   |
В 2013 году американский миллионер Деннис Тито, ставший ранее «космическим туристом» №1, основал фонд Inspiration Mars Foundation, целью которого провозглашался сбор средств на организацию пилотируемого полета к Марсу.
В соответствии с объявленным планом, полет предлагалось выполнить на модифицированном КК «Dragon» фирмы SpaceX, оснащенном замкнутой системой обеспечения жизнедеятельности. Запуск КК с экипажем из двух человек к Марсу должна была осуществить РН Falcon Heavy, также разработанная фирмой SpaceX.
По первоначальному проекту полет должен был начаться 05.01.18 г. Прибытие к Марсу должно было состояться через 227 суток - 20.08.18 г. Минимальная высота при пролете- 100 км над поверхностью Марса. Возвращение на Землю - еще через 274 дня, 21.05.19 г. Скорость входа возвращаемого аппарата в атмосферу Земли - 14,2 км/с.
Предложение в глазах специалистов выглядело малореалистично. Фонду не удалось собрать требуемую сумму, после чего Тито обратился в NASA с видоизмененным предложением.
Предлагавшиеся изменения заключались в следующем:
- вместо КК «Dragon» и РН Falcon Heavy используются КК «Orion» и РН SLS;
- срок запуска отодвигается на 2021 год;
- полет к Марсу выполненяется с гравитационным маневром при пролете Венеры для сокращения сроков экспедиции.
Эксперты NASA рассмотрели возможную схему полета на основе предложения Тито. В их представлении полет должен был выглядеть следующим образом.
Старт ракеты-носителя SLS с криогенной верхней ступенью должен состояться 22.11.21 г. На траекторию полета к Венере выводится пилотируемый комплекс, состоящий из трех блоков:
- КК «Orion»;
- модуль CTH (Crew Trunsfer Hub - перелетный модуль экипажа);
- двигательный модуль SEP (Solar Electric Propulsion).
Модуль CTH представляет собой основной жилой блок, оборудованный системами жизнеобеспечения и радиационной защиты, индивидуальными каютами, научной аппаратурой, приборами для астрономических наблюдений и т.д. В этом модуле экипаж в основном проводит все время полета.
Модуль SEP несет солнечные батареи мощностью 40 кВт, электрореактивную двигательную установку (ЭРДУ) и запас рабочего тела. ЭРДУ включается сразу после стартового разгона от Земли.
04.04.22 г. комплекс должен совершить гравитационный маневр при пролете Венеры и перейти на траекторию полета к Марсу. 12.10.22 г. комплекс сближается с Марсом и, выполнив облет, переходит на траекторию полета к Земле. Непосредственный участок облета Марса продолжается 40 часов. Возвращение на Землю должно состояться 27.06.23 г. Общая продолжительность полета составляет 582 дня.
Проект оценивался, как технически осуществимым, но предложенный срок старта - 2021 г., - выглядел явно недостаточным для реализации подготовки такого полета.
9.13. Марсианский проект компании Boeing (2013 г.)
В январе 2013 года компания Boeing представила проект марсианского корабля MTV (Mars Transfer Vehicle) для выполнения марсианских экспедиций нескольких типов:
- пилотируемый полет с посадкой на Фобос;
- беспилотная доставка груза на Марс;
- пилотируемая высадка на Марс.
Проект базируется на использовании космической базы EMLP1 (Earth-Moon Lagrangian Point) - платформы, размещенной в точке либрации L2 системы Земля-Луна. База EMLP должна быть создана в ходе выполнения программы полетов к Луне.
1 Она же станция «Deep Space Gateway». В тексте оставлено наименование, использовавшееся авторами проекта.
Марсианский корабль MTV состоит из модуля SEP (Solar Electric Propulsion - солнечная электрореактивная двигательная установка), сбрасываемого разгонного блока ISS (In-Space Stage - ступень для работы в космосе) и целевого модуля. При пилотируемых экспедициях в состав MTV входит также КК «Orion».
В состав конструкции модуля SEP входит ЭРДУ, солнечные батареи большой площади и емкости с ксеноном или криптоном - рабочим телом для ЭРДУ.
Разгонный блок ISS содержит ЖРД и баки с горючим и окислителем.
Целевой модуль в зависимости от цели экспедиции может быть следующих типов:
- CTH (Crew Transfer Habitation - перелетное жилище экипажа) - при полете к Фобосу. Предполагается, что модуль будет выполнен надувным, по технологии фирмы Bigelow.
- MCaL (Mars Cargo Lander - марсианский грузовой посадочный аппарат) - для беспилотной доставки груза на Марс;
- MCL (Mars Crew Lander - марсианский пилотируемый посадочный корабль) - для пилотируемой высадки на Марс.
Схема полета для всех экспедиций практически одинакова.
Двумя запусками к базе EMLP доставляются модули, собираемые на базе EMLP в марсианский корабль MTV. В таблице ниже показан состав полезного груза ракет-носителей SLS.
Первым запуском РН SLS на орбиту ИСЗ выводится модуль SEP с целевым модулем без экипажа (для пилотируемых экспедиций). После проверки систем и развертывания конструкций в полетное положение - солнечных батарей, надувного отсека модуля CTH и др., - включается ЭРДУ, и комплекс начинает спиральный разгон для выхода в точку либрации L2 системы Земля-Луна. В этой точке находится постоянная база EMLP. Комплекс пристыковывается к базе, ожидая прибытия с Земли экипажа экспедиции.
Вторым запуском РН SLS выводится модуль ISS, КК «Orion» (в пилотируемых экспедициях) или грузовой модуль MCal, а также контейнер с рабочим телом для дозаправки SEP. Этот комплекс выполняет быстрый перелет к базе EMLP с помощью ЖРД КК «Orion» или модуля ISS, пересекая радиационные пояса за безопасное время.
Собранный корабль MTV отстыковывается от базы EMLP и начинает разгон к Марсу с помощью ДУ блока ISS. После выработки топлива блок ISS отбрасывается, включается ЭРДУ модуля SEP, работающий все время полета к Марсу.
При сближении с Марсом корабль разворачивается соплами ЭРДУ вперед и начинает торможение. Комплекс сначала выходит на высокую околомарсианскую орбиту, затем переходит по спирали на низкую рабочую орбиту.
В случае экспедиции к Фобосу, корабль MTV сближается с помощью ЭРДУ с Фобосом и выполняет посадку на Фобос. В качестве возможного района посадки специалисты компании Boeing предложили кратер Стикни, мотивируя выбор возможностью использования кратера в качестве дополнительной защиты экипажа от солнечной радиации. Технические детали процесса посадки MTV на поверхность Фобоса в проекте не уточняются. После завершения запланированных исследований MTV стартует с Фобоса и, используя ЭРДУ, выполняет спиральный разгон для выхода на траекторию полета к Земле. При сближении с Землей MTV выходит в точку L2 и стыкуется с базой EMLP. Экипаж переходит в КК «Orion» и возвращается на Землю.
При грузовой экспедиции модуль MCaL отделяется от MTV и совершает посадку в заданной точке. В состав конструкции грузового модуля входит также надувной отсек, в котором должен обитать экипаж последующей экспедиции. Отсек надувается после мягкой посадки модуля на поверхность Марса. Корабль MTV после отделения посадочного модуля начинает разгон по спирали для возвращения к Земле, где пристыковывается к базе EMLP.
При выполнении пилотируемой экспедиции на низкой околомарсианской орбите также происходит отделение посадочного модуля MCL, который совершает посадку около ранее доставленного на Марс грузового модуля MCaL. Экипаж экспедиции переходит в надувной отсек модуля MCaL, где и обитает все время нахождения на Марсе, совершая выходы на поверхность через шлюз. Посадочный модуль MCL состоит из двух ступеней - посадочной и взлетной. Выполнив программу работ на Марсе, экипаж во взлетной ступени выполняет взлет, выход на орбиту ИСМ и стыковку с кораблем MTV. Дальнейшая схема возвращения выглядит так же, как при полете в экспедиции к Фобосу.
Модули SEP и CTH рассчитываются на многократное применение, с минимальным ресурсом 12 лет.
9.14. Облет Марса в 2021 году
27.02.2014 г. в Конгрессе США состоялись слушания на тему «Облет Марса в 2021 г.: Первый полет в Дальний космос для КК Orion и SLS?». В докладе рассматривалась возможность выполнить межпланетный полет КК «Orion» с пролетом Марса и Венеры в следующие сроки:
- Старт с Земли - 22.11.21 г.
- Пролет Венеры - 04.04.22 г.
- Пролет Марса - 12.10.22 г.
- Возвращение на Землю - 27.06.23 г.
Несмотря на то, что при разработке КК «Orion» провозглашалось, что этот КК предназначается для пилотируемых полетов в дальний космос, конкретные программы и планы осуществления таких полетов у NASA по состоянию на начало 2015 год отсутствовали.
По результатам слушаний никаких конкретных решений принято не было.
9.15. Марсианская орбитальная база «Mars Base Camp»
Компания Lockheed Martin в мае 2016 года представила проект обитаемой базы «Mars Base Camp» («MBC», Базовый лагерь «Марс») на орбите спутника Марса. Для создания базы должны быть использованы модифицированные КК «Orion», сверхтяжелые РН SLS и специально разрабатываемые модули. База должна иметь экипаж из шести человек.
Сборку базы MBC предлагалось начать на окололунной орбите в 2021 году, доставив к месту сборки первый модуль уже во втором запуске РН SLS. Сборка базы должна быть закончена в 2028 году. В состав базы должны войти два КК «Orion», жилой и лабораторный модули (одинаковой конфигурации), солнечная электрореактивная ДУ, два двигательных блока с кислородно- водородными ЖРД и два модуля-танкера с запасами жидкого кислорода и жидкого водорода для перезаправок двигательных блоков. Пополняться запасы кислорода и водорода должны за счет электролиза воды, доставляемой на первых порах с Земли в танкерах «WDV» («Water Delivery Vehicle»). Электроэнергией комплекс будет обеспечиваться за счет четырех солнечных батарей, по две на жилом и лабораторном модулях.
Один из двух КК «Orion» должен также служить экскурсионным КК для полетов к Фобосу и Деймосу, для чего комплекс предлагается дополнить специальным посадочным модулем «DPEM» («Deimos/Phobos Excursion Module»).
Таким образом, комплекс «MBC», имеющий длину 70 м и массу около 120 т, должен состоять из двух комплектов взаимозаменяемых модулей. Такое дублирование обеспечивает надежность комплекса.
9.15.1. Марсианский взлётно-посадочный КК «MADV»
В 2017 году Lockheed Martin представила доработанный проект марсианского комплекса, дополнив его для высадок на Марс многоразовым взлетно-посадочным КК «MADV» («Mars Ascent / Descent Vehicle»). Корпус КК имеет вид четырехгранной призмы. Четыре треугольных крыла малого удлинения служат также для размещения опор шасси. Посадочно-тормозная ДУ состоит из шести кислородно-водородных ЖРД. Масса конструкции КК «MADV» составляет 30 т, масса заправляемого топлива 80 т. Запас характеристической скорости, обеспечиваемый двигательной установкой при полной заправке, равен 6,0 км/с и достаточен для выполнения реактивной посадки КК на Марс (после аэродинамического торможения) и последующего взлета и стыковки с комплексом «MBC». Планируется, что для высадки на Марс будут использоваться два КК «MADV» - на случай, если один выйдет из строя на поверхности, то экипаж аварийного КК сможет вернуться на «MBC» в резервном.
