Расчёты по экспедиции с облётом Красной планеты, которые спустя 12 лет после полёта Гагарина предложил руководству Михаил Бурдаев, тогда — кандидат в космонавты, вовсе не предполагали такой жестокой необходимости. Рассказы о советском космонавте-камикадзе — были не более чем слухами, основанными на недоразумении. А вот сегодня о «смертниках», похоже, заговорили всерьёз. С сообщением такого содержания выступил недавно Journal of Cosmology. За то, чтобы поглядеть на марсианский Олимп, человеку придётся заплатить самую высокую цену — жизнь. Так всерьёз полагают американские космологи Дирк Шульце-Макуш и Пол Дэвис, авторы статьи «Широко шагая: полёт на Марс в один конец».

Главная мысль их концепции такова: изучать Красную планету можно только путем её колонизации, то есть поселившись на ней навсегда. При этом они ссылаются на мнение профессора Говарда Маккарди, который полагает, что первая экспедиция может быть отправлена к Марсу уже в 2030 г. Доставить людей на Красную планету технически возможно уже сегодня.

Гораздо труднее вернуть их оттуда. Для этого придётся либо везти с собой двойной запас топлива, либо ждать, когда его доставит второй, транспортный, корабль, либо самим изготовить его на месте из имеющихся на Марсе ресурсов…

Всё это обойдётся весьма и весьма дорого. А потому сторонники колонизации предлагают участникам экспедиции сразу «брать билет в один конец». И сразу по прилёту начинать обосновываться обстоятельно.

Поначалу колонисты будут жить в самом корабле. Но постепенно они выстроят на Марсе целый город со своей инфраструктурой и сельским хозяйством, полагает профессор Маккарди. «Мы — странники, мы всегда ищем новые земли. Земля уже освоена от Северного полюса до Южного. Теперь пора искать новую землю обетованную», — говорит он. Кроме финансовых соображений, авторы проекта приводят ещё и такое. Рано или поздно нам всё равно придётся расселяться по Солнечной системе – Земля окажется уже не в состоянии прокормить всё растущее человечество. Аналогичную мысль, кстати, высказывал в свое время ещё К.Э. Циолковский. Такое расселение к тому же резко повышает шансы человечества уцелеть, если, скажем, на нашу «альма матер» вдруг обрушится заезжий астероид или разразится эпидемия невиданной ранее болезни….

Публикация вызвала бурную дискуссию в США. Специалисты и обыватели видят главную сложность вовсе не в том, что межпланетная экспедиция обойдётся более чем в 500 млрд долларов — в конце концов, деньги можно собрать, сделав проект международным и «пустив шапку по кругу». НАСА не видит особых проблем и в техническом осуществлении подобного проекта. Опыт полётов на Луну кое-чему научил, да и прошло с тех пор уже сорок лет, техника стала намного совершеннее.

Дело в другом. Многих экспертов весьма тревожит проблема сверхвысокой радиации, исходящей от Солнца. Даже во время обычных орбитальных полётов специалисты стараются прогнозировать вспышки на Солнце, и в такие моменты предлагают астронавтам с космонавтами укрываться в специальных убежищах, имеющихся на борту МКС. И всё равно за многомесячный полёт экипаж получает изрядное количество отнюдь не полезных рентгенов.

В случае же Марса одна только дорога туда продлится около 250 суток. Да и на самой Красной планете атмосфера настолько разрежена, что не защищает от солнечного излучения, как это происходит на Земле.

Расчёты же показывают: надёжная защита марсианского экипажа от губительного излучения сделает космический корабль настолько массивным и громоздким, что тот самый двойной запас для возвращения может стать просто неподъёмным. Тут уж почти наверняка придётся посылать вслед за основным кораблём ещё танкер-заправщик, что намного удорожит и усложнит экспедицию. Или надо отказаться от нынешних химических двигателей в пользу атомных. Но работы по ним, то активизируясь, то затухая, ведутся с 1950-х гг., и о проектировании ракеты с ними пока не слышно. Так что ставка на новую энергетическую установку, очевидно, отодвигает сроки экспедиции на весьма отдалённое будущее.

Ядерные ракетные двигатели, работы по которым продвинулись наиболее далеко. Вверху - американский двигатель, созданный по проекту NERVA. Внизу - советский РД-0410. Американский двигатель создан в 1960-70 гг., прошёл стендовые огневые испытания. Работы над РД-0410 проводились с 1965 по конец 1985 гг., его основные агрегаты также были испытаны, но - раздельно. Двигательная часть прошла на предприятии-разработчике положенный цикл испытаний на штатном рабочем теле, жидком водороде - поскольку у разработчиков двигателя не было условий для эксплуатации ядерного реактора. А реакторная часть испытывалась на газообразном водороде - на Семипалатинском полигоне, где всё необходимое для работы с реактором было налицо, а вот криогенного оборудования для работ с большими объёмами водорода не было... Поскольку американский двигатель нельзя было использовать поагрегатно, а наш был специально сконструирован под такую возможность - испытания можно считать равноценными.

Ядерные ракетные двигатели, работы по которым продвинулись наиболее далеко. Вверху — американский двигатель, созданный по проекту NERVA. Внизу — советский РД-0410. Американский двигатель создан в 1960-70 гг., прошёл стендовые огневые испытания. Работы над РД-0410 проводились с 1965 по конец 1985 гг., его основные агрегаты также были испытаны, но — раздельно. Двигательная часть прошла на предприятии-разработчике положенный цикл испытаний на штатном рабочем теле, жидком водороде — поскольку у разработчиков двигателя не было условий для эксплуатации ядерного реактора. А реакторная часть испытывалась на газообразном водороде — на Семипалатинском полигоне, где всё необходимое для работы с реактором было налицо, а вот криогенного оборудования для работ с большими объёмами водорода не было…
Поскольку американский двигатель нельзя было использовать поагрегатно, а наш был специально сконструирован под такую возможность — испытания можно считать равноценными.

Вот и получается: американскую миссию либо и в самом деле придётся отложить, скажем, на конец нынешнего века, когда вышеперечисленные проблемы будут решены, либо… набрать команду из добровольцев, согласных долететь до Марса и умереть там, передав на Землю информацию, необходимую для подготовки последующих экспедиций.

Кстати, идея отправиться на Марс «с билетом в один конец» не так уж нова, как может показаться. Ныне об этом мало кто помнит, но проект пилотируемого полёта туда рассматривался в СССР ещё четыре с лишним десятилетия тому назад, когда стало понятно, что лунную гонку мы проиграли. Конструктором Г.Ю. Максимовым и его коллегами под присмотром С.П. Королёва была проведена черновая проработка корабля для такой экспедиции на основе уже проделанной работы по подготовке лунной программы.

В частности, корабль «Союз» разрабатывался с учётом возможности слетать на нём к Луне — правда, без посадки. А луноходы сразу разрабатывались с расчётом на то, что на них будут ездить космонавты. И даже экипажи — А. Леонов и Н. Рукавишников (основной), В. Кубасов и В. Севастьянов (дублёры) – были уже назначены и прошли соответствующий курс тренировок.

Когда же стало понятно, что на Луне нам уже не бывать, тогдашний кандидат в космонавты, а ныне вице-президент Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского Михаил Бурдаев вышел к руководству с предложением: подготовить один «Союз» для полёта на Марс. И брался осуществить такой полёт в одиночку.

Здравое зерно в его предложении было. Бурдаев просчитал, что «Союз», рассчитанный на трёх человек, сможет обеспечить одного космонавта всеми необходимыми припасами для дальнего полёта. А чтобы время от времени подправлять траекторию, на борту должен присутствовать компетентный баллистик-навигатор, который бы разбирался в небесной механике, динамике полёта космических аппаратов и мог бы просчитать команды на возвращение, сумел бы привести корабль с Марса обратно.

«Я был в отряде космонавтов единственным, кто профессионально разбирался в космической баллистике и навигации, — вспоминает Бурдаев. – На очередном совещании я показал все эти выкладки и заявил: «Вот расчёты, вот оценки; ещё один блок к «Союзу» — и я один улетаю на Марс». Меня спрашивают: «А если не вернёшься? Что будешь делать?». Я ответил: «Если не смогу вернуться, выполню программу исследований и застрелюсь». Хотя совещание было закрытым, последняя фраза просочилась в прессу и пошла гулять по миру. Но на самом деле, как уверяет Бурдаев, это был рискованный, но не авантюристический проект. «Я собирался вернуться. Всё было тщательно просчитано, — говорит он. — Представляете, что бы было, если бы советский корабль ушёл на Марс и вернулся»… Но… руководство после гибели В. Комарова посчитало, что риск ещё раз опозориться на весь мир весьма велик, и предложение М. Бурдаева отклонило. Однако вернёмся в сегодняшний день, в котором американские исследователи предлагают посылать на Марс добровольцев, которые согласны остаться там навсегда.

Газета «Нью-Йорк таймс» пишет об опросе, в ходе которого было выявлено достаточно много самоотверженных молодых учёных, готовых на такой рейс — в один конец. Однако предлагается отбирать людей в возрасте от 65 лет и старше, которые проведут последние годы жизни на Красной планете, осуществят цикл исследований, подготовят всё необходимое — жилой комплекс, завод по производству топлива и т.д. — для последующих экспедиций.

Отважные люди есть и у нас… Первая женщина-космонавт, Валентина Терешкова, на праздновании своего 70-летия в президентской резиденции Ново-Огарёво сказала, что хотела бы побывать на Марсе, даже если это было бы одностороннее путешествие. Было это обдуманное намерение или лишь эмоция, отблеск давней мечты? Неизвестно, да и не очень важно – ведь Роскосмос не собирается планировать подобное предприятие. Да и конгресс США и HAСA пока остерегаются принять решение, которое фактически предполагает отправку на Марс смертников. Никому не хочется брать на себя тяжёлый груз моральных проблем. Так что, скорее всего, решение вопроса будет отложено как минимум до тех времён, когда медики научатся бороться с лучевой болезнью. Первые успехи на этом фронте, кстати, уже наметились. Например, в нашей стране разработаны лекарства, которые в значительной мере уменьшают риск умереть после чрезмерной дозы облучения.

Да и куда, собственно, торопиться? Практическая нужда в освоении Марса, как полагают многие специалисты, наступит лет через 100. А отправить людей туда, чтобы они могли там просто героически умереть, застолбив территорию – кому это ныне надо? Политическая обстановка в мире заметно изменилась, и марсианской гонки, скорее всего, не будет…

Техника для марсопроходцев

Пилотируемый экспедиционный марсоход Золотухина

Пилотируемый экспедиционный марсоход Золотухина

В последние годы довольно популярным стало мнение, что пилотируемая космонавтика — практически бесполезное занятие. Что со всеми задачами лучше и с меньшими затратами справятся автоматы. Это принципиально неправильно, считает Владимир Антонович Золотухин — доктор РАЕН, академик Международной академии авторов научных открытий и изобретений.

Такие рассуждения имеют смысл, только если ограничить активность получением научной информации о космосе и небесных телах. В таком случае космическая деятельность отрывается от фундаментальных проблем человечества. И в конечном итоге именно при таком подходе она обречена на стагнацию. А что в данном случае подразумевается под фундаментальными проблемами? Владимир Антонович напоминает знаменитую формулировку Циолковского: «Земля — это колыбель человечества, но нельзя же вечно жить в колыбели». Основополагающие интересы человечества требуют ориентации на перспективу колонизации Солнечной системы.

Именно так: не просто освоение, а колонизация (см. статью «Ногою твёрдой стать…» в нашем журнале, №4 за 1999 г.). С таким расчётом и следует планировать пилотируемые экспедиции на Марс. Иначе это будет опять та же спортивно-идеологическая гонка, которую вели две сверхдержавы, СССР и США, в третьей четверти прошедшего века. Тогда это, может быть, было оправданным, но сейчас сверхвысокозатратная и небезопасная экспедиция на другую планету с целью вывесить там флаг и потом убраться — это не та задача, которую должна решать серьёзная организация, расходуя очень и очень немаленькие деньги налогоплательщиков.

В.А. Золотухин считает, что каждая экспедиция, начиная с первой, должна подразумевать продолжение с образованием вначале пионерной постоянной базы, а в дальнейшем её расширение до автономной колонии с полным циклом производства продуктов, материалов и конструкций из местного сырья. Отсюда — требования к технике, которой должны оснащаться марсианские экспедиции. Ещё раз подчеркнём: начиная с первой.

В статье американских учёных, о которой написано на этих страницах, надо полагать, имеется в виду такой же подход: техника, доставленная на Марс уже с первой экспедицией, должна обеспечить «марсопроходцам» возможность длительного существования на чужой планете. То есть, в терминах В.А. Золотухина, дать возможность построить и оборудовать базу как минимум пионерного уровня.

Понятно, что эта техника должна довольно много весить и занимать немало места. Именно это и приводит авторов статьи к заключению, что, если не ждать появления космолётов с атомными двигателями, то у первых людей на Марсе пути назад, скорее всего, не будет.

Владимир Антонович смотрит на тему по-другому. Он не разделяет убеждения, что в близкой перспективе не видно основания для надежды на качественный скачок в увеличении весов и габаритов грузов, выводимых на орбиту, при многократном уменьшении стоимости вывода.

Такие наработки есть, утверждает Золотухин, они вполне реальны, и потому при планировании экспедиции на Марс не следует пытаться уложить технические решения в прокрустово ложе существующих массоразмерных ограничений. Представляется полезным, утверждает он, рассматривать технические средства для исследования и освоения Красной планеты с позиции максимальной эффективности по выполнению стратегической задачи в сочетании с достаточной безопасностью и комфортом для персонала экспедиций. И только потом соизмерить полученный результат с возможностями по цене и средствам выведения. Это, кстати, позволит дать обоснованный вердикт о реализуемости в обозримой перспективе марсианской и, возможно, других планетных программ.

С другой стороны, неприемлемой крайностью был бы отрыв от учёта реалий «целевой» планеты, игнорирование фундаментальных ограничений, физических закономерностей.

У Золотухина есть многочисленные наработки по разного рода техническим средствам для Марса, некоторые из них нашли отражение на страницах нашего журнала (№10 за 2000 г., №10 за 2006 г., №10 за 2008 г.). Ещё одна, пилотируемый экспедиционный марсоход (ПЭМ), представлена на первой странице обложки — таким наш художник представил себе это транспортное средство по описанию в материалах Владимира Антоновича.

Основной сферой применения ПЭМов должны стать длительные, порядка месяца, экспедиции в штатном автономном режиме. Цель — комплексное исследование планеты с особым упором на поисковые и геологоразведочные работы. Естественно, длительному «наземному» походу будет предшествовать картографирование со спутников всей поверхности планеты и дополнительная съёмка маршрута с более высоким разрешением, чем общая карта. Но это не отменяет необходимости иметь для разведки на борту как минимум один радиоуправляемый беспилотный аппарат самолётного типа с телекамерой высокого разрешения. Посадка БЛА должна быть парашютной, крыло — складывающимся. Наряду с беспилотником, ПЭМ оснащается системой наблюдения, названной автором ракетно-аэростатической видеосистемой — РАВС. Её назначение — оперативная съёмка сравнительно удалённых, до нескольких километров, участков территории, проводимая в случаях неотложной необходимости.

Ракета, находящаяся в контейнере, невелика, массой 1-2 кг, она имеет отделяемый твёрдотопливный двигатель, резервуар со сжатым гелием, сверхлёгкий надувной баллон, телекамеру, радиопередатчик и блок управления — как полётом, так и всей бортовой аппаратурой. Контейнер выдвигается за борт ПЭМа перед пуском, а всего их должно быть не менее десяти.

После старта, по достижении заданной точки, блок управления отделяет двигатель и выпускает баллон; последний, ещё не надутый, выполняет роль парашюта. Когда кинетическая энергия будет погашена, баллон надувается гелием, аппарат зависает над участком и производит съёмку. Возможно дополнительное оснащение РАВС миниатюрными осветительными ракетами, а также камерами для других диапазонов электромагнитного излучения.

В.А. Золотухин проработал значительное число конструктивных решений по ПЭМу. В их числе — колесо-трансформер с бысроизменяемым диаметром и встроенным электромотором; кассетная система резервного питания от плёночных солнечных батарей (основная система использует ядерный источник энергии); комплекс техсредств для сейсмического зондирования; электромагнитная пушка для дистанционного спектрографирования образцов грунта; тросовая система преодоления трещин и склонов и ряд других. К сожалению, объём статьи не позволяет нам хотя бы бегло рассмотреть эти конструкции.

Но на одной мы остановимся. Изюминка проекта — применение так называемого лидера. Лидер — это небольшое транспортное средство, которое должно следовать впереди ПЭМа, на удалении 30-150 м. Задача — обеспечение предельно возможной безопасности путешествия. Режим управления — полуавтоматический, с использованием дистанционного управления с борта ПЭМа. Таким образом, в состав экипажа должны входить два водителя, причём их рабочие места оборудуются таким образом, чтобы каждый из них мог управлять или ПЭМом, или лидером; а информация от телекамер лидера во всяком случае должна быть представлена на обоих рабочих местах.

Важная особенность — основным каналом связи лидера с ПЭМом является проводной. Оптоволоконные линии прокладываются в универсальном кабеле, который, кроме этого, обеспечивает энергоснабжение лидера с борта марсохода и вытаскивание его в случае сваливания в невыявленную трещину или яму. Поэтому кабель подаётся с ПЭМа через достаточно длинный и прочный рычаг, способный, как стрела крана, удержать лидер на весу и вытащить его при помощи лебёдки. При движении кабель должен быть натянут — возможно, с провисанием, но так, чтобы не касаться поверхности. Это обеспечивается системой автоматического регулирования натяжения, а рычаг имеет возможность поворачиваться на 360о в горизонтальной плоскости, а в вертикальной — наклоняться в пределах 60о. В качестве резерва по связи предусмотрен радиоканал.

Если с лидером что-то не так и спасти его нельзя или не имеет смысла, то срабатывает система его аварийного отсоединения. А для стыковки троса со штепсельзамком ПЭМа на лидере устанавливается манипулятор, способный поднять разъём кабеля на нужную высоту.

Есть ещё один режим, когда связь лидера с ПЭМом разорвана. Это нештатные или чрезвычайные ситуации — например, когда нужно перевезти экипаж аварийного марсохода до убежища или исправной машины. Тогда из корпуса лидера выдвигаются четыре кресла, а его автономное питание обеспечивает запас хода в 10 км. Лидер имеет четырёхколёсное шасси с удельным давлением на грунт, близким к удельному давлению ПЭМа. Для выполнения своей основной задачи он снабжён разнообразным оборудованием. Это вибратор и сонар микросейсмозондирования (в движении); лазерный спектрограф, дистанционно управляемый водителем из ПЭМа; ультразвуковой излучатель для мониторинга структуры почвы; манипуляторы для оперирования со сменным инструментом и приборами; другие агрегаты и, естественно, компьютеризированная система управления. И – органы ручного управления для использования в упомянутой выше аварийной ситуации. На знакомых и вообще безопасных маршрутах, когда экспедиция «не нуждается в услугах» лидера, последний, спрятав выдвижные устройства и расстыковав кабельную линию, помещается в полуутопленном положении в специальной нише носовой части основного марсохода.

…Конечно, будущее принесёт нам другие идеи, другие концептуальные решения и технические реализации. Но, если мы говорим об экспедиции на Марс в ближайшие полвека, то ориентироваться надо на проработки сегодняшнего дня — предлагаемые в этой статье или им подобные.