OSVAJANJE SVEMIRA
Pripremio: Dragan Lazarević
Dostignuća i vizije Ilona Maska
Do Marsa za pola milona dolara
Kosmička era čovečanstva je najburnije doba razvoja doživela u svojoj prvoj i drugoj deceniji, šezdesetih i sedamdesetih godina prošlog veka. Neke rakete nosači koje su tada konstruisane koriste se i danas a noviji tipovi kosmičkih lansera nisu doneli vidnije poboljšanje odnosa mase korisnog tereta u odnosu na startnu masu rakete. U pogledu cene lansiranja u Zemljinu orbitu po kilogramu tereta, čak su i skuplji od svojih prethodnika.
Razvoj novih raketa nosača traje decenijama i prekoračenja rokova za ulazak u redovno korišćene nije retka pojava. Iznenađenja u pogledu ostvarenja ekonomičnijih nosača gotovo i da nije bilo do pojave privatne kompanije „Space X“, u SAD.
Serijom raketa „falcon“ ona konkuriše u pogledu cene i pouzdanosti daleko većim i moćnijim kompanijama koje su dugo u poslu pružanja kosmičkih usluga. Osnivač i glavni akcionar te kompanije Ilon Mask je svakako najzaslužniji za njen uspon i sve njene uspehe do sada.
Poslovni vizionar
Vizionarstvo se uglavnom povezuje sa maštovitim i introvertnim ličnostima u poslovnom svetu koji zahteva strogi realizam. Odluke lišene emocija bi ličnoj orijentaciji mogle da budu samo smetnja. U ličnosti Ilona Maska (Elon Musk) integrisane su dve takve orijentacije ličnosti; i možda je baš taj spoj doveo do njegove uspešne i u svakom pogledu neobične karijere.
Rođen je 1971. u Južnoafričkoj Republici. Sa 17 godina se preselio u Kanadu, gde je započeo osnovne studije fizike koje je završio u SAD a potom i osnovne studije ekonomije. Od 2002. je državljanin SAD. Sopstveni poslovni uspon započeo je osnivanjem, razvojem i prodajom softverskih kompanija pri čemu je zaradio milione dolara. Kompaniju za plaćanje preko e-maila i finansijske usluge PayPal prodao je 2002. i dobio svoj udeo od 165 milion dolara. Iste godine osnovao je kompaniju „Space X“ ulaganjem sopstvenih 100 miliona dolara. Nagli uspon te kompanije zahvaljujući bliskoj saradnji sa NASA-om koja je finansirala deo razvoja raketa „falcon“ i kapsule „dragon“ kao i prodaja usluga lansiranjem komercijalnih satelita podigli su njenu vrednost na 2,4 milijarde dolara u 2013. Dve trećine kompanije je u posedu Ilona Maska.
 Mask sebe smatra vizionarem kome su poslovni uspesi put ka ostvarenju vizije naseljavanja drugih planeta, pre svih Marsa. On smatra da opstanak ljudi na Zemlji može biti ugrožen prirodnim katastrofama kao što su: erupcija supervulkana, pad velikog asteroida ili loše delovanje samog čoveka, nuklearni rat, zagađenje okoline, promena klime ili nekontrolisani biološki ili fizički eksperimenti. Ako bi ljudi živeli na više svetova, jedan deo čovečanstva i živog sveta Zemlje bi uvek preživeo neku planetarnu katastrofu.
Učešćem u drugim kompanijama („Tesla Motors“, „Solar City“ i „Hyperloop“) Mask promoviše nove tehnologije kao što su električni automobili, efikasno korišćenje solarne energije ili super brzi šinski međugradski saobraćaj; novim proizvodima pretvara u stvarnost ono što je nekada bilo futurizam.
Glavni uspeh Ilona Maska je kompanija „Space X“. Smeštena je u blizini Los Anđelosa. Godine 2013. imala je 3800 zaposlenih, 3000 dobavljača i podizvođača i naručenih 50 raketa „falcon 9v1.1“.
Serija raketa i kapsula
Svoj put u kosmos kompanija „Space X“ je započela probnim lansiranjima eksperimentalne rakete nosača „falcon 1“ u periodu 2004- 2009. Prvi stepen je pokretao jedan motor na tečni kiseonik i kerozin tipa merlin 1 . Potom je usledio veliki napredak - na osnovu te tehnologije razvijena je raketa nosač „falcon 9v1.0“ pokretana radom devet motora prvog stepena merlin 1C , raspoređenih po kvadratnoj šemi 3x3, ukupnog potiska 4940 kN.
 Drugi stepen je pokretao jedan motor merlin vacuum 1 C . Raketa je imala startnu masu 333 t, ukupnu visinu 54,9 m i nosivost u nisku Zemljinu orbitu 10,45 t. Visoka efikasnost u pogledu mase korisnog tereta je ostvarena smanjenjem mase konstrukcije rakete i male mase motora u odnosu na potisak. Motori tipa merlin 1 su tzv.otvorenog ciklusa i za oko 10% su manje efikasni od ruskih motora na kerozin. Ali cilj konstruktora kompanije bio je prvenstveno da oni budu sa visokim stepenom sigurnosti. U periodu 2010-2012, obavljeno je šest lansiranja nosača „falcon v 1.0“ od kojih je pet bilo uspešno. Lansirani su komercijalni sateliti i kapsula „dragon“ koja je uspešno spajana sa orbitalnom stanicom ISS.
Potom je kompanija počela da koristi raketu nosač „falcon v 1.1“ koja je za 60% veća od prethodne. Uvećanje je obavljeno na prvom stepenu a modifikovan je i raspored motora; devet motora merlin 1D , svaki potiska 654 kN, raspoređeno je po šemi jednog centralnog motora okruženog sa preostalima, u osmougaonom rasporedu. Drugi stepen pokreće jedan motor merlin vaccum 1D .
Raketa „falcon 9 v1.1“ je visoka 61,2 m, startna masa joj je 505,8 t a nosivost u nisku orbitu 13,15 t. Do decembra 2014. obavljeno je osam uspešnih lansiranja a četiri puta je obavljan eksperiment kontrolisanog spuštanja prvog stepena rakete na površinu Atlantskog okeana.
Kako do višekratnog korišćenja
Jedan od glavnih ciljeva kompanije je da razvije sistem spasavanja i višekratnog korišćenja oba stepena rakete „falcon v1.1“ pri čemu su napori prvenstveno usmereni ka spasavanju prvog strepena. U toku dosadašnjih eksperimentalnih pokušaja, uspešno je, posle odvajanja drugog stepena na visini od oko 80 km, prvi stepen okrenut oko poprečne ose. Naknadno su upaljena tri motora koji su tzv. retropropulzivnim radom znatno smanjili brzinu pre povratka u gušće slojeve Zemljine atmosfere, ispod hipersoničnog nivoa. Potom je stepen padao usporavajući usled otpora vazduha da bi, pre udara o vodenu površinu, aktiviranjem jednog raketnog motora i završnim usporavanjem kontrolisano spušten.
Prvi stepen „falcon v1.1“ je opremljen sa četiri opružajuće stajne noge. U toku ovih eksperimenata i one su uspešno testirane. Spasavanje prvog stepena nije bio cilj ovih eksperimenata - pri prelasku u horizontalni položaj došlo je do uništenja njegove strukture.
Eksperimentalne letove sa vertikalnim spuštanjem prvog stepena kompanija je obavila letelicom „grasshopper“, zasnovanom na prvom stepenu rakete „falcon 1“, na poligonu u Teksasu. „Grasshopper“ je uspešno vertikalno poletao, dostizao visinu od preko 700 m i vertikalno sletao na fiksne stajne noge. Eksperimenti su nastavljeni sa prvim stepenom „falcon 9R dev.1 “ koji je bio opremljen opružajućim nogama stajnog trapa. Letelica je uspešno poletela vertikalno, ali je došlo do nekontrolisanog okretanja i uništenja aparata. Eksperimenti treba da se nastave naredne godine sa letelicom „falcon 9R dev.2“ pri čemu ona treba da se podigne na visinu od 91 km, obavi retropropulzija i sleti vertikalno na odgovarajući poligon.
Kapsula za dva pravca
Kompanija „Space X“ je razvila svoju kosmičku kapsulu „dragon“ koja je do sada šest puta lansirana u Zemljinu orbitu i uspešno obavljala misije spajanja sa orbitalnom stanicom ISS i dopremanja korisnog tereta neophodnog za boravak i rad astronauta i pri tome vraćala materijal dobijen tokom kosmičkih eksperimenata na Zemlju.
Kosmička letelica „dragon“ se sastoji od kapsule i valjkastog zadnjeg odseka, ukupne je dužine 6,1m, prečnika 3,7m. Kapsula je oblika zarubljene kupe, ima osnovnu masu od 4,2 t i unutrašnju zapreminu pod atmosferskim pritiskom 10 m3 u kojoj može da se smesti teret od 3,31 t. Spoljni odsek može da primi teret zapremine do14 m3, namenjen eksperimentima u vakuumu. Spoljni odsek ima solarne panele snage 4 kW i električnom energijom snabdeva kapsulu. On se odbacuje pri povratku i sagoreva u atmosferi. Kapsula manevriše sistemom od 18 malih motora tipa „draco“ na hipergolično gorivo, potiska po 400 N. Isti sistem za manevrisanje je primenjen i na drugom stepenu rakete „falcon 9“. Kapsula je od visoke temperature pri ulasku u Zemljinu atmosferu zaštićena toplotnim isparavajućim štitom od fenola i grafitnih vlakana tipa PICA X, koji je navodno efikasniji od sličnog koji je koristila NASA. Posle obavljenog atmosferskog kočenja i spuštanje kapsule u okean, ostaci toplotnog štita se uklanjaju, stavlja se novi i kapsula se koristi ponovo.
Do sada je napravljeno šest kapsula tipa „dragon“. NASA je finansirala letove za snabdevanje orbitalne stanice, program COTS, sa 1,6 milijardi dolara, pri kome treba da se obavi bar dvanaest takvih misija. Glavni cilj kompanije je da se kapsulom „dragon“ prebacuju i astronauti, na orbitalnu stanicu i dalje u kosmički prostor.
Ilon Mask je prikazao model kapsule za posadu nazvan „dragon V2“. U cilju adaptacije kapsule „dragon“ za prevoz ljudskih posada, NASA je odobrila 2,6 milijarde dolara kompaniji. Prvi letovi bi trebalo da počnu 2017.
Projekti „Space X“ u bližoj budućnosti
Kada je Ilon Mask promovisao model kapsule „dragon V2“ i ušao u njenu unutrašnjost, prikazao je gole zidove metalne kostrukcije - sem sedišta i pulta sa panel-ekranima, nije bilo neophodnih sistema za život i boravak astronauta. Sistemi za snabdevanje kiseonikom i njegovo prečišćavanje, sistem za snabdevanje vodom i održavanje fizioloških potreba, toplotna izolacija i termoregulacija kabine, energetski sistem za rad svih sistema kao i sistemi za direktno upravljanje kapsulom tek treba da se ugrade. Takođe treba da se ugradi i aktivan sistem za spajanje kakav je imao „spejs šatl“.
Sa spoljne strane kapsula „dragon V2“ ima četiri odseka sa po dva raketna motora tipa super draco na hipergolično gorivo, potiska svakog od po 71 kN, sa ukupnom masom od 1388 kg goriva i oksidatora. Ti motori treba da omoguće retropropulzivno spuštanje kapsule i vertikalno sletanje na čvrstu površinu sa konačnim oslanjanjem na četiri amortizujuće stajne noge. Cilj je retropropulzivno spuštanje bez korišćenja velikog padobranskog sistema mada će postojati padobranski sistem koji bi se, ako treba, primenio u slučaju otkaza pri poletanju i sletanju na vodu. Motori „ super draco“ treba da posluže i u slučaju prekida misije pri poletanju i odvoje kapsulu od rakete nosača.
Kapsula za testiranje „dragon fly“ treba da obavi 30 eksperimentalnih letova za proveru svih procedura pri poletanju, retropropulzivnom kočenju i vertikalnom sletanju, uključujući i vertikalno poletanje a potom i sletanje u jednom letu. Kriterijumi NASA-e za sigurnost kapsule sa ljudskom posadom su veoma strogi ali je kompanija odlučna da ih ispuni i konačno dobije veliki posao slanja posada na orbitalne stanice.
U trci je i kompanija „Boeing“ sa kapsulom „ CST 100“ koja za njenu izgradnju treba da dobije od NASA-e 4,2 milijarde dolara. Kapsula „ dragon V2“ će moći da primi sedam astronauta a NASA planira da šalje po četiri putnika na ISS. Kompanija planira da naplaćuje 140 miliona dolara po misiji kapsule koja uz ISS može da ostane 180 dana.
Kako ponoviti korišćenje
Paralelno sa razvojem kapsule kompanija će nastaviti da eksperimentiše sa kontrolisanim retropropulzivnim spuštanjem i spasavanjem prvog stepena rakete „ falcon 9 v1.1“ u cilju njegovog ponovnog korišćenja. I pored skepticizma izraženog od strane NASA-e i ESA-e, u kompaniji postoji potpuna posvećenost razradi sistema višekratne upotrebe prvog stepena, čime bi troškovi lansiranja bili znatno smanjeni jer je vrednost prvog stepena preko 70% vrednosti čitave rakete i kapsule, a vrednost goriva, kerozina i tečnog kiseonika je samo 0,3%.
Pošto je i kapsula višekratno upotrebljiva, Ilon Mask se nada da bi se cena lansiranja u orbitu mogla spustiti sa oko 5000 dolara na 1100 dolara po kg - a u daljoj perspektivi i više s obzirom da se motori mogu koristiti preko 40 puta.
Pri sledećem lansiranju u programu COTS, obaviće se pokušaj spuštanja prvog stepena rakete „falcon 9 v1.1“ na ploveću platformu veličine 50x90 m. Mask se nada da bi se, za najviše pet godina, potpuno razvio takav sistem ali bi se koristili kosmodromi unutar teritorije SAD, u Teksasu ili „Spaceport America“, u Novom Meksiku, kako bi se prvi stepen spustio na odgovarajući kopneni poligon.
Kompanija razvija i veliku raketu „falcon 9 heavy“ koju bi činio centralni deo „falcon 9v1.1“ a sa svake strane bi bio prikačen po jedan prvi stepen iste rakete. Sva tri stepena bi pri lansiranju bila upaljena istovremeno ali bi centralni stepen bio snabdevan gorivom iz bočnih tako da bi oni pre bili odbačeni. To olakšava njihovo spasavanje i ponovno korišćenje. Masa ove rakete pri lansiranju će biti 1462,8 t i to će biti najveća operativna raketa posle „saturna 5“. Ako se ne spasavaju bočni busteri i prvi stepen, ona bi mogla da podigne u Zemljinu orbitu 53 t, a u slučaju višekratne primene oko 35 t. Prvo lansiranje se planira 2015. iz baze Vandeberg, u Kaliforniji.
Konačni cilj je Mars
Kompanija je razmatrala projekat slanja adaptirane kapsule „dragon“ na Mars pod nazivom „red dragon“ koja bi se, primenom retropropulzije, spustila na površinu bez korišćenja padobrana kao u slučaju svih dosadašnjih sondi lendera. Bila bi lansirana raketom „falcon 9 heavy“ i mogla bi da sadrži koristan teret mase oko 1-2 t. Planirana je za 2018. ali NASA za sada nije podržala taj projekat pa je sve pomereno za 2022.
Javila se i malo čudna ideja - da se kapsula „dragon“ maksimalno iskoristi i pošalje kao sonda u Venerinu atmosferu (yelow dragon) pa i ka Uranu (green dragon).
Na osnovu tehnologije kapsule „dragon“ razmatrana je mogućnost izradnje veće kapsule prečnika 5 m kojom bi se spustili ljudi na Mars u okviru misije bez mogućnosti povratka, nazvane „Mars one“.
Stručnjaci za raketne motore kompanije „Space X“ su već angažovani na razvoju novih, daleko jačih motora tzv. zatvorenog ciklusa tipa „raptor“. Ti motori bi bili pokretani tečnim metanom i tečnim kiseonikom. Projektovana sila potiska bi bila oko 4,4 mega N, oko sedam puta više od motora „merlin 1“. Ilon Mask je najavio da bi prvi testovi tih motora počeli za oko pet-šest godina, a oko 2025. bi bili primenjeni na velikoj raketi nosaču startne mase preko 3000 t. Ta raketa, u rangu „saturna 5“ bi mogla da ponese u Zemljinu orbitu teret mase preko 100 t. Ona se uslovno vodi kao „falcon XX“ i imala bi prečnik oba stepena oko 10 m, bila bi visoka oko100 m a prvi stepen bi pokretalo devet motora tipa „raptor“ raspoređenih po istoj šemi kao i kod „falcon 1 v1.1“ - jedan centralni motor bi bio okružen sa osam preostalih. Razmatra se i mogućnost da se dodavanjem na bočne strane rakete po dva bustera istih kao i prvi stepen, analogno sa „falcon 9 heavy “, stvori mega nosač startne mase preko 9000 t koji bi u Zemljinu orbitu poneo letelicu sa naseljenicima za Mars nazvanu „Mars colonial transporter“.
Bočni busteri i prvi stepen bi imali mogućnost višekratnog korišćenja. Ilon Mask je konačno oslobodio svoju viziju naseljavanja Marsa svih ograničenja izjavama da bi tim sistemom transporta na Mars moglo da se dovede čak 80000 naseljenika do 2040. a da bi prevoz koštao, po jednom putniku, oko pola miliona dolara. Na kritike da je možda preterao, izjavio je da mu je životna želja da se na Marsu naseli nekoliko miliona ljudi koji bi tamo uspostavili samostalnu tehnološku civilizaciju.
Iako nije jasno kako bi izgledao kosmički brod „Mars colonial transporter“, on bi okvirno nosio oko stotinu putnika, sletao bi na površinu Marsa i, snabdevši se gorivom, tečnim metanom i tečnim kiseonikom proizvedenim na Marsu, vratio u Zemljinu orbitu i koristio ponovo. Prvi let ljudi na Mars Ilon Mask predviđa za 2026.
Stručnjaci NASA-e i svetska astronautička javnost nisu ove vizije shvatili ozbiljno a javili su se i protivnici bilo kakvog prisustva čoveka na Marsu dok se ispitivanjem kompleksnijim sondama i roverima ne ustanovi da ima tragova da je u prošlosti bilo života, što bi moglo da potraje i duže od dve decenije. Ako kompanija „Space X“ ostvari veliku raketu na tečni metan koja bi se koristila višekratno i uspešno konkurisala nosaču SLS koji razvija NASA, sigurno bi se našli korisnici koji imaju terete mase preko 100 t za Zemljinu orbitu. Astronautika bi dobila ogroman zamah kakav nije viđen od programa „Apolo“.
Vizija Ilona Maska o masovnom naseljavanju Marsa ipak zahteva mnogo više od rakete nosača za Zemljinu orbitu. Potrebna bi bila mobilizacija potencijala celog sveta, svih koji imaju ikakav inters da se takva misija preduzme, uspešno sprovede i održava.
Konačnu odluku doneće političari najvećih sila: da li takva misija, čak i ako je ne finansira država, ima za određene centre moći političkog smisla ili je možda i politički trenutno nepoželjna, pa je možda neće ni dopustiti? Znatno pre nego što odluka o naseljavanju Marsa ili o odlaganju takvog poduhvata bude aktuelna „Space X“ treba da sisteme ponovnog korišćenja prvog stepena dovede do operativnog nivoa.
Ako to smanji cenu lansiranja u orbitu četiri do pet puta, takve sisteme će primeniti i drugi proizvođači raketa nosača. Uslediće prava ekspanzija letova u kosmos, praviće se veće orbitalne stanice i u većem broju, lakše će se ostvariti naseobine na Mesecu i asteroidima pa bi i naseljavanje Marsa bio samo logičan sledeći korak.
Dragan Lazarević
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
