оборудования для развертывания постоянной базы. При этих транспортных операциях предполагается широко использовать орбитальную станцию и космические аппараты, запускаемые с ее борта с помощью межорбитальных буксиров.
Первый завод по добыче кислорода из лунных пород может быть введен в строй к 2005 году. Жилые помещения базы частично или полностью буду/ зарыты в лунный грунт, чтобы предохранить будущих жителей от губительного космического излучения.
Завершение строительства намечается на 2005–2010 годы. В этот период будут осуществляться четыре пилотируемых полета в год. Всего на программу намечено потратить 80 млрд. долларов — сумму, сопоставимую со стоимостью программы «Аполлон».
После этого начнется второй этап экспедиции. Сначала на Марс будут отправлены несколько грузовых кораблей, а затем — ориентировочно в 2019 году — там высадится первая экспедиция землян.
Таковы планы американцев. Ну, а что думают по этому поводу советские специалисты? В 1989 году в нашей стране тоже была обнародована предварительная программа изучения Марса, состоящая из нескольких этапов и рассчитанная на период до 2015 года.
Первый этап — в рамках программы «Марс-94» — предусматривает запуск в 1994 году одной-двух межпланетных станций, каждая из которых будет состоять из орбитального блока (искусственного спутника Марса), одного-двух аэростатов, пары пенетраторов — устройств для изучения механических свойств грунта и проникновения в глубь приповерхностного слоя, и 2–6 малых посадочных зондов, способных выполнять роль метеомаяков. Не исключается вариант, когда на поверхность Марса будет доставлена и станция среднего размера, которая позволит более тщательно изучить не только свойства грунта, но и внутреннее строение планеты
С орбитального блока тем временем будет осуществлена высококачественная телевизионная съемка обширной географической зоны Марса, составлена тепловая карта поверхности. Также по трассе полета методами инфракрасной и гамма-спектрометрии, радиолокационного зондирования будет изучаться структура поверхности Марса.
Уникальным элементом этой программы является запуск аэростатов. Конструкция их задумывается таким образом, что ночью за счет низкой температуры аэростаты, будут самопроизвольно опускаться на поверхность планеты, а днем при нагревании оболочки солнечными лучами снова взлетать. При наличии ветров, которые на Марсе отнюдь не редкость, воздушный шар может за несколько часов совершать путешествия в сотни километров. При этом компактная телекамера будет фиксировать окружающие ландшафты и через ретранслятор на орбите переправит на Землю снимки, на которых будут видны детали размером с ладонь. Не исключено, что один из таких снимков и раскроет нам тайну марсианского «сфинкса».
Второй этап программы намечен на период 1996–1998 годов. Главная задача — послать на Планету бурь самоходные аппараты — марсоходы, а на Землю привезти образцы марсианского грунта.
Каждый из марсоходов будет обладать своей собственной, автономной системой передвижения. Ведь с Земли управлять машиной, как это делали с луноходами, будет уже невозможно — радиосигнал с Марса до Земли идет около 10 минут, за это время марсоход успеет проехать достаточно большое расстояние. Так что тактические решения — с какой
стороны объехать препятствие на пути? — кибер-водитель будет принимать самостоятельно.
Дальность же пробега марсохода должна составить несколько сотен километров. Источники питания для электромоторов — солнечные батареи с высоким КПД или изотопные термоэлектрогенераторы.
Двигаясь вперед, марсоход будет осуществлять панорамную телесъемку, сбор образцов породы, которые затем будут доставлены на возвращаемый модуль. На марсоходе будет смонтирован комплекс оборудования для исследования погодных и климатических условий в различных районах планеты.
Транспортировка на Землю вещества небесного объекта, отстоящего от нашей планеты на десятки миллионов километров, — задача непростая. По-видимому, она потребует запуска двух межпланетных станций. Одна из них выйдет на орбиту искусственного спутника Марса, а вторая — опустится на поверхность Марса. Эта станция будет иметь взлетную ступень, которая после заполнения ее контейнера марсианским грунтом взлетит и состыкуется с дежурящей на орбите станцией. Контейнер будет переправлен в возвращаемый модуль, и тот стартует по направлению к Земле.
По карантинным соображениям (помните историю с «Викингами»?) модуль этот будет перехвачен в окрестностях нашей планеты. Посылка с Марса пройдет карантин, обследование на орбитальной станции на предмет наличия вредных для землян микроорганизмов. И лишь после этого марсианский грунт поступит в распоряжение земных лабораторий.
Наконец, третий этап, запланированный на начало следующего века, своей основной целью будет иметь отработку пилотируемого полета на Марс и его осуществление. Задача эта, в свою очередь, может быть разбита на несколько стадий, поэтому рассмотрим их подробнее.
На чем поедем? Академик В. Глушко и член-корреспондент АН СССР Ю. Семенов в 1988 году предложили такой вариант экспедиции к Марсу.
Межпланетный корабль, по их мнению, должен состоять из трех основных частей: двигательной установки для полета по межпланетной траектории; жилого блока, где экипаж работает в течение всего полета (здесь же размещаются системы жизнеобеспечения и основная аппаратура управления полетом); и наконец, — посадочного аппарата, в котором экипаж спускается на поверхность Марса и возвращается на орбиту спутника Марса к межпланетному кораблю.
Межпланетный корабль специалисты предлагали собирать на околоземной Орбите из отдельных частей, которые бы доставлялись с Земли ракетами-носителями например, такими мощными, как «Энергия». После проверки работоспособности всех систем и агрегатов корабли экспедиции стартуют к Марсу. В состав экипажа из 4–6 человек могут войти представители разных стран — участников подготовки экспедиции.
С помощью собственной двигательной установки корабль разгоняется и с околоземной орбиты переходит на околосолнечную, пересекающую орбиту Марса. Время полета к Красной планете — несколько месяцев. В точке пересечения траектории полета с орбитой Марса корабль меняет курс и становится спутником Красной планеты.
Посадка межпланетного корабля на поверхность Марса — достаточно сложна, потребует большого количества топлива, поэтому выгоднее, если спуск совершит сравнительно небольшой посадочный аппарат с экипажем или его частью. После выполнения программы работ на поверхности Марса экипаж стартует снова на орбиту, переходит в межпланетный корабль и на нем возвращается домой.
Такая экспедиция займет примерно полтора года. Однако это время можно сократить, если использовать вместо обычных химических ракетных двигателей ядерные. Тогда можно обойтись и без заправки водородом и кислородом на орбите Луны и двигаться от Земли к Марсу гораздо быстрее. Более того, за счет снижения запасов топлива масса марсианского корабля значительно снизится — с 2500 т до 800 т.
Вот какие варианты подобных двигателей предложили сотрудники Московского научно-исследовательского института тепловых процессов А. Коротеев, В. Семенов, В. Акимов и М. Ватель.
Вариант первый: энергодвигательная установка на основе ядерного реактивного двигателя. Источником энергии в каждой установке (а для надежности применяется связка из нескольких двигателей) служит двухрежимный газоохлаждаемый реактор. Рабочее тело — жидкий водород. Проходя через реактор, водород нагревается до 2800 К и истекает со скоростью 9 км/с, т. е. в два раза быстрее, чем газы из дюз ракетных жидкостных двигателей. Значит, и удельная тяга такого двигателя выше. Общее время его работы может составить порядка 5 часов — это намного больше, чем срок интенсивной работы современных жидкостных ракетных двигателей. Суммарная же тяга всей связки достигает 20 т. Такая большая тяга позволяет создать большее ускорение и как следствие этого сократить время полета по маршруту Земля — Марс — Земля до 460 суток.
Однако у этого двигателя есть и недостаток. Великоват необходимый запас рабочего тела (водорода) — 490 т. Кроме того, специалисты. полагают, что на практике будет весьма трудно реализовать конструкции двухрежимных ядерных установок, способных давать малое количество энергии при полете по инерции и большее — при разгоне и торможении.