Программа «Марс Директ»

Программа «Марс Директ»

Помимо программы освоения Марса, предложенной НАСА, в США широко обсуждаются проекты, разрабатываемые инженером-конструктором Робертом Зубриным, президентом международного «Марсианского общества» («Mars Society»).

Один из первых альтернативных проектов пилотируемой экспедиции на Марс под названием «Афина» («Athena») Роберт Зубрин разработал в 1996 году. Он предусматривал выведение на ареоцентрическую орбиту долговременной станции на двух человек. Наличие астронавтов-исследователей вблизи Марса позволило бы устранить проблему запаздывания сигнала, с которой сталкиваются операторы, управляющие марсианскими аппаратами с Земли.

Согласно проекту, пилотируемая экспедиция к Марсу должна была выглядеть так. Обитаемая станция «Афина» и разгонный блок собираются на низкой околоземной орбите из нескольких модулей, выводимых туда двумя челноками «Спейс Шаттл» и четырьмя ракетами «Протон». Марсоходы и комплект атмосферных зондов к Марсу доставляются отдельно – ракетой-носителем «Дельта» или российской «Молнией».

Зубрин рассчитал три варианта экспедиции на Марс в зависимости от срока старта. Если бы старт к Марсу был осуществлен 16 апреля 2001 года, то станция вышла бы на ареоцентрическую орбиту к 16 ноября 2001-го, а возвращение экипажа на Землю следовало бы ожидать 16 октября 2003 года. Для старта 20 июля 2003 года прибытие планировалось на 15 июля 2004 года, возвращение – на 15 мая 2006 года. Для старта 29 августа 2005 года прибытие планировалось на 1 октября 2006 года, возвращение – на 5 мая 2008 года. И так далее.

Габариты орбитальной станции «Афина»: длина – 15 м, максимальный диаметр – 5 м, полная масса – 25,9 т. Для создания искусственной гравитации станция должна была вращаться вдоль продольной оси. Электропитание осуществлялось с помощью солнечных батарей. Расчетный срок эксплуатации – два с половиной года. Общий бюджет программы – 2,148 млрд долларов.

Проект Роберта Зубрина выгодно отличался от аналогичной программы НАСА низкой стоимостью и возможностью использования существующих технологий. Но, конечно, он не получил одобрения, поскольку шел вразрез с планами, утвержденными президентом и Конгрессом.

Впрочем, Зубрин не остановился на достигнутом. С 1991 года по сегодняшний день он при поддержке членов «Марсианского общества» разрабатывает масштабную программу «Марс Директ» («Mars Direct»), включающую не только организацию пилотируемой экспедиции к Марсу, но и создание на его поверхности постоянно действующей базы, а в дальней перспективе – и терраформирование красной планеты.

Основным исполнителем программы Роберт Зубрин определил агентство НАСА. Созданием элементов космической системы должна заняться аэрокосмическая фирма «Локхид-Мартин». Что касается собственно проекта пилотируемой экспедиции с высадкой экипажа на марсианскую поверхность, то он в общих чертах напоминает проект НАСА, но проще и дешевле его.

Для реализации проекта пилотируемой экспедиции в рамках программы «Марс Директ» Роберт Зубрин и его коллеги предлагают создать новую сверхмощную ракету-носитель «Арес» («Ares»), способную доставить полезный груз массой в 121 т на околоземную орбиту высотой 300 км, массой 59 т – к Луне и массой 47 т – к Марсу. Первые две ступени носителя представляют собой классические двухступенчатые ракеты, работающие на жидком кислороде и водороде. Третья ступень – перспективный космический корабль «Шаттл АСРМ» («Shuttle ASRM») с ракетными двигателями на твердом топливе.

В варианте программы «Марс Директ» 1991 года экспедиция на красную планету должна была выглядеть так. На первом этапе одна ракета-носитель «Арес», стартуя в декабре 1996 года, доставляет на Марс 40-тонный полезный груз, состоящий из возвращаемого аппарата («ERV», «Earth Return Vehicle»), двух или трех марсоходов, автоматизированного химического комбината («химического процессора»), производящего ракетное топливо прямо из атмосферы Марса, атомный реактор к химическому процессору и 6 т жидкого водорода. Водород является необходимым компонентом при процессе превращения атмосферного углекислого газа в метан и воду. Затем полученная вода электролизом разлагается на водород и кислород, водород идет в цикл, а кислород сжижается про запас. Всего химический процессор должен произвести 24 т метана и 48 т кислорода. Еще 36 т жидкого кислорода планировалось получить непосредственно разложением атмосферного углекислого газа. Таким образом, на выходе экспедиция имеет 107 т ракетного топлива: 96 т для «ERV» и 11 т для марсоходов.

На втором этапе две ракеты «Арес», стартовав в 1999 году, выводят к Марсу 80-тонный полезный груз, включающий обитаемый модуль на экипаж из четырех человек с запасами продовольствия на три года, двигательный отсек для схода с орбиты Марса и мягкой посадки и герметизируемый вездеход с кислородно-метановым двигателем и гарантированной дальностью езды не менее 1000 км. Посадка космического корабля с экипажем осуществляется по маяку, установленному на «ERV». В случае «промаха» экипаж имеет возможность добраться до основной базы на вездеходе.

Кроме основных запусков ракет «Арес» Роберт Зубрин предлагал осуществить еще один – дополнительный. Он должен был состояться на несколько дней раньше, чем отправка пилотируемой экспедиции, и его целью определили доставку резервного возвращаемого аппарата «ERV-2» на Марс. Экипаж мог воспользоваться «ERV-2» в случае непригодности или поломки основного возвращаемого аппарата. Если же никаких сбоев в программе экспедиции не произойдет, то «ERV-2» останется на Марсе в ожидании следующего экипажа.

Планировалось, что первая экспедиция «Марс Директ» проведет на соседней планете около восемнадцати месяцев, изучив территорию радиусом в 500 км, если считать центром основную базу.

Роберт Зубрин также рассматривает вариант экспедиции, при котором в качестве третьей ступени ракеты «Арес» используется космический корабль с ядерным двигателем. В этом случае масса полезного груза, доставляемого на Марс, увеличивается на 50 %. И тогда появляется возможность организовать на красной планете «перемещаемую» базу, которая будет буквально перепрыгивать с места на место, позволив экипажу за 550 дней изучить восемнадцать районов Марса.

Понимая, что сразу решиться на столь смелый проект едва ли хватит духу даже у богатого американского правительства, Роберт Зубрин предлагает развернуть «пробную» базу на Луне, используя то же оборудование, но без «химического процессора».

Автор проекта «Марс Директ» полагает, что при разумном расходовании средств стоимость всей экспедиции на Марс не превысит 6 миллиардов долларов.

«Марсианское общество», в котором состоят свыше четырех тысяч специалистов, активно участвует в создании прототипа базы для других планет. На собранные средства оно построило на Земле три «марсианские колонии» (Mars Desert Research Station). Одна находится в канадской Арктике на острове Девон, вторая – в Исландии, третья – в пустынной местности на юго-западе штата Юта. Четвертую планируется возвести в австралийской пустыне. «Колонии» представляют собой небольшие круглые двухэтажные здания диаметром 8 м, где экипажи исследователей живут и проводят научные эксперименты.

В составе международных экипажей, работающих в колониях, были ученые разных специальностей, инженеры, врачи и психологи из Канады, США, Австралии и Франции. В течение месяца они занимаются проведением разного рода исследований, испытаниями приборов и систем. При этом они не общаются с внешним миром, благо вокруг вполне «марсианский» пейзаж – каменистое плато, раскинувшееся на много километров. Весной 2013 года на базе штата Юта побывала российская команда специалистов в составе Александра Ильина, Николая Дзись-Войнаровского, Петра Романова, Ильи Чеха и Александра Хохлова.

Во время вылазок для сбора образцов грунта и выполнения других задач в окрестностях «марсианской колонии» участники надевают герметичные скафандры, разработанные в Австралии. Они более подвижные, чем те, что используются сейчас в космосе на кораблях «Союз» и на МКС. Скафандры оснащены системой голосового ввода информации так, чтобы испытатели могли делать «заметки» на ходу, просто наговаривая их в диктофон.

По окрестностям обитатели базы разъезжают на двух марсоходах, которые называются «Арес» («Ares») и «Эверест» («Everest»). Первый был построен в Университете Кингстона (Канада), второй – в Мичиганском университете.

Во время экспедиций проводятся и психологические исследования, цель которых – определить особенности совместной работы людей разного возраста и разного менталитета в изолированной среде.

Из всех существующих объединений энтузиастов космоса «Марсианское общество» на сегодня, пожалуй, является самым последовательным в достижении поставленных целей. Без сомнения, их опыт пригодится, когда придет время подготовки реальной экспедиции на Марс.