"РГ" выяснила, что ждет людей на Марсе

Почему земляне так упорно рвутся на Марс, а писатели-фантасты уже сотни раз успели его колонизировать? По мнению ученых, с помощью Красной планеты могут быть решены серьезные научные задачи. И не только они: Земля не застрахована от глобальных катастроф. И Марс, считают многие, самая перспективная кандидатура на роль планеты "про запас".

Сенсационная новость, стирающая грань между фантастикой и реальностью, пришла из Мексики: на конгрессе Международной астронавтической федерации амбициозный план по колонизации Марса представил глава американской частной корпорации Илон Маск. На Красной планете бизнесмен намерен создать город-миллионник и запустить космические "электрички" между Землей и Марсом.

Предложенная им транспортная система состоит из ракеты, корабля и заправочного танкера. Кстати, ракета должна быть огромной: высотой, как сообщается, не менее 122 метров. В первые годы система сможет перевозить на Марс за один рейс 100 человек, потом до 150 - 200. Компания намерена высадить первых "марсиан" уже в 2024 году и планирует отправить туда миллион человек за 10 тысяч полетов. Стоимость "перевозки" - примерно $200 тысяч с пассажира.

Мнения экспертов разделились. Кто-то откровенно называет это бредом. А кто-то считает: проект абсолютно реальный, поскольку есть реальные источники финансирования. Маск - бизнесмен, который отлично понимает, что, разрабатывая технологии для Марса, можно отлично заработать и на Земле. Только что и президент США заявил, что в сотрудничестве с частными корпорациями можно организовать экспедицию астронавтов на Марс к 2030-м годам.

Оседлать астероид

Космическая радиация, смертельная для человека, - вот что, по мнению ученых, может стать серьезным тормозом на пути к Марсу. Но мысль конструкторов работает. Свою лепту в решение проблемы пытаются внести и студенты. Так, участники Международной космической школы при МГТУ имени Баумана два года назад предложили довольно оригинальное решение - полет к Красной планете внутри астероида. Предполагается, что небесный камень будет служить естественной защитой от галактических лучей.

В чем суть? Студенты считают: если "оседлать" астероид и укрыться в нем от излучения, то не нужно будет тратить огромное количество топлива на подъем радиационной защиты. Согласно проекту космонавты при помощи небесного "автобуса" доберутся до окрестностей Марса, а затем перелетят к посадочному модулю, который будет отправлен к планете заранее. Понятно, что участникам такой экспедиции потребуются технологии "внедрения" в астероид. И такие, надо сказать, разрабатываются в Институте космических исследований.

Полеты во сне и наяву

Практически все эксперты сходятся во мнении: не техника, а именно человек самое уязвимое звено длительной космической экспедиции. Полет на Марс будет полностью автономным. Он продолжится в любом случае, даже если вдруг космонавту станет совсем плохо. Земля, безусловно, подстрахует, но сигнал из дальнего космоса доходит с запозданием почти в полчаса. Для экстремальной ситуации очень долго. Вот почему на борту надо собрать поистине уникальный объем знаний, осуществлять постоянный мониторинг психологического состояния экипажа.

Чтобы долететь до Марса, земляне готовы "оседлать" астероид и даже впасть в спячку

Американские специалисты наряду с прочими предложили и довольно экзотичный вариант решения проблемы: полет членов марсианской команды в состоянии глубокого сна. Уже подсчитано: подобный сценарий поможет в 5 раз сократить объем гермоотсека для марсианского экипажа и в 3 раза уменьшить объем груза, включая еду и воду.

Как сообщалось, процедура введения космонавтов в анабиоз, а проще спячку, будет проходить в несколько этапов. Охлаждающее вещество будут вводить через нос. Когда температура тела достигнет 31 - 33 градусов по Цельсию, люди уснут. А когда вещество перестанет поступать - проснутся. Не исключается, что один член экипажа будет бодрствовать в течение 2 - 3 дней, а затем находиться в состоянии спячки 14 дней. Такая своеобразная "спящая смена". В любом случае у ученых предостаточно времени, чтобы убедиться в безопасности предлагаемых методов резкого замедления метаболизма.

А через год они вернулись

Сейчас российские и американские ученые продолжают анализировать данные уникального годового полета на МКС россиянина Михаила Корниенко и американца Скотта Келли: они отработали в невесомости почти год - 340 дней. Сразу после приземления 2 марта сего года космонавты попали в тиски ученых: "полевой тест" оценивал дееспособность космонавтов по элементарным вещам - способности сесть, встать, идти по прямой...

- Мы часто видим, как после приземления космонавтов несут на руках, - говорит заместитель директора ИМБП РАН по научной работе Валерий Богомолов. - Но на том же Марсе кто это будет делать? Поэтому стоит задача выяснить дееспособность экипажа после долгих месяцев космического путешествия, оценить возможности двигательной сферы, сенсорных систем для работы в скафандрах на другой планете. И что можно сделать, чтобы ее повысить.

Кстати, некоторые космонавты, очень хорошо представляя всю сложность годового полета, предпочли отказаться от него. Сил надо много, восстанавливаться придется дольше, чем обычно. "Готов слетать два раза по полгода, но не один раз на год", - признался один из "небожителей" с большим звездным стажем. Выбор на Корниенко и Келли выпал не случайно: один опытный космонавт, другой не менее опытный астронавт. До годового полета Корниенко уже был на МКС, выходил в открытый космос. Келли прежде трижды работал на орбите. Короче, Михаил и Скотт составили достойный тандем. Но ведь у Келли есть брат-близнец Марк, тоже астронавт! И вот это, как говорится, супер. Марк был в качестве "контрольной группы" в эксперименте: ученые сравнивали влияние космоса на похожие организмы. Исследования продолжаются.

Точка зрения

Владимир Бугров, разработчик проектов экспедиции на Марс и Луну, ведущий конструктор по пилотируемым ракетно-космическим комплексам для высадки на Луну и "Энергия-Буран"

- Идея спасти человечество от катастрофы на Земле, переселив миллион человек на Марс, весьма благородна. Но ведь катастрофа может поджидать и на Марсе, да и Солнце может погаснуть. Так что, может быть, махнуть сразу куда-нибудь на Альфу Центавра?

Проблема доставки на поверхность Марса миллионного города требует не только богатой фантазии, но и ответов на конкретные технические вопросы. И главный из них, какую массу необходимо вывести с Земли на околоземную орбиту, чтобы переселить на Марс миллион человек. В конце 50-х годов Вернер Фон Браун в своем проекте для отправки экспедиции из 70 человек на Марс предполагал собрать на околоземной орбите 38 000 тонн. Это и по сегодняшним меркам фантастика: условно говоря, по 500 т на человека.

В 1962 году Сергей Королев, разрабатывая межпланетную программу, представил экспертной комиссии вполне реалистичный проект экспедиции на Марс, в котором для отправки 3 человек предполагалось собрать на орбите искусственного спутника Земли (ОИСЗ) общий комплекс массой 500 т. Условно говоря, по 165 т на человека. За истекшие полвека эти данные сократить не удалось. Даже в проектах, ориентированных на многоразовые электрореактивные корабли.

Кстати, насколько я понял, Илон Маск не предполагает возвращать людей на Землю, и начальную массу на человека можно уменьшить вдвое: до 80 т. Тогда для отправки на Марс 1 млн человек придется вывести на ОИСЗ 80 млн тонн. То есть запускать ежедневно до конца века (!) по 130 ракет типа "Протон" (полезная нагрузка 20 т) или по 26 ракет типа "Энергия" (полезная нагрузка 100 т, а в год мы умели делать четыре такие ракеты).

Что предлагал когда-то Сергей Королев?

В его проекте по тем весовым сводкам, которые мне довелось разрабатывать, в составе начальных 500 тонн на ОИЗС значились: тяжелый межпланетный корабль ТМК - 18 т, посадочно-взлетный комплекс - 30 тонн, возвращаемый на Землю аппарат с экипажем (из состава ТМК) - 2,7 т. Остальные примерно 450 т - топливо, баки, ракетные двигатели. Пути сокращения топлива указаны формулой Циолковского. Это совершенство конструкции, определяемое отношением начальной массы комплекса к конечной (конструкция за вычетом топлива). Тут много не выиграть: потребные объемы, прочность, надежность возьмут свое. И следующий путь - повышение удельного импульса ракетных двигателей, применяемых на разных этапах экспедиции.

Удельный импульс или удельная тяга - это отношение тяги ракетного двигателя к секундному массовому расходу топлива. А проще, сколько секунд двигатель может развивать тягу в 1 кг на одном килограмме топлива. Это главный показатель эффективности двигателя помимо величины тяги, давления в камере сгорания, надежности, стоимости.

В проекте Королева в качестве маршевых двигателей для разгона с ОИСЗ к Марсу применялись жидкостные ракетные двигатели ЖРД, и в расчетах принималась удельная тяга - 350 сек. для пары кислород-керосин и 440 сек. для пары кислород-водород. Прорабатывался вариант экспедиции с использованием электрореактивных двигателей (ЭРД), но был забракован Королевым, так как уступал варианту с жидкостными по ряду показателей.

За полвека электрореактивные двигатели, пригодные для пилотируемых программ, так и не созданы. Энтузиасты продолжают работы. Их привлекает высокий удельный импульс. Так, отечественный летавший двигатель ОКБ "Факел" имеет показатель 3000 сек. На опытных зарубежных образцах были получены значения 4000, 5000 сек. и даже 9620 сек. Однако, если даже двигатели с такими показателями будут доведены до серийного производства, применение их для пилотируемых программ вряд ли станет предпочтительнее.

Во-первых, тяга их крайне мала, и разгон пилотируемого корабля будет продолжаться несколько месяцев в радиационных поясах Земли, что грозит экипажу смертельными дозами радиации или потребует десятков тонн защиты. Во-вторых, для их работы необходимы мощные источники энергии, как, например, солнечные батареи площадью в несколько десятков футбольных полей.

И главное. Специалисты прогнозируют удельный импульс ЭРД к концу века в пределах 6000 - 10 000 сек. А это не изменит общую картину: просто придется до конца века запускать не 26 ракет типа "Энергия" ежедневно, а примерно 8 таких ракет ежемесячно, что технически тоже фантастика, не говоря про деньги.

Изобретатель ЭРД Валентин Глушко, которому была поручена их разработка постановлением 1960 года, в 1987 году сказал: "Я много думал об этом и пришел к выводу, что плазменные двигатели для пилотируемых полетов не нужны - мы все задачи можем решить на химии".

А то, что Илон Маск собирается осуществить первые полеты на Марс, можно только приветствовать. Судя по видеоролику в Сети, он собирается лететь на ЖРД Raptor с удельным импульсом 382 сек., и чтобы не тратить топливо на торможение у Марса, предполагает использовать аэродинамическое торможение в его атмосфере. Именно так строил свой проект экспедиции Королев в 1962 году. Увы, в 1974 году были уничтожены не только металл и документация по проекту Королева, но и сама идея межпланетных полетов, то есть главное из наследия Циолковского и Королева. Так что сегодня можем радоваться за других.

Кстати

У кого еще были длительные космические полеты?

Валерий Поляков - 438 суток.

Сергей Авдеев - 380 суток.

Владимир Титов и Муса Манаров - 365 суток.

Комментарий

Юрий Лончаков, начальник ЦПК имени Ю. А. Гагарина, Герой России, летчик-космонавт

- Научная программа космической экспедиции не заканчивается с посадкой корабля на Землю. В первые дни после возвращения с космонавтами проводится множество исследований, играющих важную роль для будущих экспедиций. Некоторые эксперименты начинаются сразу же после посадки, а некоторые заканчиваются только через полтора года.

Первый этап научного экспериментального исследования "Созвездие" оценивает возможности выполнения космонавтом после длительного орбитального полета сложной операторской деятельности. Это очень важно. Для реализации перспективных задач, связанных с полетами к Луне, Марсу и другим планетам, нам необходимо безошибочно прогнозировать, как космонавт сможет работать в условиях тяготения этих планет после длительного воздействия невесомости.

Эксперимент "Созвездие" рассчитан на несколько дней. Для начала космонавты на центрифуге отрабатывают ручной управляемый спуск с орбиты на поверхность "другой планеты" в двух режимах: динамическом (при вращении центрифуги при заданной перегрузке) и статическом.

Второй этап эксперимента выполняется на четвертый день после посадки экипажа на уникальном тренажере "Выход-2", а также на виртуальной модели ровера. Тренажер имеет активную силокомпенсирующую систему обезвешивания. Космонавты должны отработать внекорабельную деятельность в скафандрах при моделируемой силе тяжести на поверхности Марса - 0,38 от силы тяжести на поверхности Земли.

Парадоксы истории

- История освоения космоса становится объектом разного рода фальсификаций, - считает ветеран космонавтики Владимир Бугров. - Какие-то факты искажаются, некоторые замалчиваются. Вот пример. Группа изучения реактивного движения (ГИРД), располагавшаяся в Москве в подвале дома у Красных Ворот, 14 июля 1932 года получила статус официальной организации. Здесь впервые в стране разрабатывался ракетоплан с реактивным двигателем. Он взлетел в 1940 году как РП-318. В ГИРДе была запущена и первая советская жидкостная ракета конструкции Михаила Тихонравова.

Начальником ГИРДа был Сергей Королев. Через 25 лет он возглавил ОКБ-1, а Тихонравов - центральный проектный отдел по космическим кораблям и автоматическим аппаратам. ГИРД - истинная колыбель не только советской, но и мировой космонавтики. Однако о самом начальном периоде зарождения пилотируемых реактивных летательных аппаратов ныне мало кто вспоминает. Вроде как все началось исключительно с изучения немецкой трофейной ракетной техники. Исторический подвал у Красных Ворот, где размещался ГИРД, заброшен, находится в запустении...

Между тем

Российские и европейские специалисты в ожидании: 19 октября межпланетная автоматическая станция "ЭкзоМарс-2016" должна долететь до Марса и приступить к работе. Этот крупнейший международный проект стартовал весной. Первая миссия включает два космических аппарата: орбитальный Trace Gas Orbiter (TGO) для наблюдений атмосферы и поверхности планеты, а также посадочный модуль Schiaparelli для отработки технологий посадки. Schiaparelli опустится на поверхность Марса и будет проводить исследования. А TGO начнет свою научную миссию в конце 2017 года, после сложных аэроманевров на орбите.

Запуск второго этапа намечен на 2020 год: предусматривается доставка на поверхность Марса российской посадочной платформы с европейским марсоходом. Главная задача - проведение анализа геологических проб на поверхности планеты и поиск следов жизни.

Сейчас идет изготовление составных частей десантного модуля.

- На посадочную платформу ставится марсоход, который закрывается защитным экраном десантного модуля, - рассказал "РГ" и.о. генерального директора НПО им. С. А. Лавочкина Сергей Лемешевский. - Кроме того, десантный модуль снабжен парашютной системой. Все, что касается десантного модуля и посадочной платформы, это зона ответственности российской стороны. Также мы отвечаем за наземную экспериментальную отработку составного космического аппарата. Помимо пусковых услуг и ракеты-носителя. Большая проблема - защита космического аппарата от жесточайших условий, в которые он попадет. Отрабатываем вход в атмосферу, защитные экраны. Это весьма сложная техническая задача. Совместно с ведущими российскими предприятиями мы создаем и отрабатываем уникальные теплозащитные покрытия.