Американские учёные и Марс

   "Спейсфлайт" в августе 1987 г. говорил, что "пуском "Энергии" в мае 1987 г. подтвердились предположения о том, что в СССР разработана передовая концепция новой ракеты-носителя. Это новое конструкционное решение, значительная мощность, предусматривающая длительный срок использования. С появлением "Энергии" можно ожидать увеличения активности Советского Союза в космосе в таких масштабах, что Западу будет трудно за ним угнаться. Ракета "Энергия" может рассматриваться как прототип целой серии новых носителей. Ракета-носитель может наращиваться за счет увеличения ступеней, что позволит выводить на низкие орбиты грузы до 150 т. С началом эксплуатации "Энергии" Советский Союз будет готов сделать следующий шаг в освоении космоса." Так комментировали события специалисты Англии.
   "Есть много препятствий, но ни одно из них не непреодолимо в том смысле, что придется нарушить закон природы, - отметил М.Эйвелнер. - На Марсе очень-очень холодно, но не намного холоднее, чем в Антарктике, где сейчас живут люди. Там очень мало воды, но не намного меньше, чем в пустыне, где расцветает жизнь. В общем, Марс не так уж сильно и отличается от Земли".
   "НАСА следует выяснить, есть ли на Марсе ресурсы для создания атмосферы из углекислого газа, а затем и внедрения микроорганизмов, - говорит профессор Р.Хейнс. - В случае удачи это обеспечило бы многочисленные преимущества для астронавтов. Они могли бы тогда носить акваланги, а не космические костюмы. Дома отдыха, возможно, там появятся и не сразу. Но как знать? Технология развивается столь стремительно! Ученые, утверждающие, что чего-то нельзя сделать, обычно оказываются никудышными пророками".
   Известный специалист по космосу и выдающийся астроном Карл Саган (Carl Sagan) предполагал использовать ракету-носитель "Энергия" в программе освоения человеком Луны и Марса. В основе идеи - возложить на эту транспортную космическую систему функции доставки на низкую околоземную орбиту больших запасов воды, которая может быть позднее разложена на кислород и водород - на компоненты топлива для лунных и марсианских аппаратов. По этой идее передача американской технологии будет минимальной. "Вода не является стратегическим продуктом," - сказал Саган. Выведение на орбиту емкостей с водой будет безопасным и дешевым способом испытания ракетной системы - так считают американские специалисты.
   В 1988 г. Президент Соединенных Штатов Р.Рейган утвердил директиву по национальной космической политике.
   В 1989 г. НАСА получило ассигнования на проект "Патфайндер" (Pathfinder - следопыт), который должен был стать основой для экспедиции будущего. Направляя пилотируемые и автоматические корабли для исследования Солнечной системы, "Патфайндер" должен позволить заглянуть в заманчивое будущее, которое строят США, опираясь на "Шаттл" и космическую станцию.
   Проект преследовал цель получить необходимую техническую информацию, которая окажется полезной для реформирования будущей политики мирного освоения космоса.
   В рамках проекта разрабатывались перспективные робототехнические системы для изучения поверхности планет. Планировалось создание подвижных роботов, полуавтоматических систем ориентирования на местности, мощных, компактных источников энергии. В частности, марсоходы должны были покрывать расстояния от 100 до 1000 м, действуя в автоматическом режиме, а также отбирать ежедневно от одного до пяти образцов грунта, взятых с поверхности и из глубины, работая в полуавтоматическом режиме.
   Предстояло выяснить влияние на различные устройства долговременного пребывания в космосе и, в частности, на поверхности планет, что можно заимствовать для самодвижущихся автоматических установок, спускаемых модулей и других космических аппаратов из меняющихся средств программного обеспечения, датчиков и аттестованных на годность к работе в космических условиях компьютеров, каким образом можно передать с Земли и принимать на Земле огромные объемы информации.
   Проект "Патфайндер" охватывал и разработку средств связи, включая лазерные системы, которые должны увеличить объем принимаемой и передаваемой информации. Системы оптической связи, рассчитанные на передачу 20 мегабайт информации в секунду и прошедшие испытания в эксперименте "Марс Патфайндер", должны обеспечить прямую связь с Земли с автоматическим марсоходом и доставку на Землю образцов марсианского грунта. Для видеотрансляции в реальном отсчете времени требуется передавать порядка мегабайта в секунду. Предусматривалось и проведение исследований, нацеленных на совершенствование систем энергоснабжения, в частности панелей солнечных батарей. Панели нового поколения, с фотоэлементами на основе арсенида галлия, должны обеспечить увеличение энергосъема на 20%, при толщине меньше 200-250 мкм - толщины используемых в настоящее время панелей. Для накопления электроэнергии могут использоваться регенеративные легкие топливные элементы, которые должны работать при температуре, достигающей 120°С.
   Планировалась разработка ракетных двигателей с высокой удельной тягой и освоение новых способов осуществления космических полетов, в частности, использующие атмосферу Земли или другой планеты для изменения траектории космического летательного аппарата. Двигатели большой и малой тяги последующих поколений как на химическом топливе, так и электрические, должны увеличить массу полезной нагрузки, доставляемую на Луну или другую планету, при уменьшении стоимости запуска с Земли.
   "Патфайндер" должен был подтвердить эффективность технических решений, заложенных в конструкции дросселируемого жидкостного двигателя на компонентах топлива жидкий кислород - жидкий водород, для полетов к Луне, посадки на Луну и Марс и взлета с Луны. Отличаясь многократностью использования, а также возможностью проведения технического обслуживания и ремонта в космосе, эти двигатели по другим важнейшим характеристикам не должны были уступать двигателям однократного использования.
   Аэроторможение или использование атмосферы планеты для снижения скорости летящего космического аппарата позволяет значительно снизить требуемый запас топлива. Аэроторможение можно использовать как для доставки на Землю пятикилограммовых капсул с образцами, собранными робототехнической системой, так и для изменения траектории или орбиты движения многотонного корабля пилотируемой экспедиции в атмосфере Марса. Использование аэроторможения при движении автоматической станции в атмосфере Марса может уменьшить ее массу на 50%. Для пилотируемого корабля без системы искусственной гравитации выводимая на низкую околоземную орбиту масса, благодаря использованию аэроторможения, уменьшится с 900-1800 т до 450-900 т.
   Казалось, что планы по исследованию Марса переживали в 1988 г. второе рождение. Желание участвовать в этих исследованиях изъявляли и другие страны.
   Марс вполне доступен для космических аппаратов и во многих отношениях напоминает Землю. Он прошел длительный этап эволюции, в результате которой сформировались условия, позволяющие сделать предположение о существовании на нем форм жизни.
   Следуя утвержденной в 1988 г. президентом Р.Рейганом директиве по национальной космической политике, бюро исследований НАСА изучало планы создания баз на Луне и исследования Марса. Как ожидалось, этап исследования Марса с помощью автоматических аппаратов продлится, по меньшей мере, два десятилетия и лишь после этого на планету высадится человек. Достижению поставленных целей поможет полет, предусматривающий высадку на Марсе самоходного аппарата и доставку на Землю образцов марсианского грунта.
   Вызывало беспокойство только то обстоятельство, что успех проекта зависит от всех, без исключения, участвующих в нем стран, каждая из которых находится под грузом собственных политических и финансовых проблем.
   Согласно американскому проекту в исследованиях должны были участвовать следующие космические системы:
 - орбитальный аппарат для дистанционного зондирования, который обеспечит успешную посадку на Марс и нормальное функционирование марсохода;
 - спутники-ретрансляторы, которые свяжут между собой Землю и аппараты, находящиеся на поверхности Марса;
 - самоходный аппарат, который будет отбирать пробы марсианского грунта и доставлять их на борт корабля-"грунтоноса".
   Основная функция корабля-"грунтоноса", в состав которого входит посадочная ступень, заключается в приеме на борт собранных марсоходом образцов марсианского грунта с последующей доставкой на ареоцентрическую орбиту, где образцы будут переданы на борт космической системы, специально предназначенной для доставки проб на Землю. Космическая система для доставки проб на Землю включает в себя орбитальный аппарат для встречи и стыковки с кораблем-"грунтоносом" на ареоцентрической орбите, возвращаемый космический аппарат, доставляющий марсианский грунт к Земле, и возвращаемую капсулу с образцами. Ряд космических систем может при необходимости функционировать самостоятельно.
   Рассматривались следующие варианты запуска космических систем: запуск каждой системы с помощью "своего" носителя; выведение в космос спутников-ретрансляторов одним носителем, орбитального аппарата для дистанционного зондирования и марсохода - другим, корабля-"грунтоноса" и системы для доставки образцов на Землю - третьим; спутники-ретрансляторы, орбитальный аппарат для дистанционного зондирования, корабль-"грунтонос" и система для доставки образцов на Землю выводятся в космос "индивидуальными" носителями.
   Помимо "основного" марсохода и системы для доставки образцов на Землю был возможен запуск одной или нескольких дополнительных космических систем, среди которых имелись следующие:
 - самоходный аппарат с собственно посадочной ступенью для изучения отдельных районов Марса. С его помощью будут проведены научные эксперименты на длинном маршруте движения, доставка образцов породы на корабль-"грунтонос" не предусматривалась. За один марсианский год аппарат может преодолеть свыше 1000 км пути;
 - станции, доставляемые на Марс другой космической системой, с помощью которых в течение нескольких лет будут проводиться метеорологические и геофизические наблюдения. Кроме того, они позволят изучить взаимодействие различных материалов с окружающей средой;
 - сеть зондов, доставленных на планету специальной космической системой и размещенных на значительном удалении друг от друга, они охватят и полярные районы Марса;
 - аэростаты, запущенные с борта посадочных аппаратов, предназначены для наблюдений поверхности и нижних слоев атмосферы.
   Цель перспективной космической программы - в расширении масштабов присутствия человека в Солнечной системе, создании предпосылок для нового, бурного развития науки и техники. Эволюция программы рассчитана на 30-летний период.
   Американский президент выступил с инициативой в июле 1989 г., сформулировав новые задачи в исследованиях и освоении космоса: "…возврат на Луну, чтобы остаться на ней в будущем, и, наконец, путешествие в завтра - полет на другую планету, пилотируемая экспедиция на Марс. Каждая программа и каждый новый этап должны будут служить основой для очередного шага". Этими словами Буш конкретизировал директиву 1988 г. президента Рейгана о национальной космической политике, в которой была поставлена цель расширить масштабы участия человека в освоении космоса за пределами земной орбиты.
   Программа освоения Луны или Марса подразделяется на четыре этапа. Первый, предварительный этап предусматривает запуски автоматических аппаратов с целью получения необходимой научной и технической информации для пилотируемых экспедиций. Последующие три этапа относятся к строительству аванпоста и включают этап "планировки", этап "консолидации" и этап "операций".
   Под "планировкой" подразумевается возведение первых жилищных модулей, размещение на поверхности оборудования и научных приборов, проведение испытаний прототипов приборов для развертывания в будущем сложных научно-исследовательских комплексов. Космонавты будут также проводить локальные геологические исследования, осуществлять выемки грунта для возможного получения кислорода на Луне, изучать возможности выделения кислорода и воды на Марсе. На этом этапе люди будут удаляться от аванпоста на относительно небольшие расстояния, в то время как автоматические самоходные аппараты будут проводить исследования в более удаленных районах.
   Этап "консолидации" расширяет участие космонавтов в сложных операциях при больших удалениях от базы. Состав научного оборудования, исследовательских сооружений, лабораторных модулей, объем герметичных жилых помещений будет к этому времени увеличен. Возрастает мощность средств энергообеспечения. Проводимые операции станут все более независимыми от Земли.
   Этап "операций" предусматривает расширенное использование местных ресурсов и характеризуется минимальной зависимостью от Земли в жизненных и рабочих условиях на аванпосте.
   Исследования автоматическими аппаратами. Во время полетов космических аппаратов "Рейнджер", "Сервейор", "Лунар орбитер" и пилотируемого космического корабля "Аполлон" накоплен большой объем информации о Луне. Однако этих данных недостаточно, чтобы выбрать в настоящее время оптимальное место для лунного аванпоста, поэтому требуется дополнительное картографирование и изучение поверхности Луны до осуществления лунной пилотируемой экспедиции. Эта задача будет решаться космическими аппаратами "Лунар обсервер". Первый автоматический марсианский космический аппарат "Марс обсервер" планировалось запустить в 1992 г. Следующий шаг - создание на марсианской поверхности сети измерительных зондов, которые будут передавать сейсмические, метеорологические и другие данные. Предусматривается посадка марсохода и взлетного аппарата на поверхность Марса. Будут проверены и отработаны аэроманевры в атмосфере Марса, посадки, сближения, стыковки в условиях длительного запаздывания радиосигналов с Земли. Для детальной разведки мест предполагаемой высадки космонавтов на марсианской поверхности планируется запуск двух разведывательных аппаратов и двух спутников связи.
   Аванпост на Луне. Создание постоянно действующего аванпоста на Луне начнется с двух-трех стартов с Земли и по последовательной цепочке операций через орбитальную станцию "Фридом", селеноцентрическую орбиту завершится доставкой необходимого оборудования. Экипаж из четырех человек, которые проведут на Луне 30 суток, прибудет третьим полетом (первые два полета будут грузовыми).
   Для доставки с Земли лунных транспортных аппаратов и других грузов понадобятся ракеты-носители с повышенной грузоподъемностью. С целью полного использования энергетики носителя транспортные ракеты будут одноразовыми. В последующих полетах планируется пятикратное использование транспортных аппаратов.
   Аванпост на Марсе. Создание аванпоста на Марсе начинается с запусков с Земли на космическую станцию экипажа, оборудования и транспортных аппаратов, продолжается сборкой на околоземной орбите марсианского межпланетного транспортного поезда и марсианского транспортного аппарата, проверкой и заправкой топливом.
   Марсианский межпланетный комплекс. Поезд состоит из межпланетного и марсианского транспортных аппаратов. В пилотируемом варианте комплекс может обеспечить доставку на марсианскую поверхность экипажа из четырех человек и 25 т груза и возвращение к Земле такого же экипажа и одной тонны груза. В грузовом варианте, с использованием двух марсианских транспортных аппаратов, на Марс может быть доставлено 100 т груза.
   Проработки показывают, что весьма эффективными системами для космических транспортных аппаратов являются ядерные двигательные установки, солнечно-электрические двигатели и солнечный парус. Однако всем им присущи недостатки, связанные с чрезвычайно длительным временем полета и сложностью эксплуатации. Значительный эффект в уменьшении начальной массы межпланетного комплекса на низкой околоземной орбите до 50% и в снижении эксплуатационных затрат на полеты дает использование средств аэроторможения в сочетании с химическими двигательными установками. Именно поэтому для дальнейших разработок в качестве базового варианта рекомендуется принять вариант космического транспортного аппарата с жидкостными двигателями и средствами аэроторможения.
   Перед прибытием на Марс марсианский транспортный аппарат отделяется и с использованием аэроторможения в марсианской атмосфере выходит на ареоцентрическую орбиту. Через одни сутки на ареоцентрическую орбиту прибывает марсианский поезд. На орбите оба аппарата встречаются, и экипаж переходит на марсианский транспортный аппарат, который доставляет космонавтов на Марс, снова выполнив маневр аэроторможения. После выполнения экипажем программы работ взлетный модуль доставляет космонавтов с поверхности Марса на марсианский поезд, который возвращает их на станцию "Фридом". При грузовых полетах на ареоцентрическую орбиту выводится комплекс, состоящий из двух марсианских транспортных аппаратов. В первом грузовом полете на Марс доставляется жилое оборудование, и оба аппарата остаются на его поверхности. Пилотируемый полет будет третьим после двух грузовых рейсов.
   Все траектории позволяют в случае необходимости осуществить облет Марса. Пилотируемый межпланетный полет будет осуществляться в условиях невесомости. Марсианский комплекс с искусственной гравитацией будет разработан по результатам более глубоких исследований условий длительного полета. В первых экспедициях предусматривается прямой возврат на Землю в пилотируемой капсуле, похожей на космический аппарат "Аполлон".
   Продолжительность пребывания на поверхности Марса первой экспедиции из четырех человек составит 30 суток при общей продолжительности экспедиции 500 суток.
   Грузоподъемность ракет-носителей для марсианской программы должна примерно вдвое превышать грузоподъемность ракет, используемых в лунной программе.
   При разгоне марсианского транспортного поезда к Земле с ареоцентрической орбиты будет использоваться двигательная установка из четырех кислородно-водородных двигателей.
   Марсианский транспортный аппарат одноразовый, обеспечивает доставку, кроме груза, взлетного модуля на поверхность Марса. Взлетный модуль аналогичен модулю лунного транспортного аппарата.
   Системы на поверхности Луны и Марса. На поверхность Марса и Луны в первую очередь доставляются средства, обеспечивающие необходимые условия для жизни и работы на планете, это - жилые и габаритные модули, шлюзовые камеры, марсоходы, строительное оборудование и модули материально-технического обеспечения.
   Первая система энергопитания включает три комплекта фотогальванических батарей и регенеративных топливных элементов. Каждый комплект вырабатывает 25 кВт электроэнергии. Дальнейшее наращивание мощности предполагается осуществить путем использования ядерных реакторов. Для марсоходов предполагается использовать радиоизотопные термоэлектрические генераторы или динамические изотопные энергосистемы мощностью до 5 кВт. Для перегрузки доставляемого на Марс и Луну оборудования предполагается использовать подвижной перегрузочный кран. Имеется производственная установка на поверхности Луны для добычи кислорода из лунных пород. Вблизи транспортного аппарата размещается блок обслуживания, который осуществляет подвод электроэнергии к марсианскому транспортному аппарату, терморегулирование и сброс тепла, а также сжижение испарившегося топлива. Кроме того, с помощью раздвижной конструкции с теплоизоляционной оболочкой обеспечивается пассивная тепловая защита транспортного аппарата.
   План Ливерморской лаборатории не предусматривает разработку новых тяжелых средств выведения в течение ближайшего десятилетия.
   Все необходимые грузы будут выводится на низкую околоземную орбиту, где будут комплектоваться сборки массой 50-70 т, существующими ракетами-носителями "Титан-4" и "Дельта".
   Всего для выполнения десятилетней программы потребуется 24 запуска ракет-носителей.
   Программа предусматривает использование надувных конструкций из кевлара для создания орбитальных станций на низкой околоземной орбите, а также лунной и марсианской баз.
   В соответствии с предложениями Ливерморской лаборатории орбитальная станция, лунная и марсианская базы могут быть скомпонованы в виде контейнеров массой 50-70 т и выведены в ходе одного запуска ракеты-носителя каждая.
   НАСА выдвинуло список технических проблем. Ставилась под сомнение возможность создания крупногабаритных модулей на основе кевлара.
   Ссылаясь на данные фирмы АйЭлСи (ILC) - одного из соисполнителей разработки скафандров - утверждают, что кевлар обладает характеристиками, которые необходимы для создания крупных модулей.
   Согласно предложениям, модули имеют форму цилиндров диаметром 5 м и длиной 15 м, с двойными внешними стенками и металлическими торцевыми перегородками. В конструкции предусмотрена многослойная изоляция и защита от метеоритов.
   Орбитальная станция будет состоять из семи модулей, развернутых вокруг трубчатого сердечника. Масса каждого модуля не превысит одной тонны.
   Из семи других модулей может быть собрана лунная база, а базу на Марсе предполагается изготовить из четырех модулей.
   После доставки модулей на низкую околоземную орбиту. Луну или Марс производится их развертывание, позже туда можно доставить астронавтов. Внутри модулей создаются условия, при которых люди могут работать без скафандров.
   НАСА отмечает, что проект Вуду отличается относительной дешевизной и исключает необходимость разработки новых технологий.
   В середине 1994 г. можно было бы предпринять полет на Луну, который начинается с выведения на околоземную орбиту полезного груза массой 70 т.
   Для защиты от излучений и метеоритов жилое помещение планируется засыпать лунным грунтом. Для этого будет использован специальный аппарат, напоминающий по устройству снегоочистительную машину.
   Предвидится использование специальной камеры для обжига лунного грунта с целью производства кислорода и использования его в качестве компонента ракетного топлива. Она может быть доставлена при очередном запуске ракеты-носителя, хотя не считается обязательным элементом программы.
   К осуществлению полета на Марс можно было бы приступить осенью 1996 г.
   К Марсу должно прибыть два космических аппарата: один - для посадки на поверхность Марса, второй останется на околомарсианской орбите и будет использован для возвращения на Землю. База на Марсе, состоящая из четырех модулей, будет создаваться аналогично базе на Луне.
   В состав доставленного на Марс оборудования войдут: установка для добычи кислорода из двуокиси углерода атмосферы Марса, взлетный модуль, научное оборудование и приборы, марсоходы, скачкообразно перемещающийся аппарат для исследования Марса и системы жизнеобеспечения, рассчитанные на пребывание на планете в течение 399 суток.
   Завершение экспедиции на Марс могло бы произойти почти через два года после ее начала, то есть в конце 1999 г. В результате - на Землю можно доставить свыше 450 кг марсианского грунта.
   Зарубежные специалисты считают, что проект, предусматривающий пилотируемый полет на Луну и Марс, обойдется в более чем 500 млрд. долл.
   Стоимость реализации проекта посылки людей на Луну и Марс после 2000 г. резко увеличивается. НАСА, которое в прошлом году оценивало ее суммой 300 млрд. долл. в течение 20 лет, считает теперь, что понадобится от 470 до 540 млрд. долл. на 35 лет (в ценах 1991 г.).
   К проекту еще и не приступали, а его стоимость уже превышала на 240 млрд. долл., то есть почти на 100%. Цифры становятся астрономическими. Речь идет пока лишь о первоначальных наметках. Настоящая стоимость может быть в 4-5 раз больше.
   Предусматривалось пять немного отличающихся сценариев сроков и стоимости.
   Один из них предусматривает строительство постоянной лунной базы в 2001 г., с расходами на разработку проекта в 100 млрд. долл. и на эксплуатацию этой обитаемой базы до 2025 г. в размере 208 млрд. долл. К этому надо приплюсовать 158 млрд. долл. на пилотируемый полет на Марс в 2015 г. и строительство базы на Марсе и ее эксплуатацию, что обойдется в 75 млрд. долл. В конечном итоге вся операция, с транспортными расходами и допусками, оценивается в 541 млрд. долл. По другому сценарию программа задерживается на 2-3 года, чтобы воспользоваться новыми достижениями технологии и снизить расходы до 471 млрд. долл.
   Буш подписал директиву, требующую посвятить еще несколько лет параллельной разработке по крайней мере еще двух различных сценариев, альтернативных тем, которые предлагает НАСА. Президентская директива настаивает, в частности, на необходимости развития новых технологий, позволяющих сократить расходы и сроки покорения Луны и исследования Марса.
   Национальный научно-исследовательский совет (NCS - National Research Counsil), со своей стороны, уже критиковал по этому вопросу консервативные, по его мнению, предложения НАСА и, наоборот, слишком смелые предложения ЛЛНЛ (LLNL - Lawrence Livermore Laboratory) в Калифорнии. ЛЛНЛ недавно предложила оригинальную концепцию обитаемых фаз на Луне и Марсе с использованием надувных конструкций. Этот проект рассчитан на 10 лет и будет стоить всего лишь 10 млрд. долл.
   НИС (NCS) рекомендует без промедления приступить к разработке нового поколения надежных ракет-носителей на жидком топливе и работам в области термоядерного двигателя и ядерного электрогенератора.
   Как сообщил журнал "Авиэйшн уик энд спейс текнолоджи" от 1.07.1991 г., совместные усилия США, Советского Союза, Европы и Японии могут уменьшить расходы на пилотируемую экспедицию к Марсу в XXI веке в три раза, по сравнению с ранними оценками США, если в центре проекта будет использование советских тяжелых ракет-носителей "Энергия". Сообщение журнала было сделано на основании результатов исследований Стенфордского университета и советских ученых.
   При условии объединения усилий и использования существующих технологий через 20 лет можно будет запустить и собрать первичное звено марсианской базы с затратами около 60 млрд. долл. (оценки НАСА дают цифру более 540 млрд. долл.).
   В этом проявляется разительный контраст с рекомендациями "Синтез групп" о разработке ядерной силовой установки для выполнения быстрого путешествия на Марс с уменьшенным воздействием невесомости. Оба исследования предполагают использование относительно простых операций при стыковке на околоземной орбите без привлечения для сборки орбитальной станции "Фридом".
   Предлагаемая марсианская исследовательская группа из трех мужчин и трех женщин достигнет Марса за девять месяцев полета и будет оставаться на поверхности планеты в течение года. Затем в течение девяти месяцев они вернутся на Землю. Предварительно изготовленные жилые помещения и два транспортных средства будут доставлены на поверхность Марса за два года до прибытия экипажа. До прибытия землян на Марс будут доставлены и транспортный корабль класса "поверхность-орбита", и орбитальный блок для заправки топливом.
   С помощью ракеты-носителя "Энергия" на высокоэллиптическую орбиту высотой 320х300 000 км будут запущены грузовые и пилотируемые аппараты. Они будут оставаться на околоземной орбите до заправки их топливом для полета к Марсу, а затем используют высокую потенциальную энергию апогея орбиты для преодоления силы тяжести Земли. Большой конусообразный пилотируемый аппарат будет использовать торможение в атмосфере Марса для перехода на околомарсианскую орбиту; в носовой части он будет нести небольшой спускаемый аппарат для посадки на Марс. Подобная же конструкция будет использована для аэродинамического торможения при переходе на околоземную орбиту после возвращения с Марса.
   К настоящему времени цивилизованное человечество созрело и готово сделать очередной шаг в космос. Полет на Марс (по сегодняшнему уровню понимания связанных с этим проблем) - это вопрос уже не стратегический, а тактический. Достижения современной науки и техники дают возможность уже сейчас начать реализацию программы полета на Марс. На пути - преграда из земных экономических проблем сегодняшнего дня и в основном из-за различного понимания в этих условиях поступательного движения прогресса. Некоторые наши современники считают, что нерешенные проблемы на Земле не дают права считать актуальным полет на Марс. В такой постановке нет ничего удивительного и нового. История имеет тому много подтверждений. Достаточно вспомнить рождение новых машин, локомотива, самолета. При вечно живущей формации человечества - скептиков, прагматиков и просто реакционеров, даже в обличий интеллектуалов - новое рождалось всегда трудно. Но следует и вспомнить, что еще не было ни одного шага в истории развития, чтобы новое не приносило реальную и решающую пользу человечеству. Легко понять, что проблемы жизни нескончаемы, стремление решить эти проблемы естественно. Но кто может утверждать, что новый шаг в Космос - это не более мощный рычаг в решении земных наших забот. Споры не утихают, а движения нет.
   "Никто не доказал, что Марс сегодня - самое необходимое для нас, не обосновывая это решение ни научно, ни с учетом производственной базы, ни экономически", - по-прежнему твердят вещатели. Разве нужно доказывать, что надо умнеть, что есть вечная тяга к познанию, независимо от всех бед жизни. Только глупцы и варвары могут созданный мощнейший потенциал умертвить и предать забвению.
   НАСА приступило к серьезному изучению проблем, связанных с осуществлением пилотируемого полета на Марс. Отмечается, что целью всех предшествующих полетов автоматических космических аппаратов и роботов будут не только научные исследования, но и выбор безопасного места посадки космонавтов на Марсе.
   Анализ результатов осуществления программы "Викинг" показал, что на марсианской поверхности много опасных (скальных) участков. Ученые считают, что технологический уровень пилотируемых марсианских полетов должен быть намного выше, чем при полетах человека на Луну. При достижении планеты необходимо использовать марсианскую атмосферу для торможения космического аппарата. Тормозной экран с тепловой защитой в составе аппарата погасит большую часть скорости полета при входе в атмосферу Марса и позволит сэкономить топливо, предназначаемое для тормозного маневра с помощью двигательной установки. При первом пилотируемом полете потребуется существенно более точная навигация по сравнению с полетом посадочных аппаратов "Викинг", для которых разброс составлял сотни километров. Точность посадки пилотируемого аппарата должна находиться в пределах 100 м.
   Запланированная доставка на Землю образцов грунта с марсианской поверхности позволит решить лишь часть указанных проблем. Пожалуй, наиболее трудным будет дистанционное управление работой аппаратуры, когда продолжительность двухстороннего прохождения радиосигнала между Землей и Марсом составляет около 40 мин. Даже после высадки космонавтов на Марс для сбора образцов вдали от базы они должны пользоваться роботами.
   В настоящее время ученые лишь ориентировочно представляют себе районы, где должны высадиться космонавты. Предполагается разведать четыре типа посадочных площадок. Такими площадками являются (по мере возрастания их сложности): площадки для аппаратов жесткой посадки и пенетраторов; районы, удобные для наблюдения с помощью аэростатов; участки для передвижения марсоходов и, наконец, площадки для посадки пилотируемых аппаратов. Недавно американские ученые расширили "каталог" посадочных мест на Марсе и включили в него все типы полетов к Марсу - теперь в него входят 75 посадочных участков.
   Даже лучше всего изученный район марсианской поверхности - равнина в Северном полушарии, где осуществил посадку "Викинг", - ставит много вопросов перед учеными. Например, они не знают происхождения равнины: то ли это потоки лавы, то ли осадочные горные породы, оставленные давно исчезнувшим океаном. Дальнейшие исследования с помощью марсоходов, собирающих образцы грунта с различных участков, будут более трудными. Одним из наиболее интересных мест является дно кратера диаметром 120 км на границе между вулканическим районом Тарсис и районом с древними кратерами. Марсоход должен взять образцы со дна кратера и центрального пика и направиться в район древних гор, он пройдет расстояние от 50 до 100 км и соберет образцы марсианского грунта.
   Наиболее важным критерием при выборе места посадки для космонавтов является безопасность, а следующим - наличие местных ресурсов, например, воды. Научные интересы стоят на третьем месте. С помощью роботов можно получать воду и кислород. С другой стороны, участки с большими запасами льда непосредственно под поверхностью могут оказаться небезопасны при посадке с работающими двигателями или при строительстве марсианской базы.
   В настоящее время ученые могут быть уверены только в первых двух полетах к Марсу. Выбор мест посадки для марсохода и пилотируемого аппарата потребует большого объема дополнительных исследований.
   На запуск космического аппарата "Марс обсервер" возлагались большие надежды, так как он мог устранить ряд пробелов в знаниях о планете. Орбитальный аппарат был способен различать на марсианской поверхности объекты диаметром до 1 м.
   Существующие многоразовые ракеты-носители смогут обеспечить запуски многих автоматических космических аппаратов к Луне и Марсу, которые предшествуют программе пилотируемых полетов.
   На этапе строительства аванпостов на Луне и Марсе должны доставляться космические транспортные аппараты, оборудование и люди. Требуемая грузоподъёмность ракет-носителей при этом более чем вдвое превышает возможности существующих ракет-носителей. Когда начнутся пилотируемые полеты на Марс, эти требования вновь возрастут в два раза - поэтому для практической реализации лунной и марсианской программ в дополнение к существующему парку ракет-носителей должны быть созданы тяжелые ракеты-носители с повышенной грузоподъемностью. К такому выводу пришли американские специалисты.
   По их оценке, потребная грузоподъемность ракет-носителей для лунной программы составляет 60 т. В грузовом отсеке должен быть размещен груз диаметром 7,6 м и длиной 27,4 м - это центральный блок с аэротормозным устройством и луннотранспортным аппаратом. В обеспечение строительства лунного аванпоста на опорную орбиту с Земли необходимо доставить от 100 до 200 т грузов за один полет к Луне. Эта цифра зависит от того, будет лунный межпланетный аппарат одноразовым или многоразовым, а также от того, каким будет полет - пилотируемым или грузовым. Для марсианской программы потребная грузоподъемность ракеты-носителя составляет 140 т. Необходимая стартовая масса марсианского комплекса-поезда составляет 550-580 т и зависит от типа полета и даты старта. Основная доля в общей массе приходится на топливо для разгона от Земли к Марсу и от Марса к Земле. Полностью заправленный топливный бак для космического разгонного блока к Марсу имеет массу 135 т. Элементы марсианского комплекса, такие как аэротормозное устройство и центральный космический разгонный блок, будут доставляться на космическую станцию отдельно и собираться на орбите.
   Американскими специалистами оценивается, что усовершенствованные одноразовые ракеты-носители "Дельта-2", "Атлас-2" и "Титан-4" грузоподъемностью соответственно 3,9-5 т, 6,7-8,8 т и 17,2-22,3 т в сочетании с существующими обеспечивают выполнение программы запусков автоматических космических аппаратов и роботов. Наиболее мощной верхней ступенью, находящейся в эксплуатации, является кислородно-водородная ступень "Центавр", обеспечивающая в составе ракеты "Титан-4" доставку на геостационарную орбиту полезного груза массой до 4,8 т.
   Чтобы свести к минимуму число запусков ракет-носителей "Шаттл-С", в лунной программе будут использованы грузовые контейнеры диаметром 4,6 м и 7,6 м, при этом масса груза достигнет соответственно 61 и 71 т. На первых порах для одного полета к Луне потребуются три запуска "Шаттла-С", для более поздних полетов достаточно будет двух запусков тяжелых ракет. Для одного полета на Луну потребуется два запуска ракеты-носителя АЛС с полезным грузом массой 98,2 т, а для полета на Марс - 5-7 пусков ракет-носителей с полезным грузом массой до 140 т.
   Парк ракет-носителей является первым и основным элементом инфраструктуры космической программы. Вторым элементом американскими специалистами ставится космическая орбитальная станция "Фридом". Третий - дальняя связь. Создание этих позиций обеспечивает реальность этой долгосрочной программы. Кроме того, основные отличия космических условий от земных - недостаточная гравитация, неадекватные характеристики атмосферы, глубокий холод и радиационная опасность - потребуют соответствующих мер для защиты и жизнеобеспечения космонавтов в освоении Солнечной системы.
   Особое внимание в предстоящих программах будет уделено изучению фундаментальных для науки вопросов:
 - Как произошло образование Земли и Луны и как они развивались на ранних этапах их истории?
 - Существовала ли когда-либо жизнь на Марсе?
 - Каковы взаимосвязи между Солнцем, атмосферами планет и климатом?
 - Какова судьба Вселенной?
   Среди множества технических проблем выделяются семь наиболее ощутимых, обеспечивающих наибольший вклад в улучшение массовых характеристик системы:
 1) Регенеративные системы жизнеобеспечения. Оценки показывают, что воспроизводство расходуемых рабочих тел системы жизнеобеспечения, особенно воздуха и воды, дает снижение стартовой массы до 45 т, при расчете на один год планируемой программы. Начаты исследования и разработка биорегенеративных и физико-химических систем.
 2) Аэроторможение. Использование аэродинамических устройств для торможения лунного межорбитального транспортного аппарата в земной атмосфере для выхода на низкую околоземную орбиту обеспечивает снижение его начальной массы на 20%. При налаженной эксплуатации лунного аванпоста годовая экономия составит около 60 т. В программе доставки образцов марсианского грунта стартовая масса на низкой околоземной орбите может быть снижена на 45%, если использовать аэрозахват для выхода на ареоцентрическую орбиту вместо маневра с помощью двигательной установки.
   Ключевыми моментами в создании систем аэрозахвата и аэродинамического торможения являются адаптивная бортовая система наведения, навигации и управления марсианским аппаратом и аналитическая интерпретация параметров марсианской атмосферы.
 3) Высокоэффективные маршевые жидкостные двигатели. В составе двигательных установок лунных и марсианских транспортных аппаратов будет использоваться ряд усовершенствованных кислородно-водородных двигателей. Наиболее важным из них является двигатель со средним уровнем тяги порядка 9 т с удельной тягой 480 с, используемый в составе лунного межорбитального транспортного комплекса и лунного транспортного аппарата. Для марсианской программы нужны маршевые двигатели большой тяги - порядка 90 т - и криогенные двигатели малой тяги. Использование усовершенствованных двигателей АСЕ (ASE) в лунной программе обеспечивает снижение начальной массы лунного комплекса на 10%.
 4) Ядерные системы энергопитания на поверхности Луны и Марса. Начальное энергопотребление лунного аванпоста составляет около 100 кВт. Применение ядерной энергоустановки такой мощности взамен солнечных батарей и регенеративных топливных элементов обеспечит снижение на 300 т начальной массы на низкой околоземной орбите.
 5) Использование местных ресурсов. Почти 85% топлива, необходимого для транспортной системы "Земля-Луна", приходится на кислород. В то же время известно, что кислород составляет 42% массы лунного грунта. При добыче и использовании кислорода из лунных пород годовая экономия начальной массы на низкой орбите может составить около 300 т. Добыча кислорода из марсианской атмосферы, состоящей в основном из углекислого газа, будет более простым процессом.
 6) Защита от радиации. Современные знания не позволяют с достаточной точностью установить требуемую массу радиационной защиты марсианского межпланетного транспортного аппарата. Требуются более глубокие исследования.
 7) Ядерные маршевые двигательные установки. Использование ядерных маршевых двигательных установок с тепловыми твердыми реакторами (удельный импульс тяги порядка 900 с) в составе межпланетного марсианского транспортного аппарата обеспечивает почти 350 т снижения начальной массы на низкой околоземной орбите. При использовании двигателей с газовым реактором (удельный импульс тяги 1500-6000 с) и фиксированной начальной массе поезда порядка 800 т продолжительность полета к Марсу составит всего лишь около 200 суток вместо полутора лет. Отмечаются определенные успехи в этом направлении по программам "Ровер" и "Нерва". Значительную экономию в начальной массе - до 60% - на орбите марсианского межпланетного транспортного комплекса дает применение ядерных электрических двигателей с удельным импульсом тяги 2000-10 000 с. Такого рода системы создаются по программе "Патфайндер".
   При штаб-квартире и в восьми многоцелевых Центрах НАСА трудятся около 24 000 специалистов. По контрактам сотрудничают еще около 40 000 гражданских служащих аэрокосмических фирм.
   НАСА располагает уникальными научно-техническими комплексами, производственными базами, стартовыми и техническими сооружениями общей стоимостью около 14,2 млрд. долл. НАСА принадлежат 22 большие аэродинамические трубы, 16 уникальных стендовых комплексов, 10 крупных вычислительных центров, 21 вакуумная камера большого диаметра.
   Сооружения НАСА представляют собой национальное богатство Соединенных Штатов и не имеют аналогов в частном секторе аэрокосмического бизнеса.
   Международное сотрудничество. При налаживании международного сотрудничества по программе освоения Луны и Марса необходимо, чтобы потенциальные партнеры подключились к работе на самом раннем этапе программы. Необходимо также, как считают руководители аэрокосмического направления, чтобы технические обязательства были подкреплены политическими и государственными гарантиями. Чем крупнее программа, тем выше уровень обязательств и гарантий.
   Национальный космический совет назначил участника проекта "Аполлон-Союз" генерала Томаса Стаффорда главой комитета, который должен был синтезировать различные идеи использования Луны и Марса. В мае 1991 г. комитет представил доклад по результатам исследований. Этот доклад Том Стаффорд с наилучшими пожеланиями подарил мне на одной из конференций в Калифорнии. Комитет установил четыре возможных варианта подходов, основывающихся на различных приоритетах:
 - План исследования Марса в основном напоминает модель программы "Аполлон". Основное значение в нем придается как можно более быстрому достижению Марса, осуществлению первой высадки человека на Марс в 2014 г., с пребыванием на поверхности планеты в течение 14-100 суток, и второй высадки в 2016 г., с пребыванием на поверхности в течение 600 суток. Луна тоже осваивается, но в основном с целью подготовки к путешествию на Марс с осуществлением первой экспедиции человека на Луну в 2005 г.
 - План с концентрацией основного внимания на научных исследованиях сфокусирован на получении научной информации. Он в основном повторяет предыдущий план, за исключением того, что проводятся более углубленные научные исследования.
 - Оставаясь на Луне, исследовать Марс. Это сценарий "колонизации". Основное внимание уделяется созданию постоянного поселения на Луне и использованию ее в качестве базы для снабжения марсианской экспедиции. Постоянное присутствие человека на Луне начнется с 2004 г. Исследование Марса после накопления практических навыков на Луне, включая дальние научные вылазки на планетоходах с герметическими отсеками, будут начаты после этого. Кроме того, постоянное поселение на Луне будет обеспечивать широкую гамму научной деятельности в таких областях, как радио- и инфракрасная астрономия.
   Первые исследования возможности создания лунной базы проводились в рамках проекта "Горизонт" (Horrison: одно из значений - умственный кругозор). Реальное проектирование лунной базы стало возможным в 1959 г., когда быстрое развитие средств ракетной техники делало этот проект реализуемым. Постоянную эксплуатацию лунной базы с экипажем из 12 человек предполагалось начать с ноября 1966 г. Средства доставки базировались на семействе ракет-носителей "Сатурн", представленным в то время в виде проектов "Сатурн-1" и "Сатурн-2".
   Наиболее выгодным местом расположения стартовой позиции на Земле является экваториальная область. Под программу "Горизонт" просматривались варианты построения нового стартового комплекса в Бразилии, Сомали и на островах Тихого океана. Были осуществлены попытки переговоров с Бразилией.
   Изучение проблемы освоения Луны продолжалось и в более поздний период. Проект "Горизонт" создал основу реализованной программе "Сатурн-Аполлон". К сожалению, сосредоточение внимания НАСА и Министерства обороны на программе "Спейс Шаттл" отложило реализацию лунных программ до следующего века. Тем не менее Президент США Рейган в 1986 г. обещал, что США вернутся к лунной программе не только в виде отдельных экспедиций, но и в виде постоянной работы на Луне.
 - Использование космических ресурсов. Этот предложенный план фокусируется на максимальном использовании космических ресурсов как при снабжении исследовательских экспедиций, так, в конце концов, и для нужд Земли. Он включает в себя использование процессов производства материалов на Луне, с установкой на поверхности Луны роботизированного предприятия в 2003 г. и с присутствием человека, начиная с 2004 г., как для снабжения созданной там лунной базы, так и для обеспечения запуска марсианской экспедиции с высадкой людей на Марсе в 2016 г. Что очень важно, план включает долгосрочное использование лунных материалов для изготовления панелей солнечных батарей спутниковых солнечных электростанций, поиск и добычу на Луне ископаемого гелия-3 для снабжения им перспективных теплоэлектростанций, которые в будущем могут быть построены на Земле.
   После проведения экспериментов предусматривается разработка возможности направлений электроэнергии мощностью порядка одного гигаватта на Землю и экспертизу возможности строительства спутниковых солнечных электростанций с использованием лунных материалов. Он также предусматривает визит на ближайшие к Земле астероиды с целью исследования возможности их использования в качестве источника внеземных материалов.
   Вполне очевидно, делает оценку профессор Теннесси, что дальнейшего прогресса может и не быть, если не будет принято четвертое предложение и если космическая исследовательская инициатива сама по себе не пойдет вперед. Здесь и ставятся задачи для Национального космического общества США.
   Для нас должно быть ясно, что использование космических ресурсов является жизненно важным аспектом любых серьезных космических программ и поддержание принятия четвертого предложения, как подхода, необходимо для этой программы. Затем мы должны работать в направлении, позволяющем увидеть, что планы программы движутся к осуществлению.
   В октябре 1991 г. японские и американские специалисты достигли успеха при проведении эксперимента получения кислорода на Луне. В ходе реакции лунного грунта с водородом удалось получить десять граммов воды. В январе 1992 г. в Хьюстоне эксперимент проводился в условиях, имитирующих лунные, на борту самолета КС-135. Грунт был составлен из компонентов, схожих с лунным грунтом, но вместо водорода использовался гелий (по соображениям безопасности). Эксперименты проводили фирмы "Симицу", "Карботек" и НАСА.