8.1. Первая попытка «возвращения на Луну» (1987 г.)С 1972 года, когда была осуществлена шестая успешная пилотируемая экспедиция на Луну, завершившая программу «Apollo», планы создания обитаемой базы на Луне постоянно оставались в поле зрения NASA и компаний, разрабатывавших космическую технику. Сначала эти планы являлись частью обширной программы «Apollo Application», но эта программа была сокращена до трех экспедиций на ОКС «Skylab», и до новых полетов к Луне дело не дошло. Затем все ресурсы были перенацелены на создание многоразового транспортного КК «Space Shuttle», и лунный вопрос удалось на некоторое время оживить лишь в конце 1980-х годов, но при этом на первое место была все-таки поставлена задача создания американской долговременной орбитальной станции.
В 1987 году Национальный совет по космосу США подготовил рекомендации о том, чтобы следующей национальной задачей после орбитальной станции определить создание обитаемой базы на Луне. Ориентировочная программа создания лунной станции, представленная в мае 1987 года руководству NASA, выглядела следующим образом:
- 1994 год. Запуск АМС «LPO1» для исследования Луны с полярной орбиты.
- 1996 год. Запуск на Луну АМС для сбора образцов грунта и доставки их на Землю.
- 1997-1999 годы. Доставка на Луну нескольких луноходов для детальной разведки.
- 2000-2005 годы. Отправка на Луну ежегодно по два пилотируемых КК для начала развертывания лунной базы.
- 2005 год. Создание на Луне первого завода по получению кислорода из лунных пород.
- 2005-2010 годы. Отправка на Луну ежегодно по четыре пилотируемых КК.
1 Lunar Polar Orbiter - лунный полярный спутник (англ.).
Одной из компаний США был предложен проект лунного модуля, в котором на Луну могут быть доставлены шесть космонавтов. Модуль выводится на орбиту ИСЗ в грузовом отсеке МТКК Space Shuttle. На орбите модуль стыкуется с разгонным блоком, который доставляет модуль к Луне. Посадка осуществляется с помощью собственной ДУ модуля, которая включает несколько кислородно-водородных ЖРД фирмы Rocketdyne (рис. 1.298). В дальнейшем модуль используется в качестве жилого помещения лунной базы.
В 1989 году Президент США Джордж Буш-отец выступил с призывом осуществления пилотируемой экспедиции на Марс до 2019 года. Первым этапом должно было стать «Возвращение США на Луну». Эта программа Буша-старшего впоследствии получила название «Инициатива исследования космоса» (Space Exploration Initiative, SEI).
Уже в середине 1989 года NASA представила несколько проектов лунной базы первого этапа (рис.1.299). Было принято, что первоначально база может состоять только из посадочного аппарата и жилого модуля.
Выполняя директиву Президента, специалисты NASA в 1989 году подготовили несколько вариантов программы планомерного создания базы на Луне и осуществления пилотируемой экспедиции на Марс, которые приводятся ниже в табличном виде. Программа получила название HEI1.
Согласно первому (A) варианту стратегии, высадка экспедиции на Луну должна была быть осуществлена в 2001 году. Начиная с 2002 года должно быть обеспечено непрерывное пребывание сменяющихся экипажей на Луне, а к 2012 году на Луне должна быть развернута постоянно действующая база. Эта база должна использоваться как центр для наращивания возможностей, необходимых для полета на Марс.
Вариант B нацелен на самый ранний срок экспедиции на Марс - в 2011 году. Вариант С направлен на организацию Производства кислорода на Луне в 2005 году. Вариант D аналогичен варианту A, но сроки выполнения этапов сдвигаются на 2-3 года.
Вариант E предполагает меньшие масштабы деятельности на Луне, а длительная экспедиция на Марс (пребывание на Марсе 600 суток) предусматривается в 2027 году.
Разработчики стратегии не приводили стоимостных оценок каждого варианта стратегии, но уточняли, что реализуемость программы в значительной степени будет зависеть от сроков создания орбитальной станции «Freedom», которая в планах NASA является приоритетной.
Ниже приведены иллюстрации, подготовленные NASA к проекту полномасштабной лунной базы.
1 Human Exploration Initiative - Инициатива исследований с участием человека (англ.).
8.1.2. Предложение Ливерморской лаборатории (1990 г.)В 1990 году группа ученых из Ливерморской национальной лаборатории предложила альтернативный проект создания лунной базы и осуществления полета на Марс. План, предложенный Ливерморской лабораторией и названный авторами «Great Exploration» («Великое исследование), опирался на использование существующих технологий и должен был обойтись существенно дешевле программы NASA. Так, один из авторов ливерморского проекта Л.Вуд утверждал, что базы на Луне и на Марсе могут быть созданы к 2000 году при сумме затрат около 10 млрд. долларов, в то время как выполнение программы NASA обойдется в 400 млрд. долларов.
Основные пункты программы «Great Exploration»:
1. Все необходимые грузы доставляются на орбиту ИСЗ существующими РН «Titan 4» и «Delta». На орбите грузы комплектуются в сборки массой 50-70 т. Доставка груза на Луну осуществляется лунным КК, оборудованным кислородно-водородными двигателями RL-10. На Луну могут быть доставлены: ракетный аппарат для исследования Луны, возвращаемый на Землю модуль с запасом топлива 10 т, два лунохода, модуль-оранжерея, запасы продовольствия, воды и воздуха сроком на 10 лет из расчета проживания четырех человек.
2. Расчет расхода топлива при доставке груза массой 70 т на Луну приведен в табл. 1.50.
3. Научные исследования откладываются на более поздний период. Лунная обсерватория на первом этапе не создается. Не проводится предварительное картографирование, а также не запускаются АМС для доставки образцов грунта на Землю.
4. На низкой околоземной орбите создается ОКС из надувных блоков. Также из надувных блоков собираются конструкции лунной и марсианской баз. Материал надувных оболочек - кевлар, используемый для изготовления скафандров. По предложению разработчиков, надувные модули имеют диаметр 5 м и длину 15 м, двойные внешние стенки и металлические торцевые перегородки. В конструкции предусмотрена многослойная изоляция и защита от метеоритов. Орбитальная станция должна быть собрана из семи таких модулей, развернутых вокруг трубчатого сердечника. Масса каждого модуля не более 1 т. Лунная база собирается также из семи модулей. Для защиты от излучения база на Луне засыпается грунтом. Первый полет на Луну по этой программе мог бы быть выполнен в 1994 году.
5. Начало строительства базы на Марсе планировалось на 1996 год. На первом этапе на орбиту ИСЗ должен быть выведен марсианский КК, вмещающий полезный груз массой 70 т. Для заправки топливных баков КК на орбиту необходимо доставить 265 т топлива. В начале 1997 года КК должен был бы стартовать к Марсу. Перелет должен был занять 305 суток. Марсианский КК должен был состоять из орбитального и посадочного модулей. Орбитальный остается на околомарсианской орбите, а посадочный модуль высаживается на Марс, где экипаж приступает к развертыванию базы из четырех модулей, аналогичных использованных в лунной базе.В составе оборудования предполагалось доставить на Марс установку для добычи кислорода из двуокиси углерода, содержащейся в марсианской атмосфере, научные приборы, марсоходы, ракетный аппарат для исследования Марса. Доставленная система жизнеобеспечения должна была дать экипажу возможность пребывания на Марсе в течение 399 суток. Завершение экспедиции планировалось на конец 1999 года. На Землю должно было быть доставлено 450 кг марсианского грунта.
8.1.3. Подведение итогов
Для рассмотрения предложений по программе исследований Луны и Марса была создана группа из 27 человек во главе с бывшим космонавтом США Томасом Стаффордом. Группа в течение года рассмотрела свыше 2 500 проектов и предложений и 11.06.91 г. представила вице-Президенту США Д. Куэйлу доклад, в котором были определены четыре основных направления исследования Луны и Марса:
1. Исследование Луны и Марса в научных целях. Первая высадка на Луну в 2003 году. Начиная с 2005 года - испытания на Луне и в окололунном пространстве технических средств, необходимых для полетов на Марс.
2. Создание на Луне постоянно действующей базы с техническими средствами обеспечения полетов на Марс.
3. В 2014 году полет на Марс пилотируемого КК с экипажем из шести человек.
4. Использование Луны как базы для создания средств для передачи солнечной энергии и доставки других ресурсов на Землю, а также создание автономной базы на Марсе в 2016 году.
Общим требованием для всех направлений было создание РН, обеспечивающей выведение на орбиту ИСЗ грузов массой до 250 т. Рекомендовалось также отказаться от использования ОКС в качестве промежуточного сборочного узла при отправке КК к Марсу и возвращении от Марса.
В 1991 году Конгрессу США были представлены расчеты стоимости лунно-марсианской программы NASA: только лишь создание базы на Луне обойдется налогоплательщикам США в 100 млрд. долларов, на всю же программу на период 1991-2025 г.г. потребуется 541 млрд. долларов. Решение Конгресса было однозначно: не финансировать столь дорогостоящий проект.