Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

От РКК «Энергия» проект марсианского экспедиционного комплекса представил Леонид Александрович Горшков, много лет возглавляющий это направление на предприятии. В принципе, этот проект явился дальнейшим развитием проекта 1989 года. Тем не менее, были и отличия. Первое, что бросается в глаза, это – наличие одного ромбовидного каркаса с солнечными батареями со стороной 400 метров вместо двух ромбовидных каркасов со стороной по 200 метров. Точно в центре ромба расположен солнечный буксир, соединенный с жилым модулем и марсианским посадочным аппаратом. В качестве электроракетного двигателя солнечного буксира используются сборки из двигателей с анодным слоем разработки ЦНИИМАШ. Масса солнечного буксира составляет 210-250 тонн, из которых – 160 тонн рабочего тела (ксенон).

Основой марсианского экспедиционного корабля является цилиндрический жилой (орбитальный) модуль массой 80 тонн. Он включает в себя радиационное убежище с каютами членов экипажа из 4 человек, командный пост, шлюзовую камеру и стыковочный узел. Для уменьшения запасов продуктов питания в жилом модуле имеется оранжерея для выращивания различных овощей. Она же является элементом частично замкнутой системы жизнеобеспечения.

Еще одним элементом экспедиционного комплекса является марсианский двухместный посадочный корабль массой 60 тонн, в состав которого входит и взлетная ракета массой 25 тонн. Было рассмотрено несколько вариантов МПК с аэродинамическим качеством 0,3-0,5; 0,5-1,0 и 1,0-1,5, однако на совещании был представлен вариант марсианского посадочного корабля, напоминающий вариант из аванпроекта 1969 года.

Общая масса марсианского экспедиционного комплекса составляет около 400 тонн. Для сборки его на орбите потребовалось бы 5 ракет-носителей «Энергия». Впрочем, Л. А. Горшков отметил, что к моменту начала реализации марсианской экспедиции вряд ли удастся возобновить производство ракет «Энергия» и придется создавать новую ракету-носитель тяжелого класса.

Сборка марсианского комплекса выполняется автономно, без использования в качестве базы той или иной орбитальной станции. Первым на орбиту высотой 500 км выводится жилой модуль, на который транспортными кораблями доставляются сменные экипажи сборки и испытаний. В течение нескольких месяцев последовательно запускаются элементы солнечного буксира, последним доставляется марсианский посадочный аппарат. Экипажи сборки и испытаний развертывают батареи солнечного буксира и проводят испытания комплекса, а затем прибывает экипаж марсианской экспедиции из четырех человек.

Разгон с орбиты ИСЗ по спиральной траектории до отлетной скорости выполняется с помощью ЭРДУ в течение примерно трех месяцев. В течение 20 суток, когда комплекс проходит через радиационные пояса, экипаж укрывается в радиационном убежище. Для выхода на орбиту Марса, схода с нее и возвращения на орбиту Земли также используется солнечный буксир. После выхода на околомарсианскую орбиту два человека из экипажа, используя МПК, совершают посадку на поверхность Марса, где проводят исследования в течение 7-30 суток.

Подготовку и реализацию марсианской экспедиции предполагалось провести в три этапа. На первой, в 1999-2005 годах, на базе станции «Мир» и российского сегмента МКС отрабатываются использование электрореактивных двигателей (проекты «Модуль-М», «Модуль-М2» и «Марс-Модуль». Причем «Модуль-М» представляет собой грузовой корабль «Прогресс М» с установленными на нем электрореактивными двигателями с анодным слоем, а «Марс-Модуль» – масштабный прототип пилотируемого марсианского корабля.

На втором этапе, в 2010-2012 годах, проводится генеральная репетиция марсианской экспедиции в беспилотном варианте. Служебный (орбитальный) модуль не включается в состав комплекса – он отрабатывается в пилотируемом режиме на орбите ИСЗ. Вместо него к Марсу отправляется второй посадочный аппарат. Первый посадочный аппарат заберет образцы марсианского грунта и вернет их на Землю. Второй вместо взлетной ракеты будет нести полезную нагрузку, в качестве которой рассматривается комплект из десяти марсоходов массой по 1,5-2 тонны с большим радиусом действия. Они могли бы пройти по разным маршрутам и выполнить огромный объем научных исследований.

На третьем этапе реализуется первая пилотируемая экспедиция, старт которой может быть осуществлен в 2015 году, а длительность составит два года. Если в ее задачи включено развертывание марсианской базы, длительность работы экипажа на поверхности Марса составит от 7 до 30 суток. Если на этапе беспилотных исследований выяснится, что такая база (или радиационное убежище) необходимо, ее оборудование может быть доставлено одновременно с марсоходами, а первая пилотируемая экспедиция продлится дольше.

Надо сказать, что у проекта, предложенного РКК «Энергия», довольно много достоинств. Он хорошо проработан. Технические идеи и решения, заложенные в проект, доступны уже сегодня, а многие из них прошли проверку в космосе и, в частности, на борту орбитального комплекса «Мир». Кроме того, максимальная продолжительность человека в космосе доведена до 14,5 месяцев (Валерий Поляков). Пожалуй, единственным недостатком проекта является необходимость длительного пребывания космонавтов в радиационных поясах Земли на пути к Марсу и обратно. Поэтому в РКК «Энергия» рассматривается и вариант посадки спускаемого аппарата с экипажем на Землю с подлетной траектории.

НАСА было представлено двумя докладами. В одном из них Луис Фридман изложил план и задачи беспилотных пусков к Марсу, которые бы подготовили полет человека на Марс. С проектом пилотируемого полета выступил руководитель Отдела исследований Космического центра имени Джонсона Даглас Кук. В качестве основных отличий проекта НАСА были производство топлива на Марсе из местных ресурсов, использование аэродинамического торможения для выхода на орбиту и применение надувных жилых отсеков. Правда, новшеством это можно было назвать весьма условно, поскольку все это кочевало из проекта в проект на протяжении последнего десятилетия. Тем не менее, по оценкам специалистов НАСА использование ЭРД дает снижение массы на 55, аэродинамическое торможение – на 40-45, использование местных ресурсов – на 21-25. Вместе взятые эти три решения сокращают массу комплекса на 68 по сравнению с вариантом с ЖРД на всех ступенях. Надувные конструкции дают 25-процентное снижение массы жилых модулей. Замкнутый цикл жизнеобеспечения также дает экономию в 25. Однако для реализации пилотируемой экспедиции с такими техническими решениями требуется огромный объем предварительных испытаний, которые предполагается провести в пусках к Марсу автоматических станций.