Робърт Зубрин
Икономическата жизнеспособност на колонизацията на Марс (7)

Заселване на Марс

„Това предложение беше направено обществено и доведено до разглеждането от всички, то породи много различни мнения сред хората и докара много страхове и съмнения сред тях. Някои, от своите основания и надежди изразиха, трудиха се да раздвижат и окуражат останалите да предприемат и преследват същото; други, отново, от своите страхове, възразиха срещу него и се опитваха да отклонят от него, оправдавайки се с много неща, и които не бяха нито неоснователни, нито невъзможни; тъй като това беше голям замисъл и обект на много немислими рискове и опасности…“

„Отговорено беше, че всички велики и благородни деяния са съпроводени с големи трудности и трябва да бъдат предприемани, както и преодолявани със съответната смелост.“

Губернатор Уилям Брадфорд, „За плимутската плантация“, 1621 година

Трудността на междупланетното пътуване може да направи колонизацията на Марс да изглежда илюзорна. Обаче, колонизацията е, по определение, еднопосочно пътуване и точно това е фактът, който прави възможно транспортирането на голямо множество от хора, от което колонията има нужда, за да успее.

Нека разгледаме два модела как хората могат да емигрират на Марс — държавно финансиран модел и частно финансиран модел.

Ако е налице държавно финансиране, технологичните средства, необходими за имиграция в голяма степен са по същество на разположение днес. На фиг. 2 виждаме една версия на такава идея, която може да бъде използвана за превоз на имигранти на Марс. Тежкотоварна ракета-носител, производна на ракетата-носител на совалката от програмата „Спейс Шатъл“, вдига 145 тона (Saturn V имаше точно такъв капацитет) до ниска земна орбита, след това степен на ядрена термична ракета (NTR, такава, каквато беше демонстрирана в САЩ през 60-те години на 20-ти век) със специфичен импулс Isp от 900 секунди запраща 70-тонен „хабкрафт“ (от habcraft — от английски habitat — място за живеене и craft — кораб — б.пр.) по 7-месечна траектория към Марс. При пристигането си на Марс, хабкрафтът използва своята двуконусна обвивка като въздушна спирачка и след това се спуска с парашути и се приземява чрез свои собствени комплекти от метан-кислородни двигатели.

Хабкрафтът е с диаметър от 8 метра и включва четири изцяло оборудвани за живеене палуби, с обща жилищна площ от 200 кв. метра, което позволява съответно настаняване на 24 човека в Космоса и на Марс. Зона за разширяване е на разположение на петата (най-горна) палуба, след като товарът, който тя съдържа, бъде разтоварен при пристигането.

Фиг. 2. Уголемена NTR тежкотоварна ракета-носител, способна да пренесе 24 колониста еднопосочно до Червената планета.

Така, с изстрелването на едностепенен ускорител, 24 души, комплектувани с тяхното жилище и инструменти, могат да бъдат транспортирани еднопосочно от Земята до Марс.

Сега нека приемем, че започваме през 2030 сл. Хр., като средно по четири такива ускорителя се изстрелват всяка година от Земята. Ако след това можем да направим различни благоразумни демографски предположения, кривата на населението за Марс може да бъде изчислена. Резултатът е показан на фиг. 3. Изследвайки графиката, виждаме, че с такова ниво на усилие (и технология, замръзнала завинаги на нивата на 20-ти век), темпът на нарастване на човешкото население на Марс през 21-ви век би бил 1/5-та от този на колониална Америка през 17-ти и 18-ти век.

Фиг. 3. Колонизацията на Марс, сравнена с тази на Северна Америка. Анализът приема 100 имигранти/година, започвайки от 2030 година, с годишен прираст от 2%, 50/50 мъже/жени. Всички имигранти са на възраст между 20 и 40 години. Средно по 3,5 деца в идеалното марсианско семейство. Нивата на смъртност са 0,1% на година за възраст между 0 и 59 години, 1% за възраст от 60 до 79 години, 10% на година за хората над 80 години.

Това сам по себе си е много важен резултат. Това, което той означава, е че разстоянието до Марс и транспортното предизвикателство, което той предполага, не е основно препятствие за начало на човешка цивилизация на Червената планета. По-скоро ключовите въпроси стават тези за използване на ресурсите, отглеждането на храна, изграждане на жилища и производството на всички видове полезни продукти на повърхността на Марс. Още повече, че замисленото ниво на растеж на населението, 1/5 от това на колониална Америка, макар и малко бавно, е значително в исторически мащаб и приемайки стойност от 1 милиард долара на изстрелване, разход от 4 милиарда долара на година за програмата би бил поддържан за известно време от която и да е основна сила на Земята, която се грижи да засее семената на своето потомство на Марс.

Обаче с разход за едно изстрелване от около 1 милиард долара, цената за един имигрант би била 40 милиона долара. Такава цена може да е по силите на правителствата (за известно време), но не и за отделните хора или частни групи. Ако Марс някога ще се възползва от динамичната енергия на голям брой имигранти, мотивирани от личния си избор да се опитат да оставят своя отпечатък в един нов свят, транспортната такса ще трябва да падне значително по-ниско от тази. По тази причина нека да изследваме алтернативен модел, за да видим колко ниско може да падне тя.

Обмислете пак едностепенните CH₄/O₂ транспортни средства до орбита (SSTO), използвани за пренос на полезни товари от повърхността на Земята до ниска земна орбита. За всеки килограм доставен до орбита товар са нужни около 70 килограма ракетно гориво. Двукомпонентното ракетно гориво CH₄/O₂ струва около 0,20 долара/килограм, така че 14 долара разход за ракетно гориво ще са включени за всеки килограм, вдигнат до орбита. Ако след това приемем, че общите оперативни разходи на системата са 7 пъти цената на ракетното гориво (грубо двойно по-голямо ценово съотношение разход/разход за гориво на авиолиниите), тогава разходът за доставка до ниска земна орбита (LEO) може да бъде 100 долара/килограм. Ако приемем, че има действащ обикалящ кораб между Земята и Марс, който има способността да рециклира водата и кислорода с 95% ефективност, тогава всеки пътник (100 кг с личните принадлежности) ще трябва да донесе около 400 кг припаси, за да се осигури с храна, вода и кислород по време на 200-дневното далечно пътуване към Марс. Така 500 кг ще трябва да бъдат пренесени чрез транспортен апарат за извеждане в орбита (AV) с около 4,3 км/ч, за да премести имигранта от ниската земна орбита (LEO) до обикалящия (с период 2 години) междупланетен кораб. Масата на капсулата, използвана за транспорт на имигранта от LEO до обикалящия кораб и от обикалящия кораб до марсианската повърхност може да бъде оптимистично прието, че има маса от 500 кг на пътник. Така, за всеки пасажер общо 1000 кг трябва да бъдат доставени до орбитата на обикалящия кораб, който със специфичен импулс Isp от 380 секунди за система с CH₄/O₂задвижване на транспортните капсули ги в 3200 кг на ниска земна орбита LEO. При доставна цена от 100 долара/кг до LEO и приемането, че цената на самия обикалящ кораб се разпределя върху много голям брой мисии, това се превежда в цена от 320 000 долара на пътник до Марс.

Очевидно, има много предположения в горното изчисление, които могат да бъдат променени, така че това нито би повишило, нито би понижило значително изчислената цена на билета. Например използването на задвижване с рам-джет (правопоточен въздушен реактивен двигател — б.пр.) за извършване на значителна част от изкачването на AV от Земята до орбита може да намали разходите по доставка в орбита до 3 пъти. С помощта на електрическо задвижване ферибот от LEO до L1 (първа точка на Лагранж — точка между Слънцето и Земята, в която гравитационните им сили се изравняват и тяло с малка относителна маса може да стои неподвижно спрямо тях с много малък разход на гориво за поддържане на орбитата — б.пр.) с електрическо задвижване, последвано от близко прелитане с пуснати двигатели през перигея на LEO чрез химическа степен с голям тласък би позволило обикалящият кораб да бъде достигнат с химически AV със скорост от само 1,3 км/ч, като по този начин все пак се удвои полезния товар и се намалят разходите. Ако обикалящият кораб използва магнитно платно[11] вместо просто да използва естествените балистични орбити с гравитационно подпомагане, хиперболичната скорост на отпътуване от Земята, необходима за среща с него, може да бъде по същество нула, като по този начин позволява цялата доставка от LEO до обикалящия кораб да бъде изпълнена с електрическо задвижване или може би дори със слънчеви или магнитни платна. Нарастването на степента на затвореност на животоподдържащата система в обикалящия кораб би намалило изискваното количество на доставени припаси за всеки пасажер, като по този начин се намаляват още повече разходите по пътуването. Така, в края на краищата, може да се очаква разходите по транспортиране между Земята и Марс да спаднат с още един порядък, до 30 000 долара на пътник или там някъде. Влиянието върху разходите на тези нововъведения, които постепенно се въвеждат, е показано в таблица 3.

Въпреки това, порядъкът на големината от 320 000 долара, изказана за ранните имигранти — приблизително цената на къща от горната половина на средната класа в много части на предградията в Америка, или, казано по друг начин, приблизително спестяванията за цял живот на успешно семейство от средната класа — е интересен. Това не е сума пари, която който и да е би похарчил несериозно, но е сума пари, която голям брой хора биха могли да осигурят, ако наистина искат да го направят. Защо биха искали да направят така? Толкова е просто, поради малкия размер на марсианското население и голямата стойност на самата цена за транспорт, е сигурно, че цената на труда на Марс ще бъде много по-голяма, отколкото на Земята. По тази причина заплатите ще бъдат много по-високи на Марс, отколкото на Земята; докато 320 000 долара може да са 6-годишната заплата на инженер на Земята, вероятно е това да представлява 1- или 2-годишна заплата на Марс. Тази разлика във възнаграждението, точно съответстваща на разликата във възнаграждението между Европа и Америка през по-голямата част от последните 4 века, ще направи емиграцията на Марс едновременно желана и възможна за отделния човек. От 17-ти до 19-ти век класическият модел за семейство в Европа е бил то да обедини своите ресурси, което да позволи на един негов член да емигрира в Америка. Този емигрант, от своя страна, би работил, за да спечели достатъчно пари, за да доведе останалата част от семейството. Днес същият метод за осъществяване на пътуването се използва от имигрантите от Третия свят, чиито заплати в техните страни на произход са нищожни спрямо таксите за пътуване със самолет. Тъй като нужният доход ще бъде на разположение за заплащане на пътуването след като то е направено, могат да бъдат изтеглени дори заеми, за да се финансира то. Правено е в миналото, ще бъде правено и в бъдеще.

Както споменах преди, недостигът на работна ръка, който ще господства на Марс, ще подтикне марсианската цивилизация както към технологичен, така и към социален напредък. Ако плащате заплата, която е пет пъти земната, не бихте желали да губите каквото и да е време на вашия служител с неквалифициран труд или попълване на формуляри и няма да се опитате да изключите някого, който владее някоя отчаяно нужна професия от практикуването й просто защото той не си е създал главоболието да премине някой институционален курс, който е пречка за придобиване на съответните сертификати. Накратко, марсианската цивилизация ще бъде практична, защото ще трябва да бъде, точно както американската цивилизация от 19-ти век е била, и този наложен прагматизъм ще й даде огромно предимство при надпреварата с по-малко стресираното, и следователно по-ограничено от традициите общество, оставащо назад на Земята. Необходимостта е майка на изобретението; Марс ще осигури люлката. Общество на физическата граница на цивилизацията, основано на технологичното превъзходство и прагматизъм и населено от хора, които сами са избрали себе си, подтиквани от лични стремежи, по необходимост ще бъде разсадник на изобретения и тези изобретения ще служат не само на нуждите на марсианците, но също така и на земното население. Затова те ще донесат доход на Марс (чрез земно лицензиране), като в същото време ще разрушат присъщата тенденция към застой на богатото на работна ръка земното общество. Този процес на подмладяване, а не преките икономически ползи от триъгълната търговия на минералните ресурси от Главния астероиден пояс, в края на краищата ще бъдат най-голямата полза, която колонизацията на Марс ще предложи на Земята и онези земни общества, които имат най-близки обществени, културни, езикови и икономически връзки с марсианците, ще бъдат тези, които ще имат най-голяма полза.