Отечественные намётки

   С основными концепциями программы исследования Марса в 1988 г. выступил Главкосмос в брошюре "СССР в космосе. 2005 г."
   Программа исследования Марса предусматривала несколько этапов.
   Этап 1 (1991-1996 гг.):
 - отработка техники посадки на поверхность Марса;
 - отработка методов и средств отбора образцов грунта;
 - получение детальных изображений поверхности, глобальных данных по химическому составу грунта, по распределению температуры и влаги, мощности осадочных образований и глубины залегания коренных пород и криолитосферы;
 - магнитная и гравитационная съемка, то есть получение всех необходимых данных для научно обоснованного выбора места посадки будущей экспедиции и ее безопасности.
   Схема миссии: запуск искусственного спутника Марса с большим набором научной аппаратуры, состоящим из оптического, спектрометрического, масс-спектрального, локационного и плазменного комплексов приборов.
   В выбранном месте произойдет отделение спускаемого аппарата с малым марсоходом от спутника. В процессе спуска - отделение аэростатного зонда с одновременным отбросом пенетраторов.
   Зонд осуществляет полет в атмосфере Марса на высоту 2-6 км в течение 6-10 дней (ночью садится на поверхность) по трассе протяженностью в несколько тысяч километров.
   Марсоход оборудован грунтозаборным устройством и комплексом приборов для анализа грунта, телевизионными камерами, позволяющими осмотреть панораму поверхности, проверить правильность выбора площадок для взятия наиболее информативных образцов марсианских пород.
   Этап 2 (1996-2005 гг.):
 - доставка образцов марсианских пород на Землю для их детального геохимического и биологического исследования.
   Схема миссии: одновременный запуск к Марсу орбитального и спускаемого аппаратов. На последнем находится большой марсоход, который после предварительного анализа образцов грунта складирует отобранные пробы в контейнер. Контейнер автоматически перегружается во взлетный модуль, который доставляется на орбиту Марса, где происходит его стыковка с орбитальным космическим аппаратом. Затем контейнер перегружается в возвратную ракету, которая и направляется к Земле.
   Марсоход со временем активного существования до 5 лет должен иметь на борту телевизионный комплекс и обладать возможностью использования различных методов отбора проб: бурение на глубину нескольких метров, выборка из больших каменных глыб, возвратный вибропенетратор.
   Этап 3 (2005-2015 гг.):
   В настоящее время наиболее устоявшийся сценарий пилотируемой экспедиции на Марс предусматривает полет по орбитально-десантной схеме, с прямым аэродинамическим входом корабля возвращения с экипажем в атмосферу Земли. Состав экспедиционного комплекса в этом случае включает:
 - марсианский орбитальный корабль для обеспечения жизнедеятельности экипажа из 4-6 человек в течение полутора-двух лет;
 - посадочный корабль для доставки на поверхность Марса экипажа из двух-трех человек и оборудования, обеспечивающего его работу и жизнедеятельность в течение одного месяца;
 - корабль возвращения на Землю, позволяющий вход в атмосферу с пролетной траектории со второй (или несколько большей) скоростью;
 - энергетические и двигательные установки, обеспечивающие все межпланетные и орбитальные динамические операции.
   Тип двигательно-энергетической установки межпланетного марсианского комплекса и ее технические характеристики определяют стоимость всего проекта и потребную суммарную массу комплекса.
   Прорабатывались различные варианты. Использование жидкостных ракетных двигателей, хотя они и наиболее отработаны в ракетно-космической практике СССР и США, приведет к значительной суммарной массе комплекса на орбите Земли (до 2000 т) и поставит серьезные научно-технические проблемы по выведению и сборке разгонных ракетных блоков и длительному хранению криогенных компонентов топлива на орбите старта.
   Создание двигательных установок, использующих энергию ядерного реактора, позволило бы значительно снизить суммарную массу марсианского комплекса на орбите старта. Это ядерный двигатель большой тяги (до 1000 т) или ядерная электрореактивная двигательная установка (до 400-500 т). Конечно, наиболее предпочтительна разработка электро-ядерного ракетного двигателя, тем более что ее использование в будущем может значительно облегчить создание транспортной межпланетной системы, способствующей расширению сферы деятельности человека в космосе.
   В сентябре 1987 г., на форуме в Москве, были доложены планы дальнейших исследований Марса, в разработке которых активное участие принимал Институт комических исследований. Программу планировалось реализовать в несколько этапов. Первый предполагалось начать в 1994 г. запуском двух аппаратов, каждый из которых включал бы в себя орбитальный блок для дистанционных исследований, спускаемый модуль, несущий на борту аэростатную станцию, марсоход, малые метеомаяки, зонды-пенетраторы для исследования физико-химических свойств грунта. В ходе полета от орбитального аппарата отделяется небольшой субспутник для прецизионных траекторных измерений системы "орбитальный аппарат-субспутник". Подробное изложение этой программы публиковалось Ю.Зайцевым в декабре 1988 г., когда еще оставалась надежда на нормальный полет "Фобоса-2".
   Основная задача орбитального аппарата - обзорная и детальная съемка поверхности планеты. Рассматривалась и возможность возвращения отснятых фотоматериалов с орбиты Марса на Землю.
   В состав научной аппаратуры должны были входить также бортовой инфракрасный радиометр, длиннoвoлнoвoй радиолокатор, гамма-спектрометр, магнитометр и плазменный комплекс.
   Для аэростатного зондирования предполагалось использовать аэростат, который совершает полет только днем, а ночью опускается на поверхность планеты. Он должен состоять из двух связанных между собой шаров - большого нижнего, представляющего собой открытую пластиковую оболочку с марсианским "воздухом", и малого герметичного верхнего из майларовой пленки, заполняемого водородом или гелием. Параметры конструкции нижнего шара подбираются таким образом, чтобы он приобретал подъемную силу только в светлое время суток под действием нагреваемой солнечными лучами заполняющей его смеси газов. Использованием этого принципа в конструкции аэростата предполагалось обеспечить перемещение гондолы с научной аппаратурой на значительные расстояния от места посадки спускаемого аппарата. Имеющиеся данные о динамике атмосферы Марса позволяют просчитать возможные траектории полета аэростата и выбрать наиболее интересные из них.
   Не менее трудная техническая проблема - управление марсоходом, если принять во внимание сложность осуществления связи на расстоянии в миллионы километров. Марсоход должен, например, уметь обходить препятствия, которых двадцать-тридцать минут назад еще не было на пути. Примерно столько же времени понадобится радиосигналу, чтобы преодолеть расстояние от Марса до Земли и обратно. Решение проблемы видится в том, чтобы сделать марсоход системой-экспертом, придав ей определенные "интеллектуальные" способности. В этом случае Земля будет определять стратегию работы, а сам робот - тактику ее проведения.
   Помимо телевизионной системы, марсоход предполагалось оснастить лазерным дальномерным устройством для прокладки курса и управления движением.
   Навигационное оборудование марсохода должно обеспечить решение двух основных задач: выход в заданные целевые районы и координатную привязку маршрута.
   Привязку точки посадки и трассы марсохода к местности планировалось осуществить независимо: по данным счисления пути, астрономических наблюдений (Солнце, звезды), а также с помощью специальной системы, включающей в себя комплекс средств для подъема телевизионных камер на высоту от нескольких десятков до сотен метров над поверхностью Марса. Эта система позволит осматривать район размером сто на сто метров, с разрешением лучше одного метра, что даст возможность осуществить высокоточную привязку местоположения марсохода к фотоплану марсианской поверхности. Планировалось использовать три вида средств подъема: аэростатные (баллон), аэродинамические (воздушный змей) и баллистические. Последний тип средств рассматривается как резервный.
   Дальность передвижения марсохода должна достигать сотен километров. Скорость его определит энергетика, а зависеть она будет от рельефа местности и научной программы на трассе движения. В качестве источника питания предполагалось использовать либо солнечные батареи, либо изотопные термоэлектрогенераторы.
   Программа научных исследований для марсохода предполагалась очень обширной, включая вибропросвечивание глубинных недр планеты, с целью выяснения ее внутреннего строения. Марсоход позволит также получить большую серию панорамных снимков по трассе движения. С его помощью можно было бы осуществить и сбор образцов пород с поверхности большой площади, находящейся на глубине в несколько метров. Забор образцов грунта из глубинных слоев планеты особенно важен с точки зрения его последующего биологического анализа. Затем марсоход мог бы служить радиомаяком на выбранной им площадке для "приземления" будущего посадочного аппарата, оборудованного возвратной ракетой для доставки на Землю марсианского грунта. Будет установлен на марсоходе и метеокомплекс.
   Изучение метеоусловий на Марсе - важная задача первого этапа запланированных исследований планеты. С этой же целью намечалось создание сети из десяти малых долгоживущих (более года) метеомаяков на поверхности Марса. Основное их назначение - прямые измерения метеорологических параметров для изучения общей циркуляции атмосферы и прогнозирования метеоусловий для текущей и будущих миссий. Преимущества такой сети - глобальность охвата, возможность сброса датчиков в особо интересные районы (каньоны, старые русла рек), малодоступные для исследования другими средствами.
   Пенетраторы, помимо изучения физико-химических свойств грунта планеты, позволят получить данные о ее внутреннем строении. Несколько пенетраторов образуют сеть стационарных пунктов, обеспечивающих длительные сейсмические наблюдения.
   Не меньшей сложностью отличается и следующий этап программы исследования Марса. Его главная цель - доставка на Землю образцов марсианского грунта. Срок реализации - одно из ближайших, после 1994 г., астрономических "окон".
   Возможности осуществления межпланетного перелета с минимальными затратами энергии и за минимальное время (6-8 месяцев) будут повторяться примерно каждые два года. Доставка грунта с Марса планировалась к выполнению в 1996 или 1998 г.
   Вариант реализации этого этапа исследований - запуск двух автономных аппаратов. Один из них совершит посадку на поверхность Марса, другой станет его спутником. Посадочный аппарат должен был иметь на борту взлетную ракету и небольшой марсоход для сбора грунта на некотором удалении от места посадки. Марсоход оборудуется манипуляторами и грузозаборным устройством, которое позволит взять образцы с достаточно большой глубины.
   Взлетная ракета может доставить грунт к орбитальному аппарату, состыковаться с ним, после чего образцы перегружаются в специальный, возвращаемый к Земле модуль второго аппарата. При подлете к нашей планете этот модуль перехватывается орбитальной станцией.
   Было бы целесообразно выполнить первичный анализ марсианского грунта на борту станции. Это позволило бы решить проблему карантина, исключающего заражение нашей планеты внеземными организмами, как бы ни мала была такая вероятность.
   Следующим этапом марсианской программы планировалась работа на планете в 2000-2005 гг. крупных марсоходов с большим временем активного существования и дальностью передвижения свыше тысячи километров. Затем в 2010 г. можно было бы реализовать комбинированную экспедицию с высадкой марсоходов и забором грунта из двух-трех мест, удаленных друг от друга на большие расстояния. И наконец, к 2015 г. были бы обеспечены необходимые условия для пилотируемой экспедиции на Марс с высадкой космонавтов на его поверхность.
   В качестве базового комплекса для осуществления марсианской программы планировалось использовать автоматические аппараты нового поколения - так называемые "высокоинтеллектуальные космические роботы". Первым практическим опытом применения этих аппаратов стал проект "Фобос".
   Уже на первых стадиях создания нового аппарата его разработчики имели в виду перспективы исследований Марса, поэтому они старались обеспечить максимальную преемственность конструкции и систем для выполнения комплексной программы экспериментов.
   Запуски таких аппаратов планировалось осуществить с помощью высоконадежной ракеты "Протон".
   Иначе выглядит программа исследований Марса, если использовать новую ракету-носитель "Энергия". В этом случае одним стартом можно было бы решить в принципе все основные задачи программы. Предварительные оценки показывают, в частности, что одной ракетой-носителем "Энергия" могут быть доставлены на Марс сразу три марсохода - один тяжелый, с возможностью глубокого бурения, и два легких, несколько кассет с десятью метеомаяками каждая и большое количество пенетраторов. Удастся снять и весовые ограничения в решении проблем доставки грунта с Марса и возврата фотопленки с околомарсианской орбиты. Можно было бы попытаться одновременно доставить грунт и с марсианского спутника Фобос.
   В варианте использования ракеты-носителя "Энергия" перспективная марсианская программа выглядит следующим образом.
   Первый этап (1994-1996 гг.)
   Проведение глобальных исследований поверхности и атмосферы Марса с помощью комплекса тяжелых автоматических аппаратов и детальное изучение наиболее интересных участков его поверхности методами дистанционного зондирования с борта базовой станции на близкой к круговой полярной орбите (высота 200-300 км).
   Далее - исследование поверхности прямыми методами с использованием марсоходов, буровой установки, пенетраторов; изучение атмосферы с помощью аэростатов, малых метеорологических зондов и внутреннего строения планеты методами сейсмо- и электромагнитного зондирования. Одной из главных задач этого этапа исследований является поиск наиболее интересного места для посадки пилотируемой экспедиции и получение информации о природных условиях Марса.
   Второй этап (2000-2005 гг.)
   Задача второго этапа - натурная отработка основных элементов пилотируемой экспедиции. Предусматривалось детальное изучение отдельных районов и доставка на Землю образцов марсианского грунта. Практически это будет генеральная репетиция пилотируемой экспедиции, но без экипажа.
   Впервые межпланетный перелет проектировалось совершить с помощью ядерной электрореактивной двигательной установки. Важнейшая ее особенность - очень высокая скорость истечения газа. При этом рабочего тела для электрореактивного двигателя требуется в 15-20 меньше, чем для жидкостных двигателей. Это значит, что может быть увеличена масса полезной нагрузки корабля.
   Третий этап (2005-2010 гг.)
   Пилотируемая экспедиция на Марс.
   Новая программа была изложена советскими ответственными лицами в ходе коллоквиума по результатам драматичной экспедиции "Фобос 88-89 гг.", организованного в конце октября 1989 г. Национальным центром космических исследований Франции.
   Программа по исследованию Марса по планам должна осуществляться в два этапа. На первом этапе, который продлится с 1994 по 2001 г., должны были быть запущены усовершенствованные автоматические аппараты прежде всего для более подробного изучения этой планеты, а также для исследования местности с целью подготовки высадки человека на Марс, которая запланирована на втором этапе программы, но уже не ранее 2020-2030 годов.
   На первом этапе вырабатывается стратегия, предусматривающая исследование Красной планеты в рамках экспедиции "Марс-94". Затем, в ходе операции "Марс-Фобос-94", предусматривалось произвести отбор образцов грунта Фобоса, спутника Марса. Одновременно планировалось проводить исследование астероидов в рамках экспедиции "Астероиды" ("ASTER"). Далее, на борту космического аппарата "Марс-94" на планету предполагалось отправить марсоход. Этот подвижный робот должен исследовать планету в поисках места для отбора образцов грунта, который планировалось провести в ходе экспедиции "Марс-2001". Предполагалось, что все эти экспедиции будут осуществлены на базе космического аппарата "Фобос". Запуск будет произведен с помощью ракеты-носителя "Протон".
   Одновременно ученые планировали изучать другие планеты и тела Солнечной системы. В частности, в 1966 г. намечалось провести первое непосредственное исследование астероидов в рамках экспедиции "Астероиды", а также отправить в 2003 г. космический зонд к Меркурию. До настоящего времени только одним аппаратом - американским "Маринером-10" - был осуществлен в 1974 г. пролет самой близкой к Солнцу планеты.
   В ходе экспедиции "Марс-94" планировалось осуществить с помощью ракеты-носителя "Протон" в октябре 1994 г. запуск двух зондов массой по 6 т (на базе усовершенствованного аппарата "Фобос"), которые должны были выйти на орбиту вокруг Марса в сентябре 1995 г. и оставаться на ней в течение года (до конца 1996 г.). С каждого из зондов должны были быть сброшены на поверхность планеты один аэростат, два или три пенетратора, три или четыре малые автономные станции, а также одна или несколько крупных станций.
   Франция осуществит доставку аэростатов, около десяти научных приборов, предназначенных для установки на борту советских орбитальных аппаратов, и ретранслятора данных, устанавливаемого на американском "Марс обсервер", который должен был быть запущен с помощью ракеты "Титан-3" в сентябре 1992 г.
   Следующим этапом программы является экспедиция "Марс-Астероиды-96", перед которой стоит двойная задача. С одной стороны, речь идет о запуске межпланетного аппарата, который в начале 1999 г. сблизится с Фобосом для отбора образцов его грунта и затем доставит их на Землю в начале 2001 г., с другой стороны, - о посылке аппарата в астероидный пояс.
   Космический аппарат "Астероид", который намечалось запустить 13.12.1996 г., должен был сблизиться с Марсом 8.10.1997 г., чтобы затем осуществить последовательный облет пяти астероидов: Фортуна (Fortuna) 17.09.1998 г., Гармония (Harraonia) 26.11.1998 г., Веста (Vesta) 14.06.1999 г., Халдей (Haldey) 12.10.1999 г. и Джува (Juewa) 22.07.1999 г., который является более значительным, чем несостоявшийся франко-советский проект "Веста". Планировался сброс двух пенетраторов и на это "малое тело".
   Затем была запланирована экспедиция "Марс-98". В конце 1998 г. планировался запуск двух аппаратов, экспедиция которых должна была продлиться четыре года и завершиться к концу 2003 г. Каждый аппарат должен доставить на Марс большой марсоход массой 500 кг, на котором будет установлена научная аппаратура массой 150 кг, включая пенетратор, предназначенный для отбора образцов грунта. Марсоход, продолжительность активного существования которого составит около одного года, будет иметь автономное управление, что позволит ему пройти расстояние от 100 до 150 км.
   Ключевым этапом программы является экспедиция "Марс-2001". В начале 2001 г. к Марсу планировались запуски двух аппаратов четырьмя ракетами "Протон" или одной тяжелой ракетой "Энергия", которая способна сразу вывести на траекторию полета к Марсу полезную нагрузку массой 28 т. Один из аппаратов доставит на планету малый марсоход, который отберет образцы пород и поместит их в возвращаемый аппарат, предназначенный для взлета и стыковки на орбите Марса со вторым аппаратом. Этот второй аппарат доставит на Землю в конце 2005 г. 1 кг марсианского грунта.
   Размеры и конструкция марсохода прорабатываются. Рассматриваются два варианта. Большой марсоход длиной 2 м имеет 6 колес диаметром 60 см. Масса марсохода 350 кг. Длина малого марсохода около 1 м, масса 70 кг, масса научных приборов 15 кг. За сто суток он пройдет расстояние около 200 км. Марсоход имеет автономное управление, и будет преодолевать препятствия независимо от команд с Земли.
   Космический летательный аппарат "Марс обсервер" должен быть запущен за два года до запуска советской межпланетной станции и будет нести на борту радиотрансляционную аппаратуру, предназначенную для получения как можно большего количества информации от этой станции.
   Марсианская экспедиция будет продолжаться около двух лет. Экипаж из 4-6 человек проведет на Марсе не более двух недель.
   Основой марсианского ракетного комплекса, как типовой структуры, является отсек или группа отсеков, где во время полетов находится экипаж. Отсек обладает всеми средствами жизнеобеспечения, безопасности, управления, связи и контроля. Предусматривается возможность ремонта основных систем и борта в целом.
   Еще недавно предметом всеобщего обсуждения ученых и конструкторов была проблема создания искусственной гравитации. Последние достижения пилотируемой космонавтики позволяют утверждать достаточно определенно, что человек без вреда для здоровья может перенести условия невесомости. Это существенно упрощает пилотируемую марсианскую систему.
   Следующая часть комплекса - это посадочный отсек, который после отделения от основного, остающегося на орбите вокруг Марса, осуществляет посадку в запланированном районе. При достаточном запасе энергетики марсианского комплекса посадка может осуществляться в активном режиме, на работающих тормозных и посадочных двигателях. Экономя массу космического комплекса, посадка может осуществляться планированием, используя атмосферу планеты, с включением при необходимости двигателей маневра для обеспечения мягкой посадки модуля на поверхность планеты. Естественно, посадочным ориентиром будет заранее выбранная точка посадки. С этой целью на предварительном этапе предусматривается должное обследование района автоматическими космическими аппаратами и выброс на поверхность планеты направляющих навигационных средств.
   Посадочный отсек оснащается всеми необходимыми средствами исследования планеты. Предусматривается работа по отбору грунта и анализу возможности отбора пород из глубинных пластов, в том числе для поиска возможного залегания воды. Для обследования района посадки или объектов изучения будут использоваться марсоходы.
   Блок возвращения экипажа с поверхности Марса - это марсианская ракета с соответствующей двигательной установкой. Экипаж с материалами исследований, достигнув орбитального отсека, перегружается, отстыковывает блок возвращения, и орбитальный корабль начинает свой путь к Земле, включив маршевые двигатели. Через девять месяцев корабль достигает сферы гравитационного действия Земли, экипаж и груз перемещаются в спускаемый аппарат, отделяются от орбитального корабля, который, продолжая движение по эллиптической орбите, станет спутником Солнца. Тормозные двигатели спускаемого аппарата снижают скорость его движения, он входит в атмосферу, рикошетируя тормозит и осуществляет программный полет в атмосфере. Достигнув приемлемой скорости, спускаемый аппарат выбрасывает парашюты и приземляется.
   Разработка всего пилотируемого комплекса для полета к Марсу сегодня - это задача только "инженерного пота": принципиально проблемного ничего нет. В определенной мере, все это уже опробовано и апробировано.
   Главной задачей является разработка маршевых двигателей марсианского ракетного поезда. Двигатели - посадочные на Марс и взлетные с Марса, тормозные, двигатели ориентации и коррекции траектории - проблем не рождают.
   Марсианский ракетный поезд может быть снабжен маршевой двигательной установкой для разгона до второй космической скорости традиционного вида, например кислородно-водородной или кислородно-керосиновой. Однако химические двигатели, обладая большой тягой, требуют достаточно больших замесов топлива. По некоторым расчетам, масса марсианского поезда с экипажем может достичь двух тысяч тонн. Потребуется много пусков ракет-носителей для "выноса" фрагментов космической ракеты на околоземную пбиту и последующей их сборки. При применении аэродинамического торможения спускаемого аппарата на Марс масса ракетного поезда может быть уменьшена более чем в два раза.
   При применении двигателей малой тяги, основанных на энергетических установках, вырабатывающих электроэнергию, нагревающую рабочее тело, например ксенон, до температуры порядка 800°С, и истечении с большой скоростью, ракетный поезд может стать легче - до 500 т на околоземной орбите. Выигрыш в массе получается за счет высокой удельной тяги такого двигателя. Источником электроэнергии могут быть солнечные батареи или атомные реакторы. Двигатели малой тяги работают непрерывно в процессе полета, монотонно прибавляя скорость движения поезда.
   Предпочтение отдается варианту, основанному на использовании для межпланетного перелета самого экономичного типа двигателя, существующего в природе, - электрореактивного. Электричество для него дадут солнечные батареи.
   Марсианский корабль состоит из трех основных частей: жилого блока, аппарата для посадки на поверхность и солнечного буксира.
   Предполагается, что первоначальная масса комплекса составит 350 т, в том числе: жилого блока - 80 т, посадочного аппарата - 60 т, аппарата возвращения на Землю - 10 т. Солнечный буксир, на котором будут крепиться две панели солнечных батарей (каждая размером 200х200 м) будет иметь массу 40 т, и еще 160 т топлива. Экипаж из четырех человек будет находиться на поверхности Марса 7 суток, а общая продолжительность экспедиции составит 720 суток.
   Уже сделано много пригодного для подготовки к первому межпланетному полету:
   создана ракета "Энергия", способная вывести на околоземную орбиту часть марсианского корабля, отработана автоматическая система стыковки для его сборки, приобретен серьезный опыт по длительному пребыванию в космосе. Нет особых проблем с созданием жилого блока корабля: опыт по созданию орбитальных станций и их систем в этом смысле очень важен. Достигнуты заметные успехи в создании электрореактивных двигателей: уже сегодня их характеристики приемлемы для марсианского корабля.
   На орбитальных станциях проводится большая работа по отработке разворачиваемых форменных конструкций, которые будут использованы для пленочных солнечных батарей корабля.
   В конечном счете, потребные энергетические затраты для перелета от Земли к планетам существенно увеличиваются с удалением орбиты планеты назначения от центра Земли. Стремление уменьшить энергетические затраты или время полета привело к использованию пролетов мимо других планет с целью направленного изменения гелиоцентрической скорости движения за счет воздействия пролетаемой планеты на космический корабль. Это называется пертурбационным маневром. Можно осуществить полет Земля-Венера-Меркурий с энергетическими затратами, близкими по значению к тем, которые необходимы только для полета к Венере. В то же время, непосредственный полет к Меркурию потребует затрат на приращение скорости примерно в три раза больше, чем для полета к Венере.
   В принципе реализация полета на Марс не зависит от дат осуществления экспедиции, а зависит только от скорости, потребной для старта с околоземной орбиты. Однако, если принимать во внимание только энергетические затраты, то оптимальными оказываются "сезонные" даты противостояний. Сокращение времени экспедиции очень существенно для полета космического аппарата с экипажем на борту. Необходимые энергетические затраты для таких "ускоренных" вариантов полета больше, чем для вариантов, близких к гомановским перелетам (без учета гравитационных полей планет).
   По мере увеличения стартовой скорости продолжительность экспедиции на Марс будет, конечно, вначале уменьшаться, но не в такой степени, как мы этого желали бы. Если увеличить скорость до 15 км/с, время полета сократится с 259 суток до 79,1 суток, но ожидание на Марсе симметрической траектории не только не сократится, но даже станет более продолжительным: с 454 суток увеличится до 775,5 суток. В результате общий выигрыш по времени окажется очень незначительным.
   При увеличении стартовой скорости до 15,8 км/с нас ожидает сюрприз: в этом случае полет может происходить по такой траектории, благодаря которой время вынужденного ожидания на Марсе окажется равным нулю. При этом, космический корабль вынужден будет сразу возвращаться на Землю, а продолжительность всей экспедиции сократилась бы до 149,8 суток - вместо 2 лет и 8 месяцев. Правда, пока все это в теории.
   На экспедицию отводится небольшое время, за которое Марс и Земля еще не успеют сильно разойтись в пространстве. В противном случае ей придется ждать целых два года, чтобы планеты оказались в нужных точках орбит. Старт может происходить только в расчетное время - время "сезона".
   Особый интерес, с точки зрения улучшения характеристик полета к Марсу, представляют схемы, в которых либо до достижения Марса, либо по возвращении к Земле осуществляется пролет около Венеры, с целью использования гравитационного влияния на формирование последующей траектории. Суммарные энергетические затраты, связанные с сообщением космическому аппарату характеристической скорости, необходимой для достижения конечной цели - Марса, с учетом противостояния планет, могут оказаться меньшими, если полет будет осуществляться пролетом через Венеру. В этих случаях полет может быть сокращен в общей продолжительности до 500 суток, вместо 600 расчетных в других сочетаниях траекторий полета.
   Увеличение полезного груза и сокращение времени полета к Марсу и планетам можно получить с применением электрического ракетного двигателя. Этот двигатель имеет малую тягу, но высокий удельный импульс.