Quanto dinheiro custaria para financiar uma missão tripulada a Marte?

Respostas

03/04/2024
Ivey Bachleda

Sim, essa tecnologia existe - uma missão tripulada em Marte poderia ser conduzida mesmo com naves espaciais que já existem hoje. No entanto, há um problema - você teria que tornar a missão apenas um sobrevôo sem aterrissar ou aterrissar com sucesso, mas deixar os astronautas morrerem presos em Marte.

A partir de 2016, o vôo interplanetário tripulado ainda permanece além das capacidades de qualquer configuração de lançamento veterana; no entanto, em apenas dois anos, a primeira configuração de lançamento na história humana capaz de tais viagens está programada para entrar no mercado.

Falcon Heavy e Dragon V2 atualmente é de longe a melhor opção se você quiser ir a Marte, embora o Dragon V2 precise de alguns ajustes de suporte de vida e adições feitas à sonda, para garantir que ela seja adequada para uma missão que dura centenas de dias, como um recuperador de água , sistema de gerenciamento de resíduos e reguladores de CO2 e O2 e mais fontes alternativas de eletricidade.

A configuração Falcon Heavy with Dragon V2 foi declarada como custo 250 milhões para lançar. O Dragon V2, o módulo espacial tripulado mais avançado da história, pode acomodar 7 pessoas e fica assim:

A Falcon Heavy irá primeiro lançar e colocar a trajetória de interceptação Dragon V2 em Marte. O módulo da tripulação comporta 1-2 pessoas e comida e água suficientes para durar toda a viagem, e provavelmente interceptar Marte ~ 220 dias após o lançamento.

Existem duas variações da viagem. Se o seu objetivo final na vida é apenas andar em Marte e você não se importa com o que acontece depois, você poderá pousar em Marte, mas nunca voltará à Terra. Durante a manobra de pouso, a frenagem atmosférica desacelera o Dragon V2 o suficiente para permitir um pouso suave usando propulsores, para que você não precise de pára-quedas. Uma vez em Marte, você nunca voltará vivo à Terra e morrerá de fome.

Se você queria voltar para a Terra, você infelizmente não seria capaz de pousar em Marte. No entanto, você poderia fazer um sobrevôo muito próximo que traria menos de 100 km à superfície, permitindo vislumbrar Marte em toda a sua glória por alguns minutos. Além disso, você passará 5 dias perto o suficiente de Marte para parecer maior do que a Lua é da Terra.

Se você cronometrasse a aproximação de Marte da maneira certa, sua órbita o levaria de volta à Terra, reentrando na atmosfera 280 dias depois.

Repartição do orçamento:

  • Módulo dragão (custo básico): $ 160 milhões
  • Módulo dragão (atualização interplanetária): $ 40 milhões
  • Falcão Pesado: $ 90 milhões
  • Salário de 3 anos para ~ 40 gerentes de alto valor, astrofísica, engenheiros e pessoal de TI e qualquer outra pessoa necessária: $ 15 milhões
  • Ativos de controle de missão (imóveis, qualquer equipamento necessário): $ 5 milhões
  • Traje espacial: $ 10 milhões
  • Treinamento de 2 semanas na ISS: $ 50 milhões
  • Dinheiro reservado para outras despesas potenciais: $ 100 milhões

Despesas totais: ~ US $ 470 milhões

Você provavelmente conseguiria recuperar grande parte de seus custos se trouxesse algumas cargas comerciais. Uma sonda com peso de até 1.5 toneladas pode ser localizada no compartimento de carga não pressurizado (1 ou 2 orbitadores de tamanho médio, US $ 50 milhões cada).

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Se você quisesse voltar para a Terra depois de percorrer a superfície de Marte, essa é uma história completamente diferente., e exigiria uma espaçonave de estágio único com um orçamento V delta de pelo menos 6000 km / s.

Um Dragon V2 padrão totalmente carregado (massa seca de 9500 kg) com um delta total v de aproximadamente 600 km / s tem uma proporção de massa seca / combustível de aproximadamente 3: 1 (20% de toda a sua massa é combustível).

Se quiséssemos atualizá-lo para 6000 km / s, precisaríamos de uma proporção de massa seca para combustível de 1: 9 (88% de toda a sua massa como combustível), limitando sua massa vazia a aproximadamente 1000 kg (e um dragão vazio) V2 sem carga útil já pesa 3-4 vezes mais que isso). Portanto, Falcon Heavy + Dragon definitivamente não seria poderoso o suficiente para conduzir uma missão de retorno. De fato, nem mesmo a espaçonave Orion que a NASA está construindo atualmente seria suficiente.

A única maneira de fazer isso com a tecnologia atual seria usar três estágios separados - para transferências, aterrissagens e reentrada na terra (mesmo princípio que nos pousos lunares da Apollo). Qualquer carga necessária a ser transportada e levantada da superfície da Terra para fora de seu poço de gravidade será de pelo menos 25,000 kg.

O Falcon Heavy é o foguete mais poderoso existente atualmente, mas não é poderoso o suficiente para acelerar 25,000 kg acima da velocidade de escape. Isso só seria possível com um foguete comparável ao Saturno V em termos de potência - o Sistema de Lançamento Espacial atualmente planejado pela NASA é apenas um que se encaixaria nos critérios e precisaria ser levado ao limite.

Para a própria espaçonave interplanetária, o estágio de transporte (mais importante para voar para Marte e voltar de Marte) precisaria ter um delta v total de aproximadamente 3500 km / s, e o estágio de pouso precisaria de um delta total v de 4200 km / s.

Se quiséssemos que o estágio de pouso tivesse uma capacidade de carga de 500 kg, o mesmo que o módulo lunar da Apollo (2 astronautas, carga científica considerável e capacidade de transportar muitas rochas e outras amostras na viagem de volta), seria necessário 100 adicionais kg de blindagem térmica e 900 kg de massa estrutural seca (estrutura, eletrônica, propulsores, combustível, tudo o mais leve possível). A massa total da sonda, incluindo combustível, seria então 6200 kg

O restante 19000 kg precisará ser dedicado às etapas de transporte e reentrada - e mais 13500 kg dessa massa precisará ser apenas o combustível - deixando 6000 kg para toda a missão em si. Apenas a estrutura principal, tanques de combustível e motores levarão 2200 kg dessa massa, a cápsula de reentrada para 2 pessoas pesará mais kg 1200. O módulo Shuttle também deve conter pelo menos 600 dias em alimentos para 2 pessoas = 600 kg, outros sistemas de suporte à vida e gestão de resíduos = 600 kg painéis solares e armazenamento de energia =500 kg, 3 pessoas adultas = 220 kg trajes espaciais e máquinas de exercício zero-g = 150 kgitens para uso pessoal = 100 kg equipamentos eletrônicos e de telecomunicações = kg 500.

Apenas o lançamento do Space Launch System custará pelo menos US $ 500 milhões. O desenvolvimento e a construção da espaçonave principal seriam no mínimo US $ 1-2 bilhões. Despesas e salários da estação terrestre seriam adicionais US $ 200 milhões.

Mantendo as despesas abaixo 3 $ bilhões seria extremamente difícil, mesmo para uma empresa privada como a SpaceX, com baixos custos como sua principal prioridade e provavelmente levaria pelo menos 10 anos desde o início do desenvolvimento até o próprio lançamento.

No entanto, uma organização financiada pelo governo como a NASA precisará definitivamente de muito mais dinheiro para atingir o mesmo objetivo por si só, os orçamentos de muitos de seus projetos recentes indicam que provavelmente estará acima $ 30 bilhões.

Yves
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