Podczas tegorocznej edycji Międzynarodowego Kongresu Astronautycznego (IAC 2016) w Guadalajarze (Meksyk) odbyła się prezentacja Elona Muska przedstawiająca jego plany dotyczące uczynienia ludzkości gatunkiem multiplanetarnym poprzez kolonizację Marsa.

Jeszcze przed rozpoczęciem prezentacji na oficjalnym profilu SpaceX w serwisie YouTube pojawił się film z animacją przedstawiającą nową rakietę, nazwaną Interplanetary Transport System, a także sposób w jaki ma ona dostarczać ludzi na Marsa.

Prezentacja rozpoczęła się od rozważań na temat tego czemu celem ludzkości powinno być zasiedlenie na stałe innej planety oraz dlaczego Mars jest najlepszym wyborem.

Następnie Elon skupił się na sposobach obniżenia ceny załogowego lotu na Marsa, który przy pomocy tradycyjnych metod kosztowałby ok. 10 miliardów dolarów na osobę. Celem jest zmniejszenie kosztu do kilkuset tysięcy dolarów na osobę, co sprawi że powinna znaleźć się wystarczająca liczba ludzi chętnych do lotu na Marsa i ostatecznie zamieszkania tam na stałe. Aby stało się to możliwe, należy zająć się czterema kwestiami: ponownym wykorzystaniem rakiet i statków kosmicznych w całości, tankowaniem na orbicie, produkcją paliwa na powierzchni Marsa, oraz wyborem odpowiedniego paliwa.

Ponowne użycie pojazdów kosmicznych sprawia, że koszt produkcji rozkłada się na wiele lotów, dzięki czemu koszt transportu pojedynczej osoby może spaść o rzędy wielkości - tak jak w przypadku samolotów.

Tankowanie na orbicie również jest kluczowe. Brak takiej możliwości sprawiłby że rakieta musiałaby posiadać trzy stopnie zamiast dwóch i być 5 do 10 razy większa i droższa. Podzielenie misji na kilka startów znacząco zmniejsza koszty i czas powstania całości. Razem z ponownym użyciem, tankowanie na orbicie sprawia że braki w osiągach pojazdu zwiększają koszty liniowo, nie wykładniczo.

Wytwarzanie paliwa na Marsie pozwala na ponowne używanie statku i łatwy powrót ludzi na Ziemię, można do tego wykorzystać surowce dostępne na Marsie (wodę i dwutlenek węgla). Zabieranie ze sobą paliwa na powrót wymaga ok. 5 razy większej masy przy opuszczaniu Ziemi.

Bardzo ważny jest wybór odpowiedniego paliwa. Ciekły metan z ciekłym tlenem wydają się optymalnym rozwiązaniem po przeanalizowaniu kilku cech różnych paliw.

Głównym elementem systemu ma być dwustopniowa rakieta zwana Interplanetary Transport System. Pierwszy stopień będzie rozpędzał drugi stopień (będący w istocie 100-osobowym statkiem kosmicznym), po czym będzie wracał na Ziemię na platformę startową (podobnie jak obecnie pierwszy stopień Falcona 9 przy lotach na niską orbitę okołoziemską). Następnie będzie startował ponownie, tym razem z “cysterną” jako drugim stopniem, która na orbicie będzie tankować wyniesiony wcześniej statek załogowy, po czym będzie wracać na Ziemię. Zatankowany statek wyruszy z ludźmi na Marsa. Tam, wykorzystując marsjańskie surowce, będzie produkowane paliwo niezbędne do powrotu statku na Ziemię. Taka architektura zapewnia możliwość ponownego użycia zarówno pierwszego jak i drugiego stopnia.

Główna struktura rakiety i statku ma być zbudowana w oparciu o włókna węglowe. Jest to duże wyzwanie technologiczne aby zbudować zbiorniki na paliwo kriogeniczne z takich materiałów, ale w SpaceX udało się już stworzyć prototyp, który nie sprawił żadnych problemów we wstępnych testach. Będzie to największa i najpotężniejsza rakieta w historii, mogąca w wersji bez ponownego użycia wynieść nawet 500 ton ładunku na niską orbitę okołoziemską (dla porównania, największa do tej pory zbudowana rakieta, Saturn V, mogła wynieść 130 ton).

Zarówno pierwszy jak i drugi stopień mają być zasilane silnikiem Raptor, nad którym SpaceX wciąż pracuje. Będzie to silnik o najwyższym w historii ciśnieniu w komorze spalania. Ma on być zasilany przez wysoce schłodzone ciekły metan i ciekły tlen, i będzie pracował w cyklu etapowego spalania z pełnym przepływem.

Pierwszy stopień ma być w pewnym sensie większą wersją boostera Falcona 9. Będzie on zasilany 42 silnikami Raptor, z czego tylko 7 centralnych silników będzie ruchome, w celu sterowania rakietą. Po tym jak lądowania Falcona 9 stają się coraz bardziej precyzyjne, SpaceX wierzy że wykorzystując dodatkowe silniki manewrowe booster będzie w stanie wylądować dokładnie na platformie startowej, tak jak przedstawiono na animacji.

Drugi stopień ma być statkiem kosmicznym, którym ludzie będą podróżować na Marsa. Na szczycie znajduje się część przeznaczona dla załogi, poniżej miejsce na dodatkowy ładunek, następnie zbiorniki na ciekły tlen i ciekły metan. Napęd statku stanowić ma 6 silników Raptor przystosowanych do działania w próżni, oraz 3 przystosowane do działania w atmosferze.

Bardzo ważnym elementem drugiego stopnia jest osłona termiczna. Ma ona pozwolić na wejście w atmosferę Marsa i lądowanie z prędkością początkową nawet 8,5 km/s (12,5 km/s w przypadku Ziemi). Osłona ma pozwalać na wiele lotów bez żadnych dodatkowych prac pomiędzy nimi.

W kolejnej części prezentacji Elon przedstawił w skrócie historię firmy opowiadając o początkach SpaceX i późniejszych osiągnięciach.

Przedstawiony został również wstępny plan dotyczący terminów związanych z rakietą ITS. Pierwsze testy statku mają się rozpocząć już w 2018 roku, natomiast pierwsze loty na Marsa najwcześniej w roku 2022 (chociaż rok 2024 jako najwcześniejszy możliwy termin jest dużo bardziej prawdopodobny).

Na koniec prezentacji Musk zaprezentował nagranie z testu silnika Raptor oraz zdjęcia testowego zbiornika na ciekły tlen z włókien węglowych.

Plik PDF ze slajdami jest dostępny do pobrania pod adresem http://www.spacex.com/sites/spacex/files/mars_presentation.pdf

Prezentację w całości można obejrzeć na oficjalnym kanale SpaceX w serwisie YouTube.