Траектория жизни. Между вчера и завтра - Константин Феоктистов

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).

Тут возникает проблема объема лабораторного и жилого отсеков: ведь экспедиции придется работать на поверхности Марса от нескольких месяцев до полутора лет. Это означает, что нужно будет иметь десятки кубометров объема и отдельные каюты.

Сколько человек должно высаживаться на поверхность Марса? Естественно было бы в районе посадки и на марсоходе вести работы параллельно. Тогда экипаж экспедиционного корабля должен состоять из четырех человек (в каждой команде по два человека — для дублирования друг друга). Если стремиться к минимуму, то можно ограничиться двумя космонавтами, которые могли бы и работать на месте посадки, и совершать поездки на марсоходе. Последний вариант кажется не очень убедительным: лететь за тридевять земель и ограничиться минимальной деятельностью!? Да и безопасность такого варианта вызывает сомнения. Но возможен компромисс: иметь не один, а два марсианских экспедиционных корабля один с большим лабораторным отсеком для работ в районе посадки и другой с марсоходом.

Допустим, экспедиционный корабль стартует с поверхности Марса без посадочного устройства. При этом в его состав, помимо взлетной ракетной системы, должны входить кабина, аппаратура управления, навигации и сближения, аппаратура связи, телеметрических измерений, системы терморегулирования, электропитания (скорее всего, на химических источниках тока: время автономного полета без посадочного устройства мало), средства обеспечения жизнедеятельности экипажа (на запасах — по той же причине), стыковочное устройство.

Проблема связи планетного корабля с орбитальным может оказаться сложной из-за вращения Марса относительно плоскости орбиты орбитального корабля, так как они будут находится в прямой видимости друг друга не чаще одногодвух раз в сутки (если только плоскость базовой орбиты не близка к плоскости экватора). Связь между орбитальным и планетным кораблями, в лучшем случае только раз в сутки, едва ли можно будет признать удовлетворительной. Дело представляется еще более сложным, если вспомнить о необходимости связи между планетным кораблем и марсоходом после того, как марсоход уедет за горизонт от планетного корабля. Проблема могла бы быть решена, если оставить орбитальный корабль на марсостационарной орбите. Такая орбита должна быть в плоскости марсианского экватора на высоте порядка 17 тысяч километров над поверхностью Марса. При этом орбитальный корабль висел бы неподвижно над поверхностью Марса, и его положение на такой марсостационарной орбите можно было бы выбрать над точкой высадки планетной экспедиции. Тогда естественным образом обеспечивалась бы непрерывная связь орбитального корабля с планетным кораблем и с марсоходом.

Объем кабины экспедиционного корабля может быть для двух человек достаточно малым — порядка 3–4 кубических метров.

Проработки конструктивной схемы, характеристик оборудования, двигательных установок позволяют оценить массу планетного корабля (включая топливо) с экипажем из двух человек в пределах 50 тонн.

Для орбитального корабля и связанных с ним проблем коррекций траектории полета к Марсу и выведения с орбиты спутника Марса на траекторию полета к Земле такой определенности, как для планетного, нет.

Можно предложить два варианта решения задач выведения экспедиции на траекторию полета к Марсу и возвращения к Земле: использование электрореактивных и жидкостных реактивных двигателей.

Главное преимущество использования электрореактивных двигателей состоит в том, что оно позволяет на основных участках полета сократить в несколько раз расход топлива. Именно поэтому, когда вечерами, еще в период разработки «Востоков», мы размышляли над конструкцией и схемой кораблей марсианской экспедиции, то выбрали электрореактивные двигатели как основные. Кому первому пришла в голову мысль об использовании этих двигателей, вспомнить, наверное, сейчас уже и невозможно. Точно помню, что не мне. Возможно, кому-то из нашей группы, а может быть, из группы Максимова (они рассматривали корабль для пролета мимо Марса с использованием электрореактивных двигателей, правда, зачем пролетать мимо Марса — загадка еще более сложная, чем загадка необходимости экспедиции на Марс) попалась на глаза статья из какого-то журнала о целесообразности использования электрореактивных двигателей для межпланетных полетов. А дальше, скорее всего, идея распространилась и нашла своих сторонников и у нас.

С этих любительских проработок и оценок в нашем КБ начались работы над электрореактивными двигателями (ЭРД), которые продолжались едва ли не три десятка лет. Но наша тогдашняя проработка была совершенно несерьезной, и ориентация на электрореактивные двигатели для марсианской экспедиции была необоснованной. Но и в более позднем проекте марсианской экспедиции, который разрабатывался у нас в конце шестидесятых годов, было принято решение о выборе ЭРД для орбитального корабля. Надо сказать, что и это решение не было по-настоящему обоснованно. При использовании ЭРД придется на борту корабля сооружать электростанцию, масса которой даже при почти идеально легкой конструкции составила бы примерно половину массы орбитального корабля. Чтобы масса бортовой электростанции была не больше половины массы корабля, пришлось бы уменьшать тягу двигателя, что повлекло бы за собой увеличение времени полета экспедиции и времени воздействия галактического космического излучения, для защиты от которого на корабле пришлось бы устанавливать радиационное убежище с большой паразитной массой и с весьма ограниченным пространством для экипажа. Кроме того, отсюда вытекает проблема ресурса двигателей и затрат времени на его создание и отработку.