23.03.2011. - Что делать человеку на Марсе?

Что делать человеку на Марсе?

22 марта 2011 19:07

Вопреки расхожим представлениям, свою первую межпланетную пилотируемую программу Сергей Королёв посвятил полёту не на близкую Луну, а на далёкий Марс. Как писало «Эхо планеты» в минувшем году, его вынудили переделать марсианский проект в лунный по причинам, вовсе не связанным с техническими проблемами. Прошли десятилетия, и мечта, так и не покинувшая человечество, возродилась вновь.

«Теперь корабль с железной точностью тормозил в верхних слоях марсианской атмосферы. Он был по-прежнему воплощением красоты и мощи. Сквозь чёрные пучины космоса он скользил, подобно призрачному морскому чудовищу; он промчался мимо старушки Луны и ринулся в пустоты, пронзая их одну за другой. Людей в его чреве бросало, швыряло, колотило, все они по очереди переболели. Один из них умер, зато теперь оставшиеся шестнадцать, прильнув к толстым стёклам иллюминаторов, расширенными глазами глядели, как внизу под ними стремительно вращается и вырастает Марс».

«Марсианские хроники» Рэя Брэдбери 1950 года, откуда взят отрывок, — произведение вовсе не о космонавтике, однако в его основе — попытка людей колонизировать Марс после атомного апокалипсиса на родной Земле. Технические детали массового переселения уцелевшей части человечества на другую планету мало интересовали великого писателя, да и сама космонавтика лишь вызревала в умах и черновых набросках её пионеров. И никому тогда, за семь лет до первого спутника и одиннадцать до гагаринского старта, не могло прийти в голову, что уже в 1960-м СССР начнёт разрабатывать серьёзные проекты пилотируемого полёта на Марс. Причём детальные, предусматривающие не только мощную ракету-носитель, но и корабли с системами искусственной тяжести, оранжереями, фермами для животных и птиц, регенерации воды и воздуха, средствами радиационной и противометеоритной защиты.

В последний день 1959 года Сергей Королёв довёл до ближайших соратников задачу послать беспилотный корабль к Марсу уже в октябре будущего 1960-го. Жёсткие сроки, поставленные Никитой Хрущёвым, уже вкусившим от космонавтики политические дивиден-

ды, отдавали фантастикой.

По сути, сколько-нибудь подробно о советском марсианском пилотируемом проекте стало известно лишь несколько лет назад — из статей, а затем и книги, написанных непосредственным участником давних разработок, автором

«Эхо планеты» Владимиром Бугровым. Согласно его воспоминаниям и записям тех времён, в ОКБ-1 с 1960 по 1964 год экспедицией занимался проектный отдел, руководимый заместителем и соратником Королёва Михаилом Тихонравовым — главным идеологом пилотируемого полёта на Марс.

По Бугрову, облик марсианского пилотируемого ракетно-космического комплекса (МПРКК) различной массы окончательно сформировался к 1964 году. Вот его основные элементы. Межпланетный ракетный комплекс (МРК) должен выводить на околоземную монтажную орбиту 75-тонные, а в дальнейшем 95-тонные блоки, собирающиеся на орбите в собственно марсианский комплекс. Главные звенья МРК — сверхтяжёлая трёхступенчатая ракета-носитель Н-1, техническая и стартовая инфраструктуры и другие наземные сооружения. Прибывающие в околоземное пространство части присоединяются к монтажному отсеку сферической формы с шестью или восемью стыковочными узлами. К отсеку с одной стороны «прилепляются» орбитальный (МОК) и посадочный (МПК) комплексы, а с другой — разгонный ракетный комплекс, который и обеспечивает старт МПРКК с монтажной орбиты и выведение его на траекторию полёта к Марсу.

В свою очередь, МОК состоит из тяжёлого межпланетного корабля, а также разгонного ракетного блока (РРБ), чья задача — увести комплекс после выполнения программы на Марсе с орбиты вокруг него и, преодолев притяжение планеты, устремить корабль к Земле. Назначение МПК — обеспечить посадку собственно марсианского корабля на поверхность планеты и возвращение на орбиту капсулы с космонавтами.

По расчётам, для доставки на околоземную орбиту составных частей комплекса общей массой в 400—500 тонн понадобилось бы 4—6 запусков ракет Н-1 в течение одного года. Уже в ближнем космосе все его элементы предполагалось проверить и испытать в «наземном» объёме и с той же тщательностью, для чего на орбиту отправляются на кораблях «Союз» специальные бригады космонавтов-инженеров, прошедших школу ОКБ-1, головного завода-изготовителя и космодрома. После завершения работ «монтажники» возвращаются на Землю, а на марсианский корабль прилетает уже его экипаж.

Снова проверки всех систем корабля и его биолого-технического комплекса и наконец старт к Марсу. Выход на орбиту вокруг него — за счёт аэродинамического торможения в разреженной атмосфере планеты. После необходимых проверок и подготовки два космонавта перемещаются в капсулу возвращения марсианского корабля. Посадочный комплекс отделяется от орбитального, спускается в атмосферу, тормозит и мягко садится на поверхность Марса. После работы на ней экипаж стартует на капсуле возвращения, выводит её на орбиту и стыкует с вращающимся вокруг Марса комплексом. На нём они и достигают окрестностей Земли, пересаживаются из большого корабля в спускаемый аппарат, в котором и приземляются на родную планету.

«Полёт» в 12-метровом пространстве

Тяжёлый марсианский корабль (ТМК) предоставляет членам экипажа вполне комфортные условия для жизни и работы. В пятиэтажном цилиндре переменного диаметра размещаются три персональные каюты, туалеты, плёночные душевые, комната отдыха с библиотекой микрофильмов, кухня и столовая; рабочий отсек с рубкой для ежедневного контроля и управления всеми системами ТМК, мастерская, медицинский кабинет с тренажёрами, лаборатория для научно-исследовательских работ, надувной внешний шлюз, биологический, приборно-агрегатный и двигательный отсеки, спускаемый аппарат.

Поскольку продолжительность полёта составляет более двух лет, невозможно создать на борту огромные запасы кислорода, воды и продуктов питания, чья общая масса просто неподъёмна для космического корабля. Поэтому проектировщики марсианского комплекса сделали ставку на возобновляемые ресурсы и разработали специальный замкнутый биолого-технический комплекс.

Для выработки кислорода из выдыхаемого космонавтами углекислого газа используются контейнеры с водорослями типа хлореллы. Запасы пищи предполагалось хранить в сублимированном виде и тщательно отбирать перед полётом, учитывая пищевую ценность и удельную массу. Для пополнения припасённого с Земли рациона в бортовой гидропонной оранжерее корабля планировать выращивать овощи.

Подготовка к полёту шла столь широким фронтом, что для проверки систем жизнедеятельности в Институте медикобиологических проблем построили уникальный наземный экспериментальный комплекс (НЭК) для имитации условий длительного межпланетного полёта и макетный образец тяжёлого марсианского корабля. А до этого в конце 1967 года трое испытателей провели в гермокамере площадью всего 12 квадратных метров целый год. Вода из урины, питание из расчёта всего 1000 калорий в день. Душ — раз в десять суток. Поскольку проекту присвоили высокую степень секретности, «космонавты» объявили родным, что улетают в длительную командировку на Северный полюс.

Куда и зачем?

В 1974 году — то есть ровно в тот год, когда, по словам Владимира Бугрова, Королёв планировал послать космонавтов на Марс — и марсианскую, и лунную программы в СССР полностью

закрыли, чтобы спустя десятилетия вновь заявить о российском проекте полёта к ближайшему соседу Земли.

Куда — понятно. Особенно теперь, когда не только астрономы, но и беспилотные космические аппараты добыли очень много сведений о планете так называемой земной группы Солнечной системы. Как и Земля, Марс располагает атмосферой, состоящей в основном из углекислого газа, хотя и разреженного, похожим поверхностным рельефом, периодом вращения, сменой времён года. А вот климат куда жёстче и суше — от плюс 30 днём до минус 80 ночью. И это на экваторе, на полюсах же температура падает, случается, до минус 123. Есть вода в состоянии льда. Множество кратеров, в том числе огромных — тысячи километров в поперечнике — явно метеоритного происхождения. С точки зрения космонавтики планета удобнее Земли — сила тяготения меньше земной почти втрое, а первая космическая скорость — вдвое. Так что в сочетании с атмосферой, позволяющей экономить горючее при предпосадочных манёврах за счёт аэродинамического торможения, не столь мощные путы гравитации позволяют сесть на Марс и улететь с него меньшими энергетическими ресурсами.

Как ни странно, гораздо труднее ответить на вопрос «Зачем лететь на Марс?».

Обычно сторонники пилотируемой экспедиции отвечают на него так. Именно из-за похожести Марса на Землю мы, мол, можем подглядеть там далёкое будущее нашей родной планеты. Ведь считается, что Марс в своей эволюции ушёл далеко вперёд, в иные геологические эпохи, в его недрах уже нет вулканической деятельности, а на поверхности полностью сформировался ландшафт. Исследуя планету, земляне смогут прогнозировать собственное будущее, которое, судя по всему, довольно печально. А потому надо бы заранее присмотреться к месту нового обитания человечества, чтобы потом его колонизировать. Ещё один аргумент — коль скоро Марс так похож по строению на Землю, не стоит ли поискать на нём полезные ископаемые, которые у нас либо не водятся, либо вот-вот иссякнут. То есть какое-то время возить их домой, на нашу планету, а после массового переселения использовать на нужды «иммигрантов».

Вот как раз с исследовательскими полётами туда-обратно и рейсами в один конец огромных народных масс могут возникнуть проблемы, сегодня и в обозримом будущем не решаемые. Как минимум, космонавтам во время даже ограниченного по времени пребывания на планете грозят, по мнению директора уже упоминавшегося Института медико-биологических проблем Анатолия Григорьева, не слишком оздоровляющее воздействие космической радиации, изменение метаболизма, то есть обмена веществ, бессонница, упадок сил, сбои сенсорных систем и тому подобные недуги. Увы, они покажутся будущим «марсолётчикам» пустяками по сравнению с теми последствиями радиации, которые вообще ставят крест на планах колонизации Марса.

Даже если люди благополучно перенесут длительный перелёт на другую планету, им всем, буквально поголовно, грозит бесплодие. Таков сравнительно недавний вывод учёных из научно-исследовательского центра НАСА имени Эймса. Как утверждает биофизик Тор Страум, молекулы ДНК, отвечающие за развитие эмбриона, очень легко разрушаются под действием радиации. То есть до планеты назначения будущие колонисты могут добраться стерильными, не способными к репродукции. Ещё хуже дело обстоит с теми, кто всё-таки сумеет завести детей — они, скорее всего, появятся на марсианский свет умственно неполноценными. По данным медиков, опыты с мужчинами и женщинами, прошедшими курс лучевой терапии при раке, увы, подтверждают столь шокирующие выводы. Эксперименты с приматами показали, что даже низкие дозы ионизирующего излучения способны уничтожить большую часть незрелых яйцеклеток в организме самки. То есть, пока человечество не найдёт приемлемого по весовым характеристикам и надёжного способа защититься от космической радиации, о колонизации Марса нечего и думать — там ему не избежать быстрого, в течение жизни одного поколения, вымирания.

Тогда ещё раз вопрос — зачем? Вот несколько цифр, характеризующих примерную стоимость только одного полёта на Красную планету в сравнении с уже прекращёнными или до сих пор осуществляемыми космическими программами. Экспедиция Земля — Марс — Земля может обойтись в 50—300 миллиардов долларов. Разброс, как видим, большой, и истинная цена предприятия, как показывает космическая практика, обычно соответствует верхней планке и даже превосходит её. И получается гигантская сумма, точно совпадающая с доходной частью бюджета России, — 280—300 миллиардов долларов. Напомним, американская лунная программа стоила от 20 до 25,4 миллиарда, каждый полёта Space Shuttle — около 450 миллионов, старт российского «Протона» — от 70 миллионов долларов, «Союза» — 20—30 миллионов.

Удивительно, но человек, возглавлявший одну из групп, которая в начале 60-х работала над марсианским проектом Королёва, один из создателей гагаринского «Востока» лётчик-космонавт СССР Константин Феоктистов, ныне покойный, резко отрицательно и не выбирая выражений расценивал планы пилотируемого полёта на Марс: «Бред собачий! Зачем лететь на Марс? Это совсем нужно выжить из ума, чтобы лететь на Марс! Надо ставить реальные задачи, решение которых пойдёт на пользу человечеству. Нельзя, глупо и преступно ради любопытства выбрасывать деньги, когда их и на Земле не хватает».

Феоктистову вторит, правда, в не столь жёсткой форме, его бывший коллега по отряду космонавтов, член-корреспондент РАН Валентин Лебедев. Он считает, что, «оставаясь в наезженной колее своих представлений об освоении космоса, не порвав пуповину связи с Землёй, в стремлении сразу уйти в дальний космос, мы можем поставить безопасность экипажа и всей миссии в зависимость от сложившихся стереотипов. Не овладев свободой плавания в космическом пространстве, перейти скачком от орбитальных полётов к межпланетным не удастся». Лебедев уверен, что человечество никогда не покинет Землю, и предлагает стремиться не к колонизации других планет, а осваивать необжитые места на родной Земле, например Антарктиду или Сахару.

Сегодня, когда до вроде бы намеченного полёта остаются годы и годы, никто не сможет поручиться, что страны — участницы новой, уже марсианской гонки действительно рискнут жизнями людей, гигантскими деньгами, репутацией, наконец. Нет уверенности и в том, что человечество сможет ко дню «икс» решить проблемы с защитой экипажа и будущих переселенцев на другую планету, а самое главное — уверенно ответить на вопрос «Зачем лететь на Марс?», каким бы ни был — положительным или отрицательным — этот ответ.

Америка — Марс за 640 суток

Почти одновременно с Королёвым в США разрабатывали свой проект марсианской экспедиции под названием Integrated Manned Interplanetary Spacecraft (IMIS). Поскольку затеяли его ещё в 1965-м, не определив поначалу точную цель полёта, и лишь через год решили, что ею, возможно, будет Марс, программа до закрытия в 1968 году многократно изменялась. Согласно одному из вариантов, послать к Красной планете предполагалось два корабля. По плану оба, в каждом из которых по шесть человек, стыкуются на околоземной орбите 12 ноября 1981 года и выводятся на траекторию к Марсу. 9 августа следующего, 1982-го, расстыковавшись, корабли становятся спутниками планеты на эллиптической орбите с 24-часовым периодом обращения. После дистанционного обследования поверхности и недр от кораблей отделяются марсианские модули, которые совершают мягкую посадку. Помимо шести астронавтов аппараты доставляют на грунт марсоход, научное и прочее оборудование. Через месяц работы — старт на взлётных ступенях, выход на орбиту, стыковка с основными кораблями, а тех, в свою очередь, друг с другом — и отрыв 28 октября от притяжения Марса. 28 февраля 1983 года происходит гравитационный манёвр, то есть разгон космического аппарата под действием гравитационных полей Венеры — для экономии топлива. 14 августа, уже на околоземной орбите, корабли расстыковываются, а их экипажи доставляются на Землю многоразовыми шаттлами. Длительность экспедиции по такой схеме — 640 суток.

Проект в двух вариантах рассчитывался на использование ядерных ракетных двигателей NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application). По сравнению с обычными жидкостно-ракетными силовыми установками NERVA позволяли увеличить массу полезного груза при полёте на Марс на 26 тонн.

Хотя на марсианскую программу потратили несколько сотен миллионов долларов и было очевидно, что впереди ещё большие расходы, США, уже ввязавшиеся к тому времени в войну во Вьетнаме, закрыли проект IMIS из-за непомерной стоимости в 1968 году, а NERVA в следующем, 1969-м.

Россия готовит ядерные двигатели

Хотя российские и американские представители официально заявляли о планах своих стран осуществить пилотируемые экспедиции на Марс после 2035 года, ни о каких сколько-нибудь детально разработанных проектах пока не сообщалось. Что и понятно, имея в виду отдалённость этого события по времени и возможные коррективы, которые могут внести в программы и обязательно внесут бурно развивающиеся технологии. Например, внедрение в практическую космонавтику ядерной энергетической установки (ЯЭУ) мегаваттного класса. Таковая находится «на стадии разработки эскизной документации», — сообщил руководитель Роскосмоса Анатолий Перминов. По его мнению, ЯЭУ может быть при надлежащем финансировании создана за шесть-девять лет и позволит «выполнить за три месяца полёт на Марс и обратно с пребыванием космонавтов на Красной планете в течение 30 дней». Столь сжатые сроки радикально меняют прежние расчёты относительно потребностей экипажа во всевозможных ресурсах и, следовательно, схемы полёта и их конструктивное обеспечение.

Понятно, что ни Россия, ни США не желали бы потратить огромные средства только ради престижа, политических дивидендов. А потому в обеих странах уже не грезят новой высадкой на Луне, которая стала бы повторением успеха «Аполлонов». И стремятся не просто послать космонавтов на Марс, продублировав на отдалённом объекте давние достижения на близком, а достичь в действительно дальнем космосе принципиально новые цели, освоить новые технологии именно межпланетной, а не «домашней», околоземной, космонавтики.

В этом контексте понятно решение в апреле 2010 года президента Барака Обамы отказаться от программы Джорджа Буша-младшего и перенацелить НАСА с разработки пилотируемой лунной программы на подготовку экспедиций к астероиду около 2025 года, а позднее и к Марсу. Что, с одной стороны, сообщило американскому обществу уверенность, что страна тратит миллиарды не на уже однажды выученный урок, а на нечто новое, а с другой — дало промышленности США стимул для создания принципиально новой космической техники и развития высоких технологий.

http://www.ekhoplanet.ru/society_1956_10177