Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Более сложной была бы организация экспедиции с высадкой человека на поверхность Марса, например, в 1982 году. Для сборки на орбите экспедиционного корабля общей массой 1180 тонн потребовалось бы уже 10 запусков ракеты «Сатурн MLV-3». Сам корабль включал бы, помимо полетного модуля и возвращаемого аппарата, марсианский посадочный корабль и 5 стандартных двигательных модулей с ЯРД «Нерва2» (три для старта с околоземной орбиту, один для выхода на орбиту Марса и еще один для ухода с нее). Экипаж экспедиции – 8 человек, четверо из которых проводят исследования на поверхности Марса в течение 20 дней. Стоит отметить, что такая схема экспедиционного комплекса, предложенная Вернером фон Брауном, нашла последователей. Но об этом чуть позже.

В то же время цифры стартовой массы экспедиционного комплекса просто пугали. Собрать такую махину в невесомости из модулей весом в полторы сотни тонн каждый, да еще в короткий срок, – задача, нерешенная по сей день. Ранее уже рассматривался вариант межпланетного корабля с, предложенный руководителем Лаборатории научно-исследовательских работ Центра космических полетов имени Маршалла Эрнстом Штулингером. За счет высокой удельной тяги ЭРД стартовая масса корабля существенно уменьшалась. Но, обладая высоким удельным импульсом, электрореактивные двигатели имели очень малую тягу, что приводило к большим затратам времени на разгон и торможение. Выступая в марте 1966 году в Балтиморе на очередной встрече, посвященной проблеме полета к Марсу, тот же Э. Штулингер предложил компромиссный вариант. Разгон с околоземной орбиты осуществлять с помощью ЯРД с большой тягой типа «Нерва2», а в дальнейшем использовать только электрореактивные двигатели. Это позволит в течение короткого времени пересечь радиационные пояса Земли, не подвергая большой опасности экипаж.

Для сборки такого корабля на околоземной орбите высотой 485 км потребовался бы запуск пяти ракет «Сатурн-5» с грузоподъемностью 155 тонн, то есть вдвое меньше чем при использовании одних ЯРД. Если же экспедиция будет состоять из четырех кораблей (для надежности), то потребуется 20 запусков вместо 40.

Марсианский экспедиционный корабль по Э. Штулингеру в варианте 1966 года состоит из центрального модуля с ядерным реактором мощностью 20 Мватт и электрическими ракетными двигателями, 153 тонн запасов топлива, марсианского посадочного корабля массой 57 тонн и космического «такси» для перелетов от одного экспедиционного корабля к другому. С двух сторон от центрального модуля выдвинуты телескопические штанги с размахов в 180 метров, к которым крепятся панели радиаторов для сброса в космос тепла от ядерного реактора. На каждом конце штанги закреплено по одной кабине для экипажа. Общая численность экипажа – 4 человека.

Для старта с околоземной орбиты служит разгонная ступень с четырьмя ядерными ракетными двигателями «Нерва-2». Длина ступени – 54 метра, диаметр каждого из четырех топливных баков – 10 метров, а стартовая масса ступени – 309 тонн, из которых 226 тонн жидкого водорода. Время разгона с околоземной орбиты – 30 минут. После окончания разгона корабль закручивается для создания искусственной гравитации, составляющей 20 от земной.

Через 145 суток полета при входе в сферу тяготения Марса включаются ЭРД, и экспедиционный корабль по спирали в течение 23 дней снижается до круговой орбиты ожидания высотой 1000 км. На этой орбите экипаж экспедиционного корабля с помощью МПК совершает чисто реактивную посадку на поверхность Марса, где проводит исследования в течение месяца. Сам марсианский посадочный корабль по форме напоминает конический командный модуль «Аполлона» с максимальным диаметром 10 метров.

После завершения исследования Марса экспедиционный корабль с помощью ЭРД в течение 17 дней по спирали разгоняется в сторону Земли. Обратный перелет длится 255 суток, причем часть траектории проходит внутри земной орбиты. При входе в сферу тяготения Земли опять включаются ЭРД, и корабль по спирали в течение 5 дней снижается до высоты 30000 км, откуда экипаж забирается транспортным кораблем.

По прогнозам Эрнста Штулингера полет такого корабля мог бы состояться в 1986 году, то есть через 20 лет после написания статьи. Считалось, что реализации такой сложной и дорогостоящей программы потребуется именно порядка 20 лет. Эта цифра фигурировала не только раньше, но и вплоть до настоящего времени. Поэтому на любой вопрос о сроках полета человека на Марс можно спокойно отвечать: через 20 лет

В апреле 1966 года по просьбе председателя Консультативного комитета НАСА по науке и технике, нобелевского лауреата Чарльза Таунса заместитель директора НАСА по пилотируемым космическим полетам Джордж Мюллер организовал исследования по проблеме пилотируемого облета Марса. Работы проводились специально созданной объединенной рабочей группой в бюро пилотируемых космических полетов НАСА и закончились выпуском отчета в октябре того же года. Но группа не ограничилась только облетом, а представила объединенную программу с эволюционным развитием средств и методов исследования Марса, главным критерием которой были максимальная отдача при минимальной стоимости. Причем программа включала как полеты автоматических станций, так и пилотируемых кораблей.

В качестве первого шага было продолжение пилотируемых полетов с увеличением продолжительности пребывания человека в космосе. Фактически это было также целью проекта применения «Аполлона» (1968-1973 годы) или ААР (Apollo Applications Project). В качестве конечной задачи этого этапа ставилось доведение продолжительности пребывания человека в невесомости, сравнимое с временем полета на Марс. Параллельно должны осуществляться запуски к Марсу межпланетных станций «Маринер» (1969-1973 годы) и «Вояджер» (1973 год) – будущий «Викинг».

Следующий этап – осуществление в 1975-1980 годах пилотируемых облетов Марса и Венеры. Полет с высадкой человека на поверхность красной полеты может быть осуществлен после 1980 года с применением ядерных ракетных двигателей. Кроме того, для вывода на околоземную орбиту отдельных частей марсианского экспедиционного комплекса потребуется повышение грузоподъемности ракеты-носителя «Сатурн-5».

Пролетный марсианский корабль состоит из жилого модуля объемом 75 м3, являющегося также модулем орбитальной станции, лабораторного модуля, на внешней поверхности которого установлены солнечные батареи площадью 120 м2 и остронаправленная антенна для связи с Землей диаметром 6 метров, корректирующей двигательной установки и возвращаемого аппарата, аналогичного командному модулю «Аполлона». Возвращаемый аппарат служит также в качестве радиационного убежища в случае солнечных вспышек. В ходе пролета с борта корабля сбрасываются на поверхность Марса автоматические станции, в том числе для забора проб грунта и доставки их на пролетный корабль.