Антон Первушин - Марсианин: как выжить на Красной планете
Вскоре определились и технические черты программы, получившей название «Созвездие» («Constellation»). Разумеется, НАСА рассчитывало максимально использовать существующий задел, и конструкторы на основе стартовых ускорителей системы «Спейс Шаттл» и двигателей старой доброй ракеты «Сатурн-5» разработали два новых носителя: тяжелый «Арес-1» («Ares I», Crew Launch Vehicle, CLV) грузоподъемностью 25 т и сверхтяжелый «Арес-5» («Ares V», Cargo Launch Vehicle, CaLV) грузоподъемностью от 125 до 150 т.
В качестве основного пилотируемого корабля планировалось использовать корабль «Орион» («Orion», Crew Exploration Vehicle, CEV), изначально проектируемый для полетов к Луне. Примечательная деталь: исходными при выборе «архитектуры» корабля и ракет-носителей были требования к средствам для марсианской экспедиции, а на основе «промежуточных» результатов был уже составлен сценарий экспедиции лунной. По этой причине основные двигатели корабля «Орион» и подъемной ступени лунного модуля должны работать на жидком метане. В ракетостроении это топливо пока считается экзотическим, но выбор его продиктован тем, что уже существуют проекты по синтезу метана из компонентов атмосферы Марса.
«Гибкий путь» президента Обамы
Президенту Бараку Обаме, заступившему на свой пост в январе 2009 года, пришлось практически с ходу принять на себя роль кризис-менеджера, и, разумеется, он обратил внимание на запросы НАСА. По его поручению комиссия независимых экспертов во главе с бывшим директором компании «Локхид-Мартин» Норманом Огастином проанализировала программу «Созвездие» и пришла к выводу, что без увеличения финансирования планы Буша-младшего не могут быть реализованы в обозримом будущем. То есть для реализации всех планов надо, прежде всего, дать НАСА еще 3 млрд долларов в год, подняв бюджет агентства с 18 до 21 млрд, сдвинуть контрольные сроки на пять лет, уделять больше внимания сотрудничеству с другими странами и коммерческими организациями, а главное – четко определиться с главной целью программы: Луна или Марс. Причем комиссия вполне определенно указала в своем докладе, что в освоении Луны нет ничего принципиально нового по сравнению с полетами «Аполлонов», а о пилотируемой экспедиции на Марс в ближайшие десятилетия не приходится даже мечтать. Получалось, что НАСА собирается двадцать лет воспроизводить достижения полувековой давности без ясной перспективы дальнейшего развития.
В то же время состоялся первый испытательный запуск новой ракеты «Арес-1» в упрощенной модификации. Старт 28 октября 2009 года и шестиминутный суборбитальный полет прошли успешно, однако после разделения ступеней не раскрылись спасательные парашюты, и первая ступень врезалась в воду, получив повреждения. Для достижения такого более чем скромного результата была потрачена сумма в 400 млн долларов. Возможно, именно это обстоятельство подвигло американского президента на то, чтобы закрыть всю программу.
Представив в начале февраля 2010 года проект бюджета НАСА, Барак Обама указал, что на реализацию программы «Созвездие» потрачено уже 9 млрд долларов, однако она не дала ничего нового в плане технологий и перспектив. Посему ее предлагается свернуть в пользу поддержания МКС и создания космических аппаратов нового поколения: орбитальных заправщиков, ремонтных роботов, надувных модулей и перспективных двигательных установок.
Впрочем, у «Созвездия» нашлись ярые защитники в Конгрессе, и администрации Обамы, которого тут же окрестили «могильщиком астронавтики», пришлось выдержать настоящий бой с оппонентами. В итоге президент пошел на уступки, и был найден компромиссный вариант. Финансирование НАСА не только не снизилось, но и было увеличено – до 100 млрд долларов на пять лет. Уцелел проект корабля «Orion», который теперь должен стать «многоцелевым». На первом этапе упрощенный вариант корабля «Орион» («Orion-CRV», «Orion Crew Return Vehicle») будет использоваться как спасательная «шлюпка» Международной космической станции. Затем в составе МКС он пройдет «доводку» и со временем усилиями конструкторов превратится в большой корабль «Орион» («Orion-MPCV», «Orion Multi-Purpose Crew Vehicle»), который должен начать полеты после 2020 года, закрепив лидерство США в космосе. Поскольку проект ракеты «Арес-1» закрыт, то выведение нового корабля будет осуществляться ракетой «Дельта-4», а в будущем – перспективной сверхтяжелой ракетой-носителем «SLS» («Space Launch System», проект «DIRECT») грузоподъемностью от 70 до 130 т, которая будет создана вместо отвергнутой ракеты «Арес-5».
В принципе, по замыслу советников Барака Обамы, большой пилотируемый «Орион» должен стать полноценным межпланетным кораблем, способным выполнять самый широкий круг задач вплоть до полета к Марсу и обратно. Но вот Луна внезапно оказалась вне американской космической программы. И это выглядит странным с учетом того, что многие технологические новшества можно отработать только там. И тут администрация Обамы нашла изящное решение – более «приземленные» задачи возьмут на себя негосударственные коммерческие компании.
Российские космонавты летят на Марс
В Советском Союзе к идее пилотируемой экспедиции на Марс вновь обратились в 1987 году – после успешного запуска сверхтяжелой ракеты-носителя «Энергия».
Очередной проект во многом использовал технические решения, предложенные в 1969 году. Главным новшеством здесь было применение «Энергии» в качестве средства доставки элементов корабля на орбиту. Кроме того, для межпланетного перелета использовались две независимые двигательные установки, каждая из которых представляла собой пакет электрореактивных двигателей с ядерным источником электроэнергии мощностью по 7,5 МВт, снабженным тепловым радиатором. Это позволило резко увеличить надежность и безопасность межпланетного перелета без увеличения начальной массы и стоимости. Увеличению надежности также способствовало и то, что на корабле планировалось устанавливать бортовое оборудование, прошедшее «обкатку» на орбитальных станциях «Салют» и «Мир».
При этом была полностью пересмотрена конструкция спускаемого экспедиционного аппарата («ЭА»). Новый аппарат имел две двигательные установки. Одна, расположенная в хвосте, должна была осуществить сход с орбиты и плавное снижение. Вторая, расположенная под «брюхом», обеспечивала мягкую посадку в горизонтальном положении на четыре опоры. После посадки экипаж спускался на поверхность Марса по цилиндрическому туннелю-тамбуру. В момент отправления в верхней части цилиндра «ЭА» открывался люк, и через образовавшийся проем стартовал возвращаемый модуль.
Сам межпланетный корабль имел такие габариты: полная длина – 210 м, максимальный диаметр – 4,1 м, полная масса – 365 т. Согласно расчетам, экспедиция на красную планету заняла бы 716 дней.
Проект был существенно изменен в 1988 году, когда в экспедиционном комплексе в качестве энергетической установки вместо ядерного реактора предложили экологически чистую систему с использованием пленочных солнечных батарей на линейных разворачиваемых фермах, отработанных на станциях «Салют-7» и «Мир». Большое влияние на это решение оказал прогресс в создании пленочных фотопреобразователей энергии, что позволяло значительно упростить конструкцию солнечной электростанции большой мощности.
Межпланетный корабль на четырех космонавтов версии 1988 года имел полную массу 355 т и состоял из следующих модулей: марсианский орбитальный аппарат, экспедиционный аппарат, возвращаемый аппарат, панели солнечных батарей, электроракетные двигатели, баки с топливом-ксеноном.
Схема полета к Марсу выглядела следующим образом. Для быстрого преодоления радиационных поясов Земли собранный на низкой орбите корабль сначала выталкивается двигателями по спирали на высоту до 40 000 км – этот переход должен занять не более 29 дней. Затем двигатели включаются на маршевый режим. 100 дней уйдет на достижение третьей космической скорости, еще 270 дней – на полет к Марсу и 38 дней – на маневр торможения. Полетное время экспедиции в этом варианте составляло 716 дней, время пребывания на орбите Марса – 30 дней, время пребывания двух космонавтов на поверхности Марса – 7 дней.
Экспедицию на Марс планировалось провести с последовательным наращиванием средств, начиная с автоматов и заканчивая пилотируемым полетом.
Предполагалось три этапа.
Первый – отработка принципов совместного функционирования элементов марсианского экспедиционного комплекса с использованием его моделей, доставляемых грузовыми кораблями «Прогресс» на орбитальную станцию, собираемых там космонавтами и совершающих дальнейший самостоятельный полет в автоматическом режиме.
Второй – генеральная «репетиция» пилотируемой экспедиции, в ходе которой «солнечный буксир» доставит на поверхность Марса два посадочных аппарата вместо одного, причем один из них используется для отработки схемы посадки и возвращения экипажа, а второй (с несколькими марсоходами массой около 20 т) – для проведения детального исследования поверхности Марса.
