Некоторые проекты межпланетных экспедиций:"Марс насчитывает более 100 лет, начиная
с «Аэлиты» А.Н. Толстого и продолжая
текущими межпланетными программами
ведущих космических стран. За это время проекты прошли большую эволюцию, причем многие идеи и технические
решения практически отрабатывались
и продолжают отрабатываться при полетах орбитальных станций, пилотируемых
и грузовых кораблей, автоматических космических аппаратов. Это позволяет сегодня разрабатывать наиболее реализуемые варианты пилотируемой экспедиции
на Марс [1–6].
Изучение и использование в современных и будущих проектах пилотируемых
экспедиций на Марс богатейших материалов, идей, проработок множества проектов со всего мира позволяют найти оптимальные варианты концепции, стратегии
и технического воплощения разрабатываемых марсианских программ.
Проанализировано более шестидесяти зарубежных проектов 1950–2000 гг.,
но из-за ограниченности объема статьи
приведено краткое описание лишь нескольких концепций межпланетных экспедиций. Предложен к рассмотрению и дальнейшей проработке вариант многоразового
межпланетного комплекса с жидкостной
ракетной двигательной установкой (ЖРДУ)
и аэрозахватом в атмосферах планет.
некоторые пилотируемые
марсианские проекты в СШа
Das Marsprojekt. В США в начале
серии исследований, связанных с пилотируемыми экспедициями на Марс, стоял
немецкий ракетный инженер Вернер фон
Браун. В 1952 г. в Западной Германии
была издана его новелла Das Marsprojekt,
которая вышла через год в США
под названием Mars Project. В этой книге
фон Браун показал в деталях и с инженерным подходом возможность полета
и исследования Марса с использованием только технологий, существующих
в то время. Он представил проект марсианской экспедиции из 10 космических кораблей и 70 человек экипажа.
Орбитальных станций для подготовки
экспедиции не предусматривалось. Корабли собирались на околоземной орбите
из элементов, доставляемых трехступенчатыми крылатыми ракетами-носителями
многоразового использования. Требовалось 905 запусков таких грузовых ракет.
Семь из десяти кораблей были предназначены для перелета к Марсу и обратно.
безяев и.в. Стойко С.ф.
БЕЗЯЕВ Игорь Валерьевич — директор по производству ПО «Металлист»,
e-mail: i.bezyaev@mail.ru
BEZYAEV Igor Valeryevich — Production Director of PA Metallist, e-mail: i.bezyaev@mail.ru
СТОЙКО Сергей Федорович — главный специалист лаборатории РКК «Энергия»,
e-mail: sergey.stoyko@rsce.ru
STOYKO Sergey Fedorovich — Chief Specialist of Laboratory at RSC Energia,
e-mail: sergey.stoyko@rsce.ru
№ 3(22)/2018 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 19
ОбзОр прОЕКТОв пИЛОТИруЕМыХ пОЛЕТОв К МАрСу
Они имели надувные тканевые сферы
для экипажа и топливные баки с металлической метеоритной защитой. Оставшиеся
три корабля были грузовыми и несли
по одному крылатому планеру для посадки на поверхность планеты. Так как
автоматические системы не были развиты,
многие операции выполнялись вручную.
Например, после того как корабль производил разгон, команда выходила в открытый космос, чтобы вручную отсоединить
и сбросить опустевшие топливные баки.
Фон Браун не предусматривал предварительных исследований планеты автоматическими зондами. Он предполагал,
что единственное место на Марсе, где
можно найти ровную площадку, пригодную для посадки планера с лыжным
шасси, — это ледяная полярная шапка
планеты. Первая группа людей, высадившаяся на планету, должна была покинуть
планер и совершить героический переход протяженностью около 6 500 км для
выбора места базового лагеря на экваторе Марса. Там им нужно было построить
посадочную полосу для двух колесных
планеров, ожидающих на орбите. После
посадки планеров исследователям необходимо было отсоединить у них дельтавидные крылья и установить ракеты вертикально. Кроме этого, астронавты должны
были развернуть надувные укрытия марсианской базы для дальнейшей работы по изучению Марса в течение 400 сут.
Общая продолжительность экспедиции
составляла около трех лет [7, стр. 1–4].
Первые работы NASA. В 1957 г., спустя месяц после того, как в СССР был запущен первый искусственный спутник
Земли, инженеры Исследовательского
Центра Льюиса (Lewis Research Center)
начали исследования в области ядерных
и электрических ракетных двигателей для
межпланетного полета. Такие ракетные
двигатели требовали меньше топлива,
чем химические ракеты, и позволяли значительно снизить массу межпланетных
кораблей. В апреле 1959 г. работники Центра представили Конгрессу результаты своей работы и ходатайствовали о дальнейшем
финансировании. Конгресс удовлетворил
запрос, и это стало первой работой научноисследовательского центра по изучению
Марсианской экспедиции под руководством NASA. Исследования велись по двум
направлениям: ядерная ракетная двигательная установка (ЯРДУ) и электроракетная
двигательная установка (ЭРДУ).
Вариант корабля с ЯРДУ. Для возможности выполнения расчетов первая группа
инженеров сделала допущение, что полет
корабля будет выполняться по профилю миссии конца 1960-х гг., который впоследствии стал стандартной виртуальной
моделью для NASA.
Предложенная миссия начиналась с орбиты спутника Земли. Экипаж корабля —
семь астронавтов. Разгон и выход на
траекторию полета к Марсу обеспечивался ЯРДУ многократного включения, которая использовалась на всех последующих
этапах полета. Двигательная установка
крепилась к центральному топливному
баку большой длины. Вокруг бака располагались две группы баков меньшего
размера. Нижняя группа баков была предназначена для выхода на траекторию
полета к Марсу, а верхняя — для торможения у Марса. В ЯРДУ топливо поступало из центрального бака, в который
перекачивалось из соответствующих наружных баков в зависимости от этапа
полета. Пустые баки сбрасывались. Такая
схема обеспечивала хорошую защиту жилого модуля от теплового и радиационного
излучений работающей ЯРДУ (рис. 1).
Перед Марсом корабль выполнял торможение и выходил на круговую орбиту.
Посадка на поверхность совершалась в посадочном аппарате с использованием аэродинамического торможения. Маленький
гусеничный вездеход позволял двум астронавтам расширить область исследования
поверхности. По окончании исследований
и возвращении десантной группы орбитальный корабль в очередной раз запускал ЯРДУ и переходил на траекторию
Рис. 1. Реконструкция концепции внешнего облика корабля
с ЯРДУ, предложенной инженерами Исследовательского
Центра Льюиса (Lewis Research Center) в 1960 г.
20 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ № 3(22)/2018
Безяев И.В., Стойко С.Ф.
возвращения к Земле. Опустевший центральный бак вместе с ЯРДУ отделялся.
Жилой модуль и возвращаемый на Землю
аппарат продолжали полет по траектории.
Перед Землей экипаж переходил в спускаемый аппарат, совершал прямой вход
в атмосферу Земли и посадку.
В 1958 г. был открыт радиационный
пояс вокруг Земли. Это увеличило внимание к радиационной безопасности экипажа.
Инженеры предложили не делать защиту
всего жилого модуля, а организовать небольшое радиационное убежище в центре
жилого отсека, в котором экипаж мог
бы пережидать периоды повышенной радиационной активности, а также спать,
что в целом сокращало суммарную дозу
радиации, получаемой экипажем во время
полета [8].
Вариант корабля с ЭРДУ и ядерной
энергетической установкой (ЯЭУ). Вторая
группа инженеров занималась проработкой вопросов, связанных с созданием
межпланетного корабля с ЭРДУ и ЯЭУ.
Ими был предложен вариант компоновки
корабля, который впоследствии несколько
изменялся, но основные принципы оставались. В состав корабля входили: ядерный
реактор, нейтронный щит, теплообменник,
щит гамма-излучения, рабочее тело, оборудование турбогенератора, радиатор, две
кабины экипажа, полусферический возвращаемый на Землю аппарат, десантный
корабль для высадки на планету,
кольцеобразный модуль ионных двигателей. Количество членов экипажа — восемь
человек (рис. 2) [9].
EMPIRE. В мае 1962 г. организация
Future Projects Oice at NASA’s Marshall Space
Flight Center заключила контракт на проведение
научно-исследовательской работы с тремя
компаниями: General Dynamics, Lockheed
и Aeronutronic Division of Ford Motor
Company. Компаниям была поставлена
задача изучить возможность реализации
орбитальной миссии к Марсу. Компания
Lockheed рассмотрела миссию облета и орбитальную миссию. Компания Aeronutronic
исследовала миссию облета двух планет — Марса и Венеры (рис. 3). Но самый
большой и обширный отчет подготовила
компания General Dynamics и даже провела исследование с посадкой на планету.
Данное комбинированное исследование
получило название EMPIRE — Early Manned
Planetary-Interplanetary Roundtrip Expeditions
[7, стр. 11–15]."
Далее :
https://www.energia.ru/ktt/archive/2018/03-2018/03-02.pdf