Траектория жизни. Между вчера и завтра - Константин Феоктистов

Конечно, было бы естественно попытаться «отловить» живые организмы с помощью автоматических аппаратов, высаживаемых на Марс. Такие попытки делались, но пока безрезультатно. И точек забора проб было слишком мало, и сама методика анализа проб «на жизнь» не очень убедительна. Возникает задача доставки с Марса на Землю с помощью автоматических аппаратов проб грунта и атмосферы, взятых в большом количестве точек, чтобы подвергнуть их тщательному анализу. С помощью автоматических аппаратов было бы целесообразно попытаться выявить районы на поверхности Марса, в которых можно надеяться на обнаружение живых организмов. К таким районам могли бы, например, относиться подледные озера, если они существуют. Что касается открытых озер — они не наблюдаются, да как будто и не могут наблюдаться в настоящее время. Чтобы обнаружить интересные для исследования районы поверхности, стоило бы провести картографирование Марса с хорошим разрешением (порядка долей метра) для последующего тщательного изучения полученных карт, попытаться обнаружить лед (даже под слоем грунта), «подозрительные» расселины. Если бы обнаружился лед или тем более подледные озера, было бы важно привезти пробы грунта, льда и воды из этих районов.

После тщательного исследования и попыток обнаружения признаков жизни на Марсе можно было бы вернуться к рассмотрению целесообразности осуществления экспедиции на Марс, если беспилотный этап дал бы нам хоть сколько-нибудь обоснованные данные о том, что, с одной стороны, можно надеяться на обнаружение живых организмов, а с другой — что с помощью беспилотных аппаратов эти живые организмы никак не добыть.

Если такие данные будут получены или вдруг нам так повезет, что удастся обнаружить нечто оправдывающее марсианскую экспедицию, то можно будет принять решение о ее осуществлении.

Ее возможными задачами могли бы быть поиск и исследование районов поверхности Марса, где имеются какие-то шансы отыскать признаки жизни, поиск живых организмов или растений, взятие проб грунта (в разных точках поверхности и на разной глубине) и атмосферы, первичное изучение этих образцов на месте (чтобы можно было скорректировать программу исследований при положительных результатах), доставка проб грунта и атмосферы на Землю, изучение поверхности Марса, его строения, его естественной истории.

Технические средства марсианской экспедиции в значительной степени определяются основными операциями, осуществляемыми в процессе ее полета, самой схемой ее полета. Для осуществления марсианской экспедиции естественно было бы принять принципиальную схему лунной экспедиции: выход сначала на орбиту спутника Марса и затем спуск на поверхность Марса экспедиционного планетного корабля с экипажем планетной части экспедиции (остальная, орбитальная, часть экспедиции должна будет оставаться на орбите спутника Марса в орбитальном корабле экспедиции), проведение работ и исследований на поверхности планеты, сбор проб грунта и атмосферы, возвращение сначала на орбиту спутника, затем, уже в орбитальном корабле, к Земле.

Из самой схемы действий почти сразу следует вывод о целесообразности выделения трех частей марсианского экспедиционного комплекса: орбитального и планетного кораблей и разгонной ракеты, обеспечивающей выведение комплекса на траекторию полета к Марсу с орбиты спутника Земли. Облик этих частей существенно зависит от энергетических затрат на осуществление их операций, то есть от количества топлива, которое нужно израсходовать для выполнения динамических операций, связанных с изменением скорости движения кораблей.

Характеристики и планетного, и орбитального кораблей, а соответственно и разгонной ракеты в значительной степени определяются выбором параметров базовой орбиты спутника Марса (на которой после спуска планетного корабля остается орбитальный корабль) и способом выхода на эту орбиту марсианского комплекса. В качестве базовой орбиты можно выбрать, например, марсостационарную орбиту, находясь на которой спутник Марса будет висеть неподвижно над поверхностью Марса. Но при использовании этой орбиты затраты на выход и на сход с этой орбиты неоправданно велики: около 9 километров в секунду. Другим вариантом базовой орбиты могла бы быть сильно вытянутая эллиптическая орбита. Она может быть выгодна с точки зрения энергетических трат, но неудобна тем, что при ее использовании появятся неприятные ограничения по датам старта с этой орбиты к Земле. Наиболее удобной сегодня представляется круговая орбита с высотой порядка 300 километров. Эта орбита хороша еще и тем, что при выходе марсианского комплекса на нее можно обойтись малыми затратами топлива, если использовать торможение комплекса в атмосфере Марса.

Выбор базовой орбиты определяет схему конструкции и основные параметры планетного корабля. На планетном корабле целесообразно иметь две двигательных установки. Одна на посадочном устройстве (для схода с орбиты и посадки), другая — на взлетной ступени (для выведения на орбиту экипажа планетной экспедиции при ее возвращении на орбитальный корабль, сближения и стыковки с орбитальным кораблем).

Условия работы, большое количество включений двигателей определяют компоненты топлива: высококипящие, самовоспламеняющиеся, а следовательно, и токсичные. Токсичность компонентов — большой недостаток. Тем более что использование их приводит к выходу космонавтов на поверхность, «политую» ими. Да и есть в этом что-то нелогичное и непорядочное: являются люди на чужую планету, где они ищут жизнь, и начинают с того, что отравляют район посадки и предполагаемые живые организмы, которые они ищут в этом районе. Прагматические соображения подталкивают к надежным и удобным для применения токсичным компонентам, да и репутация людей у «марсиан» давно уже испорчена: ведь все опускавшиеся на поверхность Марса автоматы использовали такие же компоненты. Но неплохо бы поискать и нетоксичную пару высококипящих (то есть находящихся в жидком состоянии при нормальной температуре), самовоспламеняющихся (для обеспечения надежности работы двигателей, включающихся десятки, сотни и тысячи раз), достаточно стабильных ударостойких компонентов. В принципе есть пара компонентов, близкая по характеристикам к идеалу, определяемому этими противоречивыми требованиями: концентрированная перекись водорода и какое-нибудь нетоксичное углеводородное горючее с присадками, обеспечивающими самовоспламенение с перекисью водорода. При этом надо еще найти присадки к перекиси водорода (флегматизаторы), которые повышали бы ее стабильность.

На посадочном устройстве должны располагаться лабораторный и жилой отсек, оборудование, необходимое во время спуска и работы планетной части экспедиции на поверхности Марса, но ненужное при возвращении с поверхности на орбитальный корабль: это лобовой аэродинамический щит, используемый на основном участке торможения в атмосфере Марса, сбрасываемый после введения парашютной системы; парашютная система; лабораторный отсек для внутрикорабельных работ на поверхности; генераторы электроэнергии (скорее всего, изотопные); системы управления, связи, терморегулирования, включая подогреватели (скорее всего, опять же изотопные), необходимые во время марсианских ночей (да и марсианских дней тоже); оборудование и запасы систем жизнедеятельности (пища, кислород и вода); шлюз и скафандры для выходов из корабля; марсоход, позволяющий совершать достаточно далекие и длительные экспедиции по поверхности Марса, со своими системами электропитания, жизнедеятельности, связи, управления, трансмиссией, системой терморегулирования; исследовательское оборудование (атмосферные зонды, буровые установки, анализаторы, термостаты).