Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Все это я написал только для того, чтобы подчеркнуть, что в СССР с конца 50-х годов закладывалась серьезная база для применения атомной энергии при освоении космического пространства. Естественно, что рождались и проекты пилотируемых полетов к планетам Солнечной системы с использованием атомной энергии. В первую очередь стоит отметить предложения в проект Постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР, выдвинутые С. П. Королевым в 1960 году. В них помимо создания тяжелых ракет-носителей НI и НII с ЯРД на верхних ступенях предлагалась целая программа освоения планет Солнечной системы, включающая создание межпланетных кораблей с экипажем 2-3 человека для облета Марса и Венеры, а также для посадки на Венеру и Марс.

Чуть позже эти предложения были уточнены, были даже названы сроки:

• создать межпланетный корабль с экипажем 2-3 человека для облета Луны с возможностью непродолжительного нахождения около Луны с последующим возвращением на Землю (объект КЛ). Срок создания объекта КЛ – 1961-1964 годы;

• создать межпланетный корабль с экипажем 2-3 человека для полета к Марсу и Венере с облетом этих с последующим возвращением на Землю (объект КМВ). Срок создания объекта КМВ – 1962-1965 годы.

При этом предполагалось использовать для разгона межпланетных кораблей до второй космической скорости ЯРД и электрореактивные двигатели малой тяги. Надо сказать, что для подобных предложений у С. П. Королева были определенные основания. С 1959 года в отделе М. К. Тихонравова две группы проектантов вели проработки вариантов марсианской экспедиции. Группа под руководством Глеба Юрьевича Максимовапредлагала вариант тяжелого межпланетного корабля ТМК для облета Марса и Венеры. Ракета Н1 должна была выводить на круговую орбиту корабль с кислородно-керосиновым разгонным блоком, который затем переходил на пролетную траекторию мимо Марса, потом, используя гравитационное поле Марса, приближался к Земле, а спускаемый аппарат возвращался на Землю. ТМК имел массу 75 тонн, длину 12 метров, диаметр гермоотсека 6 метров, экипаж 3 человека, общее время полета 2-3 года. Был предусмотрен приборный отсек, который также служил в качестве радиационного убежища во время солнечных вспышек. Кроме того, ТМК включал рабочий (со шлюзом для выхода в открытый космос), биологический, агрегатный отсеки, спускаемый аппарат и корректирующую двигательную установку (КДУ). После выведения на траекторию полета на корабле развертывались солнечные концентраторы и батареи электропитания, а также антенны связи с Землей и начинался многомесячный безостановочный полет. Полет осуществлялся с вращением ТМК вокруг своей оси для обеспечения искусственной силы тяжести. Кстати, ТМК послужил основой для выбора характеристик перспективной ракеты-носителя Н1. Позже, когда в ОКБ-1 приступили к реальному планированию экспедиции, разработки группы Максимова легли в основу проекта «МАВР», предусматривавшего полет к Марсу с промежуточным облетом Венеры.

Проект группы К. П. Феоктистовапоначалу базировался на сложной многопусковой схеме со сборкой ТМК на околоземной орбите и последующим разгоном корабля к Марсу. По расчетам специалистов для проведения марсианской экспедиции необходимо было при 20-25 пусках собрать (состыковать) на низкой околоземной орбите из отдельных блоков марсианский пилотируемый комплекс стартовой массой 1630 тонн. После экспедиции продолжительностью 2,5 года (непосредственная посадка на Марс, пребывание на поверхности и обратный полет) к Земле возвращается лишь часть корабля массой всего 15 тонн.

Цифры явно на грани фантастики. Поэтому в 1960 году этой же группой был предложен проект экспедиции на Марс на космическом корабле с электрореактивными двигателями и ядерным реактором как источником энергии. Корабль массой 75 тонн собирался на околоземной орбите из модулей, выводимых ракетой-носителем Н1, и затем с помощью ЭРД стартовал в сторону Марса с экипажем из 6 человек, трое из которых вместе с оборудованием совершали посадку на поверхность Марса, для чего предусматривалось пять аппаратов сегментально-конической формы. При этом масса корабля на траектории полета к Марсу составляла 30 тонн.

Посадочный комплекс представлял собой поезд на крупногабаритных колесных шасси, который состоял из пяти платформ: платформы с кабиной экипажа с манипулятором и буровой установкой, платформы с конвертопланом для разведочных полетов над Марсом, двух платформ с ракетами (одна запасная) для возвращения экипажа с поверхности Марса на корабль, находящийся на орбите, платформы с силовой ядерной энергоустановкой. Поезд в течение одного года должен был двигаться по поверхности Марса, проводить исследования его поверхности и передавать информацию на орбитальный корабль для ретрансляции ее на Землю. После окончания работ экипаж с образцами грунта и другими результатами исследований возвращался на орбитальный корабль и затем стартовал к Земле. К сожалению, крупным недостатком проекта было то, что из-за чрезвычайно малой тяги ЭРД (всего 7,5 кг) разгон корабля должен был производиться по раскручивающейся спирали в течение... нескольких месяцев.

Серьезной проблемой, препятствовавшей широкому использованию ЭРД, являлось то, что для их функционирования необходимо наличие на борту космического аппарата очень мощного источника электроэнергии. Например, для ТМК требовались огромные панели солнечных батарей площадью около 36000 м2. Конечно, о столь крупногабаритной конструкции тогда не могло быть и речи. Для электропитания ЭРД марсианского корабля предполагалось использовать компактный ядерный реактор с безмашинным способом преобразования тепловой энергии.

Этот вариант ТМК состоял из ядерного реактора мощностью 7Мвт, ЭРД с удельным импульсом 10000 секунд, удлиненного конического бака с рабочим телом для ДУ и огромного радиатора-испарителя в форме длинного цилиндра.

Для защиты экипажа и систем от рентгеновского излучения при работе ЯЭУ служил теневой радиационный экран, расположенный непосредственно за реактором, а для защиты жилых помещений ТМК от инфракрасного излучения радиатора – тепловой экран. За ним помещалось радиационное убежище с биозащитой. Другие блоки ТМК включали рабочий и жилой отсеки со спускаемым аппаратом. Большие по сравнению с проектом группы Г. Ю. Максимова запасы по массе позволяли разместить на ТМК требуемое количество приборов и систем. Полная продолжительность экспедиции составляла три года, из которых общее время работы ЭРД – около года.

При проектировании ТМК большое внимание уделялось созданию системы обеспечения жизнедеятельности (СОЖ) экипажа с замкнутым циклом. Наличие такой СОЖ позволило бы резко сократить потребные запасы кислорода и продовольствия, необходимые для обеспечения экипажа. Для отработки прототипа замкнутой СОЖ на Земле ОКБ-1 в содружестве с Институтом медико-биологических проблем (ИМБП) и заводом «Звезда», разрабатывающим катапультные системы для самолетов, скафандры и системы жизнеобеспечения, построило аналог жилого отсека ТМК – наземный экспериментальный комплекс (НЭК), в котором испытатели Г. Мановцев, В. Улыбышев и А. Божко провели целый год.