Beyond Earth; Elon Musk verdubbelt zijn inzet voor de kolonisatie van Mars 

NASA’s Starliner’s bemande maidentrip, gepland voor lancering begin mei j.l., ging helaas niet door maar ruimtevaart ‘maverick’ Elon Musk blijft optimistisch over zijn bedrijf SpaceX, bemande ruimtevaart ‘beyond earth’ en in deze met name naar de Rode Planeet. Elon Musk heeft in een recente toespraak op de Starbase faciliteit van SpaceX, te Boca Chica, Texas, verklaard dat hij voorziet dat binnen twintig jaar de eerste kolonies op Mars zullen worden gesticht. Deze kolonies blijven niet ‘klein’ maar zullen uitgroeien tot volwaardige, zelfvoorzienende steden met mogelijk een miljoen mensen, die daar, zo ziet Musk het voor zich, hun leven lang zullen vertoeven. Op het Texaanse Starbase, gaf Musk een update over hoe de vooruitgang met SpaceX’ Starship-raketsysteem en de dalende lanceerkosten er op een dag voor zullen zorgen dat duizenden ruimteschepen tegelijk op weg zullen zijn naar de Rode Planeet. Kortom Elon Musk’s doel is helder, hij wil naar Mars en snel, en heeft, al vaker in het verleden, aangegeven dat een kolonie op Mars rond het jaar 2050 gerealiseerd kan worden.

De bemande maidentrip van Boeing’s Starliner is nu voor onbepaalde tijd uitgesteld, het zou eerst 25 mei zijn, maar een heliumlek in de servicemodule gooit roet in het eten. Aanvankelijk stond de lancering gepland voor 6 mei j.l.. Bij Starbase gaf @ElonMusk een update over de plannen van het bedrijf om de mensheid naar Mars te sturen, de beste bestemming om het leven multiplanetair te maken pic.twitter.com/PiX8XOgQs5 — SpaceX (@SpaceX) 6 april 2024. De vierde testvlucht van Starship is ‘pending’

Musk’s ‘Racehorse-syndrom’, ‘Interplanetaire soort’ en Starship’s IFT-testvluchten
SpaceX’s stoïcijnse oprichter van het bedrijf, de nu 52-jarige Musk, en zoals sommigen menen, lijdend aan het zogenoemde ‘Racehorse-syndrom’, (jezelf tot uitputtens toe doodwerken), heeft nooit een geheim gemaakt van zijn uiteindelijk doel: het koloniseren van Mars om van de mensheid een ‘interplanetaire soort’ te maken. Musk’s eerder voorspellingen over de vluchten naar Mars met het Starship moeten inmiddels bijgesteld worden, maar hij is door de tijd heen onvermurwbaar gebleken in zijn visie over de manier waarop hij het bevolken van het zonnestelsel en daarbuiten als een noodzaak ziet als bescherming tegen de val van de beschaving of zelfs het uitsterven van de mensheid; zie o.a. deze Astroblog ‘SpaceX, tijdlijn voor Mars‘. Voor de reizen naar Mars ontwikkelt SpaceX zijn Starship (voorheen Mars Colonial Transporter, nu BFR). Deze enorme raket, is een herbruikbare raket, uitgerust met 31 Raptormotoren die als brandstof LOX (vloeibare zuurstof) en methaan gebruiken, dit i.t.t. de Falcon 9 en de Falcon Heayy (RP/Merlin motoren) en een laadvermogen van 100 ton – inmiddels spreekt men al over 200 ton – en ong. 100 passagiers moet kunnen gaan herbergen. Het is de bedoeling dat er door astronauten en robots tankstations op Mars en elders in het zonnestelsel gebouwd gaan worden opdat het ‘hoppen’ van de aarde, naar de maan en naar Mars, en viceversa mogelijk wordt.

Destijds schreef ik nog dat SpaceX in 2021 de eerste commerciële vlucht van de Starship verwacht, maar dit laat, zoals inmiddels blijkt, nog op zich wachten.SpaceX’s Starship (voorheen MCT, Mars Colonial Transporter, of Big Falcon Rocket, BFR, of Falcon XX genoemd), werd in maart j.l.gelanceerd voor zijn derde poging om een orbitale vlucht te bewerkstelligen. Het Starship bereikte voor de eerste keer een baansnelheid tijdens deze derde testvlucht die net als de vorige lanceringen gedaan werd vanuit Starbase in Zuid-Texas. Vele toeschouwers en SpaceX-fans verzamelden zich langs de oevers van South Padre Island om getuige te zijn van IFT3. Elon Musk twitterde “Het ruimteschip bereikte een omloopsnelheid”, “Gefeliciteerd SpaceX-team!!” Zowel het Starship als de Super Heavy-booster hebben het, net als de vorige twee pogingen niet ‘overleefd’ maar SpaceX ingenieurs menen dat met deze testvlucht verschillende van de belangrijkste doelen behaald zijn.  De testvlucht zou de eerste orbitale ‘van-Texas-naar-Hawaï vlucht‘ betekenen, van het gigantische ruimtevaartuig. De vlucht zou ongeveer 65 minuten in beslag nemen, maar staakte na 49 minuten. Het schip bereikte een hoogte van 65 km. De lancering van 14 maart j.l., genaamd Integrated Flight Test-3 (IFT-3), was een verbeterde versie van IFT-1 en IFT-2. De vierde testvlucht van het Starship is ‘pending’, m.a.w. deze kan ieder moment aangekondigd worden.‘Naar Mars of niet naar Mars dat is de vraag’

Het is geen nieuw idee, Mars koloniseren. Het concept is al meer dan een eeuw een hoofdbestanddeel van scifi en werd o.a. omarmd door de bekende schrijver H.G. Wells. Nu heeft Musk recent voorspeld, zeg maar, dat SpaceX binnenkort 90 procent van de totale ‘ruimte in de (bemande) ruimtevaart’ voor zijn rekening zal nemen – lees; alle orbitale ruimtelanceringen – en dat zijn nieuwe raketten ervoor zullen zorgen dat de kosten van die lanceringen flink zullen kelderen (zie o.a. ook deze Astroblog ‘Musk; its all about the money’). En zoals gezegd, bij Starbase gaf @ElonMusk een update in april over de plannen van het bedrijf om de mensheid naar Mars te sturen, de beste bestemming om het leven multiplanetair te maken pic.twitter.com/PiX8XOgQs5 — SpaceX (@SpaceX) 6 april 2024. Aan de kracht van het Starship-systeem dat SpaceX ontwikkelt zal het mogelijk niet liggen. De raket, ontwikkelt met het oog op het brengen van mensen en vracht naar de maan en Mars, is ontworpen om volledig herbruikbaar te zijn en de kolossale combinatie wordt aangedreven door next-generation Raptor-motoren door SpaceX zelf ontwikkeld. Het Starship krijgt er zes en de Super Heavy 33. De motoren van Starship genereren 7,5 miljoen kg stuwkracht bij de lancering, wat Starship de krachtigste raket in de geschiedenis maakt zodra hij met succes vliegt. Het huidige record staat op naam van NASA’s (SLS), die produceert zo’n 4 miljoen kg stuwkracht bij de lancering, zie ook verder op Space.com, en deze AB over de Raptors.

SpaceX Marsplan, anno 2019
Het jaar 2019 betekende een testfase voor SpaceX, of de zogenoemde ‘fly out, turn around, and accelerate back real hard hop-tests’ om te zien of het Starship enkele honderden kilometers ver kon reizen. SpaceX zette voor hiervoor een testfaciliteit in Boca Chica, Texas, op waar maar liefst bijna 300.000 kubieke meter lokale grond ter versteviging heen gesleept is. Tevens lag de nadruk op het hitteschild dat ‘zelfherstellend’ moest zijn, zie o.a. deze Astroblog.

In 2018 schreef ik reeds op Astroblogs een uitgebreid artikel over Musk’s visie op o.a. Marsmissies. Deze zijn inmiddels natuurlijk wel bijgesteld maar Musk’s visie op het koloniseren van Mars m.b.v. zijn ‘raketfamilie’ staat nog recht overeind. Ik besprak Eric Seedhouse’s boek uit 2013 over SpaceX, waarin hij een schets maakt van de Marsmissie-architectuur van SpaceX. Kort gezegd werd deze architectuur bepaald door het vervaardigen van een vloot van cargoships/spacethugs, aangedreven door clusters van elektrisch aangedreven stuwraketten, in een 390-daagse heen- en terugreis. Voor het landen op Mars stelde SpaceX een door LOX/Methaan aangedreven Falcon X voor, met een nuttige lading van 38.000 kg. De raketten naar LEO zouden 9 Merlin 2 motoren bevatten, met een vermogen van 771.000 kg aan stuwkracht (tvg; het equivalent van 5 Boeings 747). Voortbouwend op de Falcon X zou de Falcon X Heavy zijn, die 125.000 kg in LEO zouden kunnen brengen, en doorontwikkeld zou de Falcon XX zijn, een kolos in staat om 140.000 kg naar LEO te brengen. Ook Seedhouse stelde dat Musk het ISS slechts als een tussenstop zag op weg naar het bereiken van Mars, en hij tipt de nucleaire optie aan van SpaceX, Seedhouse stelt dat Musk c.q. Space X wel degelijk met deze optie geworsteld heeft, zie p.148 e.v. Quote uit het boek: “But what if SpaceX can’t take the next step beyond LEO? For the transition from Earth to Mars, the company believes nuclear thermal is the preferred propulsion for the piloted phase of the mission, while solar-electric power could be used to transport supplies. The nuclear option, discussed briefly in chapter three is an integral part of the company’s exploration vision and its a part that makes perfect sense.“

“Elon might occasionally talk about exotic technologies, but he always uses simple and verified solutions. Chemical rockets are a verified solution. Nuclear rockets are not. He cannot invest billions into open ended research. Also, launching anything nuclear might cause protests from the public.” Jan Smolik, n.a.v. ‘SpaceX, How to make commercial Spaceflight a reality, Eric Seedhouse, Springer, 2013

SpaceX Marsplan 2021; eerste commerciële vlucht
In 2021 plande SpaceX de eerste commerciële vlucht van het Starship, destijds aangekondigd door toenmalig VP Sales, Jonathan Hofeller. Het lijkt erop dat dit type vluchten vnl. met de Falcons verder uitgevoerd zal worden, echter, zoals ik destijds schreef, beweerde men toen dat zo’n commerciële vlucht een “uitgelezen kans is om de vliegwaardigheid van het Starship goed uit te testen en tevens spelen de inkomsten uit deze vlucht een rol bij het verder financieren van de Marsmissies.¨

SpaceX’ vierde IFT-testvlucht, spectaculaire kostendaling
Met een vierde IFT-vlucht gepland voor mei a.s. voorspelt Musk al een kans tot 90% dat de Super Heavy, de eerste rakettrap, veilig zal worden geborgen door de nieuwe Mechazilla-vangtoren van het bedrijf – die gigantische armen gebruikt om de raket vast te zetten tijdens zijn krachtige landing. Een krachtige landing van het Starship’s tweede rakettrap, zal later plaatsvinden na nieuwe aanpassingen. Daarnaast worden er nog zes boosters en vaartuigen gebouwd, waarbij de assemblagesnelheid naar verwachting aanzienlijk zal toenemen. Musk schetste ook de wijzigingen in het ontwerp van het ruimteschip. Het cluster Raptor-motoren dat in de huidige testserie wordt gebruikt, levert elk rond de 280.000 kg ton stuwkracht (mgl nog verder opgevoerd naar 330 ton), waardoor het Starship-lanceersysteem bij het opstijgen een totale stuwkracht van 10 miljoen kg aan stuwkracht zal bezitten. Dit komt gedeeltelijk doordat de motoren aanzienlijk zijn vereenvoudigd door zaken als koelvloeistofsystemen in de motoren zelf te integreren, waardoor deze lichter en betrouwbaarder worden. Daarnaast zal de Starship-raket type 3, zodra klaar voor gebruik zelfs 200 ton nuttige lading naar LEO kunnen brengen (ter vgl. in 2018 werd er nog over 140.000 kg gesproken).

Misschien wel de meest ontnuchterende voorspelling die Musk gaf in zijn toespraak, belicht de economische kant m.b.t. de Marsmissie architectuur. Musk beweerde dat wanneer Starship 3 klaar is voor gebruik, en inderdaad 200 ton lading in LEO kan brengen, dit zal zijn tegen dezelfde kosten als de halve ton van de Falcon 1, wat een revolutie teweeg zou brengen in de ruimtevaart. Met een prijskaartje van 9 miljoen US dollar voor 200 ton, zou dit een daling met een factor 400 betekenen. Het is daarom dat hij een vloot van honderden ruimteschepen wil bouwen met gespecialiseerde varianten voor de aarde, de maan en Mars – de laatste is ontworpen om bij de landing te worden ontmanteld om kolonisten van bouwmaterialen te voorzien. Hij voorziet alleen al een konvooi van duizend schepen dat zich in een baan om de aarde verzamelt, terwijl ze wachten op het optimale tijdstip om naar Mars te gaan – een periode die elke 26 maanden plaatsvindt voor het begin van de 259 dagen durende reis. “Als je je kunt voorstellen dat al deze ruimteschepen in een baan om de aarde wachten tot de planeten op één lijn staan, en dan deze gigantische Starfleet opstijgt naar Mars”, zei Musk. ‘Oké, dus we gaan dit ook daadwerkelijk doen. Ook sprak hij over plannen voor het opzetten van brandstofinstallaties op Mars, en mogelijk kerncentrales om dit allemaal te laten draaien.

Kernpunten vorige tijdlijn ‘SpaceX-Mars’
De kernpunten uit de vorige tijdlijn betroffen verder het jaar 2024, hierin zouden de eerste twee cargoschepen naar Mars zijn gestuurd en dan gevolgd worden door een bemande vlucht. Op Mars aangekomen, is het de bedoeling dat de astronauten een brandstofinstallatie opzetten; met het combineren van water, ijs, en CO2 om methaan en vloeibaar zuurstof te creëren, wordt de brandstof dan gebruikt voor retourvluchten naar de aarde. 2025, zou dan het eerste jaar zijn waarin SpaceX zou kunnen stellen dat zijn Marskolonie vorm begint te krijgen, (een proces waar Musk zo’n 7 jaar voor uittrok). De ‘outposts’ zouden habitats, kassen, lifesupportsystemen en laboratoria moeten bevatten. In de jaren 2026-27 voorzag Musk destijds nog een bemande lancering. Het jaar 2027 zou het eerste jaar zijn waarin SpaceX besluit om meer schepen naar Mars te sturen, en Musk stelde ‘a self-sustaining city on Mars by 2050’ voor. In een tijdsbestek van deze tijdlijn, 2019-2015, doet zich een tien maal een Aarde-Mars oppositie voor, en Musk verwachtte destijds reeds tegen 2030 een permanent bemande kolonie op Mars te hebben. De tijdlijn is dus enkele jaren verschoven maar het grote Marsplan van Musk blijft staan. Bronnen; SpaceX, Space.com, SpaceNews, AB, Eric Seedhouse