Стивен Петранек - Как мы будем жить на Марсе

Размах фон Брауна поражает. Он рассказывает об экспедиции, состоящей из десяти космических кораблей. Семь из них будут пилотируемыми (на каждом полетят десять человек), еще три – грузовыми (они останутся на Марсе навсегда).

“Я считаю, что пора раз и навсегда избавиться от представления об одной-единственной космической ракете и маленьком отряде межпланетных авантюристов у нее на борту, – пишет фон Браун. – Этот жалкий одинокий космический термос никогда не сумеет вырваться из плена земного тяготения и устремиться к Марсу”.

Согласно плану фон Брауна, корабли предстояло строить на космической станции, находящейся на орбите Земли. Оборудование и материалы предполагалось доставить туда на сорока шести трехступенчатых многоразовых ракетах. Первые две ступени каждой такой ракеты должны были возвращаться обратно на Землю на парашютах, а третья – спланировать на крыльях. Идеи фон Брауна, высказанные в 1948 (!) году – именно тогда ученый сделал большую часть своих расчетов, – во многом предвосхитили программу космических челноков NASA, а также нынешние попытки компании Space Exploration Technologies (, SpaceX ) построить орбитальную ракету многоразового использования, которую можно было бы заново заправить и снова запустить в течение двадцати четырех часов после приземления. В 1953 году фон Браун подсчитал, что для постройки и заправки десяти космических кораблей потребуется совершить 950 запусков транспортных ракет.

Немецкий инженер предложил использовать для межпланетного полета на Марс гомановскую траекторию – то есть половину эллиптической орбиты, которую можно использовать для перехода с орбиты Земли на орбиту Марса. Суть этого орбитального маневра заключается в том, что космический корабль, находящийся на орбите Земли, кратковременно включает двигатели и при помощи этого импульса разгоняется и переходит на более вытянутую эллиптическую орбиту, которая в определенной точке пересекается с орбитой Марса.

По гомановской траектории корабль будет двигаться по инерции, не расходуя топливо, пока не достигнет орбиты Марса. Затем с помощью второго импульса работы двигателя корабль разгонится еще раз и перейдет на эту орбиту. Этот маневр немного похож на прыжки Тарзана: тот использует длинную лиану, чтобы перелететь на дальнее дерево, а потом короткую, чтобы оказаться на нужной ветке. Для выполнения всех этих маневров требуется точно вычислить нужное положение Марса и Земли на орбитах.

Хорошее окно для старта к Марсу открывается примерно каждые двадцать пять месяцев, но полет по гомановской траектории хотя и экономичен, но тоже имеет свою цену – каждое такое путешествие занимает около восьми месяцев в одну сторону. Зато примерно каждые пятнадцать лет орбиты Марса и Земли оказываются в таком положении относительно друг друга, что расстояние между планетами значительно уменьшается. Следовательно, можно сократить и продолжительность полета.

Существуют и другие идеи полета на Марс с как можно меньшим количеством топлива на борту. Одна из схем предлагает, потратив сразу много топлива, спрямить маршрут, сделав его более коротким, чем эллиптическая гомановская траектория. Еще не испытанные (и по большей части существующие лишь в теории) реактивные системы, в основе которых – энергия ядерного синтеза или электроэнергия, полученная при помощи ядерного реактора, обещают сократить полет до неполных пятидесяти дней в один конец.

Если бы экспедиция фон Брауна состоялась, астронавтам пришлось бы провести на Марсе приблизительно четыреста дней, ожидая, когда Земля снова окажется в подходящем положении для того, чтобы они могли вернуться домой по гомановской орбите.

Брошюра Das Marsprojekt была написана задолго до того, как ученые обнаружили защищающий Землю радиационный пояс Ван Аллена, состоящий из высокоэнергичных частиц (подобный пояс у Марса отсутствует). В его время не были по-настоящему изучены последствия длительного нахождения в состоянии невесомости, не была рассчитана мощность солнечной радиации (фон Браун сделал расчеты только для космического излучения), не было точного представления о географии Красной планеты и о плотности ее атмосферы. Книга фон Брауна на десять лет опередила первый в мире орбитальный космический аппарат – советский “Спутник”, запущенный в 1957 году. В своем руководстве он признается, что не вычислял вероятность столкновения кораблей с метеорными телами, но вот о невесомости позаботился и набросал схему, согласно которой предполагалось соединить космическую флотилию тросами, а потом раскрутить на манер нескольких игрушек йо-йо, чтобы создать в системе искусственную гравитацию.

В 1965 году космический аппарат NASA “Маринер-4” пролетел рядом с Марсом и передал на землю два разочаровывающих факта: атмосфера на Марсе в десять раз менее плотная, чем предполагали ученые, то есть практически отсутствует, и вероятность, что там существует жизнь, ничтожно мала. Но фон Браун, как и многие земляне 1960-х годов, носился с мыслью об инопланетянах, живущих под поверхностью Марса в подземных садах. Он даже описал подобную цивилизацию в наивно-сентиментальной беллетризованной версии “Марсианского проекта” в 1949 году (эта версия книги была издана только в 2006-м). Для спуска с орбиты на поверхность Марса фон Браун хотел использовать небольшие космопланы (орбитальные самолеты). Как выяснилось гораздо позже, они не смогли бы летать в столь разреженной атмосфере, однако ученый предвидел, что можно ожидать самых неожиданных осложнений, и поэтому предложил несколько запасных стратегий и дублирующих функций. В частности, космопланы были сконструированы таким образом, что могли сбрасывать крылья.

Фон Браун подумал и о том, насколько психологически сложным будет столь долгий полет для астронавтов, запертых в ограниченном пространстве на протяжении нескольких месяцев или даже лет. Решить эту проблему он предлагал с помощью космических челноков, которые могли бы во время путешествия перевозить астронавтов и ресурсы с одного экспедиционного корабля на другой. Согласно расчетам ученого, на все время экспедиции каждому ее участнику должно было хватить 26 500 фунтов кислорода и 17 500 фунтов продовольствия. Каждый пассажирский корабль должен был нести на борту 29 000 фунтов питьевой воды, и у каждого такого корабля была предусмотрена система вторичной переработки технической воды и водяного пара.

В техническом приложении к книге особенно бросается в глаза невероятное количество топлива, необходимого для того, чтобы вырваться из могущественного плена земной гравитации. Флотилия фон Брауна, состоящая из десяти кораблей, должна была весить около 82 млн фунтов, из них 72 млн фунтов приходилось на ракетное топливо. По возвращении на Землю каждый корабль весил бы всего около одного процента от своей первоначальной массы.