«Ломоносов» №6 — 2004 г

— Правда ли, что проект межпланетного корабля был готов еще до того, как в космос стартовал Юрий Га­гарин?

— Первый проект корабля для экс­педиции на Марс корпорация «Энер­гия» разработала еще в 1960 году. С тех пор мы занимались им непрерыв­но. Постоянно совершенствовали, уточняли концепцию, меняли решения. И продвинулись достаточно далеко. Конечно, сейчас проект 1960 года вы­глядит несколько амбициозным. Но то­гда мы думали, что человек полетит на Марс гораздо раньше. И многого про­сто не знали. Например, сначала ученые предполагали, что марсиан­ская атмосфера плотнее. А мы в расчете на это планировали отправить к поверхности планеты целых пять спускаемых аппаратов. По проекту они выстраивались в «поезд», который должен был путе­шествовать по Марсу от полюса до полюса. Предполагалось, что в экспедиции будет участвовать даже разведывательный самолет. Уже потом выяснилось, что он не сможет летать в разреженной атмо­сфере Марса, плотность которой у поверхности равна плотности ат­мосферы Земли на высоте тридцать километров. Следующий про­ект — 1969 года — был проработан более детально, практически все его принципиальные решения справедливы и сейчас.

С самого начала, еще в проекте 1960 года, предлагалось ис­пользовать для межпланетного перелета так называемые электроре­активные двигатели. С тех пор мы не раз убеждались в правильно­сти этого решения.

— Чем не устраивают современные ракетные двигатели — жидкостно-реактивные?

— Сначала мы исходили просто из того, что электрореактивные двигатели гораздо экономичнее. Как работает любой ракетный дви­гатель? Из его сопел истекает «рабочее тело»: газ, разгоняющий ко­рабль. У современных ракет таким разгоняющим телом является вы­сокотемпературный продукт соединения окислителя и горючего. В электрореактивных двигателях тягу создает ионизированный газ криптон, его разгоняет электрическое поле. Можно повысить ско­рость истечения газа почти в двадцать раз по сравнению с жидкостно-реактивными двигателями. Чем выше скорость истечения, тем меньше рабочего тела нужно, чтобы толкать корабль в пространст­ве. Соответственно можно сократить запасы топлива. Вес корабля с жидкостно-реактивным двигателем, летящего к Марсу, составил бы около 1500 тонн, а корабль с электрореактивным двигателем «потя­нул» бы лишь на 400-500 тонн. Вот это сначала было для нас са­мым важным преимуществом.

— Чтобы создавать то самое разгоняющее по­ле, необходима электроэнергия. Каким образом вы предполагали «добывать» ее в космосе?

— В тех проектах, разработанных до 1988 года, в качестве источ­ника энергии мы планировали использовать ядерный реактор. Это ка­залось нам простым, естественным: ведь энергии нужно очень много. В 1960 году было решено использовать реактор мощностью семь ме­гаватт. В 1969 году, когда после переработки проекта стало ясно, что вес корабля будет больше, чем предполагалось, мы увеличили мощ­ность реактора до пятнадцати мегаватт. Однако в 1988 году, когда был достигнут большой прогресс в создании пленочных солнечных батарей из аморфного кремния, мы решили перейти к использованию солнечной энергии.

— Экологически чистый корабль?

— Не только. Корабль без ядерного реактора удобнее для многоразового использования. Вернись он на Землю с реактором, к нему и не подойти было бы сразу нельзя, он весь светился бы радиоактивностью. Но главное преимущество электрореактивных двигателей с солнечными батареями, которое, кстати, мы сами оценили не сразу, в том, что они дают очень большой резерв надежности. Если двигатель один, то его отказ — катастрофа.

А теперь представьте, что можно создать корабль, имеющий множество двигательных установок, совершенно независимых друг друга. Отказ одной, двух, трех из них не повлияет на решение задач полета и безопасность экипажа. Можно создавать целые пачки двигателей, работающих одновременно. Но ведь много маленьких ядерных реакторов не поставишь на корабль, правда? А вот солнечные батареи можно разделить на модули. Так в нашем «марсианском» проекте появилось новшество — после 1988 года на корабле бы предусмотрено более сотни автономных электрореактивных двигателей, «питающихся» от двух огромных полотнищ солнечных батарей каждое размером с футбольное поле.

Последнее по порядку, но не по важности преимущество двигателей этого типа — относительно невысокая стоимость. Ведь для их отработки не нужно создавать очень дорогие и опасные стенды. представляете — мощнейший ядерный двигатель с радиоактивной струей, которую надо изолировать, дезактивировать. Электрореактивные двигатели таких проблем не создают.

В электрореактивных двигателях тягу создает ионизированный газ криптон, его разгоняет электрическое поле.

Американцы, которые до сих пор не отказались от идеи использовать для межпланетного корабля ядерный двигатель, оценивают сегодня свой проект более чем в сто миллиардов долларов. Стоимость нашего проекта гораздо скромнее — четырнадцать миллиардов долларов. И это при том, что в первые годы работы над проектом вообще не нужны крупные вложения. Начать можно, даже не строя полноразмерный корабль.

— Проверяли ли вы технические решения для марсианской экспедиции на станции «Мир»?

— Да, постоянно. Разворачиваемые фермы «Софора», «Рапана», которые мы там устанавливали, — прообразы тех самых ферм, которые будут нужны для размещения на них солнечных батарей. Проблема заключалась в том, чтобы конструкции, сделанные на Земле и доставленные на орбиту в сложенном виде, «развернулись» в космосе правильно, без люфтов. В ферме «Софора», например, для этого был применен эффект памяти формы. Есть некоторые сплавы, которые при нагревании принимают первоначальную форму, как бы их не сгибали и деформировали до этого. А системы жизнеобеспечения замкнутого цикла, которые мы отрабатывали на «Мире». Такие системы в бортовом исполнении пока есть только у нас. Система автоматической стыковки космических кораблей тоже на сегодняшний день разработана только в России.

Корабль с посадочными тарелками	Лет сорок назад на Марс хотели посадить «поезд»	Старт взлетного модуля

При подготовке к межпланетному перелету, когда корабль весом несколько сотен тонн придется собирать на орбите, без этой системы не обойтись. Сделано и отработано очень многое. В 1991 году мы даже планировали отправить на «Мир» маленький прототип «марсианского» корабля — так называемый «модуль М» с солнечными батареями, электрореактивными двигателями и научной аппаратурой, исследующей влияние этих двигателей на оборудование. К сожалению, «Мир» пришлось потопить, и эксперимент не состоялся. Но думаю, что в дальнейшем такие маленькие модули могли бы возить к Луне, Марсу, Венере французскую, аме­риканскую, японскую, китайскую аппаратуру — могли бы стать чем-то вроде маленьких «Протонов». Никаких конкретных договорен­ностей пока нет. Но можно предположить, что такие полеты способны были бы в определенной степени окупить первоначаль­ные расходы на проект.

— Получается, что Россия более чем за сорок лет уже хорошо подготовилась к «марсианскому» проекту?

— Я бы даже сказал, что она готова к нему в большей степени, чем другие страны. Конечно, полет человека на другую планету обязатель­но будет международным. Но кто лучше нас сделает корабль для пе­релета по межпланетной траектории? Я бы хотел уйти от спортивного подхода к этой проблеме. В конце концов, для человечества неважно, кто именно здесь будет первым. Но Россия на этом пути должна сде­лать то, что она действительно умеет делать.

— Дело за малым: найти для «марсианского» проекта четырнадцать миллиардов долларов.

— Но ведь эти деньги уйдут не в космос. Они будут потрачены на укрепление потенциала нашего государства. Наша страна не может стать сырьевым придатком чужой промышленности. Вернее, стать-то может, но не должна. Нам, как воздух, нужно развитие промышлен­ности, использующей передовые технологии.

И в этом смысле технологический уровень космической области не может не влиять на развитие других отраслей. Я не очень верю ут­верждениям НАСА о том, что на каждый доллар, вложенный в программу «Аполлон», США получили два доллара за счет внедрения но­вых технологий. Но то, что крупные космические программы оказывают мощное влияние на развитие страны, которая их реализу­ет, несомненно. Думаю, что Россия с помощью «марсианского» про­екта тоже могла бы решить некоторые из своих проблем: создать новые рабочие места, противодействовать «утечке мозгов». Я не вижу другой программы, где было бы востребовано такое разнообразие научных специальностей: физиков, биологов, медиков, химиков, математиков, кибернетиков и многих, многих других.

— Все ли детали проекта можно отработать околоземной орбите?

— Что касается конструкции самого космического корабля, то да. В ней для нас нет ничего особенно сложного. По существу, это тот наш модуль «Звезда», который сегодня используют на Международной космической станции, только в три раза больше. Конечно, надо учитывать, что корабль проведет два года в космосе без возможном поставок с Земли. Поэтому уровень надежности всех его систем должен быть повышенным. Но мы, в общем, научились делать такие вещи. Например, в корабле будет использоваться система жизнеобеспечения замкнутого цикла. На тот случай, если она выйдет из строя мы возьмем запасы воды и электролизную установку — вода послужит одновременно источником кислорода. Емкости с запасной водой мы расположим таким образом, что они станут для космонавтов еще и дополнительной защитой от космической радиации. И такое дубли­рование, часто многократное, будет применено во всех системах.

— Во время орбитальных полетов мы не сталкивались с пробле­мой радиации. Вы заметили, что космические станции никогда не поднимаются выше 450 км над поверхностью Земли? Они летают внутри радиационных поясов планеты, которые, кстати, защищают от космических лучей и нас с вами. В межпланетном корабле предусмотрено радиационное убежище, в котором космонавты будут спать, проводить большую часть свободного времени и скрываться во время вспышек на Солнце.

Что касается других реальных опасностей, то они достаточно обычны и для орбитальных полетов. При межпланетном перелете с этим дело будет обстоять не хуже и не лучше. Я имею в ви­ду опасности разгерметизации и пожара. Источник разгерметиза­ции может быть внешний — это метеориты. Для защиты от них бор­та корабля закрывают специальными алюминиевыми щитами на небольшом расстоянии от обшивки. Для метеорита любая прегра­да годится. Он ударяется об нее, и вся его энергия уходит на то, чтобы испарить эту защиту в месте соударения. А борта корабля достигает уже струя газа. Подобная система стоит на МКС, будет применена и на межпланетном корабле. В любом случае при раз­герметизации космонавты смогут изолировать отсек с последую­щим ремонтом.

Что касается пожара, то открытого пламени здесь точно быть не может. Все материалы для кабины корабля подбирают по специаль­ному списку — из тех, что не поддерживают горение. Так что реаль­ную опасность представляет прежде всего выделение вредных про­дуктов горения в атмосферу отсека. Такие пожары были у нас практически на каждой станции. Мы разработали целый арсенал средств борьбы с ними. В первую очередь это, конечно, датчики, способные «унюхать» малейший намек на дым. Но так же, как и с другими системами корабля, мы строим здесь многие «линии обо­роны», чтобы сделать полет безопасным.

— Значит, вы способны аргументированно, с расчетами на руках доказать, что в кабину ва­шего межпланетного корабля можно посадить человека с гарантией того, что он вернется?

— В части полета к Марсу и обратно — конечно. Существует, од­нако, менее надежная часть программы, предусматривать участие в которой человека на первом этапе не нужно. Я имею в виду посадку на Марс спускаемого аппарата и взлет с его поверхности. Здесь простым дублированием функций проблему надежности не решить.

Момент посадки — самый ответственный и очень опасный уча­сток. Здесь мало возможностей для резервирования, ведь десять двигателей на спускаемый аппарат не поставишь. И даже если по­ставишь, не успеешь переключить: все проходит очень быстро. Нужна отработка самого процесса. Причем нужно отработать по­садку не только в земной атмосфере, но и около Марса. Ну нельзя сажать человека на аппарат, который, хоть работает хорошо, еще никогда на Марс не садился.

Нам удалось частично решить проблему и исключить самый не­надежный этап посадки — спуск на парашюте. Во время полета спу­скаемого аппарата в плотных слоях атмосферы в основном будет производиться торможение корпусом. Для этого нужна специаль­ная форма аппарата, например плоская тарелка. Непосредственно перед посадкой на поверхность Марса оставшаяся скорость будет погашена ракетными двигателями.

Полет человека на другую планету обязатель­но будет международным. Но кто лучше нас сделает корабль для пе­релета по межпланетной траектории?

— Можно назвать главные опасности, угрожа­ющие кораблю при межпланетном перелете?

Однако космонавта в спускаемом аппарате все равно не будет. Во всяком случае, в первый раз. Он останется на корабле, но на пла­нете будет присутствовать виртуально. Там будут действовать его «глаза» и «руки»: роботы. Я считаю, что это правильно. С точки зре­ния науки не имеет большого значения, смотрит человек на поверх­ность планеты через стекло скафандра или через монитор. Конечно, с Земли непосредственно управлять процессом исследования плане­ты нельзя, из-за большого расстояния сигнал запаздывает на не­сколько десятков минут. А с орбиты Марса это делать можно. Я, как инженер, не вижу такой задачи человека, которую в этом случае не мог бы выполнить автомат.

— Но вы ведь не будете отрицать: первый шаг человека по поверхности Марса имеет еще и большое эмоциональное значение.

— Не спорю, человек должен ступить на Марс. Когда-нибудь это обязательно произойдет. Освоение соседней планеты в любом случае нужно. Процесс этот длинный, долгий. Но техническая возможность для того, чтобы его начать, у нас есть уже сейчас.