Марсианин: как выжить на Красной планете
Шрифт:
Второй вариант – полет с долгим посещением (Long-Stay Mission, minimum energy). Общее время экспедиции – 900 дней. Время пребывания на Марсе – 500 дней. Для этого варианта подобрана оптимальная траектория с минимальными затратами энергии. Эта траектория позволяет послать более массивный корабль (то есть большее количество груза) при тех же затратах, что и меньший корабль по любой другой траектории. Недостатком этой траектории является опять же слишком длительное пребывание экипажа на борту корабля в окружении враждебной среды. Потому эта траектория считается оптимальной только для автоматических станций и беспилотных грузовых кораблей.
Третий вариант – полет с долгим посещением, но быстрой доставкой (Long-Stay Mission, fast transit). Общее время экспедиции – 900
Анализ предложенных вариантов показывает, что наиболее выгодным является третий вариант. Он снижает риск для экипажа и увеличивает научную отдачу от экспедиции. Однако для его реализации нужно выйти на совершенно новый уровень технологий, что требует высоких финансовых затрат.
Для реализации этого варианта предлагается использовать все ту же схему: три или четыре корабля, первые из которых будут беспилотными и доставят на Марс готовую базу.
Разработчики предлагают использовать все ближайшие «астрономические окна» для создания объектов инфраструктуры в обеспечение будущей экспедиции. Первым на Марс отправится корабль возвращения, совершенно идентичный тому, на каком астронавты полетят к Марсу. На орбиту Земли и траекторию выхода к Марсу его доставит сверхтяжелая ракета-носитель на химическом топливе, а сам он будет иметь маршевый двигатель, работающий на использовании ядерной энергии, – выбор двигателя еще предстоит осуществить. Следующими полетят два грузовых корабля. Первый из них доставит: марсианскую ракету, с помощью которой экипаж доберется до корабля возвращения, топливный завод, производящий кислород и метан, ядерный энергоблок, запас жидкого водорода, грузовик для перевозки оборудования и вездеход. Второй корабль доставит: марсианскую лабораторию, еще один энергоблок, еще один грузовик, инструменты, запчасти и небольшой дистанционно управляемый марсоход.
Затем к Марсу стартует корабль с экипажем из шести или семи человек. Астронавты прибудут на Марс в том же самом жилом модуле, на котором они совершат стодневный перелет. Этот модуль будет содержать все необходимое для обеспечения экипажа в течение полета и пребывания на поверхности Марса. Лабораторный модуль, доставленный ранее на Марс, будет абсолютно идентичен жилому модулю. Кроме научного оборудования в нем планируется разместить запасы воды и провизии на случай неполадок с основным жилым модулем. После посадки астронавты поместят модули рядом друг с другом (они будут передвижные) и соединят герметизированным тоннелем. Вездеход для путешествий по Марсу тоже будет герметичен и сможет перевозить до четырех человек. Помимо научных исследований астронавтам придется заниматься поддержанием функционирования базы, заправкой марсианской ракеты произведенным метаном и кислородом, поиском и сбором присылаемых с Земли грузов.
Вскоре определились и технические черты программы, получившей название «Созвездие» («Constellation»). Разумеется, НАСА рассчитывало максимально использовать существующий задел, и конструкторы на основе стартовых ускорителей системы «Спейс Шаттл» и двигателей старой доброй ракеты «Сатурн-5» разработали два новых носителя: тяжелый «Арес-1» («Ares I», Crew Launch Vehicle, CLV) грузоподъемностью 25 т и сверхтяжелый «Арес-5» («Ares V», Cargo Launch Vehicle, CaLV) грузоподъемностью от 125 до 150 т.
В качестве основного пилотируемого корабля планировалось использовать корабль «Орион» («Orion», Crew Exploration Vehicle, CEV), изначально проектируемый для полетов к Луне. Примечательная деталь: исходными при выборе «архитектуры» корабля и ракет-носителей были требования к средствам для марсианской экспедиции, а на основе «промежуточных» результатов был уже составлен сценарий экспедиции лунной. По этой причине основные двигатели корабля «Орион» и подъемной ступени лунного модуля должны работать на жидком метане.
«Гибкий путь» президента Обамы
Президенту Бараку Обаме, заступившему на свой пост в январе 2009 года, пришлось практически с ходу принять на себя роль кризис-менеджера, и, разумеется, он обратил внимание на запросы НАСА. По его поручению комиссия независимых экспертов во главе с бывшим директором компании «Локхид-Мартин» Норманом Огастином проанализировала программу «Созвездие» и пришла к выводу, что без увеличения финансирования планы Буша-младшего не могут быть реализованы в обозримом будущем. То есть для реализации всех планов надо, прежде всего, дать НАСА еще 3 млрд долларов в год, подняв бюджет агентства с 18 до 21 млрд, сдвинуть контрольные сроки на пять лет, уделять больше внимания сотрудничеству с другими странами и коммерческими организациями, а главное – четко определиться с главной целью программы: Луна или Марс. Причем комиссия вполне определенно указала в своем докладе, что в освоении Луны нет ничего принципиально нового по сравнению с полетами «Аполлонов», а о пилотируемой экспедиции на Марс в ближайшие десятилетия не приходится даже мечтать. Получалось, что НАСА собирается двадцать лет воспроизводить достижения полувековой давности без ясной перспективы дальнейшего развития.
В то же время состоялся первый испытательный запуск новой ракеты «Арес-1» в упрощенной модификации. Старт 28 октября 2009 года и шестиминутный суборбитальный полет прошли успешно, однако после разделения ступеней не раскрылись спасательные парашюты, и первая ступень врезалась в воду, получив повреждения. Для достижения такого более чем скромного результата была потрачена сумма в 400 млн долларов. Возможно, именно это обстоятельство подвигло американского президента на то, чтобы закрыть всю программу.
Представив в начале февраля 2010 года проект бюджета НАСА, Барак Обама указал, что на реализацию программы «Созвездие» потрачено уже 9 млрд долларов, однако она не дала ничего нового в плане технологий и перспектив. Посему ее предлагается свернуть в пользу поддержания МКС и создания космических аппаратов нового поколения: орбитальных заправщиков, ремонтных роботов, надувных модулей и перспективных двигательных установок.
Впрочем, у «Созвездия» нашлись ярые защитники в Конгрессе, и администрации Обамы, которого тут же окрестили «могильщиком астронавтики», пришлось выдержать настоящий бой с оппонентами. В итоге президент пошел на уступки, и был найден компромиссный вариант. Финансирование НАСА не только не снизилось, но и было увеличено – до 100 млрд долларов на пять лет. Уцелел проект корабля «Orion», который теперь должен стать «многоцелевым». На первом этапе упрощенный вариант корабля «Орион» («Orion-CRV», «Orion Crew Return Vehicle») будет использоваться как спасательная «шлюпка» Международной космической станции. Затем в составе МКС он пройдет «доводку» и со временем усилиями конструкторов превратится в большой корабль «Орион» («Orion-MPCV», «Orion Multi-Purpose Crew Vehicle»), который должен начать полеты после 2020 года, закрепив лидерство США в космосе. Поскольку проект ракеты «Арес-1» закрыт, то выведение нового корабля будет осуществляться ракетой «Дельта-4», а в будущем – перспективной сверхтяжелой ракетой-носителем «SLS» («Space Launch System», проект «DIRECT») грузоподъемностью от 70 до 130 т, которая будет создана вместо отвергнутой ракеты «Арес-5».
В принципе, по замыслу советников Барака Обамы, большой пилотируемый «Орион» должен стать полноценным межпланетным кораблем, способным выполнять самый широкий круг задач вплоть до полета к Марсу и обратно. Но вот Луна внезапно оказалась вне американской космической программы. И это выглядит странным с учетом того, что многие технологические новшества можно отработать только там. И тут администрация Обамы нашла изящное решение – более «приземленные» задачи возьмут на себя негосударственные коммерческие компании.