Ждёт ли нас Марс?
В минувшем году человечество отметило 60-летие полёта первого спутника, запущенного
в Советском Союзе 4 октября 1957 года. Много написано, сказано и показано о том, как начиналась космическая эра. Что же, однако, дальше? Какова ближайшая космическая цель земной цивилизации? Индустриализация околоземного космоса? Освоение Луны с разработкой богатейших месторождений гелия-3 для его использования в ядерной энергетике? Создание Космического Щита от астероидов-убийц? Всё это чрезвычайно актуально, о чём уже доводилось неоднократно писать. Но есть проект, который стал активно обсуждаться в СССР и США сразу же после полёта Юрия Гагарина, однако об этом проекте в таком контексте почему-то писать не принято. Речь идёт о пилотируемой экспедиции на Марс. Сразу, впереди лунных программ! Именно для полёта на Красную планету Сергей Королёв создавал сверхтяжёлую ракету «Н-1». Ввязаться в лунную гонку с американцами его заставил Н. Хрущёв.
Зачем лететь
Американский лунный проект задумывался как ответ Америки на впечатляющий рывок СССР на старте космической эры. Ракету пришлось переделывать. В 1966 году Королёв умер, что во многом предопределило неудачу её испытаний. Советский лунный проект свернули, но о полёте на Марс ни в СССР, ни в США не забывали никогда. Больше того, сообщения о различных экспериментах по моделированию такого полёта в 2017 году только участились!
В ближайшей перспективе Россия собирается вывести на околоземную орбиту целую космическую верфь для сборки марсианского корабля. С Земли запустить столь массивную конструкцию невозможно. В печати даже называлось имя одного из реальных кандидатов в марсианскую экспедицию – это Сергей Рязанский, побывавший, кстати, на МКС.
Столь пристальный интерес к Марсу вполне оправдан. Это единственная мало-мальски пригодная для жизни планета среди наиболее близких к Земле. Если в будущем у землян возникнет необходимость в экспансии в космос, именно Марс станет первой планетой, где будет возможно массовое расселение людей.
Марс намного ближе к Земле, чем Юпитер и другие планеты-гиганты. Венера хоть и находится ближе к нашей планете, но менее пригодна для жизни на ней людей из-за своего жаркого климата: температура на этой постоянно закрытой облаками планете доходит до 400 градусов Цельсия! На Марсе значительно холоднее, чем на Земле, но это куда меньшая проблема, чем венерианская жара, ведь расщеплять любой материал, топливо проще, чем синтезировать. Легче создать печь, чем холодильник.
Марс – сокровищница уникальной научной информации и всяких загадок. Если на Марсе когда-то в изобилии имелась вода, куда она делась? Каким образом этот мир стал холодным и иссушённым? Почему в нём почти не осталось воздуха? Наконец, есть ли на Марсе жизнь? От правильных ответов на эти и многие другие вопросы зависит дальнейшая космическая стратегия земной цивилизации, её будущее! Только исследованиями автоматическими стациями здесь не обойтись. Да и пропадать они стали на подлёте к Красной планете. С чего бы?
Прогресс вместо пушек
Программа полёта на Марс кажется безумно дорогостоящей. По некоторым оценкам, на неё потребуется около 100 млрд. долларов. Американская лунная программа 1960-70-х годов обошлась в 25 млрд. долларов. То есть, полёт на Марс будет не по силам одной стране. Однако деньги на полёт есть.
Известный американский астроном Карл Саган в 1986 году опубликовал в газете «Parade» (Нью-Йорк) обстоятельный материал об освоении Марса и околоземного космоса – «Об этом мечтали Константин Циолковский и Роберт Годдард». Вот что пишет Саган:
«… Но технический прогресс настолько шагнул вперёд, что такой полёт обошёлся бы гораздо дешевле «звёздных войн», дешевле программы «Аполлон» и ненамного дороже создания какой-то крупной системы стратегических вооружений. Стоимость совместного полёта была бы ещё меньше для каждой страны. Во время космических полётов используются те же самые технические средства аэрокосмической промышленности, те же электронные приборы, ракеты и даже ядерная технология, что и во время гонки вооружений» (Еженедельник «За рубежом», 1986 г., № 19).
Действительно, американский президент Дуайт Эйзенхауэр сказал однажды, что сочетание современной техники и военной системы создаёт неутомимую движущую силу гонки вооружений, которую почти невозможно остановить и которая может уничтожить всех нас. Альтернативная программа с использованием продукции тех же отраслей промышленности и тех же военных навыков в мирных целях могла бы принести пользу всем. Просто глупо, когда рабочие места, карьеры, прибыли и дивиденды зависят главным образом от продолжения гонки вооружений. Почему бы не заменить её другими «гонками», действительно полезными обществу?
При подготовке марсианской экспедиции необходимо увязать и сбалансировать между собой три критических фактора: общую длительность полёта, время пребывания на Марсе и запасы топлива.
При традиционном подходе, нацеленном на экономию расхода топлива, на Марс надо отправиться, когда он находится «в соединении» с Землёй, располагаясь от неё с противоположной стороны от Солнца. Такая схема полёта включает в себя девятимесячное путешествие к планете, более чем полуторагодичное пребывание на ней и обратный путь продолжительностью 6-9 месяцев. Хотя такая схема и экономична с точки зрения затрат топлива, столь длительное пребывание на Марсе выглядит пугающе.
Есть другой вариант. Можно запустить два космических корабля с интервалом в 30 дней. Когда первый из них доберётся до Марса, его экипаж спустится на поверхность планеты в челночном модуле. Через 30 дней модуль взлетит, чтобы встретиться с другим кораблём, который затем направится к Земле. Преимущество такой схемы в том, что не требуется затормаживать тяжёлый корабль-носитель и переводить его на околомарсианскую орбиту, а после вновь направлять на траекторию полёта к Земле.
По мнению Сагана и некоторых других специалистов, эта схема сберегает топливо, сокращает продолжительность полёта и отвечает современному уровню техники.
Однако у этих проектов есть существенный недостаток: считается, что на космическом корабле не потребуется создавать искусственную тяжесть или радиационную защиту. Но эти меры могут оказаться очень даже необходимыми.
Советский и американский опыт показывает, что длительная невесомость приводит к 10-процентному уменьшению массы костей каждые восемь месяцев пребывания в космосе, объёма крови и количества белка в мышцах. Ещё неизвестно, прекращается ли этот процесс после какого-то периода или продолжается всё время. Неизвестно также, насколько может приспособиться к невесомости центральная нервная система – свидетельство тому недомогания у космонавтов. Если обнаружится угроза их здоровью, устранить которую недостаточно путём лишь физических упражнений, подбора диеты, медицинских средств, то потребуется создание искусственной тяжести.
Единственно возможный способ её создания сегодня – вращение космического корабля. Но допустимо лишь медленное вращение – одно или два оборота в минуту, а это требует большого радиуса. Вращающийся корабль должен в этом случае иметь вид гантели с двумя отсеками на концах длинной соединительной трубы. Но создать такую конструкцию намного труднее и дороже.
Учёным кое-что известно о радиационной опасности – воздействии космических лучей и «звёздного ветра», который усиливается во время вспышек на Солнце. Вдруг эта опасность больше, чем предполагается? Тогда придётся создавать мощные защитные экраны, что увеличит вес корабля и увеличит расходы на экспедицию.
Надо иметь в виду особенности поддержания связи с экипажем при полёте на Марс. Радиосигналам, несущимся со скоростью света, может потребоваться до 30 минут, чтобы преодолеть расстояние от Земли до корабля. Кроме того, наверняка возникнут нарушения радиосвязи при заходе корабля за Солнце. Поэтому важно обеспечить его большую автономность. В любом случае уменьшается возможность посылать из центра управления инструкции экипажу, предупреждения или новые компьютерные программы.
Необходима также разработка замкнутых систем воспроизводства воды, кислорода и других необходимых веществ, создание «космических оранжерей» и «космических ферм». Успешные эксперименты в этом направлении проводились на советских станциях «Салют» и «Мир».
На ядерной тяге
Марсианский корабль будет тяжёлым и объёмным. Никакая ракета запустить такую махину не в состоянии. Собирать корабль придётся на орбите. Один из проектов предусматривает сборку из трёх модулей длиной до 60 м. Тогда корабль будет оснащён всем необходимым, в том числе средствами защиты, и сможет взять на борт до 15 человек. Можно отправить два корабля – российский и американский, которые полетят вместе, готовые к взаимовыручке.
По вопросу выбора вида тяги мнения учёных расходятся. Французский журнал «Экспресс» в 1986 году писал об использовании в марсианской экспедиции ионных двигателей. Тогда они находились в стадии разработки, но построены ли такие двигатели – неизвестно. Другие специалисты предлагали использовать огромные «солнечные паруса». Но паруса из лёгких материалов, на которые давит солнечный свет, не годятся: такие конструкции очень капризны, их может вывести из строя микрометеорит.
Наиболее перспективно применение ядерного двигателя. В России работы в этом направлении уже ведутся.
(Продолжение следует)
