Полет на Марс отменяется!

_{"Унылый пейзаж марсианской пустыни} 

_{Не в силах раскрасить холодный восход.} 

_{В разряженном воздухе чёткие тени} 

_{Легли на далекий теперь вездеход."}

Великая Космическая Одиссея ХХ века превратилась в жестокий фарс – серия неуклюжих попыток сбежать из своей «колыбели», и перед человеком раскрылась черная пропасть безжизненного пространства. «Дорога к звездам» оказалась коротким тупиком.

Мрачная ситуация в Космонавтике имеет несколько простых объяснений: 

Первое - ракеты на химическом топливе достигли своего предела. Их возможностей хватило для достижения ближайших небесных тел, но для полномасштабных исследований Солнечной системы требуется нечто большее. Приобретающие все большую популярность ионные двигатели также не способны решить вопрос с преодолением колоссальных космических расстояний. Тяга ионных супер-двигателей не превышает считанных долей одного Ньютона, а межпланетные перелеты по-прежнему растягиваются на долгие годы.

Заметьте – речь идет только об изучении Космоса! В условиях, когда полезная нагрузка составляет всего 1% от стартовой массы ракетно-космической системы, вести речь о каком-либо промышленном освоении небесных тел вообще не имеет смысла.

Особенно разочаровывала пилотируемая космонавтика – вопреки смелым гипотезам писателей-фантастов середины ХХ века, Космос оказался ледяной враждебной средой, где никто не рад органическим формам жизни. Условия на поверхности Марса – единственном из «приличных» в этом плане небесных тел может вызвать шок: атмосфера, на 95% состоящая из углекислоты, и давление на поверхности, эквивалентное давлению земной атмосферы на высоте 40 километров. Это конец.

Условия на поверхностях других обследованных планет и спутников планет-гигантов еще страшнее – температуры от - 200 до + 500° С, агрессивный состав атмосферы, чудовищные давления, слишком малая или, наоборот, слишком сильная гравитация, мощная тектоника и вулканическая активность…
Межпланетная станция «Галилео», совершив один виток вокруг Юпитера, получила дозу радиации, эквивалентную 25 смертельным дозам для человека. По этой же причине, для пилотируемых полетов практически закрыты околоземные орбиты на высотах более 500 км. Выше начинаются радиационные пояса, где долговременное пребывание опасно для здоровья человека.

Там, где едва ли могут существовать самые прочные из механизмов, хрупкому человеческому телу делать нечего.

Но Космос манит мечтой о далеких мирах, а человек не привык сдаваться перед трудностями – временная задержка на пути к звездам обещает быть недолгой. Впереди титаническая работа по исследованию и освоению ближайших небесных тел – Луна, Марс, где без пилотируемой космонавтики не обойтись.



Исследователи Марса

Вы наверняка спросите – зачем вся эта космическая «возня»? Совершенно очевидно, что никакой практической пользы эти экспедиции не принесут, смелые фантазии о горнорудном производстве на астероидах или добыче Гелия-3 на Луне все еще остаются на уровне смелых предположений. Более того, с точки зрения земной экономики и промышленности, никакой необходимость в этом нет, и появится она, вероятно, не скоро.

Тогда – для чего? Ответ прост – наверное, в этом и есть предназначение человека. Создавать удивительную по красоте и сложности технику, и с её помощью исследовать, осваивать, изменять окружающее пространство.
Никто не собирается останавливаться на достигнутом. Сейчас главная цель – грамотно выбрать приоритеты дальнейшей работы. Нужны новые дерзкие идеи и яркие, амбициозные проекты. Каковы будут наши следующие шаги на пути к звездам?

1 июня 2009 года по инициативе НАСА была организована т.н. «комиссия Огустина» (получила название в честь её главы – бывшего директора компании Lokheed Martin Нормана Огустина) –специальный комитет по вопросам американской пилотируемой космонавтики, в чьи задачи входила выработка дальнейших решений на пути проникновения человека в Космос.

Янки внимательно изучили состояние ракетно-космической отрасли, проанализировали сведения о межпланетных экспедициях с использованием автоматических зондов, учли условия на поверхностях ближайших небесных тел и скрупулезно «рассмотрели на свету» каждый выделенный из бюджета цент.

Осенью 2009 года «комиссия Огустина» представила подробный отчет о проделанной работе и сделала ряд простых, но в то же время совершенно гениальных выводов:

1. Ожидаемый в ближайшем будущем пилотируемый полет на Марс – блеф.
Несмотря на популярность проектов, связанных с высадкой человека на Красную планету, все эти планы не более чем научная фантастика. Полет человека на Марс в современных условиях, подобен попытке бежать «стометровку» с переломанными ногами.

Марс привлекает исследователей адекватными климатическими условиями – по крайней мере, здесь нет испепеляющих температур, а низкое давление атмосферы можно компенсировать «обычным» космическим скафандром. Планета имеет нормальные размеры, гравитацию и удалена от Солнца на разумное расстояние. Здесь обнаружены следы присутствия воды – формально есть все условия для успешной высадки и работы на поверхности Красной планеты.

Однако, в плане посадки космических аппаратов, Марс – пожалуй, наихудший вариант из всех исследованных небесных объектов!

Все дело в коварной газовой оболочке, окружающей планету. Атмосфера Марса слишком разряжена – настолько, что здесь невозможен традиционный спуск на парашютах. В то же время, она достаточно плотна, чтобы сжечь посадочный аппарат, неосторожно «сиганувший» к поверхности с космической скоростью. 

Посадка на тормозящих двигателях на поверхность Марса – исключительно сложное и затратное мероприятие. Длительный период времени аппарат «висит» на реактивных двигателях в гравитационном поле Марса – полностью опереться на «воздух» с помощью парашюта невозможно. Все это приводит к чудовищному перерасходу горючего.

Именно по этой причине применяются необычные схемы – например, автоматический межпланетный зонд «Следопыт» садился с помощью двух комплектов тормозных двигателей, лобового тормозящего (теплоизоляционного) экрана, парашюта и надувной «подушки безопасности» - врезавшись в красный песок на скорости 100 км/ч, станция несколько раз отскочила от поверхности, как мяч, до полной остановки. Разумеется, подобная схема совершенно неприменима при высадке пилотируемой экспедиции.

Не менее чудно садился в 2012 году «Кьюриосити».

Марсоход массой 899 кг (вес на Марсе 340 кг) стал самым тяжелым из земных аппаратов, доставленных на поверхность Марса. Казалось бы, всего лишь 899 кг – какие здесь могут возникнуть проблемы? Для сравнения – спускаемый аппарат корабля «Восток» имел массу 2,5 тонны (масса всего корабля, на котором летел Ю. Гагарин – 4,7 тонны).


Cхема посадки Mars Science Laboratory (MSL), более известной, как марсоход "Кьюриосити"
И, тем не менее, проблемы оказались велики - во избежание повреждения конструкции и аппаратуры марсохода «Кьюриосити», пришлось использовать оригинальную схему, известную, как «небесный кран». Вкратце, весь процесс выглядел следующим образом: после интенсивного торможения в атмосфере планеты, платформа с закрепленным на ней марсоходом зависла в 7,5 метрах над поверхностью Марса. С помощью трех тросов «Кьюриосити» мягко опустили на поверхность планеты - получив подтверждение о том, что его колеса коснулись грунта, марсоход перерезал пирозарядами тросы и электрокабели, и нависающая над ним тяговая платформа отлетела в сторону, совершив жесткую посадку в 650 метрах от марсохода.

И это всего лишь 899 килограммов полезной нагрузки! Страшно представить, какие сложности возникнут при посадке на Марс 100-тонного корабля с парой-тройкой космонавтов на борту.

Все вышеперечисленные проблемы конвертируются в лишние сотни тонн «марсианского корабля». По самым скромным подсчетам масса отлетной ступени на околоземной орбите составит как минимум 300 тонн (менее оптимистичные оценки дают результат до 1500 тонн)! Вновь потребуются сверхтяжелые ракеты-носители, чьи размеры многократно превзойдут лунные «Сатрун-V» и Н-1 с полезной нагрузкой 130…140 тонн.

Даже при использовании метода секционной сборки «марсианского корабля» на из более мелких блоков и применении схемы из двух кораблей – основного (пилотируемого) и автоматического транспортного модуля с их последующей стыковкой на марсианской орбите, количество нерешенных технических проблем превышает все разумные пределы.

В сложившейся ситуации отправка человека на Марс подобна попытке решить Великую теорему Ферма не обладая простейшими знаниями алгебры.

Тогда зачем мучить себя несбыточными иллюзиями? Не проще для начала научиться «ходить без костылей» и набраться необходимого опыта, решая чуть более простые, но не менее фееричные задачи?

Британские ученые установили, что астероид Апофис опасности для Земли не представляет.

«Комиссия Огустина» предложила план, под названием «Гибкий путь» (Flexible Path) – сюжет, достойный съемочных павильонов Голливуда. Смысл данной теории прост – научиться совершать длительные межпланетные перелеты, тренируясь на … астрероидах.


Астероид Итокава в сравнении с Международной космической станцией
Блуждающие каменные обломки не обладают сколь-нибудь ощутимой атмосферой, а их малая гравитация делает процесс «причаливания» подобным стыковке «Шаттла» с МКС – тем более, у человечества уже имеется опыт «близких контактов» с малыми небесными телами.

Речь идет отнюдь не о «челябинском метеорите» - в ноябре 2005 года японский зонд «Хаябуса» («Сапсан») произвел две посадки с забором пыли на поверхности 300-метрового астероида (25143) Итокава. Не все прошло гладко: солнечная вспышка повредила панели солнечных батарей, космический холод вывел из строя два из трех гироскопов зонда, при посадке был потерян мини-робот «Минерва», наконец, аппарат столкнулся с астероидом, повредил двигатель и потерял ориентацию. Через пару лет японцам все-таки удалось восстановить контроль над зондом и перезапустить ионный двигатель – в июне 2010 года капсула с частицами астероида была, наконец, доставлена на Землю.



Полеты к астероидам могут дать сразу несколько полезных результатов:

Прояснятся некоторые детали формирования и истории Солнечной системы, что уже само по себе вызывает немалый интерес.

Во-вторых, это ключ к решению прикладной задачи о предотвращении «метеоритной угрозы» - все подробности в сценарии голливудского блокбастера «Армагеддон». Но в реальности дело может принять еще более интересный оборот:

День первый. К Земле приближается гигантский астероид. Группа отважных бурильщиков 
отправилась к нему для установки ядерного заряда.

День второй. К Земле приближается гигантский астероид с ядерным зарядом.

В-третьих – геологоразведка. Астероиды представляют немалый интерес, как источники полезных ископаемых (огромные запасы руды, малая гравитация и низкое значение второй космической скорости – упрощается транспортировка сырья на Землю). Это на перспективу.

Наконец, подобные миссии дадут бесценный опыт пилотируемых межпланетных перелетов.



В качестве наиболее приоритетных целей НАСА предлагает точки Лагранжа в системе Земля-Солнце (области, в которых тело с пренебрежимо малой массой может оставаться неподвижным во вращающейся системе отсчёта, связанной с двумя массивными телами). С точки зрения небесной механики, полет в эти области даже проще, чем полет на Луну, несмотря на значительно большее расстояние от Земли.

Следующими целями называются околоземные астероиды групп атонов, аполлонов и т.д. - между орбитами Земли и Марса. Дальше - наше ближайшее небесное тело – Луна. Потом следуют предложения об отправке беспосадочной экспедиции к Марсу – облет и изучение планеты с орбиты, следом – высадка на марсианском спутнике Фобос. И лишь потом – Марс!



Новые дерзкие экспедиции потребуют создание новых технических средств – уже сейчас янки энергично работают над проектом многоцелевого пилотируемого корабля «Орион». 

Первый тестовый запуск запланирован уже на 2014 год, корабль планируется запустить на расстояние 6000 км от Земли – в 15 раз дальше, чем расположена орбита обращения МКС. К 2017 году для «Ориона» планируют подготовить сверхтяжелую ракету-носитель SLS, способную выводить на опорную орбиту до 70 тонн груза (в перспективе – до 130 тонн). Ожидается, что ракетно-космическая система «Орион» + SLS достигнет полной готовности к 2021 году – с этого момента станут возможными пилотируемые экспедиции за пределы околоземной орбиты.


"Орион" на орите Луны в представлении художника
Все новое – хорошо забытое старое. Прозвучавшие выводы «комиссии Огустина» были отлично знакомы отечественным специалистам – неслучайно, познакомившись с коварством атмосферы Марса, советская космическая программа быстро переориентировалась на изучение Фобоса (неудачные запуски «Фобос-1 и 2», 1988 год) – ведь совершить посадку на спутник гораздо проще, чем на поверхность Красной планеты. При этом Фобос, в плане геологии, представляет едва ли не больший интерес, чем сам Марс. Одиозный «Фобос-Грунт» и перспективный «Фобос-Грунт-2» - все это звенья одной цепи.



В настоящее время российские ученые также склоняются к мнению о пользе изучения малых небесных тел. О пилотируемых экспедициях речи пока не идет, Роскосмос работает над возможностью отправке автоматических зондов к Луне («Луна-Глоб», «Луна-Ресурс», ближайший планируемый запуск – 2015 год), а также осуществление фантастической экспедиции «Лаплас-П». В последнем случае планируется посадка зонда на поверхность Ганимеда – одного из ледяных спутников Юпитера.

Сообщение о планируемой отправке российского зонда к внешним планетам Солнечной системы вызвало всплеск едких шуток в стиле «Фобос-Грунт», «Юпитер – идеальная цель, еще 5 миллиардов навечно сгинут в глубинах Космоса», кое-кто из интернет-юмористов даже предлагал «пилотируемый» вариант «Лаплас-Поповкин»…

Однако, несмотря на всю кажущуюся сложность и неоднозначность грядущей миссии, посадка автоматической станции на поверхность Ганимеда окажется едва ли сложнее, чем на поверхность Марса.

Конечно, пилотируемые полеты в точки Лагранжа и автоматические зонды в окрестностях Юпитера – все-таки лучше, чем несбыточные мечты о том, как «на Марсе будут яблони цвести». Главное – не стоит расслабляться на достигнутом. Даже высадившись на поверхности астероида, нам не стоит предаваться сладким грезам о том, как наша всемогущая наука теперь способна сместить с орбиты любое небесное тело и сделать нас властелинами ближнего космоса.

«Капитаны небес» не могут в течение многих месяцев закупорить маленькую дырочку на дне океана – нетрудно представить, что нас ожидает в случае встречи с очередным Тунгусским метеоритом.


Автоматический межпланетный зонд "Хаябуса"




Многоцелевой космический корабль "Орион"
Масса 25 тонн. Внутренний обитаемый объем - 9 куб. метров (для сравнения - обитаемый объем корабля "Союз" - 3,85 куб. м). Экипаж - до 6 человек. Предполагается многоразовое использование основных элементов конструкции.




Сверхтяжелая ракета-носитель SLS, проект

Автор Олег Капцо