Марс всегда притягивал к себе взоры писателей-фантастов. Не счесть произведений, в которых экспедиции землян отправляются на Красную планету, где непременно обнаруживаются живые существа. С развитием космической техники и разработкой передовых технологий мечты человечества начинают обретать реальные черты.
США, Россия, Европейское космическое агентство (ЕКА) не только проводят тщательные исследования Марса с помощью различных автоматических аппаратов, но и начинают задумываться о пилотируемых миссиях.
Почему же эта планета кажется многим важнее близкой Луны? Мнения современных апологетов полетов к Марсу можно условно разделить на две категории – романтические и прагматические.
Зачем лететь…
Сторонники романтических взглядов апеллируют к вечной тяге человека познать неизведанное за пределами Земли, к стремлению найти «братьев по разуму» во Вселенной. Вопрос «Есть ли жизнь на Марсе?» будоражит умы не одного поколения землян, им задавались не только ученые, но и многие деятели искусств (вспомнить хотя бы знаменитую лекцию на эту тему из комедии «Карнавальная ночь»). В ХХI веке завесу тайны частично приподняли космические аппараты, обнаружившие на ближайшей к нам планете воду и другие признаки возможного существования живых организмов. Большую информационную отдачу ученые ожидают и от миссии КА «Фобос-Грунт», который будет запущен к спутнику Марса – Фобосу в ноябре.
Так зачем же людям лететь на Красную планету, если все могут исследовать автоматы?
Вот ответ прагматиков: учитывая серьезные потенциальные угрозы человечеству (астероидная опасность, нехватка энергоресурсов и полезных ископаемых, экологические катастрофы и др.), землянам, чтобы выжить, нужно иметь «запасной аэродром» и им может стать Марс. Кроме того, реализация проекта колонизации соседней планеты позволит совершить серьезный прорыв в науке и технологиях, вывести человечество на качественно новый виток развития. Так, по мнению главы ракетно-космической корпорации (РКК) «Энергия» имени С. П. Королева Виталия Лопоты, людям надо стремиться в космос, поскольку «нам нужно иметь технологии, которые позволили бы отвести потенциальные угрозы, продлить жизнь на Земле на миллионы лет».
Для России, за последние два десятилетия растерявшей значительную часть своих научных и технических ноу-хау, это представляется наиболее актуальным, ведь космонавтика на протяжении полувека была локомотивом научно-технического прогресса. В настоящее время, считает член-корреспондент Российской академии космонавтики имени К. Э. Циолковского Юрий Караш, отечественная космическая промышленность страдает от нехватки высококвалифицированных профессионалов и от отсутствия новых задач. «Космонавтика больше не привлекает выпускников технических университетов, потому что здесь у них нет пространства для творчества», – констатирует он.
Эксперт убежден, что преодолеть этот кризис можно только с помощью новых проектов, цель которых будет дальше от Земли. Например, пилотируемый полет на Марс мог бы оживить отрасль и одновременно всю российскую промышленность. Ведь он, говорит Караш, «не обойдется без нового двигателя, системы обеспечения условий для жизни экипажа, системы коммуникации или защиты от радиации. Эти задачи послужат импульсом для нашей атомной энергетики, электроники и машиностроения». Как и в период существования Советского Союза, космонавтика способна стать двигателем развития хай-тек сектора.
Несмотря на серьезные проблемы в отрасли и недостаточное финансирование, Россия в далекий космос собирается. Как сообщил в середине июня глава Федерального космического агентства (Роскосмос) Владимир Поповкин, в настоящее время его ведомство планирует два ключевых проекта. Одним из них должен стать полет на Красную планету. Его предшественник Анатолий Перминов заявил, что космический корабль для полета на Марс удастся создать не ранее 2025 года, а сам полет осуществить спустя еще десять лет.
…И на чем?
В РКК «Энергия» – флагмане отечественной пилотируемой космонавтики – работы по марсианской программе не прекращались с тех пор, как 2 апреля 1964 года к Красной планете был запущен первый аппарат «Зонд-1» для изучения внеземного пространства и отработки техники дальних космических полетов. О пилотируемых полетах к Марсу размышлял уже Сергей Павлович Королев, и теперь его последователи полны решимости реализовать мечту учителя, чье имя носит корпорация.
К началу ХХI века в «Энергии» был сконструирован пилотируемый марсианский экспедиционной комплекс (МЭК). При этом частично использовались наработанные за десятилетия технологии (в частности двигатели на базе электрореактивной тяги, уже применяющиеся на спутниках связи). Предполагалось, что МЭК с большим запасом топлива – ксенона сможет доставлять пилотируемые экспедиции на Марс. Руководство «Энергии», презентуя журналистам комплекс, утверждало, что уже проработаны вопросы обеспечения жизнедеятельности, защиты от радиации, посадки на Красную планету и возвращения на Землю.
По плану РКК программа освоения Марса должна проходить в три этапа: испытание комплекса при полете на Луну, пилотируемая экспедиция к Марсу, но без высадки экипажа на поверхность и только затем произойдет десантирование людей на планету. Средствами выведения элементов комплекса на орбиту могли бы сначала служить ракеты-носители «Союз» и «Протон», а после 2010 года – модернизированные «Союзы-2» и новые ракеты «Ангара». Обеспечивать обслуживание сборки комплекса на орбите на первом этапе станут пилотируемые корабли «Союз» и грузовые «Прогрессы», а с 2015 года данную задачу будет выполнять новая перспективная транспортная система, создающаяся в «Энергии» (но пока не получила своего официального названия).
В МЭКе был аккумулирован опыт нескольких поколений ученых и конструкторов десятков предприятий отечественной космической отрасли. Комплекс, который планировали собирать на околоземной орбите, включает служебный модуль, двигательную установку, состоящую из набора электрореактивных двигателей, спускаемый аппарат для посадки на Марс и корабль возвращения на Землю. Движение МЭКа к Красной планете и функционирование систем жизнеобеспечения экипажа из 4–6 человек должны были происходить благодаря 240-метровым солнечным батареям, опробованным на орбитальном комплексе «Мир». Предполагалось, что полет к Марсу на МЭКе, созданном на базе уже имеющихся технологий, займет около двух лет.
В последние годы концепция пилотируемой экспедиции к Красной планете в России существенно изменилась. Формировать марсианский комплекс по-прежнему планируется на околоземной орбите. Его масса, по оценке главы «Энергии», составит порядка 500 тонн, экипаж – четыре человека. «Мы ищем новую энергетику для этого комплекса, – отметил руководитель РКК. – Ближайший этап – освоение ядерной энергетической установки». Это будет космический буксир – перспективный космический транспортно-энергетический модуль с ядерным реактором и электрореактивным двигателем, который может быть создан к 2018–2020 годам, пояснил Лопота.
«Идея использования ядерной энергетической установки (ЯЭУ) в космической технике обсуждалась давно, еще при Королеве, – напомнил он. – Но тогда мы были не готовы к этому по безопасности и надежности». Ныне в России пришли к пониманию, что только ядерная энергетическая установка позволяет идти в дальний космос, и с 2010 года в рамках президентской программы модернизации экономики реализуется проект создания транспортно-энергетического модуля на базе ядерного реактора и электрореактивного двигателя.
В новой кооперации участвуют Исследовательский центр имени М. В. Келдыша, Научно-исследовательский и конструкторский институт электротехники имени Н. А. Доллежаля и РКК «Энергия». Первый отвечает за создание ядерного реактора, второй – за электрореактивный двигатель на базе ядерных технологий, а РКК увязывает все решения в единое целое.
По словам Виталия Лопоты, работа предстоит очень сложная. Сформирована программа, согласно которой срок готовности первого изделия – 2018 год. Однако наблюдается постоянный дефицит финансовых ресурсов. Глава «Энергии» сообщил, что в 2010 году сформулированы технические предложения по проекту, а с этого года началось экспертное проектирование, по завершении которого будет уточнен облик транспортно-энергетического модуля или буксира. По оценкам, на его создание до 2018 года может потребоваться несколько десятков миллиардов рублей, но пока выделяется значительно меньше.
Такой буксир позволит в несколько раз уменьшить количество выбрасываемого рабочего тела при скорости выброса 90–100 километров в секунду и в перспективе войти в эту область скоростей для космических кораблей. С химической энергетикой выше второй-третьей космических скоростей разогнаться невозможно, убеждены специалисты. По их мнению, создание ЯЭУ мегаваттного класса станет прорывом в освоении космоса. Продолжительность экспедиции на Марс может сократиться с двух лет до трех месяцев: межпланетный корабль с такой установкой реально долетит до Красной планеты за один месяц, 30 суток экспедиция будет там работать и месяц уйдет на возвращение на Землю.
Прорывной российской энергетической разработкой уже заинтересовались ведущие игроки космического рынка – США и ЕКА, а Роскосмос теперь решает вопрос о возможной международной кооперации. Правда, по словам главы ЕКА Жан-Жака Дордена, Европейское комическое агентство пока не намерено сотрудничать с Россией в области создания такой установки. Однако рассматривает варианты использования российского опыта и технологий по разработке ядерно-энергетических генераторов в проекте «ЭкзоМарс». Сегодня ЕКА ведет переговоры по согласованию исследовательских марсианских программ, в частности объединения миссий «Марс-NET» и «ЭкзоМарс» для десантирования на поверхность Красной планеты большого марсохода. Российский и европейский аппараты могут быть вместе выведены в космос одним запуском ракеты-носителя (РН) «Протон».
Второй вариант
Государственный космический научно-производственный центр (ГКНПЦ) имени М. В. Хруничева, изготовитель надежных тяжелых ракет-носителей «Протон», представил свое видение марсианской программы. Так, на базе РН нового поколения «Ангара» там проектируются сверхмощные ракеты для будущих межпланетных миссий, в том числе для полета на Марс. Как сообщил заместитель генерального директора ГКНПЦ Анатолий Кузин, «для марсианской программы на базе РН «Ангара» мы разрабатываем ракеты сверхтяжелого класса «Амур» и «Енисей», способные выводить на околоземную орбиту до 120 тонн полезной нагрузки».
Марсианская экспедиция, по мнению ученых ГКНПЦ, станет логическим продолжением двух предыдущих космических программ – околоземной и лунной. Освоение Марса должно начаться с единичных пилотируемых полетов и развертывания базы на поверхности Красной планеты. Схема миссии также двухпусковая. Сначала прибытие на марсианскую орбиту грузового комплекса, который доставит на поверхность планеты страховочный корабль. Следующий этап – отправка пилотируемого комплекса, включающего посадочно-взлетный корабль и корабль возвращения на Землю.
Наиболее приемлемым для марсианского комплекса ученые считают ядерный ракетный двигатель, но с дополнительной функцией энергоснабжения. В тяговом режиме он обеспечит перелет до Марса, а в пассивном – энергоснабжение всех необходимых установок. По словам Кузина, в ГКНПЦ подобные двигатели уже проработали на уровне аванпроектирования.
Для выведения новых комплексов потребуются принципиально новые технические средства, однако должна сохраняться взаимопреемственность лунной и марсианской программ по жилым модулям, посадочно-взлетному кораблю, кораблю возвращения, а также по модулям станции. Именно здесь и пригодятся ракеты на базе «Ангары». Для выведения на околоземную орбиту лунного и марсианского комплексов в ГКНПЦ разрабатывается сверхтяжелая версия ракеты-носителя «Ангара-А7», способная выводить в космос до 41 тонны. Модифицированная версия перспективной РН тяжелого класса «Ангара-5» – «Ангара-5П» может применяться для запуска пилотируемых кораблей в том числе и следующего поколения.
В ГКНПЦ, сообщает Кузин, также разрабатывается перспективная серия РН «частично многоразовой функции», то есть состоящая из многоразового возвращаемого блока и одноразовой ступени для выведения космического аппарата. Эти ракеты-носители, которые предполагается использовать для лунной программы, смогут выводить на орбиту от 21 до 60 тонн.
В Центре Хруничева, где был построен первый модуль МКС – функционально-грузовой блок «Заря», а также герметичный корпус служебного модуля «Звезда», озаботились и созданием комфортных условий для пребывания людей как на околоземной орбите, так и на других планетах. Там уже работают над новым, более современным и вместительным обитаемым модулем для околоземной станции и разрабатывают варианты лунной орбитальной станции и посещаемой лунной базы, которую предполагается доставить на спутник Земли с помощью сверхтяжелой РН грузоподъемностью 100 тонн.
Лунная орбитальная станция будет предназначена для передачи и хранения грузов и топлива, временного пребывания экипажей, а также исследования Луны. А посещаемый лунный комплекс послужит домом для космонавтов-первопроходцев. Аналогичный комплекс разрабатывается и для Марса.
Окончание следует.
Елена Зубцова
Опубликовано в выпуске № 40 (406) за 12 октября 2011 года
