Elon Musk IAC 2017 előadása

Előre vezetném, hogy Musk az egész előadás alatt valahogy még kevésbé volt összeszedve, mint tavaly, sokszor dadogott, megállt, átfogalmazta az elkezdett mondatot.

A videó egészében itt tekinthető meg:

Itt most ismét először magának az előadásnak a kifejtése olvasható, jobbára Musk szavainak szabados magyarra fordításával.

Arról fogok beszélni most, hogy mi kell ahhoz, hogy több bolygón élő fajjá legyünk. Csak egy kis emlékeztető, hogy miért fontos ez. Úgy vélem, hogy a jövő sokkal izgalmasabb és érdekesebb, ha űrjáró fajjá válunk, mintha nem lennénk azok. Abban hiszek, hogy a jövő az, amit a múltból összegyűjtöttünk, és nem ismerek semmi izgalmasabbat, mint felmenni (a világűrbe) és a csillagok között lenni.

Ez a tavalyi előadáson bemutatott terv frissítése. Keressük még a megfelelő nevet neki, a kódneve "BFR" (megj.: Big F*cking Rocket ~ Kib@szott Nagy Rakéta - Cifu) A mostani egész előadás legnagyobb kérdése, hogy hogyan (és ki) fizessék ki ezt az egészet. Ugyebár olyan ötletek merültek fel, mint a Kickstarter vagy "az alsógatyák ellopása" (stealing underpants - South Park) - de ezek nem működnek.

Tehát egy kisebb jármű kell, amelyet megengedhetünk maguknak, és amely felhasználható a jelenlegi járműveink (a Falcon 9 és a Falcon Heavy rakéták illetve a Dragon v1 és v2 űrhajók) helyett. Ha a most ezekre fordított erőforrásokat az új járműre tudjuk összpontosítani, az elég lehet a megvalósításra.

Milyen lépéseket tettünk már ebbe az irányba? Amint már korábban mutattam, a már megépült 12 méteres oxigéntartályt 2,3 atmoszféra nyomásra teszteltük, az 1000 köbméteres tartály 1200 tonnányi folyékony oxigént képes tárolni. Egy új szénszálas kompozit műanyag mátrixot alkottunk meg, amely sokkal erősebb és ellenállóbb a nagyon alacsony hőmérsékletekkel szemben, mint bármely korábbi.

A tartályt leteszteltük a tervezett nyomáson és azon felül is (amely fel is robbant ezáltal). Vagy 100 méter magasra repült fel, és az óceánban landolt, úgy horgásztuk ki. Vagyis van már egy egész jó rálátásunk, hogyan is lehet nagy és könnyű, mélyhűtött hajtóanyag tárolására alkalmas tartályt építeni.

A következő a hajtómű. A Raptor lesz a legnagyobb tolóerő / tömeg arányú rakétahajtómű a világon. Már teszteltük is, összesen 1200 másodpercig működött 42 hajtóműteszt alatt, a leghosszabb 100 másodperces volt, ennél sokkal tovább is bírta volna, de ennyire futotta a teszthez használt tartályokkal. Az időtartam, amit ebben a videóban láthatunk 40 másodperces, ennyi szükséges egy Mars-leszállásnál. Az égőtér-nyomás a teszthajtóműnél 200 bar, a repülésre kész hajtóműnél 250 bar lesz, és úgy hiszem kicsivel 300 bar fölé is tudunk majd menni idővel.

A következő megoldandó feladat a visszatérés, a Falcon 9 mindig egy hajtóművet használt ehhez, és ez nem biztonságos, fontos, hogy egy esetleges hajtómű-kiesés esetén is legyen lehetőség biztonságos leszállásra. Úgy vélem, hogy a kereskedelmi repüléshez fogható biztonságot tudnunk nyújtani (megj.: a mai kereskedelmi repülés biztonsági szintjéig való eljutáshoz sok-sok súlyos baleset vezetett el, és az azok tapasztalatai segítettek eljutni ide - Cifu).

16 sikeres Falcon 9 első fokozat visszahozást sikerült végrehajtani egymás után (megj.: ez csak a visszatérés, figyelmen kívül hagyva a tavaly szeptemberi balesetet). Igazából olyan nagy precizitással sikerül a visszahozás, hogy nem lesz szükség leszállólábakra, közvetlenül az indítóállásra le fogjuk tudni tenni.

Idén összesen 20 indítást tervezünk (az előadás időpontjáig 13 már sikerült), jövőre 30 indítás lesz. Fontos, hogy minél több rakéta indítására legyünk képesek, kiemelve, hogy jelenleg évente átlagosan cirka 60 indítás zajlik, tehát ha sikerül 30 indítást megvalósítani, akkor a SpaceX a világ összes orbitális indításának a felét fogja végrehajtani. (Nos a valóságban azért csak 2017 szeptember végéig 64 indítás volt orbitális pályára, és idén még tervezve van 30-40, amelyeknek egy része lehet, hogy átcsúszik jövőre. Az évi 60 indítás maximum úgy igaz, ha csak a "nagyobb" hordozórakétákat vesszük figyelembe, de ez már erősen szubjektív meghatározás... - Cifu)

A Dragon v1 teljesen automatikusan képes az űrállomással kapcsolódni, a dokkoláshoz viszont szüksége van az űrállomás robotkarjára, a CanadaArmra, amely elkapja, és a megfelelő dokkolóporthoz mozgatja. A Dragon v2 (amely 2018-ban indulhat) közvetlenül az űrállomáshoz dokkol majd, teljesen automatikusan, emberi beavatkozás és a CanadaArm nélkül.

A SpaceX a Falcon 1-gyel kezdte, sokan azt látják, gondolják, hogy a Falcon 9 és a Dragon csak úgy hirtelen megjelent, de ez nem igaz, roppant nehéz úton jutottunk el ide. Az elején alig pár ember alkotta a céget, és senki sem tudta, hogyan építsünk rakétát. Nem azért lettem én a vezető tervezőmérnök, mert én akartam, hanem egyszerűen nem volt akit erre a feladatra felvegyek. Egyetlen (jó képességű tervezőmérnök) se akart csatlakozni. Így lettem én ez az ember, és az első három Falcon 1 indítást jól eltoltam. De a sors ránk mosolygott a negyedik alkalommal, az volt az első sikeres indításunk, és ma van annak az indításnak a kilencedik évfordulója.

A Falcon 1 egy igazán kis rakéta, cirka fél tonnát tud felvinni. Igen kicsi a Falcon 9-hez képest, amely 30-szor akkora teherbírással rendelkezik, és képes az első fokozatot újra felhasználni, ami a rakéta egyik legdrágább eleme. A következő lépés az áramvonalazó kúp újrafelhasználása, és a végén úgy gondoljuk, hogy mintegy 70-80%-os újrahasználhatóság elérhető a Falcon 9-cel.

Remélhetőleg még idén elindulhat a Falcon Heavy, ami sokkal bonyolultabb lett, mint először gondoltuk. Egyszerűnek kellene lennie, mert két további Falcon 9 első fokozatot kötünk az első mellé, és kész. De nem így lett, gyakorlatilag mindent újra kellett tervezni a második fokozatot leszámítva, hogy a megnövekedett terhelésnek és hatásoknak ellenálljon. A végére a Falcon Heavy csaknem teljesen új jármű lett. De a gyorsító fokozatok készen vannak, és úton vannak Cape Canaveral felé.

Tehát elkezdtük tervezni a BFR-t. A BFR teljesen újrafelhasználható, és 150 tonnát képes felvinni. A lényege, hogy teljesen újrafelhasználható.

(Egy pár pillanatra itt a rakéták melletti képen a teherbírásukat mutatták be, a Falcon 9 és a Heavy esetében a teherbírásnál immár nem az újrafelhasználható módban, hanem az egyszer használatos módban elérhető teherbírást mutatva, így a Falcon 9 ugye ~23 tonnát, a Falcon Heavy ~63 tonnát tud felvinni, a BFR esetében egyszer használatos módban a teherbírás 250 tonnás értéket mutat)

Jöjjön a BFR bemutatása: 31 Raptor hajtómű, összesen 5400 tonnás tolóerővel, miközben a jármű indítási tömege 4400 tonna. A rakéta és az űrhajó átmérője 9 méter (erre korábban utalt egy Twitter üzenetben - a 9 méteres átmérő az építéshez használt hangár méretéből fakadó korlát - Cifu). Az űrhajó maga 48 méter hosszú, üres tömege 85 tonna (a terv 75 tonnáról szól jelenleg, de ez mindig nőni szokott, tehát hagytunk 10 tonnát a tömegnövekedésre), 1100 tonnányi üzemanyag mellett 150 tonnányi terhet tud felvinni, és tipikusan 50 tonna terhet tud visszahozni.

Lényegében arról van szó, hogy összeépítjük a Dragon űrhajót és a Falcon 9 második fokozatát. Hátul a hajtóművek, előtte az üzemanyag-tartályok, majd a raktér, ami 8 emelet magas. A tavalyi tervhez képest újdonság a kis méretű deltaszárny, amely segít a légkörbe való visszatéréskor. A szárny (és a kilépőélein lévő vezérsíkok) segítenek a légkörbe lépéskor a megfelelő állásszög megtartásában, a visszahozott hasznos tehertől függetlenül.

A túlnyomásos utastér 825 köbméter, 40 kabinnal és nagy közös helységekkel, illetve egy napkitörésekkor használatos sugárvédett óvóhellyel. Az út legalább 3 hónap, de akár 6 hónapig is tarthat, tehát feltehetően mindenki szeretne egy kabint és nem csak egy széket. Egy kabinban 5-6 ember fér el, ha nagyon összepréseljük őket, de kényelmesen 2-3 ember fér el egy kabinban. Ezzel még mindig 100 embert tudunk a Marsra vinni egy úton.

A jármű közepén vannak az üzemanyagtartályok, amelyek 240 tonnányi mélyhűtött metánt és 860 tonnányi folyékony oxigént tárolnak. A mélyhűtés 10-12% pluszt jelent, ami további 40 tonna metánt és 60 tonna oxigént jelent. A metántartályokon belül van egy készenléti tartály, amely a leszálláshoz szükséges, mivel nem hagyhatjuk, hogy a (nagyméretű) főtartályokban kavarogjon a leszálláshoz szükséges kis mennyiség.

A jármű végén vannak a hajtóművek. A Raptor hajtóművekből négy vákuumra optimalizált és két légköri változat lesz, de mind a hat kitéríthető: a vákuum hajtóművek kisebb mértékben, a légköri hajtóművek nagy mértékben és nagyon gyorsan. A két légköri változat közül bármelyik használható leszállásnál, tehát ha az egyik meghibásodik, semmi probléma, mert a másik redundanciát biztosít. Ezzel a leszállás kockázatát szeretnénk annyira közelíteni a nullához, amennyire lehetséges.

A hajtóművek ISP-je (üzemanyag-hatékonyság) 330 másodperc tengerszinten és 375 másodperc vákuumban, de ez az első verzió, tehát potenciálisan ez tovább növelhető várhatóan még 5-10 másodperccel, illetve a 250 atmoszférás égéstéri nyomást 300 atmoszférásra növelhetjük majd remélhetőleg.

Az utántöltés a járművek végének összekapcsolásával valósítható meg, az üzemanyag-vezetékek összekötése egyszerű lesz, és így könnyedén a tankerből a hajóba tölthető az üzemanyag. A csatlakozásnál az első fokozathoz kapcsolódó rögzítőelemeket használnánk fel újra. Az animáció alapján az áttöltés kis mértékű gyorsítással valósulna meg, amelyet a finom pozicionáló hajtóművekkel érnénk el (tehát nem szivattyúzás lenne - Cifu).

Ha a rakéták teherbírását nézzük a Falcon 1-től a BFR-ig (összevetve további konkurens vagy korábbi rakétákkal), akkor a fenti ábra szerinti helyzet van: az alsó végen a Falcon 1 fél tonnás teherbírással, a felső végen a BFR 150 tonnás teherbírással (megj.: az ábráról nagyon hiányzik a Blue Origin New Glenn rakétája és a NASA SLS hordozórakétája - Cifu). Érdemes megjegyezni, hogy a BFR még teljesen újrafelhasználható módban is nagyobb teherbírással bír, mint a Saturn V.

De nézzük meg az indítási költségeket (itt a kép átrendeződik, a bal oldalon egymás után a BFR, Falcon 1, Falcon 9 és Falcon Heavy következik). Elsőre marhaságnak tűnik, de nem az. (Itt egy kissé szétesett monológ következik, a fő mondanivaló az, hogy a rakétákat nem újrahasznosítható módban használni olyan, mint ha egy Boeing 747 utasszállítót úgy akarnánk eladni, hogy minden repülés végén összetörjük, mondván, hogy több utast vihet, ha nincs futómű, nincsenek leszálláshoz szükséges ívelőlapok, és az út végén az utasok majd ejtőernyővel kiugranának - de hát ez őrültség, így senki se venné meg. Tehát a teljes újrafelhasználás alapvető lesz a jövőben. - Cifu )

Itt azt láthatjuk, hogyan arányul egymáshoz a rendelkezésre álló delta-v (sebességváltozás, függőleges tengely) és a felvitt tömeg (vízszintes tengely) a LEO pályára való feljutás után, ha nincs űrbéli utántöltés

Itt láthatjuk a második (felső) értékeket akkor, ha utántöltést hajtunk végre

Ez a teljes feltöltés esetén, a diagram szerint 150 tonna hasznos teher esetén áll rendelkezésre 6 km/s delta-v, ami a tavalyi előadás szerinti a Mars úthoz szükséges - de ezen felül kellene a leszálláshoz is tartalékolni...

Szintén nagyon fontos az orbitális pályán való utántöltés. Ha csak simán felküldjük a rakétát, akkor nem sokkal juthatunk messzebb, de ha tankereket küldünk utána, és újratöltjük, akkor 150 tonnát tudunk egészen a Marsig eljuttatni. Ha mindent újra felhasználhatunk, akkor csak az üzemanyagért kell fizetni, az oxigén ára extrém alacsony, ahogyan a metáné is. Ehhez automatikus randevú, dokkolás és újratöltés nagyon szükséges.

Eljutottunk oda, hogy miből is fizessük ki mindezt. Ez nem valódi áttörés, de legalábbis egy felismerés, hogy ha egy olyan rendszert építünk, amely kannibalizálja a saját szolgáltatásunkat, és ezzel együtt a saját szolgáltatásunk redundáns lesz - ide sorolva a Falcon 9, Falcon Heavy és a Dragon űrhajót is -, akkor jobban járunk, ha egy szolgáltatással szolgálunk ki mindent, és erre fordítjuk az összes erőforrásunkat. A partnereink egy része viszont konzervatív, és először látni szeretné a rakétát párszor repülni, mielőtt megrendeli. Tehát azt tervezzük, hogy előre megépítünk egy adag Falcon 9 és Falcon Heavy rakétát illetve Dragon űrhajót, készleteket halmozunk fel belőlük, amiket újra lehet használni. Majd ezután minden erőforrásunkat a BFR megépítésére fordítjuk. Abban bízunk, hogy a műhold-indításokból és az űrállomás kiszolgálásából származó bevételünk elég lesz az induláshoz.

Nézzük ezeket. A műholdak fellövésénél egészen új lehetőségeket nyújt egy 9 méter átmérőjű rakéta. Olyan új műholdakat lehet felvinni, amelyek majdnem 9 méter átmérőjűek. Ha egy új Hubble űrteleszkópot akarunk felvinni, akkor lehetőség lesz arra, hogy felküldjünk egy olyat, amelynek a tükör felülete tízszer nagyobb, mint a jelenlegi Hubble-nak. Mindezt egyben, nem kell kihajtogatni semmit.

Egy úttal több műholdat lehet felvinni, a régi műholdakat vagy az űrszemetet is be lehet gyűjteni.

Emellett képes az űrállomás kiszolgálására. Tudom, hogy egy kicsit nagynak tűnik az űrállomáshoz képest, de az űrsikló is nagynak nézett ki, mégis működött. Képes arra, amire a Dragon már most képes, hogy ellátmányt vigyen az űrállomásra, és arra is, amire csak a Dragon 2 lesz képes, hogy személyzetet vigyen fel.

Ennél messzebb is mehet, például a Holdra, a Hold felszínére, és mindezt úgy, hogy ott nem szükséges az üzemanyag-áttöltés. Egy magas elliptikus pályán hajtanánk végre az üzemanyag-feltöltést, majd leszállunk a Holdon, és onnan visszatérünk úgy, hogy a Holdon nem szükséges az üzemanyag-gyártást megoldani. Ezzel létre lehet hozni az Alfa Holdbázist, vagy akármilyen holdbázist. Azt is láthatjuk, hogyan történik a kirakodás a raktérből a felszínre: egy daru segítségével. De a lényeg... szóval 2017-et írunk... úgy értem, már kellene egy holdbázisnak lennie, mi a pokol folyik itt?

És természetesen a Mars. Ezzel válhatunk több bolygón élő fajjá, ami messze többet jelent, mint egy egyetlen planétán élő faj. Természetesen az első cél az, hogy leszálljunk a köves-poros talajon, úgy, ahogy korábban említettem. Felküldjük az űrhajót, újratankoljuk teljesen, és elmegyünk vele a Marsra. A Marson szükséges a helyi üzemanyag-gyártás, de a Mars légköre szén-dioxidban gazdag, és rengeteg vízjég van (CO2 és H2O), amiből gyárthatunk metánt és oxigént (CH4 és O2). Ez a Sabatier-eljárás, amit jól ismerünk.

Volt némi kritika, hogy miért használunk égést és rakétákat, miközben elektromos autókat gyártunk. Nincs mód arra, hogy elektromos rakétát gyártsunk, örülnék, ha lenne, de hosszú távon a napenergia segítségével a légkör szén-dioxidja és a víz segítségével gyárthatunk hajtóanyagot. Alapvetően tehát a Holdon és a Marson majdnem ugyanazt csinálnánk, csak a Marson mindenképpen szükség van hajtóanyag-készletezésre, hogy újratölthessük az űrhajót a visszaútra. A Marson kisebb a gravitáció, tehát nincs szükség a gyorsítórakétára ahhoz, hogy a Mars felszínéről a Föld felszínére utazhassunk. Igaz, ekkor a hasznos teher mértéke legfeljebb 20 és 50 tonna között lehet.

Ez egy fizikai szimuláció, elég gyorsan érkezünk a légkörbe, cirka 7,5 km/s sebességgel. A Marson nem szükséges ablatív (elégő) hőpajzs, tehát az egész olyan lesz, mint ha csak a tesztálláson állnánk. Ez egy többször használatos hőpajzs, de amíg a földi működésnél mindenképpen lesz némi elhasználódás (a pajzs ugye úgy véd a hőtől, hogy a felülete lassan elég - Cifu), a Mars légköre annyival kisebb sűrűségű, hogy itt nincs ilyesmiről szó. A szuperszonikus fékező manőver sebessége sokszorosa lesz a Falcon 9-esének, tehát nagyon figyelmesen kell eljárni. A lényeg, hogy a (Marshoz érkezéskor) sebesség nagy részét a légellenállással el lehet "koptatni".

(A képfelirat szerint 2022-ben két teherhajó szállna le a Marson, hogy megerősítse a víz jelenlétét, és felmérje a veszélyeket, és elhelyezze az energiaforrásokat valamint a bányászati és létfenntartó eszközöket az elkövetkező utakhoz.
2024-ben 2 teherhajó és 2 személyszállító hajó érkezik, további utánpótlás, a hajtóanyag-gyár felállítása, a kiinduló bázis felépítése)

Ez nem elírás. Inkább egy erős kihívás. Tehát máris elkezdtük a rendszert építeni, a fő tartályokhoz az eszközöket megrendeltük, elkezdődött a kiszolgáló épületek felépítése. Az első űrhajó építését a következő év (tehát 2018) második negyedévében megkezdjük, vagyis 6-9 hónap múlva. Elég bizonyos vagyok benne, hogy 5 év alatt sikerül megépíteni, és hogy 5 év múlva indításra kész lesz. 5 év elég hosszú időnek tűnik számomra. A (rendelkezésre álló) erőforrások lehetővé teszik, hogy ebben az időintervallumban megvalósítsuk. De ha nem is ebben az időintervallumban, akkor sem sokkal később, úgy gondolom. A fő cél ugyanakkor a Mars, ahol a BFR segítségével hamarosan városokat hozhatunk létre. Legalább két teherhajót küldünk 2022-ben, további négy hajó - ezekből kettő személyzettel - pedig 2024-ben fog leszállni. Az első a küldetéseknek a célja az, hogy megtaláljuk a legjobb vízforrást, a másodiknak pedig hogy megépítsük az üzemanyaggyárat. Hat űrhajó elegendő terhet vihet, hogy megépítsük ezt a gyárat. Ez a gyár hatalmas napelem-táblákból illetve a vízjég bányászathoz és vízfeldolgozáshoz, valamint a szén-dioxid légkörből való kivonáshoz szükséges elemekből áll. Ezekből kell majd előállítani és tárolni a hajtóanyagot.

A város egyetlen hajóból indul, majd egyre több hajóból...

majd a város elkezd kiépülni és bővülni...

egyre nagyobb...

és nagyobb lesz.

Az idő folyamán jön a terraformálás, és az, hogy egy igazán szép hellyé alakítsuk.

Ha képesek vagyunk arra, hogy olyan űrhajót építsünk, ami képes eljutni a Marsra, akkor felhasználva ezt a hajót lehetséges a Föld két pontja közötti szuborbitális repülés, amellyel egy órán belül el lehet jutni bárhova. A belső elemzésünk igen érdekes eredményeket mutatott erről. Nézzék meg:

És ezzel véget is ért az előadás...

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!