Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Первые модуля ракетных модуля с ЯРД поднимают апогей марсианского корабля доя 19000 км, после чего отделяются и снижаются до начальной круговой орбиты высотой 400 км. Третий ракетный модуль выводит корабль на траекторию полета к Марсу. Он же используется на первом этапе торможения у Марса, после чего отделяется и, пролетая мимо Марса, выходит на гелиоцентрическую орбиту. Это – единственный, безвозвратно теряемый модуль. Четвертый ракетный модуль обеспечивает выведение корабля на эллиптическую околомарсианскую орбиту 400 км на 17600 км с периодом обращения 13,5 часов. Выбор эллиптической орбиты ожидания снижает потребные запасы топлива в ракетном модуле, но увеличивает необходимые запасы топлива в посадочном модуле.

После 30 дней пребывания у Марса четвертый ракетный модуль обеспечивает старт корабля к Земле. Он же при последнем включении выводит корабль на сильно вытянутую околоземную орбиту (400 км на 60000км) с периодом обращения 24 часа. На этой орбите с кораблем стыкуется межорбитальный буксир, который доставляет его на низкую круговую орбиту. Таким образом, из четырех ракетных модулей с ЯРД три могут быть повторно использованы в последующем.

Такая концепция марсианской экспедиции была бы приемлема, если бы за основу была принята максимальная программа НАСА, включающая регулярные полеты к Луне для строительства лунной базы. Без этого многоразовые буксиры с ЯРД просто превращались в одноразовые. Но, как уже говорилось, в США шло планомерное сокращение ассигнований на космос. Правда, в НАСА еще оставались неисправимые оптимисты, надеявшиеся, что следующей целью после Луны станет Марс, причем работы по марсианской пилотируемой экспедиции начнутся сразу после окончания лунной программы. Их надежды привели даже к созданию в декабре 1969 года Группы по выработке требований к пилотируемой межпланетной экспедиции, куда вошли представители штаб-квартиры и всех Центров НАСА.

В феврале 1971 года эта группа, руководимая Моррисом Дженкинсом, подвела итоги своей работы. В качестве реперной точки была взята дата старта марсианской экспедиции в 1987-1988 годах. Причем старту должен предшествовать 11-летний период создания и испытаний элементов комплекса.

Следует отметить, что при сборке марсианского экспедиционного комплекса должны были использоваться полностью многоразовые транспортные корабли «Земля-орбита». Но, если выводить модули экспедиционного корабля выводить в грузовом отсеке шаттла, понадобится 30 модулей. Это был явный перебор. Поэтому было предложено крылатую вторую ступень заменить на модуль массой 270 тонн и диаметром 7,2 метра, который, используя те же кислородно-водородные химические двигатели что и на первой ступени, самостоятельно выходит на орбиту. Эти модули после дозаправки их жидким кислородом и водородом используются как ступени космической ракеты марсианского экспедиционного комплекса.

В целом, состав марсианского корабля напоминает классическую схему, предложенную компанией «Боинг». В верхней части корабля находится ангар для автоматических зондов общей массой 14 массой и марсианского посадочного корабля массой 50 тонн. Полетный модуль массой 50 тонн также имеет четыре палубы. На верхней палубе размещается командный пост. На второй палубе – две спальных каюты, рассчитанные на одного космонавта каждая, склад для хранения продовольствия, камбуз и система жизнеобеспечения. На третьей палубе – одна одноместная каюта, прачечная, биолаборатория и система жизнеобеспечения. На четвертой палубе – еще две каюты, камбуз, туалет и резервный командный пост. Высота каждого этажа 2,2 метра. Полезная площадь этой «квартиры» 115 м2. Верхние две палубы могут быть герметично изолированы от нижних двух. Четвертая палуба имеет усиленную защиту и служит убежищем в случае вспышек на Солнце. Сквозь все четыре палубы проходит сквозной туннель, который ведет с одной стороны в ангар полезного груза, а с другой – к энергетическому модулю. На первой и третьей палубах от туннеля имеются выходы на боковую поверхность полетного модуля, оканчивающихся стыковочными узлами. Экипаж марсианского корабля состоит из 5 человек.

Следующий далее энергетический модуль длиной 20 метров и массой 15 тонн оснащен двумя солнечными батареями. За энергетическим модулем последовательно идут три ракетных модуля с ЖРД. Завершает все это строение, а точнее, с нее начинается, первая ступень космической ракеты, состоящая из трех параллельно соединенных ракетных модулей.

Общая масса топлива всех шести ракетных модулей при старте с околоземной орбиты составляет 1,35 миллиона тонн. Для заправки марсианского комплекса таким количеством топлива потребуется 64 пуска шаттлов, что тоже, конечно, перебор.

Старт с околоземной орбиты и разгон к Марсу происходит в несколько стадий. На начальной стадии включаются двигатели двух «боковушек», которые переводят марсианский комплекс на вытянутую эллиптическую орбиту после чего отделяются. Затем центральный модуль первой ступени еще больше повышает апогей эллиптической орбиты. Однако отделяется он после второго включения в апогее, необходимого для поворота плоскости орбиты. Эти модули с помощью межорбитальных буксиров возвращаются на низкую круговую орбиту для последующего использования их после дозаправки.

Вывод марсианского экспедиционного корабля на трассу Земля-Марс осуществляется с помощью четвертого ракетного модуля, который уже не спасается. После окончании разгона полностью раскрываются солнечные батареи, а корабль закручивается со скоростью два оборота в минуту для создания в полетнгом модуле эквивалента лунной тяжести (1/6 g). Перелет к Марсу длится полгода.

Коррекции траектории осуществляются с помощью двигательной установки пятого ракетного модуля. Он же выводит корабль на вытянутую околомарсианскую орбиту (320 на 16000 км), после чего отделяется. После 15-дневного изучения поверхности Марса и выбора места посадки три космонавта – пилот-геолог, врач и биолог – переходят в МПК и совершают посадку на поверхность Марса. На борту экспедиционного корабля остаются командир экспедиции и бортинженер. В качестве марсианского посадочного корабля группа Мориса Дженкинса выбрала проект, описанный в отчете компании «Норт Америкэн Рокуэлл» в 1968 году.

Продолжительность пребывания космонавтов на Марсе составляет 45 суток. Для исследования удаленных районов они используют два небольших негерметичных вездехода по типу лунного «Ровера». Максимальная скорость марсохода 16 км/час. После окончания исследований и сбора образцов марсианского грунта космонавты стартуют с поверхности и стыкуются с орбитальным кораблем. Прежде чем воссоединиться с основным экипажем они проходят небольшой карантин.