Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Для реализации этой идеи авторы статьи в журнале «Аэрокосмическая Америка» предложили использовать ракету-носитель «Арес», созданную из элементов МТКК «Спейс Шаттл». Ее основу составляют два твердопливных ускорителя, подвесной топливной бак с установленными на нем четырьмя ЖРД SSME. На верхушке модифицированного подвесного топливного бака устанавливается криогенная верхняя ступень и беспилотный марсианский грузовой посадочный корабль массой 40 тонн. Этот посадочный корабль включает в себя аэродинамический экран, аппарат для возвращения на Землю (без топлива), небольшую фабрику по производству топлива, 5,8 тонны жидкого водорода, ядерный реактор мощностью 100 кВт на передвижной платформе и запасы продовольствия на 9 месяцев для четырех человек.

Криогенная верхняя ступень разгоняет грузовой посадочный корабль к Марсу. После торможения в атмосфере непосредственно с подлетной траектории грузовой корабль совершает посадку на поверхность Марса. После посадки транспортная платформа отвозит ядерный реактор на безопасное расстояние, где с помощью робототехнических устройств он устанавливается и подготавливается к работе. А платформа возвращается к грузовому корабля, протягивая от реактора электрические кабели, после чего реактор активизируется для выработки электроэнергии. Полученное электричество питает фабрику по выработке ракетного топлива из атмосферы Марса. Привезенные запасы водорода служат для получения при соединении с двуокисью углерода в присутствии катализатора 37,7 тонны метана и воды. Из воды, в свою очередь, путем электролиза получают кислород и еще большее количество водорода, который опять используется для производства метана. За год предполагается произвести 107 тонн компонентов ракетного топлива (метан и жидкий кислород).

В январе 1999 года стартуют еще две ракеты «Арес». Одна из них выводит грузовой посадочный корабль, аналогичный запущенному ранее, а другая – пилотируемый космический корабль массой 38 тонн с экипажем из четырех человек. Пилотируемый корабль представляет собой двухэтажный цилиндр высотой 4,8 метра и диаметром 8,2 метра. Верхний этаж – жилая зона, а нижний этаж предназначен для размещения грузов и герметичного марсохода. После выработки топлива разгонный блок пилотируемого корабля остается связанным с ним тросом длиной 1500 метров. Это позволяет создать на время 6-месячного перелета искусственную силу тяжести путем вращения со скоростью один оборот в минуту. Только перед подлетом к Марсу верхняя ступень отбрасывается.

В отличие от предыдущего грузового корабля пилотируемый корабль после аэродинамического торможения выходит на орбиту и только затем совершает посадку около грузового корабля, запущенного ранее. Второй грузовой корабль служит в качестве резерва на тот случай, если космонавты совершают посадку на расстоянии более 600 км от первого грузового корабля. При меньших расстояниях космонавты преодолевают его на вездеходе. В штатном случае второй грузовой корабль совершает посадку в 800 км от первого и начинает заготавливать топливо для второй экспедиции, которая должна стартовать в 2001 году.

В ходе 500-суточного марсианского «сидения» совершают поездки на вездеходе со скоростью 32 км/час на расстояние до 960 км. Топливом для вездехода служит 11 из 107 тонн запасенного ракетного топлива. После завершения космонавты стартуют в заправленной местным топливом возвращаемой ракете и через 6 месяцев прибывают домой. Аналогичным образом организуются вторая, третья и все последующие экспедиции, после чего на Марсе остается развернутой сеть марсианских станций, на основе которых можно будет создать постоянно обитаемые марсианские базы.

По мнению Р. Зубрина и Д. Бэйкера замена криогенного разгонного блока на ступень с ЯРД позволило бы сразу увеличить экипаж марсианского корабля сразу до 12 человек., а после 2010 года развернуть постоянную базу на Марсе.

В принципе, и в этом проекте нет ничего фантастичного. Более того, в долговременной перспективе освоение человеком Марса необходимо строить именно за счет использовать местных ресурсов. Но делать ставку на производство ракетного топлива уже во время первой марсианской экспедиции – явный перебор. Но самое интересное, что идея использования местных ресурсов захватила многие умы в НАСА. Поэтому нет ничего удивительного, что большинство проектов полета человека на Марс, рожденные в США, основаны именно на этой идее.

Как уже говорилось, 20 июля 1989 годаПрезидент США Джордж Буш по случаю 20-й годовщины первого полета на Луну выступил с космической исследовательской инициативой, которая в отдаленной перспективе предусматривала полета человека на Марс. А чуть позже на церемонии выпуска в Техасском университете 11 мая 1990 года он же сказал: «Еще до празднования 50-й годовщины высадки «Аполлона» на Луне американский флаг будет поднят на Марсе». В связи с эти вице-президент США и одновременно председатель Национального Совета по космосу Дэн Куэйл совместно с директором НАСА Ричардом Трули в августе 1990 года дали добро на создание объединенной группы для рассмотрения концепции и примерной структуры космической исследовательской инициативы. Возглавил эту группу известный астронавт Томас Стаффорд. Тысячи организаций и частных лиц направили свои предложения в объединенную группу. Эти предложения были рассмотрены, обработаны и систематизированы. Результатом этого явилось сообщение, выпущенное объединенной группой в июне 1991 года, которое было разослано в канцелярию Президента США, промышленным компаниям, высшим учебным заведениям, правительственным учреждениям и международным организациям.

Сообщение выделило четыре основных структурообразующих элемента космической исследовательской инициативы, создание и развитие которых основано на следующих предпосылках:

• высадка человека на Марс является конечной и главной целью, а освоение Луны служит в качестве этапа репетиции для марсианских экспедиций;

• транспортные системы для полетов на Луну и Марс создаются унифицированными, например, жилые модули, герметичные вездеходы, системы замкнутого жизнеобеспечения, ядерные энергоустановки и т.д.;

• к моменту начала освоения Марса будут созданы ядерные ракетные двигатели и ядерные энергоустановки, которые позволят увеличить грузопоток по лини Земля-Марс, обеспечить энергетикой марсианскую базу и организовать производство ракетного топлива из местных ресурсов;

• будут созданы мощные ракеты-носители грузоподъемностью до 250 тонн, которые позволят снизить число запусков, необходимых для сборки на околоземной орбите межпланетного экспедиционного комплекса. Использование орбитальной станции «Фридом» для сборки марсианских кораблей группой Стаффорда не рассматривалось.