Марсианский корабль состоит фактически из трех аппаратов. Первый корабль состоит, в свою очередь, из тяжелой ракетной ступени, двух межорбитальных буксиров, служебного модуля с остронаправленной антенной, двух зондов для исследования Венеры и обитаемого модуля типа «Спейслэб». Второй корабль состоит из тяжелой ракетной ступени, двух межорбитальных буксиров, служебного модуля, обитаемого модуля типа «Спейслэб», стыковочного модуля с четырьмя стыковочными узлами и солнечных батарей. Третий корабль состоит из тяжелой ракетной ступени, межорбитального буксира с кабиной экипажа, складского модуля со спутником-ретранслятором, шестью пенетраторами и четырьмя аппаратами для посадки на Марс и возвращения с него, а также марсианского посадочного модуля. Экипаж корабля — 5 человек.

Для сборки всех трех кораблей марсианского экспедиционного комплекса требуется два месяца и восемь пусков шаттла и тяжелых ракет. Старт с околоземной орбиты 8 ноября 1994 года. После вывода кораблей на межпланетную траекторию тяжелые ракетные ступени отделяются и возвращаются на околоземную орбиту для последующего их использования. Оставшиеся части кораблей стыкуются и в таком состоянии совершают перелет к Марсу. Перед подлетом к Марсу они расстыковываются и поодиночке каждый с помощью межорбитального буксира 10 июня 1995 года выходят на марсианскую орбиту. После торможения они опять стыкуются. Затем три космонавта переходят в марсианский посадочный модуль конической формы и совершают посадку на поверхность планеты. Параллельно четыре автоматических зонда приземляются в различных районах планеты, собирают образцы грунта, которые доставляют для исследований на марсианский орбитальный корабль.

После 20 дней пребывания на поверхности Марса, в ходе которого космонавты передвигаются с помощью небольшого негерметичного марсохода, они стартуют и выходят на низкую орбиту. Однако сам МПК не стыкуется с орбитальным кораблем. От экспедиционного корабля отделяется межорбитальный буксир, пилотируемый космонавтом. Вот он то и забирает трех космонавтов, а также зонды с образцами марсианского грунта. После доставки космонавтов на основной корабль два космонавта на том же межорбитальном буксире совершают 10-дневную экскурсию на Фобос.

По завершении 45-дневного пребывания в окрестностях Марса корабли расстыковываются, а посадочный модуль, складской модуль и межорбитальные буксиры с израсходованным топливом отбрасываются. Оба корабля выводятся на траекторию полета к Земле с помощью оставшихся нетронутыми межорбитальных буксиров. После выхода на трассу перелета корабли опять стыкуются и в таком состоянии 8 декабря 1995 года совершают облет Венеры, сбросив в ее атмосферу исследовательский зонд. Гравитационный маневр у Венеры позволяет сократить время экспедиции на 6 месяцев. Оставшееся в межорбитальных буксирах топливо позволяет кораблю выйти 16 мая 1996 года на высокую околоземную орбиту.

Схе6ма экспедиции достаточно необычная, однако большое количество стыковок и расстыковок, в том числе на перелетной траектории, существенно понижает надежность.

В том же 1981 году появилось еще два проекта пилотируемой экспедиции к Марсу. Оба они были представлены на первой конференции по Марсу, проходившей с 29 апреля по 2 мая 1981 года в Боулдере (штат Колорадо). Правда, первое из них, изложенное Фредом Зингером, касалось пилотируемого полета не на сам Марс, а на его спутники Фобос и Деймос. С технической точки зрения полет на естественные спутники Марса гораздо проще чем на Марс, ведь при столь малой гравитации спутников процесс посадки на их поверхность и старта с нее превращается в «причаливание» и «отплытие». Такая экспедиция по мнению Ф. Зингера обошлась бы в 10 миллиардов долларов.

В принципе, вся экспедиция сводится к размещению на Деймосе 6-8 водителей марсоходов, которые в количестве 10-20 штук в течение 2-6 месяцев исследуют поверхность «красной» планеты. Фактически получается повторение «Лунохода», но в удаленном варианте, причем удалены как марсоходы, так и их водители. А ведь сидеть в Крыму под Симферополем и сидеть на Деймосе — это, как говорят в Одессе, — две большие разницы. А уж при современном уровне развития вычислительной техники такое предложение и вовсе выглядит абсурдным.

Но сделаем скидку на то время. Естественно, что при таком подходе ни один космонавт не высаживается на Марс, однако два космонавта совершают полет на другой спутник Марса Фобос.

Стартовая корабля на околоземной орбите составляет порядка 300 тонн. В состав корабля входят жилой модуль, лабораторный модуль, 10-20 марсоходов, большое количество пенетраторов, несколько автоматических спутников Марса и двухместный аппарат для полета на Фобос и обратно. Для разгона и торможения используется солнечная электродвигательная установка, а для маневров — химические двигатели. Первоначальная раскрутка у Земли происходит в беспилотном режиме. Через несколько недель космонавты в жилом модуле с помощью ЖРД «догоняют» СЭРДУ и пристыковываются к ней. Дальше полет идет по классической для электродвигательных установок схеме. Перед отлетом от Марса отбрасывается все ненужное, включая лабораторный модуль и двухместный аппарат для полета на Фобос. После входа в сферу притяжения Земли СЭРДУ выводит корабль на высокую орбиту. Далее космонавты в жилом модуле с помощью ЖРД снижаются до орбиты, где их забирает шаттл.

По мнению Ф. Зингера такой полет мог бы состояться в 1990-1991 годах. Причем в этом году имелась бы возможность за счет облета Венеры сократить продолжительность экспедиции.

В другом докладе, представленном на той же конференции президентом фонда Всемирного космоса Робертом Стейхлом, рассмотрена марсианская экспедиция с упором на солнечные паруса и аэродинамический захват. Он представил рассредоточенной экспедиции, согласно которому 14 автоматических грузовых кораблей с солнечными парусами доставляют следующие грузы к Марсу:

ü два марсианских посадочных аппарата;

ü баки с топливом для посадочной ступени;

ü два корабля для полета к Земле, дублирующих марсианскую орбитальную станцию;

ü стыковочный модуль для временной марсианской орбитальной станции;

ü два спускаемых аппарата для спуска в земной атмосфере и посадки на Землю;

ü запасы топлива и продовольствия для обратного перелета к Земле.

Солнечные паруса представляют собой квадраты из тонкой пленки, покрытой тонким слоем алюминия, со стороной квадрата 2 км. Каждый такой парус способен доставить к Марсу с околоземной орбиты груз массой 32 тонны. Первоначально солнечный парус в сложенном состоянии выводится шаттлом на низкую орбиту. Затем с помощью разгонного блока «Центавр» он доставляется на орбиту высотой 2000 км. Здесь парус разворачивается, после чего начинается раскрутка по спирали. Через 720 дней разгона аппарат разгоняется до второй космической скорости. Перелет до окрестностей Марса длится 500 суток, а скрутка по спирали до высоты 3000 км — еще 340 суток. Общее время полета к Марсу составляет 4,2 года.

Естественно, что пребывание человека в невесомости столь длительное время неприемлемо. Поэтому сам экипаж экспедиции из 8 человек стартует с околоземной орбиты на двух кораблях уже после доставки грузов на марсианскую орбиту. Каждый корабль выводится на трассу полета к Марсу с помощью ракетной ступени массой 244 тонны, состоящей из двух баков с жидким водородом, шести баков с жидким кислородом и оснащенной двумя двигателями типа SSME. Основу собственно космического корабля массой 62,8 тонны составляют два блока «Спейслэб», соединенных между собой туннелем. Снаружи установлены четыре солнечных батареи. Для коррекции траектории служит двигательная установка на химическом топливе.

Самое интересное, что тот корабль, на котором космонавты летят к Марсу на околомарсианскую орбиту не выходит. Он становится искусственным спутником Солнца после пролета Марса. Незадолго до подлета космонавты переходят в небольшой (9,9 тонны) аппарат в виде двойного конуса, который, отделившись от основного корабля, совершает аэродинамическое торможение в атмосфере Марса, после чего выходит на его орбиту. После ряда маневров оба аппарата с космонавтами выходят на орбиту высотой 3000 км, где их ожидают грузы, доставленные солнечными парусами. В течение 14 дней (таков ресурс каждого аппарата) космонавты обязаны собрать все грузы.

Из доставленных ранее модулей космонавты собирают марсианскую орбитальную станцию шириной 40 метров. Такой размах требуется для создания вращением искусственной тяжести, равной марсианской и составляющей 1/3 от земной. Это делается для адаптации космонавтов к марсианскому тяготению после длительного перелета. В ходе 6-месячного полета по орбите космонавты заправляют топливом из баков марсианские посадочные корабли. Затем по два космонавта в каждом корабле совершают посадку на поверхность Марса, где проводят исследования в течение месяца. После 18 месяцев пребывания на орбите корабли возвращения к Земле, образующие станцию, расстыковываются и стартуют к Земле. Вход в атмосферу Земли и посадку на ее поверхность космонавты совершают в конусообразном аппарате, который обеспечивал аэродинамическое торможение у Марса. Основная же экспедиционных кораблей, пролетев мимо Земли, выходит на гелиоцентрическую орбиту.

С одной стороны эта схема марсианской экспедиции достаточно хорошо обоснована и технически реализуема. Но с другой стороны большое количество динамических операций и тонких мест делает эту схему ненадежной.

Хотя первая конференция по Марсу состоялась еще в 1981 году, но ее доклады были опубликованы лишь в 1984 году, когда там же в июле 1984 года состоялась уже вторая аналогичная конференция. В докладе, представленном на конференции братьями Солом и Бенджамином Эйдельманами, была рассмотрена экспедиция на Фобос, который мог бы стать промежуточным или базовым портом для исследования Марса, поскольку он лучше всего для этого подходит. Кроме того, на Фобосе можно было бы организовать производство ракетного топлива (жидкий кислород и водород). Этот промежуточный «космодром» мог бы обслуживать следующие типы кораблей:

Ø большие космические корабли или лайнеры, способные перевозить большое количество пассажиров и грузов, например, доставка воды на Луну или околоземную орбиту с Фобоса дешевле чем с Земли;

Ø многоразовые грузопассажирские корабли для полетов между Марсом и Фобосом;

Ø аппараты для обслуживания искусственных спутников Марса и полетов к Деймосу;

Ø пилотируемые корабли для полетов к астероидам и кометам.

Сам же Фобос мог бы также служить в обсерватории для размещения больших телескопов в самых различных диапазонах электромагнитного спектра. В связке с телескопами, размещенными на Луне или околоземной орбите, они могли бы образовывать интерферометры со сверхбольшой базой. Такой инструмент позволил бы обнаруживать планеты у других звезд.

Прошедшие в Боулдере две конференции по Марсу свидетельствовали о повторном пробуждении интереса к пилотируемому полету на Марс. Повернулось лицом к межпланетным пилотируемым полетам даже Планетарное общество во главе с его президентом, известным астрофизиком Карлом Саганом. Хотя оно-то должно было бы всегда заниматься этими проблемами. Под его эгидой сотрудниками Отдела космических наук Международной корпорации научных применений Аланом Фридландером, Стивеном Хоффманом и Джоном Найхоффом было проведено концептуальное изучение возможности создания межпланетного корабля для полета в 2001 году к Луне, Марсу и астероидам. Сообщение о нем было сделано в сентябре 1984 года на симпозиуме, проведенном Планетарным обществом.

Согласно их проекту для сборки на околоземной орбите высотой 370 км межпланетного корабля массой 120,6 тонны потребуется запуск 18 многоразовых кораблей «Спейс Шаттл». Сам корабль с экипажем из 4 человек состоит из трех составных частей. Основным из них является межпланетный аппарат с двумя панелями солнечных батарей включает в свой состав также модуль материально-технического обеспечения, модуль управления, стыковочный модуль со шлюзовой камерой и устройством перемещения космонавта в открытом пространстве MMU, лабораторный и жилой модули. Масса его при отлете от Земли составляет 38,5 тонн, из которых 18,7 тонны являются расходными материалами. Лабораторный и жилой модули создаются на базе модуля «Спейслэб». Во время перелета два жилых модуля располагаются на концах штанги, которая вращает их со скоростью 3 оборота в минуту для создания искусственной силы тяжести.

Марсианский орбитальный аппарат массой 19,5 тонн включает две панели СБ, стыковочный модуль также со шлюзовой камерой и устройством перемещения космонавта в открытом пространстве MMU, жилой модуль, остронаправленную антенну диаметром 5 метров и ракетную ступень массой 10,3 тонны для отлета с марсианской орбиты.

Третьим элементом экспедиционного корабля является марсианский посадочный аппарат массой 54 тонны. Его отличительной особенностью является наличие огромного аэродинамического зонтика диаметром 54 метра для торможения в атмосфере Марса. Марсианский орбитальный и посадочный аппараты вместе называются марсианским исследовательским аппаратом.

Обратно к Земле экипаж возвращается в корабле массой 43 тонны, напоминающем межпланетный аппарат, но вместо марсианского посадочного корабля в голове расположен спускаемый аппарат с аэродинамическим зонтиком меньшего диаметра (13,3 метра). Масса спускаемого аппарата с аэродинамическим экраном — 4432 кг.

Вся марсианская экспедиция проходит по следующей схеме. 5 июня 2003 года к Марсу стартует беспилотный возвращаемый корабль. Его разгон последовательно обеспечивают три многоразовых межорбитальных буксира, работающих на кислороде и водороде. 15 июня 2003 года стартует сам экипаж на экспедиционном корабле. Поскольку он в три раза тяжелее возвращаемого корабля, то для его разгона требуется уже 7 межорбитальных буксиров. Перед подлетом к Марсу 24 декабря 2003 года космонавты переходят в марсианский исследовательский аппарат, который совершив аэродинамическое торможение в атмосфере Марса, выходит на орбиту высотой 1000 км. Оставшаяся часть экспедиционного корабля пролетает мимом планеты и выходит на гелиоцентрическую орбиту. Затем трое из четырех членов экипажа совершают посадку на поверхность Марса.

Примерно через месяц, 23 января 2004 года космонавты стартуют с поверхности, забрав с собой до 400 кг образцов марсианского грунта. Состыковавшись с марсианским орбитальным аппаратом, космонавты стартуют с марсианской орбиты и стыкуются с возвращаемым кораблем, который в это время пролетает мимо Марса. 5 июня 2006 года космонавты возвращаются на Землю. Технически такой проект, который обошелся бы в 38,5 миллиардов долларов, вполне по силам США на современном уровне развития техники, однако расчет на стыковку аппаратов на пролетной траектории грозит гибелью космонавтов в случае малейшей задержки.

В октябре того же года на 35-ом Конгрессе Международной Астронавтической Федерации (МАФ) в Лозанне выступил «ветеран» марсианских проектов Гарри Рапп, известный своими предложениями еще с начала 60-х годов. Тогда он работал в Центре Маршалла, на сей раз представлял Технический университет Мюнхена. По его мнению в 60-х Марс казался ближе, чем в 80-х. Тогда была создана тяжелая ракета-носитель «Сатурн-5», а перспективы создания ЯРД и ЯЭДУ были «за углом». В то же время у 80-х есть свои преимущества:

Ø наличие многоразовой транспортной космической системы «Спейс Шаттл»;

Ø наличие лабораторно-жилых модулей «Спейслэб»;

Ø опыт длительных космических полетов;

Ø информация об условиях на поверхности Марса, полученная от автоматических станций «Викинг».

Рапп предложил проект марсианской экспедиции стоимостью 15 миллиардов долларов, основанный на доступных технологиях, что перекликается со статьей Паркинсона. По его расчетам для сборки марсианского экспедиционного комплекса на орбите массой 2000 тонн потребуется 5 пусков шаттла и 35 запусков тяжелых ракет, созданных из элементов МТКК «Спейс Шаттл». При этом разгонная ступень состоит из подвесных топливных баков шаттла и нескольких ЖРД SSME. Экипаж из четырех космонавтов путешествует в двойном модуле «Спейслэб». В качестве источника энергоснабжения служит радиоизотопный генератор. Корабль несет два блюдцеобразных марсианских посадочных аппарата, по форме напоминающих посадочный аппарат «Викинга». Внутри одного из них находится 6-колесная цилиндрическая передвижная лаборатория «Molab» массой 45 тонн, рассчитанная на экипаж из двух человек. Этот посадочный аппарат садится первым вблизи экватора. Затем рядом с ним приземляются два космонавта в аппарате, напоминающем лунную кабину «Аполлона». Они предпринимают 390-дневный поход длиной 25000 км в сторону южного полюса, проводя по дороге эксперименты и исследования. Космонавты, оставшиеся на орбите проводят исследования Фобоса и Деймоса. Для входа в атмосферу Земли Рапп предложил спускаемый тира командного модуля «Аполлона», но несколько больших размеров.

Вся экспедиция рассчитана на три года: с 1996 по 1999 годы.

Всевозрастающий интерес к пилотируемому полету на Марс не могли не привлечь внимание НАСА к этой теме. В июне 1985 года в Хантсвилле, в Центре космических полетов имени Маршалла прошел симпозиум, посвященный проблеме полета на Марс. С большим докладом выступил представитель Центра НАСА имени Джонсона Барни Робертс. Этот доклад явился результатом совместной работы НАСА и Национальной лаборатории в Лос Аламосе, занимающейся ядерными исследованиями. В то же время это была попытка опередить СССР, которые по сообщению ЦРУ собирались осуществить пилотируемую экспедицию на Марс в конце 90-х годов. Чтобы сохранить престиж, достаточно было бы просто облететь Марс без посадки на его поверхность. Хотя еще в конце 60— годов американцы отказались от облета Марса как от не имеющего серьезной научной ценности проекта. Здесь опять проявился рецидив космической гонки без оглядки на научную необходимость.

Этот проект базируется на уже разработанной многоразовой транспортной космической системе «Спейс Шаттл» и проектировавшихся в 80-е годы элементах модульной орбитальной станции и пилотируемой межорбитальном буксире OTV. В процессе сборки шаттлы доставляют на орбиту два топливных бака массой по 10,5 тонн каждый и полетный модуль массой 16,3 тонны, представляющий собой жилой модуль орбитальной станции. Полетный модуль стыкуется с командным модулем массой 5,5 тонн и двумя межорбитальными буксирами OTV массой по 5,2 тонны каждый. Затем с Земли стартует тяжелая ракета-носитель, которая доставляет на орбиту 200 тонн топлива (жидкий водород и кислород). Это топливо перекачивается в топливные баки и межорбитальные буксиры. После старта с орбиты топливные баки не отбрасываются, а служат в качестве противометеорного экрана. Корабль должен пролететь мимо Марса на расстоянии 160 морских миль (292 км) со скоростью 8км/с. При подлете к Земле Б. Робертс предложил с помощью двигательной установки снизить скорость с 16,5 км/с до 10,5 км/с.

Развивая идеи, изложенные на второй конференции по Марсу Центр научной политики, расположенный в том же Боулдере, по заказу Лаборатории реактивного движения в апреле 1986 года опубликовал «Концепцию развития марсианской исследовательской станции». Основной идеей концепции было создание условий для долговременного пребывания человека на «красной» планете. Это, в свою очередь, влекло за собой необходимость использования марсианских ресурсов, в том числе для производства кислорода и ракетного топлива. Такая постановка дела снизила бы массу доставляемых с Земли грузов, а, соответственно, и марсианских кораблей в несколько раз.

Для развертывания и обслуживания постоянной базы на Марсе потребуется создание новых транспортных средств. Во-первых, это — тяжелая ракета-носитель грузоподъемностью 75 тонн, созданная с использованием элементов многоразовой системы «Спейс Шаттл». При сборке первого марсианского экспедиционного корабля потребуется запуск 20 шаттлов и 24 тяжелых ракет.

Во-вторых, двухступенчатый марсианский посадочный корабль в пилотируемом и грузовом вариантах, использующий парашюты при снижении и ракетные двигатели при посадке на поверхность Марса. Каждый МПК представляет собой удлиненный конус высотой 20 метров и массой 28 тонн. Однако для старта его с поверхности Марса требуется 150 тонн топлива, которое предполагается произвести «по месту жительства». Во время перелета МПК служит в качестве радиационного убежища.

Автоматический грузовой посадочный корабль способен доставить на поверхность Марса 18 тонн груза. Их посадка производится в телеоператорном режиме на удалении 2 км от основной базы, откуда их доставляют на вездеходах. После разгрузки грузовые корабли приспосабливают по жилище для персонала марсианской базы.

В третьих, это межпланетный корабль массой 220 тонн, который собирается на низкой орбите с максимальным использованием элементов орбитальной станции. Основные элементы корабля, включая два цилиндрических герметичных модуля длиной по 14 метров и пристыкованный многоразовый корабль, размещены на ферме длиной 40 метров. Хотя в таком корабле есть все необходимое для полета к Марсу, перед стартом с околоземной орбиты три одинаковых корабля стыкуются между собой, образуя трехконечную звезду. Такая конструкция собраного межпланетного комплекса позволяет создать вращением вокруг центральной оси искусственную силу тяжести в 0,38 от земной.

Для разгона межпланетного комплекса к Марсу служит ракетная ступень оснащенная двумя двигателями от шаттла SSME. Эта же ступень разгоняет к Марсу и связку из четырех грузовых кораблей. Этап полета к марсу длится 6 месяцев, а обратный путь занимает от 20 до 30 месяцев. Каждый экипаж проводит на Марсе до 2 лет. Первый экипаж покидает Землю в 2007 году, а возвращается в 2012 году. Второй экипаж — в 2009 и 2014 годах соответственно.

Смена экипажей производится следующим образом. После выхода на марсианскую орбиту сменный экипаж в трех марсианских посадочных кораблях совершает посадку вблизи базы. Отработавшие свою смену экипажи в дозаправленных местным топливом МПК стартуют с поверхности Марса и стыкуются с экспедиционным кораблем. После этого экспедиционный корабль разгоняется к Земле. Перед полетом к Земле экспедиционный корабль разделяется на составные части — межпланетные корабли. После аэродинамического торможения в атмосфере Земли межпланетные корабли выходят на низкую орбиту, где стыкуются с орбитальной станцией. Экипаж орбитальной в течение нескольких месяцев восстанавливает межпланетные корабли для последующих экспедиций на Марс.

Схема создания постоянно действующей марсианской базы достаточно интересная, но у нее есть одно уязвимое место — производство ракетного топлива непосредственно на Марсе. Очевидно, что должно пройти достаточное время для полетов автоматических станций и пилотируемых кораблей прежде, чем можно было бы приступить к производству ракетного топлива на другой планете. Необходимо время и для поиска на Марсе залежей соответствующих минералов, и для экспериментов по извлечению из этих минералов кислорода и водорода, и для налаживания массового их производства.

К этому же периоду, то есть к 1986 году, относится и сообщение Национальной Комиссии по космосу «Осваивая границы космоса». Эта комиссия, образованная в 1985 году по указу Президента США Рональда Рейгана, должна была рассмотреть перспективы развития науки и техники для исследования космоса в течение последующих 50 лет. Ее возглавил бывший директор НАСА Томас Пейн. Эта комиссия наметила основные вехи в освоении космического пространства.

1992 год — орбитальная космическая станция;

1998 год — постоянно базирующийся в космосе межорбитальный буксир;

1998 год — космодром на околоземной орбите;

1999 год — новый грузовой многоразовый космический корабль;

2000 год — новый пассажирский многоразовый космический корабль;

2003 год — обитаемая база на Луне;

2004 год — орбитальная космическая станция с переменной гравитацией;

2007 год — межпланетный корабль и первая экспедиция на Марс;

2011 год — производство топлива на Луне и первый лунный космодром;

2015 год — флотилия из нескольких марсианских экспедиционных кораблей;

2016 год — полномасштабное лунное производство;

2026 год — обитаемая база на Марсе.

По мнению членов Национальной Комиссии по космосу для реализации такой программу требуется ежегодное финансирование в размере чуть менее 1% от валового национального продукта.

Как видно из приведенного выше сообщения в качестве конечной цели в ближайшие 50 лет все-таки рассматривается именно Марс. Как бы развивая эту идею, Керри Нок и Алан Фридландер выступили в октябре 1986 года на 37-ом Конгрессе Международной федерации астронавтики в Инсбруке с докладом «Элементы марсианский транспортной системы», разработанным совместно с Лабораторией реактивного движения и Международной корпорацией по применению достижений науки. Основная идея доклада заключена в описании транспортной системы по линии Земля-Марс для обеспечения в 2035 году постоянно действующей обитаемой базы на поверхности Марса с экипажем из 20 человек.

Марсианская база состоит из четырех жилых цилиндрических модулей массой по 17,1 тонны, созданных на основе модулей орбитальной станции, пяти ядерных реакторов мощностью по 25 кВт, трех герметичных вездеходов массой по 9,1 тонны и шести негерметичных вездеходов по типу лунного «Ровера», одиннадцати автоматических (телеуправляемых) марсоходов, трех небольших беспилотных самолетов, двух подъемных кранов и двух трейлеров грузоподъемностью 2 тонны. Для проведения научных исследований в составе базы имеются также два лабораторных модуля массой по 13,6 тонны, пять метеорологических станций и несколько буровых установок. Кроме научных исследований экипаж базы с помощью доставленного оборудования организовывает производство различных материалов и компонентов ракетного топлива из местных ресурсов. Для самообеспечения кислородом и продуктами питания в составе базы имеется три оранжереи. Всего же для создания постоянной базы необходимо доставить с Земли на поверхность Марса 447 тонн грузов.

Регулярное обеспечение постоянной базы на Марсе требует создания шести новых типов транспортных средств:

Ø танкер для перевозки жидкого водорода с низкой орбиты в точку либрации L1;

Ø танкер для перевозки жидкого кислорода с поверхности Луны в точку либрации L1;

Ø грузопассажирский аппарат, базирующийся на Фобосе;

Ø многоразовый аппарат для перелетов между Марсом и Фобосом;

Ø межпланетный корабль для регулярных полетов по трассе Земля-Марс-Земля;

Ø небольшие пилотируемые буксиры, предназначенные для перевозки грузов и пассажиров между кораблями, базирующимися в точке либрации L1.

Межпланетный корабль совершает регулярные путешествия между точкой L1 и марсианской орбитой, дозаправляясь со спутника Марса Фобоса. Для создания искусственной силы тяжести в течение всего полета, длящегося более 900 суток, две кабины экипажа выносятся на концы ферменной конструкции длиной 450 метров и сообщаются между собой с помощью лифта с герметизированными кабинами. В состав корабля также входит ядерный реактор мощностью 300 кВт, два модуля-оранжереи, являющихся частью системы жизнеобеспечения с замкнутым циклом, двигательная установка с электрическими магнитоплазменнодинамическими двигателями и топливные баки. Общая масса такого корабля достигает 460 тонн.

В целом, разговоры о постоянной базе на Марсе, конечно же, интересны. Однако перспективы ее создания весьма далеки от сегодняшнего дня. Да и вообще, заводить о ней разговор можно лишь после начала пилотируемых полетов к планетам. Пока же все ограничивается лишь выступлениями на различных конференциях и статьями в научно-популярных журналах. Одним из таких докладов явилось сообщение, представленное Международной корпорацией по применению достижений науки в бюро исследований штаб-квартиры НАСА в ноябре 1987 года. В докладе предложено три этапа освоения Марса:

1990-е годы — полеты автоматических станций, включая глобальное картографирование и возврат грунта. В этот же период создаются мощные ракеты-носители, высокоэнергетические разгонные блоки крупномасштабные аэродинамические тормоза. На околоземной орбитальной станции проводятся исследования в области влияния невесомости на человека в течение длительного периода времени.

2000-е годы — пилотируемые экспедиции на Марс с временем пребывания на его поверхности от 10 до 20 суток. В этот период проводятся серьезные исследования Марса и выбираются потенциальные места для строительства марсианской базы.

После 2010 года — постоянно действующая обитаемая база на Марсе.

В докладе Международной корпорации по применению достижений науки делается акцент на кратковременных пилотируемых экспедициях. Для снижения стартовой массы марсианского корабля предлагается использовать большой аэродинамический экран диаметром 24,4 метра. Он позволяет выйти на орбиту Марса без каких-либо затрат топлива. В чаше этого экрана расположены четыре жилых модуля, вмещающих шесть членов экипажа. Здесь же находится аппарат для возвращения на Землю, также обладающий собственным аэродинамическим экраном диаметром 11,4 метра. В системе энергоснабжения корабля используются солнечные батареи.

На первом этапе марсианской экспедиции семь тяжелых ракет-носителей грузоподъемностью 91 тонна выводят на околоземную орбиту грузовой корабль, межорбитальный буксир, топливо и грузы. Сборка буксира с грузовым кораблем весит 59 тонн при длине 30,5 метров. В грузовом корабле массой 23,9 тонны находятся марсианский посадочный аппарат, научные приборы и топливо для обратного полета к Земле. 9 июня 2003 года с помощью межорбитального буксира грузовой корабль выводится на траекторию полета к Марсу, после чего буксир отделяется и с помощью аэродинамического торможения возвращается на низкую орбиту для восстановления и последующего использования. Грузовой корабль также с аэродинамического торможения 29 декабря 2003 года выходит на орбиту Марса.

Второй этап начинается спустя год после первого. На этом восемь мощных ракет-носителей выводят на орбиту элементы пилотируемого корабля и запасы топлива для межорбитального буксира. Выведение корабля на траекторию полета к Марсу обеспечивается двухступенчатым разгонным блоком, состоящим из дозаправленного старого межорбитального буксира и нового, выведенного на орбиту одновременно с кораблем. Оба буксира после разгона возвращаются на околоземную орбиту, а корабль совершает доразгон с помощью своей двигательной установка. Старт корабля планируется на 21 ноября 2004 года, а прибытие к Марсу — 3 июля 2005 года.

Третий этап начинается стыковкой пилотируемого корабля с грузовым на марсианской орбите. Три космонавта переходят в МПК и совершают посадку на поверхность Марса. В это время оставшиеся на орбитальном корабле космонавты отстреливают ставший ненужным аэродинамический экран и перекачивают топливо из грузового корабля. После завершения исследований и возвращения космонавтов с Марса корабль 2 августа 2005 года стартует к Земле.

Четвертый этап начинается за несколько до подлета к Земле 15 января 2006 года. Космонавты переходят в возвращаемый аппарат и отделяются от экспедиционного корабля. Возвращаемый аппарат с помощью аэродинамического экрана выходит на околоземную орбиту, откуда его межорбитальный буксир доставляет на орбитальную станцию.

Многочисленные проекты пилотируемых экспедиций на Марс представлялись как чисто национальное предприятие. Более того, зачастую они являлись частью космической гонки между СССР и США. Но марсианская экспедиция по сложности на порядок превосходила все предыдущие космические программы, да и времена «холодной» войны уходили в прошлое. Поэтому весьма символичным было появление в ноябре 1987 года «Марсианской декларации», опубликованной Планетным обществом. Она содержала призыв к организации совместной советско-американской пилотируемой экспедиции на Марс. Она могла бы послужить моделью для сотрудничества великих держав в решении различных проблем на Земле. Надо сказать, что руководители СССР и США на словах поддержали эту идею, но дальше слов дело не пошло. Уж слишком дорогое это удовольствие.

Но даже ни к чему не обязывающие высказывания политиков вдохновили ученых и инженеров в разных странах на новые идеи, качающиеся пилотируемого полета на Марс. К этому подключились также Ловелл Вуд, Мюриел Ишикава и Родерик Хайд, ученые из Ливерморской национальной лаборатории, которая работает по заказам Министерства энергетики США и к освоению космоса имеет лишь косвенное отношение. На четвертом национального космическом симпозиуме Космического Фонда США, проходившем в апреле 1988 года в Колорадо-Спрингс, они выступили с докладом, который назвали «Марс в этом столетии: проект Олимпия». Основной целью проекта «Олимпия» провозглашалось создание на Луне полномасштабного производства с использованием местных ресурсов, которое позволило бы осуществить программу исследования дальнего космоса человеком, включая юпитерианские луны. При этом первая экспедиция на Марс могла бы быть осуществлена в 2001 году. К основным составляющим проекта «Олимпия» относятся:

Ø передвижная лунная топливная фабрика массой 10 тонн с автоматизированным механизмом для рытья траншеи и подачей лунного грунта в ядерную топку. При нагревании лунного грунта до 500° должен выделяться водород, а при нагревании до 1000° освобождаться вода, из которой можно получить до одной тонны ракетного топлива (кислород и водород) в день;

Ø автоматический космический аппарат-танкер (сухая масса 3,7 тонны), который включает четыре сферических бака диаметром по 2,4 метра для хранения 10 тонн жидкого кислорода каждый и столько же цилиндрических баков для хранения 10 тонн жидкого водорода каждый. Для производства такого количества компонентов топлива требуется 6 недель. После заполнения баков космический танкер с помощью надежных двигателей типа RL-10 перевозит топливо в точку либрации L4, при этом сжигается половина запасов топлива;

Ø космическая станция массой 6 тонн с экипажем 5 человек в точке либрации L4, созданная на основе проекта надувного модуля для лунной базы «Колумбус». В задачу экипажа входит заполнение двух топливных резервуаров компонентами топлива, привезенными танкером. Каждый резервуар вмещает до 100 тонн топлива. Авторы доклада сравнили эту станцию с бензоколонкой;

Ø космический корабль для полета на Марс массой 48 тонн. Такой корабль можно было вывести на орбиту с помощью одной модифицированный ракет «Титан-3», но для перелета в точку либрации L4 требуется 78 тонн топлива, которое доставляется на орбиту уже двумя пусками такой же ракеты. Жилой модуль этого корабля также создается на основе проекта надувного модуля «Колумбус».

После заправки в точке либрации 205 тоннами топлива космический корабль стартует к Марсу. На Землю экипаж корабля возвращается в спускаемом аппарате типа командного модуля «Аполлона» массой 5 тонн.

По оценкам авторов проект «Олимпия» при затратах в 2,9 миллиардов долларов можно было бы реализовать за 6 лет. В этом проекте фантастична, пожалуй, не сама идея, а его оценочная стоимость и сроки.

31 мая 1989 года с подачи Белого дома НАСА как и 20 лет назад начала готовить материалы для доклада нового Президента США Джорджа Буша относительно будущего Америки в космосе, который выступил с ним в Национальном музее авиации и космонавтики 20 июля 1989 года в честь двадцатой годовщины высадки человека на Луну. Своим докладом Джордж Буш положил начало космической исследовательской инициативе. Вот ее основные вехи:

ü 1995-2000 годы — орбитальная станция «Фридом», полеты автоматических станций на Луну;

ü 2001-2010 годы — лунная база, полеты автоматических станций на Марс;

ü после 2010 года — марсианская экспедиция.

Надо сказать, что реально при Президенте Буше деньги выделялись только на орбитальную станцию «Фридом», а на все остальное денег не было. Тем не менее, даже такие заявления Президента США вызывали к жизни новый всплеск интереса к пилотируемому полету на Марс. Правда, все понимали, что даже при разворачивании этой программы ограничения по финансам будут довольно значительными. С этой точки зрения было довольно характерным выступление на 40-м Конгрессе Международной федерации астронавтики в Малаге в октябре 1989 года специального помощника по системной разработке и планированию исследовательского бюро штаб-квартиры НАСА Айвена Бики. В своем докладе он изложил взгляд НАСА на эволюционную программу пилотируемого полета на Марс меньшего масштаба, поддержанный исследованиями компании «Мартин-Мариетта».

На первом этапе этой программы высадка человека производится не на Марсе, а на его спутнике Фобосе, но при этом сам экспедиционный корабль и посадочный аппарат создаются как для последующей высадки на поверхность Марса. Несмотря на то, что в этот период шла разработка орбитальной станции «Фридом», по мнению НАСА для марсианской экспедиции выгоднее использовать мощные ракеты-носители для запуска небольшого количества блоков и модулей экспедиционного комплекса, чем собирать его из множества более мелких, подобных модулям станции «Фридом».

Преимущество первого этапа заключается в том, что максимальная масса экспедиционного корабля для полета на Фобос (700 тонн) равняется минимальной массе марсианского корабля. Это позволяет сделать экспедицию на Фобос более короткой за счет попутного облета Венеры. В своем докладе А. Бики выделяет ряд последовательных этапов реализации марсианской экспедиции.

При старте в 2004 году экспедиционный корабль с экипажем из трех человек несет в своем составе марсианский посадочный корабль, который совершает посадку в автоматическом режиме и служит в качестве резерва для марсианской экспедиции. Экипаж же экспедиционного корабля исследует Фобос, демонстрируя возможность получения ракетного топлива из местных ресурсов. Продолжительность пребывания экспедиции в окрестностях Марса — около месяца.

На втором этапе корабль с экипажем из 5 человек стартует в 2007 году. На поверхность Марса космонавты совершают посадку рядом с резервным посадочным аппаратом, прилетевшим туда в 2004 году. Продолжительность пребывания этой экспедиции на Марсе — 1 год.

Третья экспедиция с пятью космонавтами также высаживается на Марс, но попутно организовывает промышленное производство ракетного топлива на Фобосе.

Четвертая экспедиция завершает создание марсианской инфраструктуры, позволяющей организовать регулярные полеты кораблей к Марсу для снабжения постоянно действующей марсианской базы.

По мнению А. Бики такая схема марсианской экспедиции потребует вдвое меньший объем грузооборота, чем предложенный в 1987 году Международной корпорацией по применению достижений науки. В качестве технических средств марсианской экспедиции им были предложены экспедиционный корабль с искусственной гравитацией (Концепция 4) и марсианский посадочный корабль, проект которых был разработан специалистами компании «Мартин-Мариетта» и изложен на том же Конгрессе в Малаге. Основу экспедиционного корабля «Концепция 4» составляет большой аэродинамический экран и два цилиндрических жилых модуля типа модулей станции «Фридом», вращающихся на конце большого троса для создания искусственной силы тяжести.

Для вывода на орбиту модулей и компонентов марсианского экспедиционного корабля А. Бики предложил ракету-носитель на основе МТКК «Спейс Шаттл», которую он назвал «Шаттл-Z», состоящую из 3-4 двигателей SSME, усиленного подвесного топливного бака и двух твердотопливных ускорителей. При использовании доразгона с помощью марсианского разгонного блока, оснащенного четырьмя ЖРД SSME, в качестве третьей ступени можно вывести на орбиту Земли полезный груз массой 164 тонны. Элементы марсианского экспедиционного корабля «Концепция 4» могут быть выведены на орбиту двумя пусками ракеты «Шаттл-Z». Еще три пуска этой же ракеты потребуется для дозаправки разгонных блоков топливом. Экипаж марсианской экспедиции доставляется на борт шаттлом.

Как уже говорилось, на том же 40-м Конгрессе Международной федерации по астронавтике в Испании представитель компании «Мартин-Мариетта» Бентон Кларк выступил с докладом, в котором описал предложения компании по облику марсианского посадочного и экспедиционных кораблей. В докладе им было предложено шесть концепций построения марсианских экспедиционных кораблей с искусственной гравитацией.

«Концепция 1» — вращающийся аэродинамический экран диаметром 41 метр с восемью жилыми цилиндрическими модулями, расположенными по окружности и соединенными концами между собой. Численность экипажа может достигать 18 человек.

«Концепция 2» — такой же вращающийся аэродинамический экран, но меньшего диаметра и с четырьмя жилыми модулями.

«Концепция 3» — два жилых модуля, расположенных вне экрана на вращающихся узлах. Сами модули, ось которых направлена перпендикулярно к оси вращения экрана, имеют пять палуб (этажей) с различной силой тяжести. Перед подлетом к Марсу модули «прячутся» за экран.

«Концепция 4» — два жилых модуля, соединенных с аэродинамическим экраном тросом длиной несколько сот метров. В этом случае экран играет роль противовеса.

«Концепция 5» — те же два модуля сами играют друг для друга роль противовеса, а экран остается в центре вращения.

«Концепция 6», которой сам Б. Кларк отдавал предпочтение, предусматривала в центре вращения узловую конструкцию диа метром 4,4 метра, от которой отходят в разные стороны два туннеля длиной по 12,5 метра. На конце этих туннелей располагаются жилые модули диаметром 4,5 метра. Пол каждого модуля, рассчитанного на экипаж из 2-4 человек, находится на расстоянии 17 метров от центра вращения. В принципе, ресурсы модуля могут обеспечить пребывание в нем всего экипажа. В состав первой экспедиции предполагается включить пять человек: пилот, врач, инженер, ученый, техник.

Для всех видов экспедиционных кораблей предусматривается выработка электроэнергии с помощью солнечных батарей мощностью у Марса 13 кВт.

Марсианский посадочный корабль согласно концепции компании «Мартин-Мариетта» состоит из аэродинамического экрана, посадочных опор, цилиндрического жилого модуля, пилотируемого герметичного марсохода и конусообразной взлетной ракеты.

Весь марсианский экспедиционный комплекс, включая корабль «Концепция 6», выводится на орбиту за 6 пусков тяжелой ракеты-носителя. Стартовая масса комплекса на орбите составляет 710 тонн. Разгон комплекса к Марсу производится с помощью первой ступени массой 573 тонны, которая затем отбрасывается. Для выхода на эллиптическую орбиту Марса с высотой перицентре 250 и в апоцентре 33810 км используется вторая ступень массой 61 тонна. Такая орбита кратна марсианским суткам.

После выхода на орбиту три космонавта высаживаются на поверхность Марса в посадочном корабле, а двое оставшихся на орбите космонавтов проводят различные исследования, включая телеуправление марсоходами и аппаратами для доставки грунта с Марса. После месяца пребывания на поверхности Марса космонавты возвращаются на орбитальный корабль. Затем с помощью двигателей третьей ступени массой 30,3 тонны корабль направляется к Земле. Вход в атмосферу Земли, снижение и посадку космонавты совершают в спускаемых аппаратах типа командного модуля «Аполлона», но рассчитанным на 5 человек.

Выступление Президента Джорджа Буша 20 июля 1989 года вызвало соответствующую реакцию НАСА. В ноябре того же года администратор НАСА, бывший астронавт Ричард Трули дал указание рабочей группе, возглавляемой Аароном Коэном, подготовить материалы в Национальный Совет по космосу для обсуждения путей развития пилотируемой космонавтики, причем конечной целью был именно Марс. Хотя, следуя обращению Буша, сначала подразумевалось создание орбитальной станции «Фридом», затем возвращение на Луну и только потом путешествие на Марс. В принципе, такие же вехи расставил Вернер фон Браун еще в 50-е годы.

В материалах НАСА рассматривалось несколько путей достижения конечной цели. Согласно одному из них, имевшему девизом «баланс и скорость» предполагалось завершение строительства орбитальной станции «Фридом» в 1997-1999 годах; испытания лунного буксира и лунного посадочного корабля — 1999 год; возвращение человека на Луну — 2001 год; начало строительства лунной базы — 2002 год; доведение производства на Луне до 60 тонн в год — 2010 год; начало полномасштабного исследования Марса — 2012 год; полет четырех космонавтов на Марс с использованием добытого на Луне кислорода и с пребыванием на поверхности Марса в течение 30 суток — 2016 год; начало строительства марсианской базы — 2018 год.

Другой подход ставил своей целью как можно более раннее достижение человеком Марса. Такой подход, ставящий первую марсианскую экспедицию на 2011 год требует очень больших ежегодных затрат в течение 2000-2010 годов.

Рассматривался и подход «уменьшенного масштаба», требующего значительно меньших ежегодных затрат. Но при этом и сроки сдвигались: возвращение на Луну — 2004 год; постоянно обитаемая лунная база — 2012 год; первая 30-суточная посадка человека на Марс — 2016 год; двухмесячная экспедиция на Марс — 2018 год; трехмесячная экспедиция на Марс — 2022 год; постоянно обитаемая база на Марсе — 2027 год.

В сообщении НАСА содержался также призыв поддержать создание тяжелых ракет-носителей на основе шаттла с максимальной грузоподъемностью до 140 тонн. Кроме того, рассматривалась возможность отработки на орбитальной станции «Фридом» элементов марсианского экспедиционного комплекса. Правда, НАСА не делало оценок стоимости всей программы, но призывало к увеличению космического бюджета.

С точки зрения планомерного освоения Марса такой подход вполне закономерен. Но в таком случае нога человека ступит на марсианскую поверхность не раньше чем через 25 лет. Альтернативу такому «долгострою» предложили инженеры компании «Болл Спейс Системс» Р. Рейнерт и М. Кроуч. Свой проект они представили на четвертой конференции по Марсу 4 июня 1990 года в Боулдере. Согласно их проекту два четырехместных корабля, созданные с участием СССР, Канады, Японии и стран Европы, могли бы стартовать к Марсу уже в декабре 1998 года.

Сборка экспедиционного корабля на орбите занимает в общей сложности 11 месяцев. Для выведения на орбиту модулей планируется использовать ракету-носитель «Шаттл-С» грузоподъемностью 70 тонн. Первыми выводятся базовый блок советской станции «Мир» в качестве полетного модуля, состыкованный с узловым модулем от американской станции «Фридом». Полетный модуль оснащен канадским манипулятором типа того, который используется на шаттле. На узловом модуле расположено пять стыковочных узлов.

При следующем пуске, примерно через полмесяца после первого, шаттл доставляет к полетному модулю четырех космонавтов-монтажников, командно-служебный модуль и модуль обеспечения внешнекорабельной деятельности. Командно-служебный модуль пристыковывается к передней части узлового модуля, а модуль обеспечения ВКД, содержащий шлюзовую камеру, скафандры и устройства для перемещения космонавтов, — к его правому стыковочному узлу. Командно-служебный модуль представляет собой небольшой космический корабль с двумя стыковочными узлами и двигательной установкой.

Следующей стартует тяжелая ракета-носитель «Шаттл-С», которая выводит на орбиту цилиндрический модуль материально-технического обеспечения №1 массой 35 тонн. Он стыкуется к одному из стыковочных узлов командно-служебного модуля, после чего манипулятором переносится на верхний стыковочный узел узлового модуля. С помощью такого же носителя выводится и первый из четырех предусмотренных двигательных модулей с запасом топлива (гидразин и четырехокись азота). Каждый такой модуль содержит три стыковочных узла и двигательную установку на базе двигателя XLR-132. Командно-служебный модуль с помощью манипулятора пристыковывают двигательный отсек к хвостовой части полетного модуля, где он служит в качестве топливного склада для командно-служебного модуля в течение всей сборки.

Еще один носитель «Шаттл-С» выводит на орбиту сразу два посадочных корабля, причем один из них предназначен для посадки на Марс, а другой — для посадки на его спутники: Фобос и Деймос. Чтобы уменьшить издержки они используют тот же самый базовый модуль, что и командно-служебный модуль и модуль обеспечения ВКД. Аэродинамический экран марсианского посадочного корабля из-за слишком больших габаритов собирается уже на орбите. Сам МПК пристыковывается к нижнему стыковочному агрегату узлового модуля, а аппарат для посадки на Фобос и Деймос — к левому стыковочному узлу.

При следующих трех пусках ракеты «Шаттл-С» выводятся еще три двигательных модуля. Тем самым завершается строительство марсианского экспедиционного корабля. За полгода до старта начинается выведение элементов криогенного разгонного блока, обеспечивающего перевод комплекса на трассу перелета Земля-Марс. Сначала с помощью ракеты-носителя «Шаттл-С» выводится сам блок в незаправленном состоянии, который стыкуется с экспедиционным кораблем. Затем с помощью пяти пусков сверхмощной ракеты-носителя грузоподъемностью 140 тонн последовательно выводятся четыре больших сферических бака с переохлажденным жидким кислородом и один цилиндрический бак с жидким водородом.

За неделю до старта при очередном пуске ракеты «Шаттл-С» выводится модуль материально-технического обеспечения №2, который заменяет выведенный ранее. Только после этого экипаж марсианского экспедиционного корабля заменяет экипаж космонавтов-монтажников.

По расчетам Р. Рейнерта и М. Кроуча полет проходит по следующей схеме. 17 декабря 1998 года двигательная установка криогенного блока разгоняет экспедиционный корабль к Марсу, куда он прибывает через 280 суток полета. Сразу после разгона происходит реконфигурация комплекса для создания искусственной тяжести путем вращения со скоростью 2 оборота в минуту. Перед прибытием к Марсу, которое состоится 28 сентября 1999 года космонавты восстанавливают первоначальную конфигурацию комплекса. Выход на высокую околомарсианскую орбиту обеспечивается последовательной работой двух двигательных модулей. Затем два космонавта совершают посадку на поверхность Марса, где проводят исследования в течение 30 дней. После их возвращения еще два космонавта с помощью командно-служебного модуля доставляют другой посадочный аппарат к одной из марсианских лун, где также проводятся исследования в течение 30 дней. После воссоединения экипажа опять образуется необходимая для создания искусственной конфигурация комплекса, которая сохраняется до момента отлета к Земле. Это необходимая процедура, поскольку общее время пребывания космонавтов на марсианской орбите составляет 545 суток.

Старт экспедиционного корабля к Земле намечен на 25 января 2001 года. Перед стартом космонавты опять восстанавливают начальную конфигурацию комплекса, но при этом отбрасываются два двигательных модуля с пустыми топливными баками, модуль обеспечения ВКД и складской модуль. Таким образом, в составе корабля остаются командно-служебный модуль, узловой модуль, полетный модуль и один двигательный модуль, который обеспечивает перевод комплекса на траекторию полета к Земле. Обратный перелет длится 280 суток. В течение этого перелета также создается искусственная гравитация.

2 сентября 2001 года космонавты переходят в командно-служебный модуль и отстыковываются от комплекса. С помощью двигательной установки этого модуля они выходят на высокую околоземную орбиту с периодом 24 часа. На низкую орбиту экипаж доставляется с помощью пилотируемого межорбитального буксира.

Для повышения надежности всей экспедиции Р. Рейнерт и М. Кроуч предлагали отправлять к Марсу сразу два аналогичных корабля. В принципе, эта схема достаточна традиционна и, можно даже сказать, консервативна. В ней используются только проверенные технические решения. С этой точки зрения она легко реализуема. Но одновременно использование только двигательных установок на химическом топливе приводит к возрастанию стартовой массы и к увеличению количества запусков ракет-носителей. При этом любая авария ракет может привести к срыву всей экспедиции, ведь стартовать нужно в достаточно узкое астрономическое «окно». Впрочем, это относится и к многим другим проектам.

К следующему проекту применима поговорка о том, что «новое — это хорошо забытое старое». Его представили в 1990 году Роберт Зубрин и сотрудник компании «Мартин-Мариетта» Дэвид Бэйкер. Суть этого проекта заключается в использовании прямой схемы полета на Марс без промежуточного выхода на околомарсианскую орбиту. Как известно, именно такая схема рассматривалась в первоначальном плане проекта «Аполлон», для чего предлагалось создать гигантскую ракету «Нова». Однако в 1962 году НАСА приняло для реализации идею Джона Хуболта, предполагающую промежуточную стыковку на окололунной орбите, как требующую для запуска ракету-носитель меньшего размера. Надо сказать, что НАСА в 1993 году приняло идею прямого полета на Марс Р. Зубрина и Д. Бэйкера для проработки собственных проектов пилотируемого полета на Марс, при этом прямой полет к Марсу позволил бы осуществить пилотируемую экспедицию уже в 2001 году. Правда, отцы этой идеи рассматривали старт к Марсу в декабре 1996 года.

Для реализации этой идеи авторы статьи в журнале «Аэрокосмическая Америка» предложили использовать ракету-носитель «Арес», созданную из элементов МТКК «Спейс Шаттл». Ее основу составляют два твердопливных ускорителя, подвесной топливной бак с установленными на нем четырьмя ЖРД SSME. На верхушке модифицированного подвесного топливного бака устанавливается криогенная верхняя ступень и беспилотный марсианский грузовой посадочный корабль массой 40 тонн. Этот посадочный корабль включает в себя аэродинамический экран, аппарат для возвращения на Землю (без топлива), небольшую фабрику по производству топлива, 5,8 тонны жидкого водорода, ядерный реактор мощностью 100 кВт на передвижной платформе и запасы продовольствия на 9 месяцев для четырех человек.

Криогенная верхняя ступень разгоняет грузовой посадочный корабль к Марсу. После торможения в атмосфере непосредственно с подлетной траектории грузовой корабль совершает посадку на поверхность Марса. После посадки транспортная платформа отвозит ядерный реактор на безопасное расстояние, где с помощью робототехнических устройств он устанавливается и подготавливается к работе. А платформа возвращается к грузовому корабля, протягивая от реактора электрические кабели, после чего реактор активизируется для выработки электроэнергии. Полученное электричество питает фабрику по выработке ракетного топлива из атмосферы Марса. Привезенные запасы водорода служат для получения при соединении с двуокисью углерода в присутствии катализатора 37,7 тонны метана и воды. Из воды, в свою очередь, путем электролиза получают кислород и еще большее количество водорода, который опять используется для производства метана. За год предполагается произвести 107 тонн компонентов ракетного топлива (метан и жидкий кислород).

В январе 1999 года стартуют еще две ракеты «Арес». Одна из них выводит грузовой посадочный корабль, аналогичный запущенному ранее, а другая — пилотируемый космический корабль массой 38 тонн с экипажем из четырех человек. Пилотируемый корабль представляет собой двухэтажный цилиндр высотой 4,8 метра и диаметром 8,2 метра. Верхний этаж — жилая зона, а нижний этаж предназначен для размещения грузов и герметичного марсохода. После выработки топлива разгонный блок пилотируемого корабля остается связанным с ним тросом длиной 1500 метров. Это позволяет создать на время 6-месячного перелета искусственную силу тяжести путем вращения со скоростью один оборот в минуту. Только перед подлетом к Марсу верхняя ступень отбрасывается.

В отличие от предыдущего грузового корабля пилотируемый корабль после аэродинамического торможения выходит на орбиту и только затем совершает посадку около грузового корабля, запущенного ранее. Второй грузовой корабль служит в качестве резерва на тот случай, если космонавты совершают посадку на расстоянии более 600 км от первого грузового корабля. При меньших расстояниях космонавты преодолевают его на вездеходе. В штатном случае второй грузовой корабль совершает посадку в 800 км от первого и начинает заготавливать топливо для второй экспедиции, которая должна стартовать в 2001 году.

В ходе 500-суточного марсианского «сидения» совершают поездки на вездеходе со скоростью 32 км/час на расстояние до 960 км. Топливом для вездехода служит 11 из 107 тонн запасенного ракетного топлива. После завершения космонавты стартуют в заправленной местным топливом возвращаемой ракете и через 6 месяцев прибывают домой. Аналогичным образом организуются вторая, третья и все последующие экспедиции, после чего на Марсе остается развернутой сеть марсианских станций, на основе которых можно будет создать постоянно обитаемые марсианские базы.

По мнению Р. Зубрина и Д. Бэйкера замена криогенного разгонного блока на ступень с ЯРД позволило бы сразу увеличить экипаж марсианского корабля сразу до 12 человек., а после 2010 года развернуть постоянную базу на Марсе.

В принципе, и в этом проекте нет ничего фантастичного. Более того, в долговременной перспективе освоение человеком Марса необходимо строить именно за счет использовать местных ресурсов. Но делать ставку на производство ракетного топлива уже во время первой марсианской экспедиции — явный перебор. Но самое интересное, что идея использования местных ресурсов захватила многие умы в НАСА. Поэтому нет ничего удивительного, что большинство проектов полета человека на Марс, рожденные в США, основаны именно на этой идее.

Как уже говорилось, 20 июля 1989 года Президент США Джордж Буш по случаю 20-й годовщины первого полета на Луну выступил с космической исследовательской инициативой, которая в отдаленной перспективе предусматривала полета человека на Марс. А чуть позже на церемонии выпуска в Техасском университете 11 мая 1990 года он же сказал: «Еще до празднования 50-й годовщины высадки «Аполлона» на Луне американский флаг будет поднят на Марсе». В связи с эти вице-президент США и одновременно председатель Национального Совета по космосу Дэн Куэйл совместно с директором НАСА Ричардом Трули в августе 1990 года дали добро на создание объединенной группы для рассмотрения концепции и примерной структуры космической исследовательской инициативы. Возглавил эту группу известный астронавт Томас Стаффорд. Тысячи организаций и частных лиц направили свои предложения в объединенную группу. Эти предложения были рассмотрены, обработаны и систематизированы. Результатом этого явилось сообщение, выпущенное объединенной группой в июне 1991 года, которое было разослано в канцелярию Президента США, промышленным компаниям, высшим учебным заведениям, правительственным учреждениям и международным организациям.

Сообщение выделило четыре основных структурообразующих элемента космической исследовательской инициативы, создание и развитие которых основано на следующих предпосылках:

Ø высадка человека на Марс является конечной и главной целью, а освоение Луны служит в качестве этапа репетиции для марсианских экспедиций;

Ø транспортные системы для полетов на Луну и Марс создаются унифицированными, например, жилые модули, герметичные вездеходы, системы замкнутого жизнеобеспечения, ядерные энергоустановки и т.д.;

Ø к моменту начала освоения Марса будут созданы ядерные ракетные двигатели и ядерные энергоустановки, которые позволят увеличить грузопоток по лини Земля-Марс, обеспечить энергетикой марсианскую базу и организовать производство ракетного топлива из местных ресурсов;

Ø будут созданы мощные ракеты-носители грузоподъемностью до 250 тонн, которые позволят снизить число запусков, необходимых для сборки на околоземной орбите межпланетного экспедиционного комплекса. Использование орбитальной станции «Фридом» для сборки марсианских кораблей группой Стаффорда не рассматривалось.

В качестве первого структурного элемента космической исследовательской инициативы рассматривалось исследование Марса, которое должно было проходить в следующей последовательности:

1998-2005 годы — полеты на Марс автоматических межпланетных станций, в том числе, два искусственных спутника Марса в 1998 году для выбора мест посадки пилотируемой экспедиции и два марсохода в 2003 и 2005 годах для обследования выбранных мест посадки;

2005 год — запуск тяжелой ракеты-носителя с автоматическим грузовым кораблем, который должен совершить посадку на Луну в одном из шести мест, уже обследованных американскими астронавтами. Следующая тяжелая ракета доставляет экипаж из шести человек на окололунную орбиту. Пятеро из них высаживаются около грузового корабля, который служит им в качестве жилого модуля в течение 14 суток (лунный день) пребывания на лунной поверхности;

2006 год — запуск тяжелой ракеты-носителя с 6-местным космическим кораблем к Луне, который по сути повторяет программу полета предыдущей лунной экспедиции;

2007 год — запуск тяжелой ракеты-носителя, который доставляет на то же место лунной поверхности герметичный вездеход и ядерную энергоустановку. Следующим пуском на Луну доставляет экипаж из 6 человек, который остается там в течение 45-60 суток. Экипаж проводит научные исследования и на вездеходе обследует место для последующей репетиции марсианской экспедиции в 2009 году;

2008 год — доставка на Луну автоматического грузового корабля для обеспечения экспедиции 2009 года. Этот корабль фактически является копией марсианского грузового посадочного корабля и включает в свой состав жилой модуль, герметичный вездеход, ядерная энергоустановка, транспортно-погрузочное средство, научное и связное оборудование;

2009 год — полет на Луну экспедиции из 6 человек, которые проводят на лунной орбите 120 суток, имитируя полет к Марсу. Перед окончанием этого срока с Земли стартует еще один экипаж, который совершает посадку на старом месте. А предыдущий экипаж совершает посадку на новом месте, где в течение 30 суток проводит репетицию пребывания на Марсе. При посадке экипаж репетиции встречают три члена другого экипажа, прибывшие сюда на вездеходе. После отлета экипажа репетиции к Земле оставшиеся на Луне космонавты проводят исследования еще в течение 60 суток;

2012 год — запуск тяжелой ракеты-носителя с марсианским грузовым посадочным кораблем, причем разгонный блок оснащен ядерным ракетным двигателем. Этот грузовой корабль практически идентичен грузовому кораблю, совершившему посадку на Луну в 2008 году;

2012 год — запуск тяжелой ракеты-носителя, обеспечившей выведение пилотируемого корабля с экипажем из 6 человек к Марсу. После 120-суточного перелета корабль с помощью ЯРД выходит на марсианскую орбиту. Затем космонавты в посадочном корабле совершают посадку рядом с грузовым кораблем. После проведения исследований в течение 30 суток космонавты стартуют с поверхности Марса, стыкуются с орбитальным кораблем и также с помощью ЯРД стартуют к Земле. В это время с Земли запускается к Марсу еще один грузовой посадочный корабль для второй марсианской экспедиции;

2016 год — старт второй экспедиции к Марсу, которая проводит на его поверхности уже почти 600 суток.

При более значительном финансировании этой программы первую посадку человека на Марс можно было бы осуществить уже в 2008 году. При этом стало бы возможным широкомасштабное освоение луны и Марса, включая создание постоянно обитаемых баз и фабрик для освоения местных ресурсов, которые позволят создать замкнутый экологический цикл. В этих условиях марсианские корабли могли бы дозаправляться непосредственно на Марсе.

К сожалению, все предложения группы Стаффорда по космической исследовательской инициативе так и остались на бумаге. Сказались, конечно же, большие потребные затраты для реализации этой программы.

Надо сказать, что такой подход группы Стаффорда к освоению Марса вызывал определенную критику, поскольку был слишком растянут во времени. Альтернативу такому подходу предложили Ханс Марк, бывший руководитель бюро пилотируемых космических полетов НАСА, а к тому времени системный руководитель университета штата Техас, и Харлан Смит, директор обсерватории Макдональда. Свой взгляд на пилотируемую марсианскую экспедицию они изложили в статье, опубликованной в журнале «Космическая Америка» в августе 1991 года. Согласно их взглядам НАСА могло бы вернуться на Луну в 1995 году для поиска льда на лунном полюсе, а полет человека на Марс мог бы состояться уже в 2003 году. При этом сама программа должна была развиваться в следующей последовательности:

1992 год — орбитальные испытания ионного электрического двигателя в реальных космических условиях;

1994 год — завершение сборки орбитальной станции «Фридом», которая могла бы служить как база для сборки экспедиционного корабля и как космодром для его запуска;

1995 год — возвращение человека на Луну. Продолжительность лунной экспедиции составляет 10 суток. При этом два космонавта остаются на орбите, а двое совершают посадку на одном из полюсов для поиска льда;

1996 год — первый запуск к Марсу автоматического аппарата с ионным электрореактивным двигателем;

1998-2000 годы — разворачивание на Луне производства ракетного топлива из полярного льда, если таковой обнаружится. В противном случае, создание на Луне астрономической обсерватории;

1999 год — запуск к Марсу автоматического грузового корабля, несущего спутники ретрансляторы, вездеход и солнечную энергетическую установку;

2000 год — запуск к Марсу второго автоматического грузового корабля с ионным двигателем. В результате длительного разгона и последующего торможения он прибывает к Марсу и выходит на его орбиту только через 3 года.

В конце 2002 года производится заправка марсианского экспедиционного корабля на окололунной орбите топливом (жидкий кислород и водород), выработанным из лунного льда. Если же льда на Луне не окажется, корабль непосредственно стартует с околоземной орбиты, также используя кислородно-водородный разгонный блок. В октябре 2003 года трехместный корабль совершает посадку на Марсе рядом с грузовым кораблем, где проводит исследования в течение месяца.

По оценкам Х. Марка и Х. Смита вся программа займет 14 лет и будет стоить 125 миллиардов долларов. При отсутствии льда на Луне ее стоимость будет ниже и составит «всего лишь» 80 миллиардов долларов, но это займет больше времени. В первом случае потребуется запуск 19 шаттлов и 45 ракет-носителей «Титан IV», во втором случае — 13 шаттлов и 31 «Титан IV».

Как уже говорилось, сообщение группы Томаса Стаффорда, касающееся космической исследовательской инициативы, не нашла поддержки у Президента и его команды. Однако она не была и отвергнута с порога. Фактически дела в основном касалось потребных затрат. Это дало повод НАСА для поисков путей снижения затрат на марсианскую экспедицию, которые продолжаются и поныне. Одним из них явился план, предложенный помощником администратора НАСА по исследованиям Майкла Гриффина в октябре 1992 года. Он явился эволюционным шагом между предложениями группы Т. Стаффорда и предложениями НАСА, озвученными в 1993 году, о которых будет сказано чуть позже.

В плане предлагается использование не только традиционных, но и альтернативных средств транспортировки типа того, который предложили Зубрин и Бэйкер для прямого полета на Марс. При этом в качестве ракеты-носителя предлагается развитие «Сатурна-5» с грузоподъемностью 200 тонн. События же согласно плану должны развиваться следующим образом:

1995 год — 180-суточная экспедиция с участием американских космонавтов на российской орбитальной станции «Мир»;

1996 год — доведение продолжительности полета шаттла до 90 суток;

1998 год — создание тяжелой ракеты-носителя грузоподъемностью 100 тонн;

1999-2002 годы — разворачивание лунной базы;

1999-2004 годы — 180 и 360-суточные экспедиции на американской орбитальной станции «Фридом»;

2002-2005 годы — продолжительное пребывание человека на Луне.

Забегая вперед, стоит отметить, что из этого списка выполнен лишь первый пункт: в 1996 году американка Шеннон Люсид провела 188 суток космонавтов на российском орбитальном комплексе «Мир». Параллельно с выполнением вышеуказанной программы с помощью автоматических межпланетных станций ведется выбор мест для высадки пилотируемых экспедиций на Марсе.

Для доставки грузов и пилотируемых кораблей к Марсу предлагается использовать, разработанные еще в 60-х годах ядерные ракетные двигатели «Нерва». Сама марсианская экспедиция начинается запуском в 2007 году трех тяжелых ракет-носителей, которые обеспечивают доставку на Марс двух марсианских жилых модуля и одного герметичного вездехода. Каждый жилой модуль напоминает описанный Зубриным и Бэйкером. На нижней палубе жилого модуля находятся шлюзовая камера с четырьмя скафандрами, командный пост и научная лаборатория. На верхней палубе расположены три двухместных каюты, туалет и камбуз.

Четвертый тяжелый носитель обеспечивает выведение на трассу перелета Земля-Марс марсианского посадочного корабля, который 22 августа 2008 года выходит на околомарсианскую орбиту.

19 ноября 2009 года пятым носителем выводится пилотируемый корабль с шестью членами экипажа, а шестым пуском выводится разгонный блок с ЯРД, который потребуется для схода с марсианской орбиты и возвращения на Землю. 18 мая 2010 года экипаж выводит свой корабль на орбиту вокруг Марса, где стыкуется с марсианским посадочным кораблем. Перейдя в него, космонавты совершают посадку на марсианской поверхности рядом с жилыми модулями и вездеходом, запущенными ранее. После посадки экипаж основывает жилой лагерь, связав все модули герметичными туннелями. В этом лагере космонавты проводят 520 земных суток.

К моменту окончания исследований разгонный блок с ЯРД выходит на орбиту вокруг Марса. Космонавты стартуют с поверхности Марса и стыкуются с орбитальным жилым модулем, который все это время летал в беспилотном режиме. Затем производится сближение и стыковка с разгонным блоком, который обеспечивает выведение корабля на трассу перелета Марс-Земля 20 октября 2011 года. Прямой вход в атмосферу Земли происходит 12 апреля 2012 года.

В тот момент, когда первая экспедиция близится к завершению, вторая экспедиция направляется к Марсу для проведения исследований в том же самом месте. К 2015 году три марсианских экспедиции создают постоянно обитаемую базу, и обеспечивают производство ракетного топлива из местных ресурсов.

Работы в рамках космической исследовательской инициативы завершились в 1993 году. Итоги были подведены 24 мая 1993 году на втором симпозиуме по исследованию Марса в Центре Эймса и 21 сентября 1993 года на конференции по космическим программам и технологиям в Хантсвилле. В обоих случаях одним из докладчиков был Майкл Дьюк, представлявший бюро исследовательских программ НАСА.

Основной идеей представленных докладов было продвижение по пути к Марсу через создание лунной базы. При этом элементы лунной станции могли бы быть использованы в качестве элементов марсианского экспедиционного комплекса и марсианской базы. Это позволило бы сократить затраты на обе программы. В частности, можно было бы использовать одинаковые тяжелые ракеты-носители для старта с Земли и однотипные ступени для старта с лунной и марсианской поверхности. Эта ракета-носитель способна вывести на околоземную орбиту полезный груз массой 240 тонн, 100 тонн на трассу перелета к Марсу и 60 тонн на его поверхность. В то же время сама марсианская экспедиция строится без участия лунной базы, практически без сборки комплекса на околоземной орбите и даже без стыковки на марсианской орбите. Фактически это сильно напоминает схему прямого полета на Марс, предложенную Робертом Зубриным. Кроме того, предполагается использование местных ресурсов уже при первых полетах на Марс.

Первое астрономическое «окно» для полета к Марсу открывается в сентябре 2007 года. Три тяжелых ракеты-носителя выводят три космических аппарата первой экспедиции, которые достигнут Марса в августе-сентябре 2008 года:

Ø корабль для возвращения экипажа к Земле с полным запасом топлива. С помощью аэродинамического торможения он выводится на марсианскую орбиту. В его состав входит двухэтажный жилой модуль массой 60-70 тонн и кислородно-метановый ракетный блок с двумя двигателями типа RL-10, который должен обеспечить старт экипажа с марсианской орбиты к Земле;

Ø беспилотный взлетно-посадочный корабль, который доставляет на поверхность Марса 40 тонн груза, включая герметичный вездеход, ядерный реактор и фабрику для производства топлива из местных ресурсов;

Ø жилой модуль, аналогичный орбитальному жилому модулю, снабженный небольшим ядерным реактором.

После посадки взлетно-посадочного корабля небольшая автономная тележка отвозит ядерный реактор на расстояние до 500 метров и укрывает его в кратере для защиты будущей экспедиции от радиации. От реактора к топливной фабрике протягиваются кабели. В течение года эта фабрика производит до 5,7 тонн метана и 20,8 тонн кислорода. Этого достаточно для обеспечения взлета экипажа с поверхности Марса и выхода его на марсианскую орбиту для стыковки с экспедиционным кораблем. Затем для обеспечения проживания на Марсе космонавтов в течение 600 дней фабрика вырабатывает 14,5 тонн воды, 2 тонны азота и 3 тонны кислорода.

После наработки достаточных запасов воздуха, воды и ракетного топлива, а также проверки состояния поверхностного жилого модуля начинается следующий этап экспедиции. Он начинается в октябре-ноябре 2009 года. В этот период стартуют с Земли еще три тяжелые ракеты-носители. Одна из них обеспечивает выведение посадочного корабля с экипажем из 6 человек. Другая — корабль для возвращения экипажа на Землю, дублирующий запущенный ранее. При штатном развитии событий этот корабль станет основным для экспедиции 2012 года. И, наконец, третья — взлетно-посадочный корабль с топливной фабрикой, также дублирующий запущенный ранее. И также при штатном развитии событий этот корабль станет обеспечит старт с поверхности Марса второй экспедиции 2012 года.

Для выведения всех перечисленных кораблей к марсу используется разгонная ступень с ЯРД. Полет к Марсу длится примерно 180 суток. Корабль с экипажем с помощью аэродинамического торможения выходит на эллиптическую орбиту вокруг Марса с высотой апоцентра 34000 км и перицентра 250 км, а затем уже с орбиту совершает посадку на его поверхность рядом с жилым модулем и топливной фабрикой, запущенных еще в 2007 году. Вскоре после этого два оставшихся корабля также подлетают к Марсу. Корабль для возвращения на Землю выходит на марсианскую орбиту, а взлетно-посадочный корабль совершает посадку на его поверхность вблизи от экипажа если на основном взлетно-посадочном корабле возникли неполадки. В противном случае он садится в другом районе Марса, но в пределах радиуса действия вездехода.

После посадки соединяют герметичными туннелями жилые модули своего корабля и доставленного ранее. При этом в одном из жилых модулей создается оранжерея для воспроизводства воздуха и пищи в дополнение к привезенным с Земли. В течение 600-дневного пребывания на марсе космонавты совершают несколько 10-дневных поездок на вездеходе с удалением от базы до 500 км. После завершения исследований космонавты в октябре 2011 году стартуют с поверхности Марса. Выйдя на орбиту, они стыкуются с орбитальным кораблем, ракетная ступень которого обеспечивает разгон комплекса к Земле. Перед подлетом к Земле космонавты переходят в капсулу и совершают прямой вход в атмосферу Земли с последующим снижением и посадкой на парашюте по типу «Аполлона».

Вторая марсианская экспедиция стартует в первом квартале 2012 года. Ее полет проходит по той же схеме, что и первой.

У этой схемы есть несомненное преимущество: отсутствует необходимость многомесячной сборки экспедиционного комплекса на околоземной орбите из модулей, весящих десятки и сотни тонн. Фактически требуется только одна стыковка на околомарсианской орбите. Однако, как говорится, имеются отдельные, но существенные недостатки. Во-первых, требуется обеспечить автоматическую посадку на поверхность Марса аппаратов, весящих десятки тонн. Во-вторых, необходимо развернуть на Марсе производство ракетного топлива без присутствия человека. В третьих, ракетный блок, обеспечивающий разгон корабля с марсианской орбиты к Земле должен в течение четырех лет находиться в условиях космического пространства при наличии в баках десятков тонн жидкого кислорода. Получается, что уйдя от одного недостатка, взамен получаем другие.

Впрочем, практически все проекты марсианской экспедиции основались на небольшом количестве идей, которые использовались в разных комбинациях и модификациях. Попытку вырваться из замкнутого круга предприняла исследовательская группы из Космического центра имени Джонсона, которую возглавлял астронавт-ветеран Фрэнлин Чанг-Диаз. В своей работе, законченной выпуском отчета в марте 1995 года, эта группа предложила для межпланетных полетов перспективный ракетный двигатель, в котором используется разогрев плазмы и ее удержание в магнитном поле. Фактически эти технологии заимствованы из исследований по управляемому термоядерному синтезу.

Работы по такому двигателю, названному VASIMR (магнитоплазменный ракетный двигатель), были начаты еще в начале 80-х годов. Его особенность заключается в том, что, регулируя скорость истечения плазмы, он может работать как в режиме большой тяги при сходе с орбиты и выходе на орбиту, так и в режиме малой тяги в ходе межпланетного перелета. При этом с уменьшением тяги увеличивается удельный импульс. Это позволяет использовать один и тот же двигатель и для медленных перелетов грузовых кораблей, и для быстрых перелетов пилотируемых кораблей, но с меньшей весовой отдачей.

Двигатель VASIMR состоит из установленных в ряд магнитных элементов. Первый элемент отвечает за введение и нагрев рабочего тела; центральный действует как ускоритель, отвечая за дальнейший разогрев плазмы; задний является магнитным соплом и преобразует энергию потока в тягу. Нейтральный газ (обычно водород) вводится в передний элемент, где ионизируется. Полученная плазма возбуждается с помощью коротковолнового электромагнитного излучения в центральном элементе. В результате явления циклотронного резонанса ионов плазма разогревается и, зажатая магнитным полем, истекает через хвостовой элемент (сопло). Управляя электромагнитным полем, можно менять скорость истечения струи, при этом обеспечивая оптимально эффективный удельный импульс двигателя.

Грузовой корабль, оснащенный двигателем VASIMR мог бы за 180 суток доставить груз к Марсу, при этом масса полезного груза составила бы 66% от массы корабля. Первый пилотируемый полет на Марс можно было совершить за 235 суток, из них 101 сутки пришлось бы на полет к Марсу, 30 суток на пребывание на его поверхности и 104 суток на полет обратно. При этом во время перелета половину пути двигатель работал бы на ускорение, а половину на торможение. Масса полезного груза во время такой скоростной экспедиции составила 2% от начальной массы корабля. Если же провести на Марсе 705 суток, ожидая благоприятный условий для полета к Земле, то даже при сокращении времени каждого перелета до 90 суток (общая продолжительность экспедиции — 885 суток) масса полезного груза на трассе Земля-Марс возрастает до 18%, а на трассе Марс-Земля до 14%. При использовании аэродинамического торможения относительная масса полезного груза еще более возрастает.

По оценке Ф. Чанг-Диаза уже в 2003 году можно было приступить к демонстрационным испытаниям двигателя VASIMR в космосе, используя солнечную энергоустановку мощностью до 100 кВт. В 2005 году в качестве энергоустановки можно было бы использовать ядерный реактор мощностью в 1 МВт. Для организации полета на Марс необходимо увеличить мощность ядерного реактора до 30 МВт (по прогнозу к 2010 году). Тогда запуск грузового корабля к Марсу с двигателем VASIMR мог бы состояться в 2016 году, а пилотируемого корабля — в 2018 году.

Ну что ж, возможно такой двигатель придаст новый импульс проектам межпланетных пилотируемых полетов и сделает их более реальными и менее затратными. Однако до начала демонстрационных полетов аппаратов с двигателем VASIMR делать какие-либо прогнозы преждевременно.

Пока же предпринимались попытки упростить полет к Марсу, за счет чего добиться снижения его стоимости. Одной из них оказался доклад, представленный Кентом Джустеном, Райаном Шефером и Стефеном Хоффманом на специальной конференции по аэродинамике, проходившей 4-7 августа 1997 года в Сан Вэлли (штат Айдахо). За точку отсчета был принят проект НАСА 1993года. По мнению докладчиков снижение стоимости зависит, в первую очередь, от снижения массы полезного груза, выводимого на околоземную орбиту.

Как уже говорилось, в проекте НАСА 1993 года для осуществления первой пилотируемой экспедиции на Марс с помощью четырех тяжелых ракет-носителей к Марсу запускались четыре корабля общей массой 378 тонн. Для их разгона к Марсу использовались ракетные ступени с ЯРД.

Для запуска марсианской экспедиции авторы доклада предлагали использовать ракеты-носители грузоподъемностью до 85 тонн, созданные на базе элементов МТКС «Спейс Шатлл». При этом для запуска первой экспедиции требуется запуск восьми таких ракет. При первых трех пусках обеспечивается выведение на околоземную орбиту трех разгонных блоков с ЯРД. Еще три ракеты выводят марсианские корабли, которые стыкуются каждый со своим разгонным блоком. Вес каждой такой сборки составляет около 175 тонн. После стыковки корабли разгоняются к Марсу. Следом за ними с Земли стартуют еще две ракеты, которые обеспечивают выведение на околоземную орбиту разгонного блока с ЯРД и марсианского посадочного корабля массой 63 тонны с экипажем. После сборки они также направляются к Марсу. Общая масса всех кораблей на трассе Земля-Марс составляет 303 тонны.

Уменьшение общей массы марсианского экспедиционного комплекса достигается за счет уменьшения диаметра с 10 до 7,5 метров пилотируемого посадочного модуля, грузовой посадочной ступени и аппарата для возвращения на Земля, входящего в состав марсианского орбитального корабля, широкого применения композиционных материалов, отказа от парашютной системы посадки на Марс, исключения излишней научной аппаратуры, уменьшения размера вездехода.

Общая длина корабля, конструкция которого является унифицированной и для пилотируемого посадочного модуля, и для грузового посадочного аппарата, и для марсианского орбитального корабля с аппаратом для возвращения на Землю составляет 12,75 метра. Каждый корабль имеет биконическую форму с аэродинамическим экраном. После посадки на Марс экипаж живет в надувном модуле типа «Трансхэб», проект которого рассматривался в качестве жилого модуля для Международной космической станции. Наличие надувного модуля «Трансхэб» в составе марсианской экспедиции позволяет сократить число запусков ракет-носителей, по крайней мере, на два. Кроме того, малый вес надувного модуля позволяет транспортировать по поверхности Марс, увеличивая тем самым возможный район исследования.

Другой попыткой улучшить проект НАСА 1993 года стало предложение сотрудников Исследовательского центра имени Льюиса (теперь Центр имени Джона Гленна) Леона Джеферта, Курта Хэка и Томаса Керслейка, озвученной на Международном форуме по космическим технологиям и их применению, проходившем с 31 января по 4 февраля 1999 года в Аьбукерке, штат Нью-Мексико. Они предложили для полета к Марсу использовать солнечную электрореактивную двигательную установку, что, в общем-то перекликалось с предложениями НПО «Энергия». Вместо четырех тяжелых ракет-носителей грузоподъемностью 240 тонн по проекту 1993 году для организации первой марсианской экспедиции потребуется запуск восьми ракет-носителей грузоподъемностью до 85 тонн, созданных на базе элементов МТКС «Спейс Шатлл».

Для сборки на орбите солнечной электрореактивной двигательной установки массой 123 тонны требуется запуск пяти ракет-носителей. Сюда входят и три небольшие ступени с ЖРД для ухода корабля с околоземной орбиты. Для выработки электроэнергии служат 16 панелей солнечных батарей общим размахом 195 метров. Это электричество питает стационарные плазменные двигатели, известные как двигатели с анодным слоем или двигатели Холла. Кстати, наибольшего прогресса в создании именно этого типа электрореактивных двигателей достигла Россия. В качестве топлива используется криптон. Более эффективный ксенон слишком редкий элемент на Земле.

Поскольку разгон с помощью электрореактивных двигателей занимает очень много времени, а сам разгон у Земли проходит в радиационных поясах, на первой стадии СЭРДУ в без экипажа доставляет две ракетные ступени с грузовыми посадочными кораблями на высокоэллиптическую промежуточную орбиту. Общая масса этой сборки составляет 150 тонн, мощность, вырабатываемая солнечными батареями, на начало полета составляет 1100 кВт. СЭРДУ требуется от 6 до 12 месяцев, чтобы самостоятельно вывести космический аппарат на трассу перелета к Марсу. Поэтому авторы выбрали комбинированную схему. После достижения апогее в 40000 км ракетные ступени с грузовыми кораблями отделяются от СЭРДУ. В перигее производится включение ЖРД разгонных блоков, после грузовые корабли отправляются к Марсу, а СЭРДУ своим ходом возвращается на низкую орбиту для последующего использования. Перелет грузовых кораблей к Марсу длится 6 месяцев.

На второй стадии СЭРДУ проводит такую же операцию с пилотируемым кораблем и еще одним разгонным блоком. Общая масса сборки без СЭРДУ составляет 109 тонн. К этому времени за счет радиации и других космических факторов мощность, вырабатываемая солнечными батареями, снизилась до 850 кВт. Вся раскрутка в радиационных поясах с помощью СЭРДУ проходит без экипажа. Он подсаживается в корабль непосредственно перед стартом к Марсу в апогее переходной орбиты. Его доставку обеспечивает небольшой корабль-такси. Разгон к Марсу аналогичен разгону грузовых кораблей, а СЭРДУ также возвращается на низкую орбиту. Дальнейший полет проходит по схеме, описанной К. Джустеном, Р. Шефером и С. Хоффманом.

Завершая обзор проектов марсианских экспедиций, появлявшихся в разное время в США (конечно же, не всех), стоит упомянуть и о еще одном проекте, который разработали в 1999 году студенты Калифорнийского технологического института (Калтех) Кристофер Хирата, Джейн Гринхэм, Натан Браун и Дерек Шэннон, которых консультировал сотрудник Лаборатории реактивного движения (JPL) Джеймса Бёрка. Их работа явилась вкладом Калтеха в процесс планирования исследований НАСА, проводимый университетами США. Студенческий проект построен на идее прямого полета на Марс, предложенного Зубриным. При этом используется максимальное количество отработанных решений и технологий и минимальное количество новых, а также политически чувствительных технологий типа ядерной энергии. Кроме того, в основу проекта положены максимальная безопасность экипажа и максимальная научная отдача.

Для реализации марсианской экспедиции авторы предложили создать целое семейство тяжелых ракет носителей «Кахира», так на арабском языке называется Марс. Первая экспедиция, запланированная на 2014 год, требует запуска шести тяжелых трехступенчатых ракет-носителей Q3041 со стартовой массой 2500 тонн, каждая из которых способна вывести на траекторию полета к Марсу груз массой 55 тонн, а также одной двухступенчатой ракеты Q1310, способной вывести на околоземную орбиту груз массой 70 тонн. При последующих экспедициях уже будут использоваться ракеты Q1010 грузоподъемностью 40 тонн. Все ракеты используют существующие ЖРД и твердотопливные ускорители. Так ракета Q1310 отличается от Q1010 наличием трех твердотопливных ускорителей «Кастор 120» на первой ступени. Разгонная ступень, с помощью которой корабль отправляется к Марсу, унифицирована с третьей ступенью ракеты Q3041 и со вторыми ступенями ракет Q1310 и Q1010.

Базовыми элементами марсианского экспедиционного комплекса являются корабля для возвращения экипажа и его производные, грузовой корабль и жилой модуль. Корабль для возвращения экипажа, рассчитанный на экипаж из пяти космонавтов, обеспечивает сближение и стыковку, аэродинамическое торможение в атмосфере Марса и Земли, посадку на Землю и Марс, а также взлет с поверхности Марса. Он представляет собой конус с небольшой цилиндрической носовой частью. Базовая конструкция с диаметром теплозащитного экрана 6,5 метров служит основой для спускаемого аппарата, марсианской взлетной ракеты и марсианского вездехода. При этом спускаемый аппарат весит 15,5 тонн, взлетная ракета 16 тонн, дублер возвращаемого корабля 11 тонн, а вездеход 19 тонн. Марсианский взлетный корабль имеет в своем составе две ракетные ступени и установку по производству ракетного топлива, а корабль для возвращения на Землю только одну ракетную ступень. Аналогично устройство и корабля-дублера, но на нем отсутствуют запасы продовольствия и система жизнеобеспечения замкнутого цикла.

Грузовой корабль обеспечивает доставку на Марс ядерной энергоустановки, научного оборудования и 10 тонн водорода для обеспечения работы установки по производству ракетного топлива. Посадочная платформа грузового корабля может перемещаться для доставки топлива на марсианский взлетный корабль.

Жилой модуль представляет собой цилиндр с закругленными торцами длиной и диаметром по 6,5 метров и массой 24,2 тонны. В его состав входят также 6 скафандров для выхода космонавтов на поверхность Марса и один открытый вездеход.

После старта с околоземной орбиты жилой модуль отделяется от разгонного блока, оставаясь связанным с ним 125-метровой алюминиевой фермой. Вращаясь вокруг общего центра масс со скоростью, эта конструкция позволяет создать для космонавтов силу тяжести равную земной.

Первая марсианская экспедиция начинается запуском 1 июля 2011 года ракеты-носителя Q3041 с беспилотным кораблем для возвращения на Землю. Он летит к Марсу по медленной, энергетически более выгодной траектории, поэтому прибывает к Марсу только 15 июля 2013 года и после аэродинамического торможения выходит на орбиту ожидания. 27 октября 2011 года такая же ракета выводит к Марсу грузовой корабль, но он прибывает раньше (24 августа 2012 года) и с помощью аэродинамического торможения выходит на орбиту, а затем совершает посадку на поверхность планеты. Грузовой корабль доставляет на Марс ядерный реактор и посадочный маяк. И наконец, 11 ноября 2011 года к Марсу запускается взлетный корабль без экипажа, который 7 сентября 2012 года совершает посадку около грузового корабля. Посадочная платформа грузового корабля подъезжает к взлетному корабля для подключения к ядерной энергоустановке. Получаемая от реактора электроэнергия позволяет запустить топливную фабрику, доставленную вместе с взлетным кораблем.

Уже после того, как выработано определенное количество топлива, 20 ноября 2013 года с Земли запускается марсианский взлетный корабль без экипажа для следующей экспедиции. Вскоре после этого запускается грузовой корабль для следующей экспедиции с вездеходом и запасом водорода, предназначенным для обеспечения работы топливной фабрики.

В начале января 2014 года завершается заполнение баков первой и второй ступеней взлетного корабля «местным» топливом (30 тонн метана и 106 тонн жидкого кислорода). А фабрика продолжает вырабатывать топливо для следующих экспедиций. Вскоре после этого ракета-носитель Q3041 выводит на орбиту жилой модуль с разгонным блоком. 11 января 2014 экипаж из пяти человек в возвращаемом корабле или командно-служебном модуле стартует на ракете Q1310. После стыковки вся связка с помощью разгонного блока выводится на траекторию полета к Марсу.

Уже на трассе Земля-Марс возвращаемый корабль отделяется от жилого модуля и летит в беспилотном режиме неподалеку на случай аварии жилого модуля. Если же она произойдет, то экипаж может в возвращаемом корабле, облетев Марс, вернуться на Землю через два года полета.

25 мая 2014 года космонавты прибывают к Марсу после 134 дней полета. Возвращаемый корабль пролетает мимо планеты, а жилой модуль с помощью аэродинамического торможения выходит на орбиту, а затем совершает посадку рядом со взлетным и грузовым кораблями.

4 июля 2016 года там же совершает посадку еще один грузовой корабль с вездеходом, который используется космонавтами для исследования удаленных областей планеты. 15 сентября 2016 года в том же районе садится еще один взлетный корабль, который предназначен для второй экспедиции, но может быть использован экипажем первой в случае аварии своего. После его посадки к нему перемещается топливная фабрика, и начинается заполнение топливом его баков.

25 декабря 2015 года беспилотный возвращаемый корабль с помощью аэродинамического торможения выходит на орбиту Земли для его последующего использования второй экспедицией. Первая экспедиция стартует с марсианской поверхности 27 января 2016 года. Выйдя на орбиту они стыкуются с орбитальным кораблем, после чего вся экспедиция стартует к Земле. При этом до самого подлета к Земле в составе экспедиции остаются и жилой модуль взлетного корабля, и жилой модуль орбитального корабля. Наличие в составе обоих кораблей аэродинамического тормозного экрана позволяет экипажу на любом из них выйти на орбиту Земли без посадки на ее поверхность. Эти же корабли после восстановления могут быть использованы для последующих экспедиций.

В общем-то, идеи, заложенные в проекте студентов Калтеха, встречались и у других. Но, может быть, именно им из-за своей молодости удастся осуществить свою мечту — полет человека на Марс.

Пока же на пути всех заинтересованных в разработке марсианской экспедиции непреодолимым препятствием встают финансовые проблемы. В предыдущей главе уже рассказывалось о полете человека на Луну, проходившее под флагом соревнования двух социальных систем и вылившееся в космическую гонку между СССР и США. Стремление опередить потенциального противника приводило к неоправданным тратам, зато цель была достигнута. В настоящее время ни одна страна, даже США, не будет тратить колоссальные деньги на столь грандиозный технический проект. Соперничество не только в космосе, но и в других сферах человеческой деятельности, постепенно превращается в сотрудничество. Ярким примером тому является Международная космическая станция. Этот поворот не мог не отразиться и на проектах марсианских экспедиций.

С 14 по 16 сентября 1998 года в Институте космических исследований Российской Академии наук в Москве состоялось международное совещание под названием «Экспедиция к Марсу», организованное РКК «Энергия», ИКИ РАН, а также Планетарным обществом США и его исполнительным директором Луисом Фридманом. На совещании были представлены проекты марсианской экспедиции РКК «Энергия» Космического центра НАСА имени Джонсона, а также Исследовательского центра имени М.В. Келдыша.

От РКК «Энергия» проект марсианского экспедиционного комплекса представил Леонид Александрович Горшков, много лет возглавляющий это направление на предприятии. В принципе, этот проект явился дальнейшим развитием проекта 1989 года. Тем не менее, были и отличия. Первое, что бросается в глаза, это — наличие одного ромбовидного каркаса с солнечными батареями со стороной 400 метров вместо двух ромбовидных каркасов со стороной по 200 метров. Точно в центре ромба расположен солнечный буксир, соединенный с жилым модулем и марсианским посадочным аппаратом. В качестве электроракетного двигателя солнечного буксира используются сборки из двигателей с анодным слоем разработки ЦНИИМАШ. Масса солнечного буксира составляет 210-250 тонн, из которых — 160 тонн рабочего тела (ксенон).

Основой марсианского экспедиционного корабля является цилиндрический жилой (орбитальный) модуль массой 80 тонн. Он включает в себя радиационное убежище с каютами членов экипажа из 4 человек, командный пост, шлюзовую камеру и стыковочный узел. Для уменьшения запасов продуктов питания в жилом модуле имеется оранжерея для выращивания различных овощей. Она же является элементом частично замкнутой системы жизнеобеспечения.

Еще одним элементом экспедиционного комплекса является марсианский двухместный посадочный корабль массой 60 тонн, в состав которого входит и взлетная ракета массой 25 тонн. Было рассмотрено несколько вариантов МПК с аэродинамическим качеством 0,3-0,5; 0,5-1,0 и 1,0-1,5, однако на совещании был представлен вариант марсианского посадочного корабля, напоминающий вариант из аванпроекта 1969 года.

Общая масса марсианского экспедиционного комплекса составляет около 400 тонн. Для сборки его на орбите потребовалось бы 5 ракет-носителей «Энергия». Впрочем, Л.А. Горшков отметил, что к моменту начала реализации марсианской экспедиции вряд ли удастся возобновить производство ракет «Энергия» и придется создавать новую ракету-носитель тяжелого класса.

Сборка марсианского комплекса выполняется автономно, без использования в качестве базы той или иной орбитальной станции. Первым на орбиту высотой 500 км выводится жилой модуль, на который транспортными кораблями доставляются сменные экипажи сборки и испытаний. В течение нескольких месяцев последовательно запускаются элементы солнечного буксира, последним доставляется марсианский посадочный аппарат. Экипажи сборки и испытаний развертывают батареи солнечного буксира и проводят испытания комплекса, а затем прибывает экипаж марсианской экспедиции из четырех человек.

Разгон с орбиты ИСЗ по спиральной траектории до отлетной скорости выполняется с помощью ЭРДУ в течение примерно трех месяцев. В течение 20 суток, когда комплекс проходит через радиационные пояса, экипаж укрывается в радиационном убежище. Для выхода на орбиту Марса, схода с нее и возвращения на орбиту Земли также используется солнечный буксир. После выхода на околомарсианскую орбиту два человека из экипажа, используя МПК, совершают посадку на поверхность Марса, где проводят исследования в течение 7-30 суток.

Подготовку и реализацию марсианской экспедиции предполагалось провести в три этапа. На первой, в 1999-2005 годах, на базе станции «Мир» и российского сегмента МКС отрабатываются использование электрореактивных двигателей (проекты «Модуль-М», «Модуль-М2» и «Марс-Модуль». Причем «Модуль-М» представляет собой грузовой корабль «Прогресс М» с установленными на нем электрореактивными двигателями с анодным слоем, а «Марс-Модуль» — масштабный прототип пилотируемого марсианского корабля.

На втором этапе, в 2010-2012 годах, проводится генеральная репетиция марсианской экспедиции в беспилотном варианте. Служебный (орбитальный) модуль не включается в состав комплекса — он отрабатывается в пилотируемом режиме на орбите ИСЗ. Вместо него к Марсу отправляется второй посадочный аппарат. Первый посадочный аппарат заберет образцы марсианского грунта и вернет их на Землю. Второй вместо взлетной ракеты будет нести полезную нагрузку, в качестве которой рассматривается комплект из десяти марсоходов массой по 1,5-2 тонны с большим радиусом действия. Они могли бы пройти по разным маршрутам и выполнить огромный объем научных исследований.

На третьем этапе реализуется первая пилотируемая экспедиция, старт которой может быть осуществлен в 2015 году, а длительность составит два года. Если в ее задачи включено развертывание марсианской базы, длительность работы экипажа на поверхности Марса составит от 7 до 30 суток. Если на этапе беспилотных исследований выяснится, что такая база (или радиационное убежище) необходимо, ее оборудование может быть доставлено одновременно с марсоходами, а первая пилотируемая экспедиция продлится дольше.

Надо сказать, что у проекта, предложенного РКК «Энергия», довольно много достоинств. Он хорошо проработан. Технические идеи и решения, заложенные в проект, доступны уже сегодня, а многие из них прошли проверку в космосе и, в частности, на борту орбитального комплекса «Мир». Кроме того, максимальная продолжительность человека в космосе доведена до 14,5 месяцев (Валерий Поляков). Пожалуй, единственным недостатком проекта является необходимость длительного пребывания космонавтов в радиационных поясах Земли на пути к Марсу и обратно. Поэтому в РКК «Энергия» рассматривается и вариант посадки спускаемого аппарата с экипажем на Землю с подлетной траектории.

НАСА было представлено двумя докладами. В одном из них Луис Фридман изложил план и задачи беспилотных пусков к Марсу, которые бы подготовили полет человека на Марс. С проектом пилотируемого полета выступил руководитель Отдела исследований Космического центра имени Джонсона Даглас Кук. В качестве основных отличий проекта НАСА были производство топлива на Марсе из местных ресурсов, использование аэродинамического торможения для выхода на орбиту и применение надувных жилых отсеков. Правда, новшеством это можно было назвать весьма условно, поскольку все это кочевало из проекта в проект на протяжении последнего десятилетия. Тем не менее, по оценкам специалистов НАСА использование ЭРД дает снижение массы на 55%, аэродинамическое торможение — на 40-45%, использование местных ресурсов — на 21-25%. Вместе взятые эти три решения сокращают массу комплекса на 68% по сравнению с вариантом с ЖРД на всех ступенях. Надувные конструкции дают 25-процентное снижение массы жилых модулей. Замкнутый цикл жизнеобеспечения также дает экономию в 25%. Однако для реализации пилотируемой экспедиции с такими техническими решениями требуется огромный объем предварительных испытаний, которые предполагается провести в пусках к Марсу автоматических станций.

Для реализации марсианской экспедиции по проекту НАСА необходимо создание тяжелой ракеты-носителя грузоподъемностью 80 тонн, получившей название «Магнум». Ее основу составляет подвесной топливный бак шаттла с тремя ЖРД SSME и два возвращаемых жидкостных стартовых ускорителя, которые предполагается разработать взамен твердотопливных. Необычным же в ней является головной обтекатель, который предполагается использовать в качестве аэродинамического экрана (его еще назвали «санками») для вывода модулей на марсианскую орбиту и посадки на поверхность планеты.

Для разгона пилотируемого корабля к Марсу также используется солнечный буксир многоразового использования с ЭРД. Однако в отличии от проекта РКК «Энергия» сам буксир до Марса не долетает. Он обеспечивает в течение 9-12 месяцев перевод марсианского корабля с низкой на высокую эллиптическую околоземную орбиту, после чего возвращается обратно. Во избежание длительного нахождения экипажа в радиационных поясах он подсаживается в экспедиционный корабль уже на эллиптической орбите, куда его доставляет транспортный корабль. Для разгона к Марсу в перицентре орбиты включается ЖРД самого корабля. Основу солнечного буксира составляют веероподобные конструкции солнечных батарей максимальным размахом 185 метров, общей площадью 7100 м² и выходной электрической мощностью 800 кВт.

По одной из схем, предложенной НАСА, при первом запуске в 2016 году к Марсу отправляются корабль для полета к Земле и ракетный блок для увода его от Марса. С помощью аэродинамического торможения они выходят на околомарсианскую эллиптическую орбиту ожидания с периодом равным одним марсианским суткам (сол). Одновременно комплекс в составе взлетной ракеты, установки для производства компонентов топлива, научной аппаратуры и ядерного источника питания садится на поверхность с подлетной траектории. Вторым пуском в 2018 году выводится к Марсу жилой модуль с экипажем, который с помощью аэродинамического торможения выходит на марсианскую орбиту, а затем совершает посадку на поверхность планеты. После проведения исследований и выработки необходимого количества топлива из местных ресурсов космонавты стартуют с поверхности и стыкуются с орбитальным кораблем. Далее этот корабль выводится с помощью ракетного блока с ЖРД на трассу перелета Марс-Земля. Также с помощью аэродинамического торможения корабль переводится с пролетной траектории на околоземную орбиту, откуда космонавтов забирает шаттл.

В качестве жилого модуля марсианской экспедиции НАСА предложило использовать надувной модуль типа «Трансхэб», проект которого одно время рассматривался для использования на МКС. В сложенном состоянии он весит всего лишь 11,8 тонны, и его можно вывести на орбиту в грузовом отсеке шаттла. После развертывания надувной модуль имеет высоту 12,2 метра, а диаметр — 8,2 метра. Такие размеры модуля позволяют без проблем сделать его трехэтажным и разместить на нем отдельные каюты для шести членов экипажа и даже большую кают-компанию с обеденным столом на 12 персон.

Как уже отмечалось, такой подход НАСА к реализации марсианской экспедиции достаточно перспективен, однако для первого пилотируемого полета на Марс в нем слишком много новых технологий, возможность использования которых еще требует подтверждения.

Кроме вышеупомянутых проектов с отдельным докладом выступил Виталий Семенов из Исследовательского центра имени М.В. Келдыша. В нем был представлен проект марсианской экспедиции, проработка которого ведется в созданном под эгидой Минатома России Международном научно-техническом центре с участием специалистов Центра Льюиса НАСА, компании «Рокетдайн» и CNES. Работа в такой серьезной компании не могла не принести положительных результатов.

Поначалу за основу был взят проект марсианского комплекса с ЯРД, разработанный в конце 80-х годов совместно Курчатовским институтом и НИИТП (ныне Исследовательский центр имени М.В. Келдыша). В качестве ядерных ракетных двигателей предлагалось использовать связку из четырех РД-0410 с суммарной тягой 80 тонн, отдельные элементы которого уже прошли испытания. Этот двигатель мог работать в двух режимах. Его можно было использовать и как ракетный двигатель с удельным импульсом 927 секунд, и как ядерную энергоустановку с тепловой мощностью 1200 МВт и электрической мощностью от 50 до 200 кВт. При такой вырабатываемой мощности необходимо было иметь радиаторы площадью 600 м². Для защиты экипажа из 5 человек от излучения ядерного реактора сам корабль окружен баками с жидким водородом.

Марсианский экспедиционный комплекс по проекту Курчатовского института и Исследовательского центра имени М.В. Келдыша (НИИТП) от 1994 года состоит из двигательной установки — четыре ЯРД РД-0410, радиатора для сброса тепла, шести баков с жидким водородом длиной по 36,5 метров (четыре бака диаметром 6 метров для разгона к Марсу и два бака диаметром по 5 метров для выхода на орбиту Марса и схода с нее), жилого модуля типа базового блока станции «Мир» длиной 33 метра и диаметром 5,5 метров с несколькими стыковочными узлами и радиационным убежищем, марсианского посадочного корабля длиной 13 метров и диаметром 3,8 метра, а также аппарата для возвращения на Землю, аналогичного по форме МПК. Стартовая масса комплекса составляет 800 тонн, из которых 400 тонн — топливо. Общая длина комплекса — 84 метра. Продолжительность всей экспедиции составляет 460 суток.

Однако для международного сообщества необходимость использования ядерных двигателей связано с возможностью радиационного загрязнения окружающей среды. Именно поэтому и в нашей стране, и за рубежом предпочитают пока для межпланетных перелетов использовать экологически чистые двигатели, например, солнечные энергодвигательные установки. В конечном итоге, в проекте Международного научно-технического центра специалисты остановились на том же. Через три года в январе 2001 года в Голландии состоялась защита аванпроекта марсианской экспедиции, состоящего из 13 томов.

Проектом предусматривается первый пилотируемый полет на Марс в 2014-2016 годах. При этом сначала к Марсу отправляется грузовой корабль массой 143 тонны, а через 9 месяцев после него — пилотируемый корабль массой 585 тонн с экипажем из 6 человек. Разгон грузового корабля производится с помощью электрореактивных двигателей (общая площадь солнечных батарей 60 тысяч квадратных метров), и время его полета до Марса составляет 474 суток. Во избежание воздействия радиационных поясов на космонавтов пилотируемый корабль разгоняется с помощью ЖРД, поэтому его перелет длится 191 сутки. В результате они прибывают к Марсу почти одновременно.

Высота марсианской орбиты грузового корабля составляет 400 км, а пилотируемого корабля — от 1000 до 20000 км. После прибытия трое космонавтов (пилот и двое ученых — биолог и геолог) на космическом такси перелетают на грузовой корабль, а командир, бортинженер и врач остаются на орбите. В составе грузового корабля находятся два посадочных корабля длиной по 22 метра. При этом первый из них совершает автоматическую посадку на поверхность Марса, а следом за ним на другом космонавты сами садятся на поверхность рядом с первым. В отличие от большинства предыдущих проектов посадочная конфигурация горизонтальная как у бокового блока «А» ракеты-носителя «Энергия». Впрочем, на заре проекта «Аполлон» предлагалась аналогичная конфигурация для лунного посадочного модуля. Каждый из них имеет в своем составе взлетную ракету и герметичный вездеход, который одновременно является лабораторно-жилым модулем. Это повышает надежность экспедиции в случае аварии одного из посадочных кораблей.

После окончания исследований в течение месяца космонавты стартуют с поверхности Марса и стыкуются с орбитальным кораблем. Оставшийся на поверхности взлетно-посадочный корабль в случае его исправности будет использован второй пилотируемой экспедицией.

Обратный путь космонавтов будет дольше и займет 390 суток. Таким образом, вся пилотируемая экспедиция без учета полета грузового корабля продлиться 615 суток.

Для сборки марсианских кораблей их модули предлагается выводить на околоземную орбиту не тяжелыми ракетами класса «Сатурн-5» или «Энергия» грузоподъемностью более 100 тонн, которые слишком дороги и вряд ли будут востребованы для других программ. Их можно заменить носителями более легкого класса, например: «Энергия-М» грузоподъемностью 35-40 тонн, «Ангара-4В» грузоподъемностью 35 тонн или даже «Ариан-5», способный вывести на низкую орбиту груз массой около 20 тонн. Так для сборки пятимодульного грузового корабля массой 143 тонны потребуется запуск в течение 3-4 месяцев пяти носителей такого класса, что вполне реально. Для сборки пилотируемого корабля массой 585 тонн потребуется больше времени и не менее 15 пусков. Для одной страны это, может быть, и много, но с учетом международной кооперации и участия в проекте России, США и Европы такой график вполне по силам.

Как мне кажется, такой проект символичен. Участие в нем специалистов разных стран показывает путь, который может привести к реальному полету человека на Марс уже в ближайшем будущем. Сейчас трудно сказать, когда произойдет это событие, но уже ясно, что это будет международная экспедиция с участием многих государств.

Хотя РКК «Энергия» принимает активное участие в проекте марсианской экспедиции Международного научно-технического центра, ее специалисты под руководством Ю.П. Семенова и Л.А. Горшкова продолжают собственные проработки. В принципе, нынешний проект продолжает линию РКК «Энергия», проводимую в течение десятилетий. Однако в 1999 году в него были внесены некоторые изменения. Во-первых, вернулись к прежней конструкции солнечных батарей, то есть вместо одной большой две поменьше. Во-вторых, к одному посадочному кораблю был добавлен грузовой аналогичной конструкции. И, наконец, изменилась форма самого посадочного аппарата. Начав с фарообразного посадочного аппарата с аэродинамическим щитком-зонтиком, через несущий корпус пришли к дискообразному посадочному аппарату, напоминающему летающую тарелку.

Сам межпланетный экспедиционный комплекс, начальная масса которого составляет около 600 тонн, состоит из следующих основных частей:

Ø межпланетного орбитального корабля, в котором живет и работает экипаж из 6 человек в течение всей экспедиции, и в котором размещена вся основная аппаратура;

Ø электрореактивной двигательной установки тягой 30 кг с солнечными батареями мощностью 15 МВт в качестве источника энергии, обеспечивающей перелет от Земли к Марсу и обратно;

Ø посадочного корабля массой 70 тонн со взлетным модулем, на котором часть экипажа садится на планету и возвращается на основную часть комплекса.

Орбитальный корабль по форме напоминает базовый блок орбитального комплекса «Мир», однако значительно больше его. Масса корабля составляет 70 тонн, его максимальный диаметр — 6,2 метра, а минимальный — 2,5 метра. В зоне максимального диаметра расположены два жилых отсека, два переходных отсека, агрегатный отсек, тренажерно-медицинский отсек, бытовой и исследовательский отсеки. В средней зоне, чей диаметр составляет 4,1 метра расположен рабочий отсек, а в зоне малого диаметра барокамера и шлюзовой отсек. Общий объем гермоотсеков составляет 410 м³. Как и на базовом блоке «Мира» на орбитальном корабле в районе зоны среднего диаметра установлены две панели солнечных батарей мощностью 30 кВт. Так же, как и на базовом блоке «Мира» на орбитальном корабле имеется шесть стыковочных узлов, из которых два осевых. Но в отличие от «Мира» здесь боковые стыковочные узлы размещены на корпусе большого диаметра.

Как уже говорилось, для взлетно-посадочного корабля выбрана форма диска диаметром около 24 метров. Собственно говоря, диск является лишь оболочкой, которая защищает взлетно-посадочный корабль на этапах выведения на околоземную орбиту, а также при входе в атмосферу Марса. Перед посадкой эта оболочка сбрасывается, а сама посадка совершается с помощью двигателей. Внутри диска расположены двухступенчатая взлетная ракета, лабораторно-жилой модуль и герметичный вездеход. Стартовая масса ВПК составляет 70 тонн, его масса перед сходом с орбиты Марса — 62 тонны, на поверхности — 40 тонн. Масса взлетного модуля составляет 22 тонны, а масса взлетной кабины — 4,3 тонны. Время пребывания космонавтов на поверхности Марса составляет от 30 до 60 суток.

После сборки и проверки экспедиционного комплекса на орбите место экипажа сборщиков занимает основной экипаж. Поскольку тягу создают электрореактивные двигатели малой тяги разгон происходит по спирали и длится до выхода из сферы притяжения Земли 3 месяца. Перелет к Марсу длится 8 месяцев, причем почти весь этот участок продолжают работать ЭРД. При подлете к сфере притяжения Марса происходит скрутка по спирали для выхода на околомарсианскую орбиту. После окончания исследования Марса полет к Земле происходит в обратной последовательности, только вместо 8 месяцев сам обратный перелет занимает 7 месяцев.

После выхода на околоземную орбиту экипаж экспедиционного комплекса возвращается на Землю на обычном транспортном корабле. Использование электрореактивных двигателей и солнечных батарей позволяет сделать марсианский корабль многоразовым, что позволяет расширить программу летной отработки и существенно снизить стоимость программы освоения Марса. Сам марсианский корабль после возвращения на орбиту Земли можно использовать как орбитальную станцию или орбитальный завод для производства энергоемкой продукции. Кроме того, он же может быть использован для полетов на Луну или снова на Марс. Правда, при этом нужно будет дозаправить его топливом и заменить пленочные солнечные батареи из-за их деградации под воздействием космической радиации.

Несмотря на то, что работа непосредственно над проектом марсианской экспедиции ведется исключительно на бумажном уровне, а в российском бюджете нет даже намека на полет человека к Марсу, многие технические решения, которые предполагается использовать, уже опробованы, или это будет сделано в ближайшие годы. Достаточно будет отметить доведение продолжительности пребывания человека в условиях невесомости до почти полутора лет, развертывание на борту орбитального комплекса «Мир» больших ферменных конструкций типа «Рапана», «Софора», а также радиотелескопа КРТ-10 и рефлектора. Кроме того, прошли испытания в условиях космического пространства электрореактивные двигатели типа ДАС-55 и тонкопленочные покрытия в экспериментах «Знамя», правда, без фотопреобразователей. Впрочем, на внешней поверхности орбитальной станции «Мир» в октябре 1998 года было проведено экспонирование тонкопленочной солнечной батареи с аморфным кремнием (толщина 20 мкм).Уже есть серьезные наработки по системам жизнеобеспечения «с замкнутым циклом» по кислороду и воде. Накоплен большой опыт по стыковкам на орбите космических аппаратов, в том числе в беспилотном режиме, по работе космонавтов в открытом космосе и по выведению на околоземную орбиту тяжелых грузов массой порядка 100 тонн с помощью ракетных систем типа «Сатурн-5», «Энергия» и «Спейс Шаттл».

На ближайшие годы планируется создание серии модулей прообразов марсианских кораблей, доставляемых на орбитальную станцию грузовыми кораблями «Прогресс». Первый экспериментальный аппарат «Модуль-М» массой 225 кг планируется доставить на МКС в составе корабля «Прогресс», после чего экипаж при выходе в открытый космос выполнит сборку аппарата и отвод его от станции. Аппарат с помощью маршевых электрореактивных двигателей ДАС38 тягой 3,5 грамма при удельном импульсе 2100 секунд осуществит подъем орбиты до 1200 км. Во время этого полета будут проведены исследования по влиянию на аппаратуру длительной работы электрореактивных двигателей.

Следующий аппарат «Модуль М2» массой 960 кг планируется направить в точку Лагранжа L1 (Н = 1,5 млн. км). На нем будут установлены ЭРД ДАС55. Наряду с отработкой принципиальных проблем полета межпланетного корабля, этот аппарат планируется использовать для предупреждения о магнитных бурях на Земле, вызванных солнечной активностью.

И, наконец, «Марс-модуль» массой 2600 кг планируется направить к Марсу для проведения его исследования. На нем будут установлены те же самые ЭРД ДАС100, которые предполагается установить на пилотируемом марсианском корабле. Тяга одного модуля ДАС100 составляет 30 грамм при удельном импульсе 4000 секунд. Он будет первым аппаратом, который одновременно с отработкой межпланетного корабля будет предназначен для исследования Марса с помощью доставляемой на нем аппаратуры дистанционного зондирования и спускаемых аппаратов с необходимым оборудованием. При этом обеспечивается длительность функционирования аппаратуры на орбите Марса более двух лет. При необходимости этот аппарат способен вернуться на околоземную орбиту. С помощью «Марс-модуля» возможно решение следующих задач:

Ø исследование климата, поверхности и внутреннего строения Марса;

Ø глобальная фотосъемка поверхности Марса;

Ø дистанционное зондирование Марса.

Основная особенность серии аппаратов для отработки межпланетного комплекса — доставка их на МКС в составе кораблей «Прогресс» с последующей их сборкой силами экипажа станции. Реализация этих планов связана со стабильным финансированием, а с этим в нашей не очень. Впрочем, в этой ситуации возможен выход лишь с привлечением широкой международной кооперации как это произошло при создании Международной космической станции. В этом случае можно распределить нагрузку на несколько высокоразвитых стран, включая США, Японию, Канаду и страны Европы. Многое здесь будет зависеть от политической воли лидеров этих стран. Тогда соображения финансового порядка отойдут на второй план. Правда, такое вряд ли произойдет до окончания строительства Международной космической станции, то есть до 2006 года. Но к этому времени необходимо подготовить детально проработанный и реалистичный проект марсианской экспедиции. Что ж, до 2006 года осталось времени не так много. Будем ждать.

Итак, на протяжении всей главы рассматривались многочисленные проекты полета человека на Марс. Что ж, такой интерес к Марсу вполне объясним, поскольку после Луны это самый достижимый объект в космосе. Это касается и его удаленности от Земли, и условий, с которыми столкнутся космонавты на его поверхности. Правда, Венера находится к Земле несколько ближе, и полет к ней гораздо проще чем к Марсу. Одно время Венера в произведениях фантастов занимала не меньшее место. Достаточно вспомнить «Венериану» Эдгара Берроуза, «Астронавтов» Станислава Лема или «Страну багровых туч» братьев Стругацких. Однако условия на поверхности этой планеты таковы, что вряд ли когда-нибудь нога человека коснется ее. По-видимому, в обозримом будущем Венеру будут исследовать только роботы.

Полеты к малым планетам или астероидам типа Церера, Паллада, Веста сравнимы с полетами к Марсу, а точнее — к Фобосу или Деймосу. Ведь посадка на эти небесные тела с малой силой тяжести требует небольших затрат, а значит и масса полезного груза будет меньше чем при полетах к Марсу. Затруднение могут вызвать слабая изученность рельефа астероидов и большая удаленность их от Земли и Солнца. Последнее обстоятельство вызывает необходимость увеличения площади солнечных батарей в случае применения солнечной электродвигательной установки. Но задача эта решаема.

Гораздо сложнее обстоит дело с внешними планетами Солнечной системы. Правда, до сих пор неизвестно, есть ли у планет-гигантов твердая поверхность? Зато у их спутников она определенно есть, и многие из них вызывают неподдельный интерес ученых-планетологов, например: спутники Юпитера Ио, Европа, Ганимед и Каллисто; спутник Сатурна Титан; спутник Нептуна Тритон и другие. В этом ряду и самая дальняя планета Солнечной системы Плутон со своим спутником Хароном. Очевидно, что из-за своей удаленности от Солнца полет к ним с помощью солнечной электродвигательной установки невозможен. Хотя сами электрореактивные двигатели могли бы использоваться, но для них нужен другой источник энергоснабжения. Первое, что приходит в голову, это — ядерные энергоустановки. Тем более, что опыт использования их в космосе есть. Так, в частности, на советских космических аппаратах «Плазма-А» ядерная энергоустановка «Топаз-1» обеспечивала энергией не только бортовую аппаратуру, но и электрические плазменные двигатели, использовавшиеся как для проведения маневров на орбите, так и для ориентации спутника.

Конечно, для полетов к дальним планетам на борту пилотируемого корабля потребуется установить ядерный реактор значительно большей мощности, но это уже дело техники. Главное, что за счет высокого удельного импульса можно при приемлемой стартовой массе экспедиционного комплекса обеспечить полет, скажем, к Юпитеру и обратно. Замена электрореактивных двигателей на ядерные ракетные двигатели с твердофазной реакторной зоной, имеющих большую тягу, но в 3-5 раз меньший удельный импульс, уменьшит время пролета через радиационные пояса, но резко увеличит стартовую массу межпланетного комплекса на околоземной орбите. Даже использование ЯРД с газофазным реактором, создание которого с точки зрения сегодняшнего дня весьма проблематично, не даст больших преимуществ по сравнению с ЭЯРД, поскольку их удельные импульсы сопоставимы.

Казалось бы, вот он универсальный двигатель для полетов в пределах солнечной системы. Но, к сожалению, законы небесной механики неумолимы. Полеты к планетам с минимальными энергетическими затратами возможны лишь по гомановским траекториям, при этом чем дальше планета, тем, естественно, дольше длится экспедиция. И если к Марсу полет по такой траектории в оба конца составляет от 2,5 до 3 лет, то уже к Юпитеру экспедиция продлится 6 лет, к Сатурну 13 лет, к Урану 33 года, к Нептуну 27 лет, а к Плутону целых 92 года. Так долго не живут. Конечно, по дороге можно было бы использовать гравитационный маневр в поле тяготения попутных планет-гигантов. Но такое встречается редко, поэтому гравитационные маневры используются лишь автоматическими межпланетными станциями для полета в одну сторону, например, «Вояджер-1,2» и «Кассини».

Но кроме гомановских возможны также полеты и по параболическим траекториям, когда скорость близка к третьей космической, то есть 16,6 км/с. В этом случае продолжительность межпланетных экспедиций резко снижается. Так, например, продолжительность полета на Юпитер и обратно будет длится всего лишь 2,8 года, к Сатурну — 5,8 года, к Урану — около 14 лет, к Нептуну — 27 лет, а к Плутону — аж 39 лет. Разумеется, это тоже не сахар, но все ж таки получше. Однако полет по параболическим траекториям требует большой суммарной характеристической скорости, а, следовательно, и больших затрат топлива. ЯРД с твердофазным реактором не годится из-за малого удельного импульса, а использование ЭРД потребует слишком длительного разгона по спирали до третьей космической скорости и затем торможения. Применение газофазного ЯРД позволило бы совместить достоинства твердофазного ЯРД (большая тяга) и ЭРД (высокий удельный импульс). Но, как уже говорилось, до реализации идеи создания газофазного ЯРД еще очень далеко.

Возможно, окажется весьма плодотворной идея магнитоплазменного ракетного двигателя VASIMR, о котором уже рассказывалось в этой главе. В нем происходит разогрев плазмы и создание с ее помощью реактивной тяги. Причем по утверждению разработчиков этот двигатель может работать в режиме большой и малой тяг. Для обеспечения его работы энергией служит ядерная энергоустановка. В принципе, по такому же принципу работает и термоядерный реактор. В нем также происходит разогрев и удержание плазмы для обеспечения управляемого термоядерного синтеза. Если же выделяемая энергия при этом превысит потребляемую, то от ядерного реактора можно будет отказаться и получится термоядерный двигатель. Впрочем, устойчивый термоядерный синтез не получен пока даже в наземных экспериментальных установках, что уж говорить тогда о его использовании для полетов в космос.

Можно вспомнить и еще одну идею, упоминавшуюся в этой главе, — импульсный ядерный двигатель в проекте «Орион». В нем тягу космического корабля создавали взрывы ядерных зарядов. Сама идея достаточна реалистичная с точки зрения технологий сегодняшнего дня. Однако само накопление большого количества атомных бомб, предназначенных для полетов в космос, их транспортировка на орбиту представляет несомненную угрозу для всех живущих на Земле. Поэтому скорее будет уничтожено все ядерное оружие на Земле, чем политики примут решение об использовании его в космических полетах.

Вот и получается, что на сегодняшний день можно уверенно строить планы полетов лишь к Луне и Марсу, в крайнем случае, к Юпитеру. Все остальное пока недоступно. В таких условиях говорить об освоении человеком просторов Солнечной системы и уж тем более о заселении планет преждевременно. А как все это красиво выглядит в фантастических романах. Но неужели мы обречены сидеть десятилетиями или даже столетиями в ожидании революционного прорыва, который позволил бы нам осваивать далекие планеты. Впрочем, отдельные достаточно сумасшедшие идеи иногда появляются и сейчас.

Одна из них принадлежит киевскому исследователю Николаю Петровичу Разумному («Российская газета» от 6 сентября 1996 года). Под его руководством российские и украинские специалисты в течение 15 лет разрабатывали принципиально новый тип двигателя. В результате родился проект межпланетного корабля «РУСС». Он имеет форму «летающей тарелки» диаметром 270 метров и высотой 60 метров, а его грузоподъемность по расчетам должна составить 10 миллионов тонн!!! Главное в этом корабле, разумеется, двигатель. Для каждого этапа полета корабля существует свое топливо, в которое входит в общей сложности 40 металлических элементов. Для каждого типа топлива и свой тип двигателя. Сердце каждого двигателя — «улитка», сложная спираль, где и происходит расщепление элементов. Но продукты распада топлива не рассеиваются в пространстве. Они собираются и синтезируются в первоначальное состояние.

Корпус «РУСС» имеет два корпуса — один в другом. И в межкорпусном пространстве, в туннелях 14-километровой длины, спиралью обволакивающих звездолет, происходит синтез отработанного вещества — превращение его снова в полноценное топливо для двигательных установок. Каждая установка состоит из восьми секций, в которых превращаются в энергию по пять элементов в разных сочетаниях. В первых двух секциях главные элементы — барий и магний. Назначение этих секций — создать высокую температуру для запуска процессов в остальных шести. И если в первых двух секциях работает молекулярная физика, то в остальных — физика элементарных частиц.

К сожалению, нет подробного описания как работы самого двигателя, так и физико-химических процессов, лежащих в основе этого двигателя. Возможно, перед нами еще один «вечный двигатель» и нам остается уповать только на инопланетян, которые прилетят и подарят нам описание идеального ракетного двигателя. Впрочем, по утверждению некоторых журналистов, пишущих о НЛО, в сверхсекретной «зоне 51» в Грум-Лэйк (штат Невада) американские специалисты изучают одну из потерпевших аварию «летающих тарелок». Она якобы прилетела из звездной системы Дзета Ретикули, расположенной на расстоянии 30 световых лет от Солнца. Принцип работы двигателя «летающей тарелки» земным специалистам непонятен, однако известно, что в нем используется трансурановый элемент 115, а также искривление пространства и времени («Совершенно секретно» №5, 1999).

Можно ли верить таким сообщениям? Я думаю, в такой же степени как и сообщениям о катастрофе «летающей тарелки» в Розуэлле в 1947 году. Но если в этом что-то есть, и нас посетили пришельцы из других миров, то сразу возникает вопрос: а нам-то как долететь до звезд? Ясно, что все рассмотренные выше двигатели для этой цели непригодны. Для полетов к звездам нужны скорости близкие к скорости света, то есть 300 000 км/с, а для всех известных двигателей в том числе перспективных скорость истечения струи не превышает 150 км/с. Пропагандируемый же в научно-популярных брошюрах фотонный двигатель кажется такой же фантастикой, как транспортация или полет через гиперпространство со сверхсветовой скоростью. Ведь, как известно из тех же брошюр, в фотонной ракете для создания тяги используется реакция аннигиляции вещества и антивещества. Эту идею предложил еще в 1946 году американский физик И. Эккерт. Сразу возникает несколько вопросов. Где взять столько антивещества, если в обозримом пространстве оно даже не встречается? Как его хранить, если вся ракета сделана из вещества? И как защититься от мощного светового излучения, возникающего при аннигиляции, способного мгновенно испарить любой жаропрочный материал?

Ни на один из этих вопросов наука пока не дала ответа. Поэтому полеты к звездам сегодня являются прерогативой писателей-фантастов, для которых прыжок через гиперпространство в другую галактику обыденное явление. На долю науки остаются лишь робкие попытки достичь хотя бы ближайших к нам звезд. О проекте ученых Британского межпланетного общества «Дедал» я уже немного рассказывал в этой главе. Этот двухступенчатый межзвездный зонд колоссальных размеров (высота его 200 метров) предназначен для полета к звезде Бернарда, дальность до которой составляет около 15 световых лет. Основу «Дедала» составляет импульсный термоядерный двигатель. В качестве топлива используется изотоп водорода дейтерий и гелий-3, добытые в атмосфере Юпитера, причем первая ступень содержит 46000 тонн топлива, а вторая — 4000 тонны. Сборка зонда также осуществляется на орбите Юпитера. Активный участок длится 4 года, за которые зонд разгоняется до 12% от скорости света и преодолевает расстояние в 0,21 светового года. Оставшееся до звезды Бернарда расстояние «Дедал» покрывает за 46 лет.

Очевидно, что по многим параметрам этот проект просто неподъемен. Чего стоит только стартовая масса зонда в 50000 тонн, да еще собираемого на орбите Юпитера. Для решения такой задачи нужно как минимум свободно перемещаться в пределах Солнечной системы, а сегодня по орбите Юпитера кружит только один автоматический зонд «Галилей», масса которого не превышает одной тонны. Да и продолжительность экспедиции в 50 лет в одну сторону делает ее неприменимой для пилотируемых полетов.

Несколько иной вариант звездолета с импульсным термоядерным двигателем предложили ученые Института астрономии Российской Академии наук Александр Багров и Михаил Смирнов («Известия» от 17 апреля 1993 года). По их мнению в качестве отражателя частиц можно использовать мощное магнитное поле, создаваемое сверхпроводящим тор-генератором, имеющим форму бублика. Такой звездолет при стартовой массе 1110 тонн, из которых 960 тонн топлива, мог бы разогнаться до скорости 10000 км/с с последующим торможением у цели. Правда, это составляет всего лишь 3% от скорости света, поэтому полет даже к ближайшей звезде Проксима Центавра займет 120 лет. Однако в пределах Солнечной системы даже при скорости 1000 км/с полет до Плутона и обратно занял бы всего 4 месяца, а это уже делает достижимыми самые удаленные ее уголки.

Одним словом, полеты к другим звездам или галактикам — дело настолько далекого будущего, что вообще сомневаешься, а возможны ли они. Пока о них можно только мечтать. Впрочем, если будут обнаружены внеземные цивилизации, то скорее всего будут найдены способы получения информации о других мирах без совершения космических полетов к звездам. А на долю человека останется покорение планет Солнечной системы с целью освоения местных ресурсов.

далее