Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

По проекту Ф. Боно марсианская экспедиция реализовывалась в однопусковом варианте. На старте марсианский корабль с ракетой-носителем весил 3770 тонн при общей длине 75 метров. Ракета-носитель представляет собой связку из шести боковых и одного центрального блока. На каждом блоке установлен один кислородно-водородный двигатель тягой 680 тонн. На первой стадии разгона работают все двигатели, но топливо (жидкий кислород и водород) поступают лишь из четырех боковых блоков. После израсходования топлива на высоте 60 км они отбрасываются. Работать продолжают три двигателя, но топливо поступает лишь из двух оставшихся боковых блоков. На заключительной стадии разгона с высоты 105 км остается центральный бак с единственным двигателем. Такая связка («кластер») напоминает схему первой ступени ракеты «Сатурн-1». Она напрямую выводила марсианский корабль на траекторию полета к «красной звезде» минуя выход на околоземную орбиту. По такой схеме запускались первые советские и американские «лунники».

Сам марсианский корабль представлял собой посадочный аппарат, к хвостовой части которого были пристыкованы жилой модуль и ракетный блок. Посадочный аппарат напоминал по форме ракетоплан «Дайна Сор», при этом он имел размах дельтовидных крыльев 28,5 метров при длине 37,5 метров. В носовой части планера установлен ядерный реактор для электроснабжения корабля. В процессе перелета экипаж из восьми человек находится в цилиндрическом жилом модуле диаметром 5,5 метров и длиной 13,5 метров. Посадочная ступень и жилой модуль соединены узким переходным туннелем. Ракетный блок, обеспечивающий выход на орбиту Марса и старт с нее, снабжен связкой двигателей от блока «Центавр» компании «Пратт&Уитни».

В качестве даты старта марсианской экспедиции Ф. Боно назвал 3 мая 1971 года. После 259 дней перелета весь экипаж переходит в посадочный аппарат. После разделения жилой модуль с помощью ракетного блока в автоматическом режиме выходит на орбиту Марса. А посадочный аппарат с подлета входит в атмосферу, планирует и совершает посадку на поверхность Марса, используя лыжное шасси. После посадки космонавты разворачивают 6-метровый надувной купол, который служит им жилым отсеком в течение 479 дней пребывания на поверхности Марса. Для перемещения и исследования отдаленных областей используется вездеход. В отличие от схемы фон Брауна у Боно посадочный аппарат стартует по самолетному, используя подъемную силу крыльев. После выхода на орбиту посадочный аппарат стыкуется с жилым модулем и с помощью ракетного блока переходит на траекторию полета к Земле. Перед подлетом от корабля отделяются жилой модуль и ядерный реактор, которые сгорают в атмосфере. Сам планер 24 января 1974 года совершает посадку в пустыне на лыжных шасси.

Стоит отметить, что и фон Брауна и у Ф. Боно при реализации марсианской экспедиции использовались только ЖРД. Причем лишь Боно предлагал в качестве топлива водород, как наиболее энергетически выгодный. Но очевидно, что использование ЖРД приводило к увеличению стартовой массы марсианского экспедиционного корабля. В этом смысле проект Ф. Боно был чересчур оптимистичен и не подкреплен расчетами.

Более продуманной оказалась первая работа по изучению проблем полета к Марсу, проведенная Исследовательским Центром НАСА имени Льюиса, чей доклад был представлен на ежегодном собрании Института аэрокосмических наук 23-25 января 1961 года в Нью-Йорке. В своей работе, начатой еще в ноябре 1957 года, сотрудники Центра рассмотрели возможность применения химических, ядерных и электрических (ионных) ракетных двигателей для межпланетных полетов. Для примера был выбран полет на Марс. Было показано, что энергетически более выгоден более медленный перелет по гомановым траекториям. При этом для старта с орбиты Земли желательно использовать ядерные ракетные двигатели, а при возвращении на Землю выгодно применять не ракетное, а аэроторможение в атмосфере. Для этих целей возвращаемый аппарат имел форму планера с треугольным крылом. В этом же отчете была показана необходимость наличия в жилом отсеке камеры радиационной защиты, служащей убежищем для экипажа в случае солнечных вспышек.

Надо сказать, что уже к тому времени было понятно, что ядерные ракетные двигатели как минимум в два раза по удельному импульсу превосходили химические двигатели. Если самый совершенный кислородно-водородный двигатель 60-х годов имел удельный импульс 430 секунд, то для ЯРД минимальная планка находилась на уровне 850-900 секунд. А чем больше удельный импульс двигателя разгонного блока, тем меньше стартовый вес марсианского комплекса на околоземной орбите при той же полезной нагрузке.

Первое серьезное исследование проблемы создания атомного двигателя для космического полета провели в 1944 году Станислав Улам и Фредерик Хоффман, в то время работавшие по Проекту «Манхэттэн». Проработки по созданию ЯРД начались в США еще в 1955 году под эгидой Комиссии по ядерной энергии. В мае 1961 года во время утверждения программы посадки корабля «Аполлон» на Луну было рекомендовано продолжить работы над ЯРД по программе «Ровер». К этому, кстати, призвал Президент США Джон Кеннеди в своей знаменитой речи 25 мая 1961 года. Был разработан проект «Нерва». НАСА совместно с Комиссией по атомной энергии заключили контракт с фирмами «Аэроджет» и «Вестингауз» на создание двигателя «Нерва» тягой 26 тонн. Отработка двигателя велась на опытных полноразмерных реакторах без сопла «Киви», первое испытание которого прошло в мае 1964 года. Прототип ЯРД был впервые испытан 24 февраля 1967 годана ядерном полигоне в штате Невада на установке «Феб1Б», что подтвердило его техническую реализуемость. Правда, до сих пор ни один ядерный ракетный двигатель не только не летал в космосе, но даже и не испытывался на огневом стенде. Во многом это объясняется отсутствием реальной потребности в ядерных двигателях, поскольку ни в одной стране работы по пилотируемой марсианской экспедиции даже не дошли до стадии эскизного проекта. Да и в Америке вместе с сокращением финансирования программы «Аполлон» в 1972 году были закрыты работы по ядерному двигателю «Нерва».

В начале 60-х годов опирались в основном на теоретические возможности ЯРД. В предыдущей главе уже рассказывалось о разворачивании работ по программе «Аполлон». Многие компании, участвовавшие в конкурсе за право создания лунных кораблей, справедливо полагали, что после освоения Луны естественным образом приступят к полетам к Марсу, Венере и другим планетам Солнечной системы. И нужно быть готовыми к этому. Потому-то и рождались в недрах различных компаний многочисленные предложения по межпланетным полетам. К ним относится и инженерная записка, составленная в 1961 году сотрудниками компании «Дуглас Эйркрафт» Робертом Лоуи Робертом Джервейсом. Я не буду останавливаться на этой записке, поскольку в ней не слишком хорошо продуманы многие детали полета к Марсу.