Исследование планеты Марс с помощью космических аппаратов

В качестве базового носителя рассматривается РН Magnum с грузоподъёмностью порядка 80 тонн. В её состав входят центральный блок (на основе внешнего бака "шаттла") с тремя двигателями SSME и два стартовых жидкостных возвращаемых ускорителя, которые могут быть разработаны в ходе модификации транспортной системы Space Shuttle. "Изюминкой" конструкции носителя является использование донной теплозащиты запускаемых марсианских модулей в качестве составного элемента головного обтекателя РН. Используя этот щит, так называемые "санки" (ellipsled), модули могут садиться на поверхность Марса или выполнять торможение в атмосфере планеты для выхода с пролётной траектории на орбиту (аэродинамический захват).

Солнечный буксир многократного использования (SEP) выводится одной РН Magnum. Буксир имеет тонкоплёночные солнечные батареи максимальным размахом 185 м, общей площадью 7100 м² и выходной электрической мощностью 800 кВт. Буксир и остальные компоненты доставляются и собираются на низкой орбите - возможно, но не обязательно, на орбите МКС. Буксир SEP используется только для разгона с низкой околоземной орбиты до высокоэллиптической в течение 9 - 12 месяцев. Чтобы избежать длительного нахождения экипажа в радиационных поясах, экипаж подсаживается с транспортного корабля уже на высокоэллиптической орбите. Переход с высокоэллиптической орбиты на трассу перелёта к Марсу осуществляется на ДУ с ЖРД, после чего SEP возвращается "своим ходом" на низкую околоземную орбиту. Так как возвращение с Марса обеспечивается ЖРД, американская экспедиция остаётся жёстко привязанной к оптимальным астрономическим срокам. Рассматривается два варианта схемы экспедиции. Условно их можно назвать двухпусковым и однопусковым, если под пуском понимать разгон с помощью солнечного буксира.

В двухпусковой схеме в первом пуске к Марсу отправляются возвращаемый жилой модуль (Return Habitat, RH) и ракетный блок для разгона с марсианской орбиты (Trans Earth Injection, TEI), которые выводятся путём аэродинамического захвата на эллиптическую орбиту с периодом 1 марсианские сутки. Одновременно комплекс в составе возвращаемого аппарата (Mars Ascent Vehicle, MAV), аппаратуры для производства компонентов топлива, аппаратуры для научных исследований и ядерного источника питания садится на поверхность с подлётной траектории. Во втором пуске идёт жилой модуль с экипажем (для радиационной защиты экипажа на этапе перелёта используется слой воды; искусственная тяжесть не предусматривается). Модуль с экипажем выходит на орбиту спутника Марса путём аэродинамического захвата, а затем спускается на поверхность. На возвращаемом аппарате экипаж выходит на орбиту и стыкуется с возвращаемым жилым модулем. Для старта к Земле используется ЖРД блока TEI. Модуль RH выходит на низкую околоземную орбиту аэродинамическим захватом, а экипаж снимается с него и доставляется на Землю "шаттлом".

В рамках сценария, известного как опция Е-19(Р), два пуска планируются на 2016 и 2018 гг., причём посадка на Марс выполняется в июле 2019 г., через 50 лет после первой лунной экспедиции. Буквой Р обозначен "умеренный" (paced) темп работ. Существует также "агрессивный" сценарий Е-19(А), в котором пуски планируются на 2011 и 2013 г.

В однопусковой схеме к Марсу одновременно, но по отдельности, отправляются перелётный жилой модуль TransHab (Transit Habitat) с ракетным блоком TEI и комбинированный посадочный модуль (Combo Lander) с возвращаемым аппаратом, поверхностным жилым модулем, аппаратурой для научных исследований и ядерным источником питания. Экипаж находится в модуле TransHab. Жилой модуль и посадочный модуль выходят методом аэрозахвата на орбиту спутника Марса высотой 250 км и стыкуются на ней. Спуск на Марс выполняется в посадочном модуле. Возвращаемый аппарат выходит на орбиту и стыкуется с перелётным модулем. Возвращение экипажа выполняется так же, как и при двухпусковой схеме.

В зависимости от принятого сценария, длительность работы экипажа на поверхности Марса составит от 45 до 500 суток. В последнем случае общая длительность экспедиции достигнет трёх лет.

Комментируя американскую схему, Л.А.Горшков подчеркнул важное сходство: команда Центра Джонсона также пришла к необходимости использования электрореактивных двигателей. В то же время, сказал он, с многокорабельной схемой и в особенности изготовлением топлива на Марсе пока согласиться нельзя. Производство топлива из местных ресурсов - очень интересная и хорошая технология на будущее, но класть её в основу первой пилотируемой экспедиции слишком рискованно, считает Леонид Алексеевич.

Стоит отметить, что в обоих проектах безопасность экипажа была объявлена первым приоритетом, а выполнение задачи - вторым. Но возникают и некоторые сомнения к правильности такого подхода, ведь участники полёта на Марс рискуют во имя будущего человечества, и добровольцы обязательно найдутся.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Большая Советская Энциклопедия. 3-е изд. Том 15. М., "Советская Энциклопедия", 1974.

Бронштэн В.А. Новая загадка Марса/ В сб. "Познание продолжается", М., "Просвещение", 1970.

Леонов А.А. На космических трассах/ В сб. "Наука и человечество. 1965", М., "Знание", 1965.

Мороз В.И. Космические аппараты исследуют Марс: советская экспедиция 1973 - 1974 гг./ В сб. "Наука и человечество. 1976", М., "Знание", 1975.

Зигель Ф.Ю. Сокровища звёздного неба: Путеводитель по созвездиям и Луне. М., "Наука", 1987.

Морозов К.В. Ракеты-носители космических аппаратов. М., "Машиностроение", 1975.

Кондрашов А.П. Справочник необходимых знаний. М., "РИПОЛ КЛАССИК", 2001.

Зайцев Ю. Миссия "Фобос"/ В сб. "Космонавтика, астрономия", №№ 10 - 12, 1989.

Карпенко С. Наша межпланетная станция (Проект российской АМС "Фобос - Грунт")/ Журнал "Новости космонавтики", № 3, 2000.

Лисов И. "Mars Pathfinder" исследует Марс/ Журнал "Новости космонавтики", № 14, 1997.

Лисов И. В 2019 г. человек высадится на Марс?/ Журнал "Новости космонавтики", № 19/20, 1998.

Лисов И. До и после "Одиссея"/ Журнал "Новости космонавтики", №№ 6 - 7, 2001, №№ 2 - 3, 2002.

Глазков Ю.Н. Готово ли человечество к полёту на Марс?/ В сб. "Гипотезы. Прогнозы". Вып.23. М., "Знание", 1990.