Яблони на Марсе говорите?

В прошлом году космос был настолько никому не интересен, что по количеству орбитальных запусков в очередной раз обновлен рекорд:

Как видно из графика, ракет сейчас запускают больше чем в разгар «Лунной Гонки». Половина запусков традиционно пришлась на одну ракету, по странному совпадению единственную пока что многоразовую. Или одну из двух если Фалькон-Хэви считать отдельно:

по не менее странному совпадению, запуски Фальконов пошли в гору именно после освоения той многоразовости:

Если смотреть не в ракетах, а в тоннах на орбите Фалькон лидирует с большим отрывом. Дело в том что оставшаяся половина запусков набирается в основном за счет легких ракет с ПН в несколько тонн на низкую орбиту, в то время как Фалькон в многоразовом варианте вытаскивает 16-18 тонн на низкую околоземную. При этом многоразовая первая ступень является фактически стартовой площадкой для одноразовой и одноступенчатой легкой ракеты второй ступени. Вторая ступень весит 100 тонн заправленная — как раз как легкая ракета-носитель.

Тем временем у Роскосмоса все как всегда. По количеству запусков уже давно съехали с первого места на третье, за которое боремся с… Новой Зеландией:

2015

2024

И нет это не потому что задач нет. Сам Роскосмос планировал запустить более 40 ракет. По словам того же Борисова, всего 17 получилось потому что столько спутников нет, а столько спутников нет потому что не успели перейти к конвеерному производству спутников. А перейти не успели… потому что оказывали бесплатные услуги, в отличие от буржуинов. Скажем так, в реальности у буржуинов вполне есть бесплатные услуги — GPS и данные дистанционного зондирования. Интересно что чуть менее двух лет назад Борисов говорил вот это:

— Производственные мощности Соединенных Штатов по темпам того же самого SpaceX — где-то под тысячу спутников в год. У китайцев мне известно о четырех заводах суммарной мощностью примерно 450 в год. А у нас 42. Если нам ничего не менять, то к 2030 году мы выйдем на космическую группировку где-то 360 спутников. Вроде, много по сравнению с сегодняшними 190. Но тогда с сегодняшних 3,5% от объема космических услуг на мировом рынке мы упадем до 0,5%. Индия, которая сегодня серьезно отстает от России, обгонит нас по количеству спутников в пять раз, не говоря об Америке, Европе и Китае. Чтобы оставаться в рынке, минимальная орбитальная группировка России, по мнению наших специалистов, к 2030 году должна быть 1000-1200. И чтобы вытянуть такие темпы надо сегодня кратно наращивать производство. Где-то на рубеже 2025 года выйти на 250 спутников в год, а к 2030-му — на спутник в день.

Казалось бы при чем тут Марс? При том что для полета туда человека требуется выводить на орбиту много тонн полезной нагрузки и крайне желательно не за счет остальной космонавтики. Конкретные массы можно посмотреть тут.

Самый легкий - Mars Direct где 2 по 40, но это на отлетной, на околоземной это дважды по 100-150 тонн. И ядерная энергия тут не особо поможет - пилотируемый марсолет из программы "Созвездие" (смотрим ту же ссылку) весил бы свыше 300 тонн на НОО и к нему еще прилагались два грузовых по 200 тонн.

МЭК-2017 от РКК "Энергия" весил бы 480 тонн на стартовой орбите, из них 260 тонн - рабочее тело для электроракетных двигателей.

Почему химический Mars Direct получился легче более продвинутых альтернатив, полностью игнорируя табличку со сравнением схем полета? Потому что топливо на обратный полет он добывает на Марсе, а не тащит с собой. Напомню формулу Циолковского:

(Мтоплива + Мконструкции + Мостального) = (Мконструкции + Мостального) * exp(dV/W)

где dV - необходимое приращение скорости, W -  скорость истечения. Так вот, для отлета на Марс с НОО требуется 4-5 км/с дельты и 5-6 на обратный полет.

Очевидно что использование марсианского топлива сокращает dV полета на Марс более чем в 2 раза. Альтернатива - увеличивать W, но вместе с ним начинает расти Мконструкции и все портит. Но самый трэш начинается если освоить добычу топлива на Луне - комплекс из лунного топливного завода и буксира питающегося топливом с того завода означает что теперь можно забирать полезную нагрузку с околоземной орбиты вообще не затрачивая топлива с Земли:

Собственно до жирафа начало доходить и разработка технологий ISRU (In Sutu Resource Utilisation) уже ведется. На Персевирансе провели эксперимент по электролизу марсианского углекислого газа, одной из задач китайско-российской лунной станции официально названа разработка технологий лунного ISRU:

Вот только даже Марс Директ до недавнего времени был буквально неподъемным. Сколько кто может запустить я считал в январе прошлого года по результатам 2022. В "домасковый" 2012 основные космические державы все вместе вывели 770 тонн в пересчете на НОО. Собирать корабль для полета к Марсу пришлось бы долго и нудно и желательно в рамках международной программы, либо ударной стройкой заняв все запуски одного года исключительно марсолетом. Собственно все проекты, включая зубринский, были рассчитаны на то что доброе государство даст денег еще и на сверхтяжелые ракеты, чтобы не конкурировать с выводом спутников, да и собирать из более крупных блоков. Во времена Зубрина к тому же казалось что сверхтяж можно быстро и дешево собрать из комплектующих Шаттла. В ходе программы SLS выяснилось что собрать-то можно, вот только совсем не дешево. Впрочем есть мнение что это потому что Боинг разложился на плесень и липовый мед.

Но в 2022 году SpaceX мог бы вывести корабль для полета к Марсу в одну каску и еще бы осталось. В этом году Фальконы вывели две килотонны в пересчете на НОО при том что надо как минимум 200-300 тонн на Марс Директ.

Возможность вывести на орбиту много тонн это необходимое, но недостаточное условие марсианской миссии. Сам корабль тоже надо построить как минимум в виде модулей, предварительно издав комплект рабочих чертежей для производства - это все дело не быстрое и дорогое. Сам Маск решил совместить марсолет с новой многоразовой ракетой, чтобы сэкономить на НИОКР и сохранить лидерство в области вывода спутников когда Безос, Китай или Европа наконец выродят собственный фальконоид. Однако, повторюсь, до недавнего времени даже это необходимое условие выполнялось лишь очень условно.