Анатолий Казаков - Ждет ли нас красная планета?
стороны объехать препятствие на пути? — кибер-водитель будет принимать самостоятельно.
Дальность же пробега марсохода должна составить несколько сотен километров. Источники питания для электромоторов — солнечные батареи с высоким КПД или изотопные термоэлектрогенераторы.
Двигаясь вперед, марсоход будет осуществлять панорамную телесъемку, сбор образцов породы, которые затем будут доставлены на возвращаемый модуль. На марсоходе будет смонтирован комплекс оборудования для исследования погодных и климатических условий в различных районах планеты.
Транспортировка на Землю вещества небесного объекта, отстоящего от нашей планеты на десятки миллионов километров, — задача непростая. По-видимому, она потребует запуска двух межпланетных станций. Одна из них выйдет на орбиту искусственного спутника Марса, а вторая — опустится на поверхность Марса. Эта станция будет иметь взлетную ступень, которая после заполнения ее контейнера марсианским грунтом взлетит и состыкуется с дежурящей на орбите станцией. Контейнер будет переправлен в возвращаемый модуль, и тот стартует по направлению к Земле.
По карантинным соображениям (помните историю с «Викингами»?) модуль этот будет перехвачен в окрестностях нашей планеты. Посылка с Марса пройдет карантин, обследование на орбитальной станции на предмет наличия вредных для землян микроорганизмов. И лишь после этого марсианский грунт поступит в распоряжение земных лабораторий.
Наконец, третий этап, запланированный на начало следующего века, своей основной целью будет иметь отработку пилотируемого полета на Марс и его осуществление. Задача эта, в свою очередь, может быть разбита на несколько стадий, поэтому рассмотрим их подробнее.
На чем поедем? Академик В. Глушко и член-корреспондент АН СССР Ю. Семенов в 1988 году предложили такой вариант экспедиции к Марсу.
Межпланетный корабль, по их мнению, должен состоять из трех основных частей: двигательной установки для полета по межпланетной траектории; жилого блока, где экипаж работает в течение всего полета (здесь же размещаются системы жизнеобеспечения и основная аппаратура управления полетом); и наконец, — посадочного аппарата, в котором экипаж спускается на поверхность Марса и возвращается на орбиту спутника Марса к межпланетному кораблю.
Межпланетный корабль специалисты предлагали собирать на околоземной Орбите из отдельных частей, которые бы доставлялись с Земли ракетами-носителями например, такими мощными, как «Энергия». После проверки работоспособности всех систем и агрегатов корабли экспедиции стартуют к Марсу. В состав экипажа из 4–6 человек могут войти представители разных стран — участников подготовки экспедиции.
С помощью собственной двигательной установки корабль разгоняется и с околоземной орбиты переходит на околосолнечную, пересекающую орбиту Марса. Время полета к Красной планете — несколько месяцев. В точке пересечения траектории полета с орбитой Марса корабль меняет курс и становится спутником Красной планеты.
Посадка межпланетного корабля на поверхность Марса — достаточно сложна, потребует большого количества топлива, поэтому выгоднее, если спуск совершит сравнительно небольшой посадочный аппарат с экипажем или его частью. После выполнения программы работ на поверхности Марса экипаж стартует снова на орбиту, переходит в межпланетный корабль и на нем возвращается домой.
Такая экспедиция займет примерно полтора года. Однако это время можно сократить, если использовать вместо обычных химических ракетных двигателей ядерные. Тогда можно обойтись и без заправки водородом и кислородом на орбите Луны и двигаться от Земли к Марсу гораздо быстрее. Более того, за счет снижения запасов топлива масса марсианского корабля значительно снизится — с 2500 т до 800 т.
Вот какие варианты подобных двигателей предложили сотрудники Московского научно-исследовательского института тепловых процессов А. Коротеев, В. Семенов, В. Акимов и М. Ватель.
Вариант первый: энергодвигательная установка на основе ядерного реактивного двигателя. Источником энергии в каждой установке (а для надежности применяется связка из нескольких двигателей) служит двухрежимный газоохлаждаемый реактор. Рабочее тело — жидкий водород. Проходя через реактор, водород нагревается до 2800 К и истекает со скоростью 9 км/с, т. е. в два раза быстрее, чем газы из дюз ракетных жидкостных двигателей. Значит, и удельная тяга такого двигателя выше. Общее время его работы может составить порядка 5 часов — это намного больше, чем срок интенсивной работы современных жидкостных ракетных двигателей. Суммарная же тяга всей связки достигает 20 т. Такая большая тяга позволяет создать большее ускорение и как следствие этого сократить время полета по маршруту Земля — Марс — Земля до 460 суток.
Однако у этого двигателя есть и недостаток. Великоват необходимый запас рабочего тела (водорода) — 490 т. Кроме того, специалисты. полагают, что на практике будет весьма трудно реализовать конструкции двухрежимных ядерных установок, способных давать малое количество энергии при полете по инерции и большее — при разгоне и торможении.
Поэтому, возможно, практически более выгодным может оказаться второй вариант — использование энергодвигательного симбиоза: жидкостного ракетного двигателя и ядерной энергетической установки. Во втором варианте режим большой тяги (правда, в течение всего лишь 12 минут) создается «старомодным?» жидкостным двигателем, а вот на межпланетной трассе работает автономная энергетическая установка на быстрых нейтронах питающая электрореактивные двигатели малой тяги, предназначенные для выполнения корректирующих маневров. Низкая тяга таких движков компенсируется продолжительностью цикла их работы — до 245 суток. Однако общая энерговооруженность экспедиции при этом снижается, и время пути соответственно увеличивается до 615 суток.
Наиболее перспективным сотрудники НИИ тепловых процессов считают третий вариант, основанный на использовании энергодвигательного комплекса средней тяговооруженности. Высокотемпературные ядерные реакторы на быстрых нейтронах будут вырабатывать тепло, которое затем на основе газотурбинных циклов (рабочее тело — гелий) станет трансформироваться в электроэнергию.
Полученной мощности в 50 МВт будет достаточно для того, чтобы связка электрореактивных двигателей придала пилотируемому комплексу ускорение, хотя и немного меньшее, чем в первом варианте, зато прикладываемое достаточно долгое время — 129 суток. При этом время путешествия сокращается до 320 суток. Если вспомнить, что некоторые советские космонавты пробыли на околоземной орбите около года, то можно считать, что у нас есть уже опыт таких длительных полетов.
Впрочем, в отдаленном будущем до Марса можно будет добраться всего за 14 суток. Так, во всяком случае, полагает кандидат физико-математических наук У. Закиров, предложивший проект космического корабля с термоядерным двигателем. Причем Он разработал несколько модификаций своей конструкции — для исследований как ближнего, так и дальнего космоса.
— Первый тип, — рассказывает изобретатель, — это корабли со скоростью 100–300 км/с. С их помощью возможны быстрые перелеты на другие планеты. До Марса, например, можно будет добраться за две недели вместо полутора лет… Корабли второго типа со скоростью от 1000 до 3000 км/с позволят изучить самые дальние объекты Солнечной системы. И наконец, третий тип — уже не межпланетные, а межзвездные аппараты. Их скорость достигает 10% от скорости света
Насколько близки к реальности подобные проекты? Ведь человечество сегодня еще не научилось управлять термоядерным синтезом… А этого, оказывается, и не нужно — для разгона корабля будут использованы термоядерные микровзрывы. В недрах двигателя лучи мощного лазера будут подрывать так называемые микромишени — крошки тяжелого водорода (дейтерия) массой в тысячные доли грамма. Такое топливо несет в себе огромное количество энергии и даст возможность строить достаточно компактные корабли. Правда, никто еще не пытался реализовать подобные двигатели технически, и, значит, наверняка возникнет масса трудностей. Но все это уже проблемы прикладного характера.
…Пока же некоторые специалисты предлагают осуществить путешествие к Красной планете с помощью… солнечного ветра. Идея такого путешествия была в свое время подсказана Артуром Кларком. «Снасти дрожали от натуги: межпланетный ветер уж наполнил огромный круглый парус» — так начинает писатель-фантаст свое повествование о межпланетных гонках на солнечных яхтах, то есть аппаратах, которые приводятся в движение давлением света, открытое и измеренное в самом конце прошлого века нашим великим соотечественником П. Н. Лебедевым. Ну так вот, этот самый «солнечный ветер» — давление света — и предлагает использовать Кларк.
