya, Musk berharap untuk melakukan misi ke tujuan lain di Tata Surya suatu hari nanti.
Mengingat peluang untuk produksi bahan bakar in-situ (berkat banyaknya es air), bulan-bulan Jupiter dan Saturnus disebutkan sebagai tujuan yang memungkinkan. Tetapi di luar bulan-bulan seperti Europa, Enceladus, dan Titan (semuanya disebutkan), bahkan destinasi di wilayah trans-Neptunus Tata Surya ditunjukkan sebagai kemungkinan.
Mengingat bahwa Pluto juga memiliki banyak es air di permukaannya, Musk mengklaim bahwa depot pengisian bahan bakar dapat dibangun di sini untuk melayani misi ke Sabuk Kuiper dan Oort Cloud. "Saya tidak akan merekomendasikan ini untuk perjalanan antarbintang," akunya, "tetapi sistem dasar ini — asalkan kita memiliki stasiun pengisian bahan bakar di sepanjang jalan - berarti akses penuh ke seluruh tata surya yang lebih besar."
Publikasi makalah ini, beberapa bulan setelah Musk mempresentasikan rincian rencananya ke pertemuan IAC tahunan, secara alami menghasilkan persetujuan dan skeptis. Sementara ada orang yang akan mempertanyakan garis waktu Musk dan kemampuannya untuk memenuhi proposal yang terkandung di dalamnya, yang lain melihatnya sebagai langkah penting dalam pemenuhan keinginan lama Musk untuk melihat penjajahan Mars terjadi di abad ini.
Bagi Scott Hubbard, ini berfungsi sebagai kontribusi berharga bagi sejarah eksplorasi ruang angkasa, sesuatu yang dapat diakses oleh generasi mendatang sehingga mereka dapat memetakan sejarah eksplorasi Mars - banyak dengan cara yang sama dengan bahan arsip NASA digunakan untuk mempelajari sejarah. pendaratan di Bulan. Seperti yang dia katakan:
“Dalam pandangan saya, menerbitkan makalah ini tidak hanya memberikan kesempatan bagi komunitas antariksa untuk membaca visi SpaceX di media cetak dengan semua grafik dalam konteks, tetapi juga berfungsi sebagai referensi arsip yang berharga untuk studi dan perencanaan masa depan. Tujuan saya adalah menjadikan New Space forum untuk publikasi konsep eksplorasi baru - terutama yang menyarankan jalur wirausaha bagi manusia yang bepergian ke luar angkasa. "
Elon Musk tidak asing dengan berpikir besar dan bermimpi besar. Dan sementara banyak dari usulannya di masa lalu tidak muncul dalam kerangka waktu yang dia tentukan sebelumnya, tidak ada yang dapat meragukan bahwa dia telah menyampaikan sejauh ini. Akan sangat menarik untuk melihat apakah ia dapat mengambil perusahaan yang ia dirikan 15 tahun lalu demi mendorong eksplorasi Mars, dan menggunakannya sebagai gantinya untuk memimpin upaya kolonisasi!
Memperbarui: Musk tweet terima kasih kepada Hubbard untuk publikasi dan telah mengindikasikan bahwa ada "perubahan besar pada rencana segera hadir."
Dan pastikan untuk melihat video pidato penuh Musk ini pada pertemuan tahunan ke-67 IAC, milik SpaceX:
