エロン・マスクは彼の長期計画を自分自身に保つためにこれまでにない。再利用可能なロケット、電気自動車、革命的な太陽光発電の開発を超えて、彼は生涯で火星に植民地を設立することについても非常に熱心でした。ここでの目標は、「バックアップ場所」を作成して人類の生存を確実にすることであり、真剣な計画とアーキテクチャを必要とします。
火星へのマスクの提案された任務のこれらおよび他の側面は、ジャーナルの2017年6月号に掲載された「人間を多惑星種にする」というタイトルのエッセイで概説されました 新しいスペース。この論文は、メキシコのグアダラハラで2016年9月26日から30日まで開催された第67回国際宇宙会議の年次総会で彼が発表したプレゼンテーションの要約です。
この論文は、スタンフォード大学のコンサルティング教授であり、編集長であるスコットハバードによって作成されました。 NewSpace、 ムスクの元のプレゼンテーションのすべての資料とスライドが含まれています。火星の植民地化が今世紀にどのように達成され、どのような問題に対処する必要があるかについてのマスクの考えが含まれています。
これらには、人とペイロードを火星に送るコスト、旅行をするロケットと車両の技術的な詳細、および起こり得るコストの内訳とタイムラインが含まれます。しかし、もちろん、彼はまた、哲学的な重要な質問に答えます–「なぜ行くのですか？」そして「なぜ火星なのか？」
この最初の質問に対処することは、宇宙探査の最も重要な側面の1つです。ジョンFケネディの象徴的な「私たちは月に行くことを選択します」というスピーチを覚えていますか？このスピーチは、単に意思表示というだけではなく、ケネディ政権がアポロ計画に費やしていた時間、エネルギー、お金のすべてを正当化するものでした。そのため、ケネディのスピーチは、何よりも目標が高貴な事業である理由を強調しました。
火星に目を向けて、マスクは同様の口調をとり、生存と宇宙への拡大のための人類の必要性を強調しました。彼が述べたように：
「私は本当に2つの基本的な道があると思います。歴史は2つの方向に分岐します。一つの道は、私たちが地球に永遠に留まることであり、それからいくつかの最終的な絶滅イベントがあります。私には即時の終末期の予言はありませんが、最終的には歴史が示唆するように、いくつかの終末期の出来事があるでしょう。代替案は、宇宙を運ぶ文明と多惑星の種になることです、あなたが同意することを望みます、それが正しい方法です。」
火星が自然な選択となる理由については、それは少し難しい売りでした。確かに、火星は地球と多くの類似点があります。そのため、火星はしばしば「地球の双子」と呼ばれ、科学研究の魅力的なターゲットになっています。しかし、表面上での長期滞在が魅力的ではないように見える、かなり明確な違いもあります。では、なぜそれが自然な選択なのでしょうか？
マスクが説明するように、近接性はそれと多くの関係があります。確かに、金星は地球に近く、火星の5600万km（3,4796,787 mi）と比較して、4100万km（25,476,219 mi）に近くなります。しかし、金星の敵対的な環境は十分に文書化されており、超高密度の大気、鉛を溶かすのに十分な高温、硫酸雨が含まれています！水星は暑すぎて空気がなく、木星の月は非常に遠くにあります。
これにより、Muskに関する限り、近い将来の選択肢は2つだけになります。 1つは月で、今後数年間は恒久的に定住する可能性があります。実際、ESA、NASA、ロスコスモス、中国国家宇宙局の間で、ISSの後継となる月の前哨基地を建設する計画に事欠きません。
しかし、火星と比較すると、資源が少なく、大気がなく、重力（0.165 g 0.376と比較 g）および1日の長さ（28日vs 24.5時間）が関係します。火星に行く最大の理由はここにあります。これは、私たちの選択肢が限られており、火星が現在私たちがアクセスできるすべての体の中で最も地球に似ているという事実です。
さらに、マスクは植民者がテラフォーミングプロセスを開始し、時間の経過とともにさらに地球のようにすることができるという事実を考慮に入れています。彼が述べているように（強調のために太字を追加）：
「実際、私たちは今、初期の火星は地球によく似ていたと信じています。 事実、火星を暖めることができれば、再び厚い大気と液体の海ができます。 火星は地球からの距離と同じく太陽から約半分の距離にあるため、まともな日光があります。少し寒いですが、暖めることができます。それは非常に有用な雰囲気を持っています、それは主にいくつかの窒素とアルゴンと他のいくつかの微量元素を含むCO2であり、大気を圧縮するだけで火星で植物を育てることができることを意味します。
「地球の37％ほどの重力があるので、火星にいるのはとても楽しいでしょう。それで、重いものを持ち上げて、周りに縛ることができるでしょう。さらに、その日は地球の日と非常に近いです。現在、地球上には70億人がいて、火星には誰もいないので、私たちは人口を変える必要があるだけです。」
当然のことながら、すべての重要な車両なしではミッションは起こり得ません。このため、マスクは年次IAC会議を使用して、惑星間輸送システムに関する自社の計画を発表しました。火星のコロニアルトランスポーター（2012年にマスクが話し始めた）の更新バージョンであるITSは、再利用可能なロケットブースターと惑星間宇宙船の2つの主要コンポーネントで構成されます。
これらのコンポーネントを使用して火星に到達するプロセスには、いくつかのステップが含まれます。まず、ロケットブースターと宇宙船が一緒に離陸し、宇宙船が軌道に投入されます。次に、宇宙船が駐車軌道を想定している間、ブースターは地球に戻り、タンカークラフトをリロードします。この車両は宇宙船と同じデザインですが、貨物エリアの代わりに推進剤タンクが含まれています。
タンカーはブースターで軌道に打ち上げられ、宇宙船とランデブーし、火星への旅のために燃料を補給します。概して、推進剤タンカーは、軌道に乗っている間、宇宙船のタンクを満たすために3〜5回上昇します。マスク氏は、宇宙船の打ち上げからブースター回収までのターンアラウンドタイムは、最終的には20分程度になると予測しています。
このプロセス（マスクが道を進んだ場合）は、26か月ごとに（火星と地球が最も接近している場合）火星との間を往復する複数の宇宙船を含むように拡張されます。
「最終的には、軌道上で待機する宇宙船が1,000以上になるでしょう。したがって、火星植民地の艦隊は一斉に出発します。宇宙船を軌道に装填するのは2年かかるので理にかなっており、ブースターとタンカーを頻繁に使用して、それらを非常に頻繁に再利用できます。宇宙船を使用すると、それがどのくらいの期間続くかを考えなければならないため、再利用が少なくなります。おそらく30年で、これはおそらく宇宙船の12〜15フライトになるでしょう。」
ロケットの構造は、燃料タンクを取り巻く高度な炭素繊維で構成されており、自己加圧システムに依存しています。これには、燃料と酸素がエンジン内の熱交換を通じてガス化され、タンクを加圧するために使用されます。これは、Falcon 9ロケットで現在使用されているものよりもはるかに単純なシステムです。
ブースターは、同心リングに配置された42のラプターエンジンを使用して推力を生成します。アウターリングに21エンジン、インナーリングに14エンジン、センタークラスターに7エンジンがある場合、ブースターの推定リフトオフ推力は11,793メートルトン（13,000トン）– 128メガニュートン–、真空推力は12,714メートルです。トン（14,015トン）、つまり138 MN。これにより、ロケットのパフォーマンスバーがロケットの物理的なサイズを超える最初の宇宙船になります。
宇宙船と同様に、設計では上部に加圧セクション、下部に非加圧セクションが必要です。加圧セクションは最大100人の乗客を収容します（マスクは最終的には旅行あたり200人にその容量を増やすことを期待しています）、火星のコロニーの構築に必要なすべての荷物と貨物は下の非加圧セクションに保持されます。
乗務員室自体については、移動時間が長いので、ムスクはその中での時間が退屈ではないことを説明するはずでした。 「したがって、乗員コンパートメントまたは乗員コンパートメントは、無重力ゲームを実行できるように設定されています-浮遊することができます」と彼は言った。 「映画、講堂、キャビン、レストランがあります。行くのは本当に楽しいでしょう。あなたは素晴らしい時間を過ごすつもりです！」
これら両方のセクションの下には、液体酸素タンク、燃料タンク、宇宙船エンジンが配置されています。エンジンは、ベースでスラストコーンに直接取り付けられ、3つの海面エンジンの外側リングで構成されます。これは、361秒の特定の衝撃（Isp）を生成します。 382s Ispを生成します。
宇宙船の外面にもヒートシールドが取り付けられます。これは、SpaceXがドラゴン宇宙船で使用するのと同じ材料で構成されます。これは、フェノール含浸カーボンアブレーター（PICA）として知られており、SpaceXの3番目のバージョンです。マスクは、タンカーがクラフトを補充できる回数に応じて、合計で、惑星間宇宙船は火星まで450トンの貨物を輸送できると推定しています。
また、地球と火星のランデブーによっては、トランジット時間は片道で最短で80日となる場合があります（速度6 km / sの場合）。しかし、時間の経過とともに、マスクはそれをわずか30日に短縮したいと考えています。これにより、比較的短時間で火星にかなりの数の人口を確立することが可能になります。マスクが示したように、ここでは100万という魔法の数、つまり火星に自立したコロニーを確立するのに必要な人数を意味します。
これは主要な課題であり、完了するには1世紀もかかる可能性があることを認めた。
「2年おきにしか行くことができず、船ごとに100人いる場合、それは10,000回の旅行です。したがって、1回の旅行あたり少なくとも100人が適切な規模であり、1人あたりのコストを削減するために、最終的には乗務員セクションを拡大し、最終的には1フライトあたり200人以上の人数を採用する可能性があります。 ただし、10,000便は多くのフライトであるため、最終的には1,000隻の注文が必要になります。最大1,000隻の船を建造するには、しばらく時間がかかります。最初の船が火星に到着した時点から、その100万人のしきい値に達するまでにかかる時間は、おそらく火星の合計で20から50の間になるでしょう。したがって、完全に自己完結するには、40〜100年かかります。火星で文明を維持しています。」
ITSの打ち上げ準備が完了すると、SpaceXが現在ファルコン9の打ち上げに使用しているフロリダのケネディ宇宙センターの打ち上げパッド39Aから打ち上げられます。しかしもちろん、植民地化の取り組みの最も困難な側面はコストです。現在、現在の方法を使用して、100万人以上を火星に送ることは、手頃な価格ではありません。
アポロ時代の手法を試金石として使用して、マスクは火星に行くためのコストが一人あたり約100億ドルになることを示しました。これは、プログラム自体が100〜2,000億ドル（インフレ調整後）のコストであり、 12人の宇宙飛行士が月面に足を踏み入れました。当然、これは人口100万人の自立したコロニーを作るためには高すぎます。
その結果、マスクは人々を火星に輸送するコストをなんと500万パーセント削減しなければならないと主張しました！マスクの宇宙発射に関連するコストを下げたいという願望はよく知られており、それが彼がSpaceXを設立し、再利用可能なテクノロジーの開発を始めたまさにその理由です。ただし、火星への旅行が発生する前に、火星へのチケットの価格が中央値の家と同じくらい（つまり、200,000ドル）になるまで、コストを下げる必要があります。
これがどのように行われるかについては、いくつかの戦略が概説されており、その多くはNASAのようなマスクおよび宇宙機関がすでに積極的に追求しています。これらには完全な再利用性が含まれており、ロケットとそのカーゴモジュールのすべてのステージ（最初のステージだけでなく）を検索および再利用可能にする必要があります。軌道での燃料補給は2番目の手段です。これは、宇宙船が必要なすべての燃料を地球から運ぶ必要がないことを意味します。
それに加えて、火星での推進剤製造の選択肢がなければなりません。そこでは、宇宙船が火星に燃料を補給して帰路につくことができます。この概念は、過去に月と火星のミッションのために探究されてきました。火星の場合、大気中と凍結したCO²、および土壌と極域の氷冠の両方に水が存在するということは、メタン、酸素、水素燃料をすべて製造できることを意味します。
最後に、どの推進剤が最適かという問題があります。現状では、灯油（ロケット燃料）、水素、メタンという基本的な選択肢があります。これらはすべて特定の利点があり、火星でその場で製造できます。しかし、マスクは費用便益の内訳に基づいて、メタンが最も費用効果の高い推進剤であると主張します。
いつものように、マスクはまた、タイムラインと次のステップの問題を提起しました。これは、過去10年半にわたるSpaceXの業績の概要で構成されており、その後数年と数十年で彼の会社に期待していることの概要が続きます。
これらには、約4年後の最初の惑星間宇宙船の開発が含まれ、その後、準軌道の試験飛行が続きます。彼は、宇宙船がどのように商用アプリケーションを持ち、世界中の貨物の迅速な輸送に使用されることができるかさえほのめかしました。ブースターの開発に関しては、これは既存のFalcon 9ブースターをスケールアップするだけなので、これは比較的簡単なプロセスになると述べました。
それを超えて、彼は（すべてがうまくいくと仮定して）10年の時間枠がすべてのコンポーネントをまとめて火星に人々を連れて行くのに役立つだろうと推定しました。最後に、しかし重要なこととして、彼は火星を越えてITSで何が成し遂げられることができるかについて若干の垣間見せました。名前が示すように、マスクはいつか太陽系の他の目的地への任務を行うことを望んでいます。
その場での燃料生産の機会を考えると（豊富な水氷のおかげで）、木星と土星の両方の衛星が可能な目的地として言及されました。しかし、エウロパ、エンケラドス、タイタン（これらすべてが言及されている）などの月を超えて、太陽系のネプチューン横断地域の目的地でさえ、可能性として示されました。
プルートもその表面に豊富な水氷を持っていることを考えると、マスクは、燃料補給所がカイパーベルトとオールトクラウドへの任務にサービスを提供するためにここに造られることができると主張しました。 「星間旅行にはこれをお勧めしません。ただし、途中にガソリンスタンドがある場合、この基本的なシステムは、より大きな太陽系全体への完全なアクセスを意味します。」
ムスクが彼の計画の詳細を年次IAC会議に提示してから数か月後のこの論文の発表は、当然のことながら承認と懐疑論の両方を生み出しました。マスクのタイムラインとそれに含まれる提案を実行する彼の能力に疑問を投げかける人もいますが、火星の植民地化が今世紀に起こるのを見たいというマスクの長い願望の実現における重要なステップであると考える人もいます。
スコットハバードにとって、これは宇宙探査の歴史への貴重な貢献として機能し、将来の世代が火星探査の歴史をグラフ化できるように将来の世代がアクセスできるものになります-歴史を研究するためにNASAアーカイブ資料が使用されるのと同じように月面着陸の。彼が言ったように：
「私の見解では、このペーパーを発行することは、宇宙船コミュニティがすべてのチャートを背景にしてSpaceXのビジョンを印刷物で読む機会を提供するだけでなく、将来の研究や計画のための貴重な記録資料としても役立ちます。私の目標は、ニュースペースを斬新な探査コンセプト、特に人間が深宇宙に旅するための起業家的な道を示唆するものを公開するためのフォーラムにすることです。」
エロン・マスクは、大きく考えたり、大きく夢を見たりすることに慣れています。そして、過去の彼の提案の多くは、最初に指定した時間枠では実現しませんでしたが、彼がこれまでに実行されたことに疑いの余地はありません。火星探査を促進するために15年前に彼が設立した会社を利用し、植民地化の取り組みを導くためにそれを使用することができるかどうかを見るのは非常に興奮します！
更新： マスク氏は、ハバード氏への出版への感謝をツイートし、「間もなく計画に大きな変更が加えられる」と述べた。
また、SpaceXの厚意により、IACの第67回年次総会でMuskの全スピーチのこのビデオを必ずチェックしてください。
