«Наука в СССР» 1990 №3

При обсуждении вопроса об организации первого межпланетного полета у многих представителей общественности, да и у специалистов возникают сомнения по поводу его своевременности. Оправдаются ли расходы на проведение экспедиции? Конечно, трудно предугадать, какие открытия нас ждут на Марсе, но, в любом случае вряд ли правомерно рассматривать межпланетную миссию в отрыве от всей программы исследований космического пространства.

Рассмотрим под этим углом зрения один из возможных вариантов программы изучения Марса, завершающим этапом которой станет пилотируемый полет. Классическая схема полета выглядит в нашем представлении следующим образом. Межпланетный корабль собирается из отельных частей на околоземной орбите. Каждый элемент выводится туда ракетой-носителем (например, "Энергией"). После проверки работоспособности всех систем и агрегатов корабль будет выведен на околосолнечную орбиту, пересекающую орбиту Марса. Достигнув его окрестностей, он перейдет на орбиту марсианского спутника. Спуск всего комплекса на поверхность планеты потребовал бы больших затрат топлива, поэтому экипаж или часть его совершит посадку на специальном посадочном аппарате. По окончании работ на поверхности взлетная ракета с первыми "марсианами" возьмет старт на околомарсианскую орбиту и состыкуется с межпланетным кораблем, куда вернутся члены экспедиции. Затем начнется перелет по околосолнечной орбите назад к Земле. За это время наша планета совершит полтора-два оборота вокруг Солнца, т.е. путешествие продлится полтора-два года.

Мы можем представить себе, как будет выглядеть первый корабль землян, на котором они отправятся к Марсу.

Мы можем представить себе, как будет выглядеть первый корабль землян, на котором они отправятся в экспедицию. Облик "марсолета" во многом зависит от типа двигательной установки.

Жидкостно-реактивные двигатели широко применяются в космической технике. Однако при разработке межпланетного корабля надо учитывать: масса жилого блока и посадочного аппарата со взлетной ракетой достаточно велика — 100—150 т, поэтому топлива потребуется много. Это приведет к тому, что начальная масса корабля превысит 2000 т. Сборка такой системы — весьма непростая задача. Соответственно, значительно возрастут и расходы на экспедицию.

Марсианский экспедиционный комплекс с солнечной фотоэлектрической установкой. 1. Солнечная батарея. 2. Устройство поворота солнечной батареи. 3. Топливный бак. 4. Двигательная установка.

Двигательные установки с использованием энергии ядерного реактора более эффективны. Он будет нагревать газ — "рабочее тело" двигателей. Для обеспечения межпланетного полета требуется в 2-3 раза меньший запас топлива, чем при применении жидкостно-реактивных установок. Начальная масса такого "марсолета" может быть около 800 т.

На сегодня самые перспективные для космических перелетов электрореактивные двигательные установки. Чтобы обеспечить необходимую тягу, "рабочее тело" разгоняется электрическим полем. Потребности в горючем будут уже в 25-20 раз меньше, чем при использовании жидкостно-реактивных двигателей. Источником электроэнергии может быть ядерный реактор или солнечная установка в виде батареи с фотопреобразователями. Начальная масса корабля с такими двигателями может варьировать в пределах 350— 400 т.

На наш взгляд, изо всех возможных вариантов двигательных установок предпочтение следует отдать электрореактивным. Что касается выбора источника электроэнергии, то есть преимущества и у ядерного, и у солнечного варианта. Второй отличается сравнительной дешевизной и, что особенно важно, позволяет многократно эксплуатировать всю двигательную установку после проведения определенных регламентных и восстановительных работ.

Например, межпланетный корабль, возвратившись из окрестностей Марса на околоземную орбиту, может долгое время работать как орбитальная станция, предназначенная для проведения технологических процессов, требующих больших энергетических мощностей (несколько мегаватт).

Центральная часть корабля — жилой блок. Он состоит из нескольких герметичных отсеков, где расположены каюты космонавтов и аппаратура.

Экипаж необходимо обеспечить кислородом, водой, пищей, средствами удаления отходов жизнедеятельности. Уже сейчас уровень разработки таких систем вполне соответствует требованиям межпланетного полета*.

*См.: Терсков И.А., Гительзон И.И., Ковров Б.Г., Лисовский Г.М. Урожай на борту. — Наука в СССР, 1986 (прим. ред.).

В жилом блоке будет находиться также аппаратура для радиосвязи с Землей. При этом корабль должен иметь средства автономной навигации и управления полетом.

Комфортный уровень температуры в жилом отсеке обеспечит система терморегулирования, аналогичная системе, применяемой на орбитальных станциях. Для снижения влияния радиационного излучения в ходе полета аппаратуру и агрегаты систем, вероятно, стоит расположить вдоль герметичной оболочки жилого блока. Для дополнительной радиационной безопасности следует предусмотреть зону повышенной защиты от космического излучения, т.е. специальное радиационное убежище, где экипаж может находиться, допустим, в случае вспышек на Солнце.

Еще одна важная часть "марсолета" — посадочный аппарат соответствующей аэродинамической формы. На его борту будет установлена взлетная ракета, в кабине которой экипаж возвратится к межпланетному кораблю.

Реально ли создать такой корабль в ближайшее время? На наш взгляд, реально. Космическая техника уже достаточна совершенна, чтобы реализовать полет к Марсу.

Ракеты большой грузоподъемности, такие, как "Энергия", способны доставить на околоземную орбиту части орбитального корабля. Отработана система автоматической стыковки, позволяющая собрать корабль из отдельных частей на орбите (уже более 50 "Прогрессов" производили стыковку полностью автоматически).

В значительной степени решена проблема длительного полета человека в условиях невесомости. Средства обеспечения жизни и работы экипажа на нынешних орбитальных станциях функционируют надежно, а ведь жилой блок марсианского корабля — не что иное, как орбитальная станция.

Конечно, нет еще аппарата для посадки человека на поверхность Марса, но люди уже побывали на Луне, и этот опыт можно использовать. Во всяком случае, каких-то неразрешимых проблем мы не ожидаем.

Возможное использование многоразовых элементов марсианского комплекса после экспедиции. Слева: на околоземной орбите для проведения энергоемких экспериментов. Мощность 10-15 мВт. Справа: транспортировка грузов на околоземную орбиту. Масса груза за один полет — 200-300 т. Внизу: транспортировка тяжелых аппаратов к планетам (Марсу, Венере). Максимальная суммарная масса аппаратов — 100-150 т.

Электрореактивные двигатели с необходимыми характеристиками вполне надежно работают на Земле. И наконец, продолжает накапливаться опыт по созданию трансформируемых конструкций для солнечных батарей энергоустановки марсианского корабля.

На всех этапах программы нужно отработать технические решения, позволяющие не только обеспечить высокую надежность полета и безопасность экипажа, но и в полном объеме выполнить исследования Марса. Для выбора места посадки межпланетного корабля и изучения планеты необходима точная информация о ней, а также технические средства, доставленные на Марс заранее.

Исходя из этого рассматривается следующая программа действий.

Сначала нужно создать солнечный буксир. С его помощью результате первого полета к Марсу, например в 1998 г., целесообразно вывести на орбиту красной планеты различные аппараты общей массой до 100-150 т: спутники Марса, зонды для атмосферных исследований, спускаемые аппараты как со стационарным оборудованием, так и с передвижными установками. Все они могут быть разработаны в разных странах, которые захотят принять участие в изучении соседней планеты и в пилотируемой экспедиции.

Основной задачей второго этапа станет создание марсианских посадочных аппаратов. Один из них предназначен для доставки нескольких тяжелых марсоходов (суммарной массой около 20 т), другой, со взлетной ракетой на борту, выполнит полную программу пилотируемой экспедиции (посадку и взлет). С его помощью могут быть доставлены на корабль (а следовательно, на Землю) образцы марсианского грунта. Помимо посадочных аппаратов на корабле будет установлен солнечный буксир, допустим тот, что возвратится на Землю на предыдущем этапе. Понадобится только его заправить и провести ряд восстановительных работ, в том числе замену пленочных фотопреобразователей на солнечной батарее.

Полет человека на Марс — третий, кульминационный этап программы. К этому времени будут проверены в реальных условиях все элементы марсианского корабля, а жилой блок отработан автономно на околоземной орбите. На месте высадки экипажа на поверхности планеты останутся некоторые передвижные средства, которые применялись на предыдущем этапе.

Программа исследований Марса благодаря устройствам, разработанным для пилотируемой экспедиции, позволит по мере их вывода в космическое пространство получить достаточно полное представление о соседней планете.

Кроме того, основные части корабля пригодятся и после выполнения марсианской программы для дальнейшего изучения космического пространства и решения чисто "земных" задач.

Современная техника находится на том уровне, когда организация экспедиции к Марсу по плечу каждой из стран, имеющих опыт пилотируемых полетов. Но гораздо плодотворнее эту идею можно реализовать в рамках международной кооперации. Дело даже не в том, что в этом случае расходы на создание марсианского корабля как-то распределятся между участниками программы. Полет землян на другую планету задача общечеловеческая, и, думаем, чувство сопричастности к ее решению хотелось бы испытать многим.

Полет землян на другую планету — задача общечеловеческая, и чувство сопричастности к ней хотелось бы испытать многим.

Международная кооперация может принимать разные формы, но она должна основываться на реальном опыте и технических достижениях всех заинтересованных стран.

Скажем, в Советском Союзе введена в эксплуатацию новая ракета-носитель "Энергия".

Учитывая то, что ракета "Сатурн 5Б" в США в настоящее время не используется, вероятно, именно "Энергию" стоит применить для выведения на орбиту частей марсианского корабля.

Кроме того, в СССР накоплен большой опыт по созданию и эксплуатации орбитальных станций, поэтому задачи, связанные с разработкой жилого блока, целесообразнее решать в нашей стране.

Американские специалисты имеют, в свою очередь, ценный опыт создания посадочного аппарата, приобретенный в ходе проведения программы "Аполлон". Он, несомненно, будет полезен и при разработке марсианского варианта аппарата.

Итак, стоит ли откладывать на неопределенное время осуществление извечной мечты землян? На наш взгляд, для этого нет оснований. Уверены, что международное сообщество готово к решению этой задачи.