Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Взяв за основу плотность марсианской атмосферы в 10 от земной, специалисты компании предложили посадочный корабль в виде половинки конуса, снабженной двумя маленькими крылышками-стабилизаторами. Масса МПК должна была составлять от 29 до 33,5 тонн, его длина – 9 метров, а максимальная ширина по стабилизаторам – 10 метров. Заметим, кстати, что при реальной плотности марсианской атмосферы менее 1 от земной предложенные аэродинамические свойства МПК лишают его возможности тормозиться маневрировать в атмосфере. Но тогда об этом еще не знали.

Для наглядности в докладе был рассмотрен пуск к Марсу в период с 1971 по 1975 годы. Экспедиционный корабль повторял проект марсианского корабля с аэроторможением сотрудников Центра пилотируемых кораблей Д. Хэммока и Б. Джексона. МПК в процессе перелета также находится на спине экспедиционного корабля, но закрыт противометеоритным термоэкраном. После выхода на марсианскую орбиту высотой 550 км экипаж проводит выбор места посадки. Затем двое (капитан, он же геолог, и биолог) переходят в МПК, который отделяется от основного корабля и тормозится с помощью двигателя. После входа в атмосферу Марса и аэродинамического торможения на высоте 23-30 км раскрывается парашют. Перед посадкой парашют отстреливается, а корабль совершает мягкую посадку с помощью двигателей на четыре посадочные опоры. Жилой отсек для пребывания двух космонавтов на поверхности Марса в течение 10-40 суток расположен в нижней части МПК.

После проведения исследований космонавты стартуют с поверхности во взлетной ракете с помощью посадочного двигателя, причем пустые топливные баки, использованные при посадке, и жилой отсек остаются на Марсе. Выйдя на орбиту, космонавты стыкуются с экспедиционным кораблем. После перехода космонавтов в основной корабль МПК отбрасывается.

Как видно, исследования по проблемам полета на Марс привлекали многих. Сдерживало, правда, слабое знание физики планеты Марс и ее атмосферы. Но для решения этой проблемы НАСА предполагало регулярно запускать к «красной планете» автоматические станции типа «Маринер». А вот отсутствие должного финансирования не позволяло перейти от научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ к опытно-конструкторским, во всяком случае, до завершения программы «Аполлон». Таким образом, из рассмотрения выпадало наиболее благоприятное в отношении энергетики стартовое «окно» в 1971 году. Следующее такое «окно» должно было появиться в 1988 году. Поэтому в исследованиях приходилось учитывать и возможность запуска в менее благоприятный период (1973-1985 годы). Характерным явился контракт, заключенный в июне 1963 года Центром имени Маршалла с компаниями «Дженерал Дайнэмикс» и «Дуглас Эйркрафт», названный UMPIREвместо EMPIRE. Первая буква «U» означала неблагоприятный. В эти годы могли быть реализованы только длительные экспедиции, либо с промежуточным облетом Венеры. Кроме того, специалисты этих компаний в целях экономии веса предлагали отказаться от искусственной гравитации.

5 февраля 1965 года Гарри Рапп, руководитель бюро перспективных проектов Центра космических полетов имени Маршалла, представил итоговый отчет, который суммировал все работы по проблеме создания пилотируемых кораблей для облетов Марса и Венеры, включая проект «EMPIRE». Основной целью было изучение возможности создания межпланетных кораблей с использованием технологии «Аполлон» – «Сатурн» и с запуском во второй половине 70-х годов. Поскольку пилотируемые корабли всего лишь пролетали мимо планет, то их исследования проводились с помощью автоматических зондов, включая искусственные спутники планет, посадочные аппараты и аэростаты в атмосфере планет.

Межпланетный корабль, предназначенный для пролета Марса или Венеры, по мнению Г. Раппа должен будет состоять из следующих элементов (от хвоста к вершине):

• переходная ферма для стыковки корабля с разгонной ступенью, включающая стыковочный узел и два двигателя для сближения с этой ступенью;

• сферический жилой отсек с камерой радиационной защиты;

небольшая центрифуга для поддержания состояния здоровья космонавтов в условиях невесомости (система искусственной гравитации с вращением всего аппарата отклонена, поскольку является слишком сложной и тяжелой);

• баки с запасами топлива для коррекции траектории;

• герметичный ангар для хранения в течение всего полета возвращаемого аппарата типа командного модуля «Аполлона»;

• ангар для хранения, обслуживания и ремонта автоматических планетных зондов;

• два радиоизотопных генератора, вынесенных на штангах;

• на вершине пролетного корабля расположен двигатель от лунной кабины, предназначенный для коррекции траектории.

Для сборки межпланетного пролетного требуется запуск шести ракет «Сатурн-5» и одной ракеты «Сатурн-1В». Первой ракетой «Сатурн-5» на орбиту высотой 485 км выводится сам корабль. При следующих четырех запусках на орбиту выводятся танкеры с жидким кислородом. Шестой ракетой «Сатурн-5» выводится разгонная ступень с запасом жидкого водорода (72 тонны), созданная на базе ступени S-IIB. Следом на корабле «Аполлон» стартуют три космонавта, которые стыкуются с разгонной ступенью. В течение 72 часов они должны обеспечить стыковку с танкерами и перекачку жидкого кислорода в баки разгонной ступени. В противном случае потери водорода от испарения будут слишком велики. Перед включением двигателей разгонной ступени вся связка весит около 105 тонн. После вывода корабля на межпланетную траекторию разгонная ступень отбрасывается.

Перед подлетом к Земле космонавты переходят в командный модуль «Аполлона». С помощью двигателей служебного модуля снижается скорость входа в атмосферу. Полная продолжительность полета – от 661 до 691 дней, в зависимости от используемого стартового окна. Что касается марсианской экспедиции с высадкой на поверхность планеты, то по мнению Г. Раппа, она могла бы состояться в первой половине 80-х годов.

В июне 1965 года аналогичный итоговый отчет представили специалисты компании «Дуглас Эйркрафт», написанного по результатам девятимесячной работы по контракту со штаб-квартирой НАСА. В нем были показаны различия «коротких» и «длинных» перелетов и их преимущества и недостатки. «Короткие» перелеты с общей продолжительностью порядка 600 суток и временем пребывания на Марсе до 30 суток характеризуются большими энергетическими затратами, а, следовательно, большими потребными запасами топлива. «Длинные» траектории значительно более выгодны в энергетическом отношении, однако общая продолжительность всей экспедиции возрастает до 1000 суток, а время пребывания на Марсе или около него – до 400 суток.