Лента новостей
Поиск
loop
Технологии
Полет на Марс: с чего нам следует начинать

Полет на Марс: с чего нам следует начинать

4:23  15 Декабря 2015
1386

Полет на Красную планету, равно как и на Луну, потребует мобилизации сил планетарного масштаба, считают ученые. Такие задачи непосильны какому-то одному государству. Кроме того, освоению Марса должно предшествовать освоение Луны. Почему это так, и какая связь между данными задачами, Федеральное агентство новостей выясняло у экспертов. Поводом для их рассуждений послужил круглый стол на площадке МИА «Россия Сегодня».

Кому лететь на Марс — роботу или человеку?

Человекообразный робот для дальних полетов в космос уже активно разрабатывается отечественными учеными. В частности, этим занимается ФГУП ЦНИИмаш. Его специалисты задумывали андроида в космическом варианте, как помощника космонавтов, а в определенных случаях он даже должен быть способен заменить человека на орбите.

«Современная версия такого робота, SAR-401, прошла успешные испытания в ноябре прошлого года и была презентована широкой общественности, — рассказал начальник отдела системных исследований пилотируемых программ по освоению дальнего космоса ФГУП ЦНИИмаш Олег Сапрыкин. — Но с тех пор работа над андроидной техникой у нас остановилась, так как это направление было передано другим кураторам».

Идея космического андроида знакома широкой публике по американскому научно-фантастическому фильму «Аватар»: в ее основе — экзоскелет с обратной кинематической связью и робот-аватар, который полностью повторяет человеческое тело. Надевая на себя экзоскелет, человек словно погружается в тело аватара.

«Прежде всего, аватара интересно было бы использовать на Луне — в режиме реального времени человек мог бы работать там с помощью этого робота, — пояснил Сапрыкин. — Что же касается Марса, то тут есть проблема: длительность прохождения сигнала от земли к планете составляет от до 20 минут, поэтому онлайн-управление скорее всего нереально. Но оно возможно в автономном и в супервизорном режиме». На Марсе такой вариант пригодился бы в том случае, если экипаж остается на орбите, а робот-аватар действует на поверхности планеты.

Ученый отметил, что в настоящее время на МКС уже проводятся эксперименты по управлению из космоса роботами на Земле. Космонавты склоняются к непосредственному участию человека в освоении Марса, даже если вначале им придется управлять этим процессом с марсианской околопланетной орбиты.

Космонавт-испытатель отряда ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина» Олег Артемьев уверен, что отбирать астронавтов для полета к Марсу будут из тех, кто уже хоть раз слетал в космос, «потому что если человек ни разу не летал, то для всех, кто отправляет его в космос, он большая загадка. Из тех, кто уже летал, выберут мотивированных лететь на Марс, и вот из них уже будут отбирать будущий экипаж по более жестким медицинским и психологическим критериям, включая совместные тренинги на психологическую совместимость».

«Мы приходим к тому, что в космосе нужны универсальные специалисты, — считает герой РФ, космонавт-испытатель отряда космонавтов Роскосмоса Сергей Рязанский. — В модельных экспериментах у нас часто были ситуации, когда кто-то заболевал, например врач экипажа. То же случается и на станции, поэтому мы должны быть взаимозаменяемы».

Нужны двигатели нового поколения

Путь с Земли на Марс при имеющихся технических мощностях займет около года. А вот обратный путь конструкторам представляется несколько более туманно. От точности навигации будет зависеть и сложность самого космического аппарата, и энергозатраты на экспедицию, считает доцент кафедры космического машиностроения Самарского университета им. академика С.П. Королева Андрей Крамлих: «Миссия на Марс займет 2,5—3 года. Главный вопрос — как вернуться. Чтобы долететь, достаточно существующих средств астронавигации. А чтобы вернуться… понадобятся очень большие скорости.

Минимальная скорость движения с Марса составит порядка 11,5—12 км/с. Если промежуточная остановка — на МКС, то придется погасить огромную скорость примерно в 2—2,5 раз. Для этого нужен соответствующий двигатель и расход топлива. При скорости 20—21 км/с задачи навигации с Земли будут нерешаемы».

По мнению ученого, необходимо наличие навигационных комплексов между Землей и Луной. Доцент кафедры теории двигателей летательных аппаратов Самарского университета Станислав Шустов заметил, что ведущим предприятием, разрабатывающим современные ракетные двигатели в нашей стране, является проектно-конструкторская научно-исследовательская организация НПО «Энергомаш». При этом он отметил, что ракетные двигатели не могут быть достаточно эффективны на главном, межпланетном, участке полета к Марсу.

«Длительность полета желательно сократить хотя бы раз в десять, тогда он стал бы более реальным», — считает Шустов. Требования к двигателям, которые моно использовать в миссии на Марс, должны отвечать задачам нескольких этапов проекта. На первом этапе блоки будущего космического корабля примерной массой 20—40 тонн необходимо вывести на орбиту Земли, для этого необходимы мощные ракетные двигатели тягой до 1 тыс. тонн каждый. Затем уже в космосе из блоков предстоит собрать единый космический корабль.

«Такой опыт есть — это сборка Международной космической станции, которая до сих пор продолжается, — заметил Шустов. — Для этого понадобятся межорбитальные космические буксиры тягой от 1 до 10 тонн и двигатели малой тяги для осуществления огромного количества динамических операций и перемещения космонавтов в космосе». Собранный космический корабль выводится на межпланетную траекторию полета ракетными двигателями. И около года летит до орбиты Марса, после чего ложится на околомарсианскую орбиту, а на поверхность Красной планеты спускается модуль, который после выполнения программы должен взлететь с планеты и пристыковаться к кораблю. «Для этого необходимо множество двигательных установок с тягой от 1 тыс. тонн, — резюмировал ученый. — Проблема непростая, но решаемая. Все это — темы наших курсовых и дипломных работ. У нас есть возможности для создания таких двигателей, они способны обеспечить полет длительностью около трех лет».

Шустов также напомнил, что с момента вывода первого спутника Земли и по сей день Россия никому не уступала первенство в освоении космоса. Единственное необходимое условие — наличие развитой экономики, поскольку это дорогостоящий проект, хотя и оправданный.

Атомный двигатель, безусловно, значительно сократил бы время полета. Профессор кафедры конструкции и проектирования двигателей летательных аппаратов Анатолий Белоусов заметил, что удельный импульс у атомных двигателей в два раза выше, чем у химических ракетных двигателей.

«Однако сегодня остро стоит проблема экологической безопасности любого типа двигателей. Но у нашей страны есть колоссальный задел по созданию атомных двигателей. Еще в 1956 году вышло постановление по созданию атомных двигателей для авиации и космоса, — рассказал Белоусов. — Авиационный атомный двигатель был создан, но для создания ракетного атомного двигателя нужны были колоссальные затраты. Эта тематика была передана Воронежскому бюро химавтоматики, где с ней великолепно справились, создав РД-0410 тягой в 3,6 тонн, который может использоваться при межпланетных полетах. Авиационные двигатели могут пригодиться и для старта ракетоносителей с высот порядка 10—12 км».

«Сегодня позиция РКК «Энергия» такова: мы не можем однозначно склоняться к солнечной или к ядерной энергии для межпланетного перелета, — считает научный консультант предприятия Виктор Синявский. — На сегодняшний день отработано может быть все, кроме взлетно-посадочного комплекса. Проблема в том, что мы должны вывести его целиком, в готовом виде, а не собирать, не сваривать на месте — это примерно 40 тонн или больше. Поэтому самые первые экспедиции должны быть экспедициями облета Марса с отработкой взлетно-посадочных модулей. Они должны опуститься на Марс в беспилотном режиме. Наша стратегия сейчас заключается в этом. Остальные элементы в той или иной мере отрабатываются сегодня на МКС».

Путь к Марсу лежит через Луну

По мнению начальника отдела системных исследований пилотируемых программ по освоению дальнего космоса ФГУП ЦНИИмаш Олега Сапрыкина, экспедиция на Марс станет актуальной где-то за горизонтом 2030 года, что соответствует правительственной программе. В ближайшее десятилетие акцент будет сделан на лунных программах.

«Планов освоения Марса в ближайшие годы нет ни у США, ни у Китая, ни у других развитых стран, — заверил Сапрыкин. — Дело в том, что эта задача вскрывает гигантский пласт проблем. Существует ряд международных групп по освоению космического пространства, обсуждающих стратегию освоения космоса, в том числе полеты к Марсу. После четырех лет работы эти группы единодушно пришли к выводу, что человечество к этой экспедиции не готово. Кроме того, они пришли к выводу, что двигаться к Марсу необходимо через Луну».

Сапрыкин подчеркнул, что ученые всего мира приходят к мысли, что, не сделав шага к Луне, двигаться дальше в космос бессмысленно — это неоправданный риск. Более того, освоение Луны для человечества важнее, чем полет на Марс. И все же «марсианская программа — это вектор, двигаясь по которому, мы можем создать технологии бессмертия для человечества. Путь к Марсу может быть даже сам по себе более важен, чем его достижение», — считает Сапрыкин.

Будущее земной энергетики — на Луне

Освоение Луны не менее выгодно человечеству, особенно в условиях нарастающей борьбы за энергоресурсы. Дело в том, что лунная поверхность богата гелием-3, сырьем для термоядерного синтеза — энергетики будущего. На Земле его запасы малы, кроме того, само вещество трудноизвлекаемо, тогда как на Луне его несметное количество.

За миллионы лет солнечным ветром и метеоритами в многометровую толщу лунного грунта было занесено более 500 млн тонн гелия-3. Эти запасы обеспечили бы потребности земной энергетики на сотни лет вперед и упростили бы реализацию межпланетных космических программ.

Физики-ядерщики убеждены, что гелий-3 позволит создать абсолютно безопасную энергетику — термояд исключает катастрофы, подобные чернобыльской. Специалисты утверждают, что по окончании срока эксплуатации гелиевого реактора радиоактивность элементов конструкции будет настолько мала, что их можно утилизировать чуть ли не на городской свалке, слегка присыпав землей.

Извлечение гелия-3 из лунного грунта целесообразно проводить прямо на Луне с помощью ядерных комбайнов — промышленных установок, питающихся от ядерных реакторов, а также от солнечных батарей. На темной же стороне Луны температура сопоставима с открытым космосом, что позволяет без особых затрат сжижать получаемый легкий гелий-3 и в таком виде отправлять на Землю. Так, в грузовой отсек «Шаттла», по соображениям американских ученых, можно поместить до 25 тонн этого вещества — этого более чем достаточно, чтобы, например, обеспечить потребность России в электроэнергии на год. В случае, конечно, доступности технологий термоядерного синтеза.

Так или иначе, в соответствии с программой РАН по исследованию Солнечной системы, до 2022 года на Луне запланировано развертывание полигона из двух луноходов и посадочной станции как основы для будущей обитаемой лунной базы. В эти же сроки запланированы доставка на Землю и исследование образцов марсианского грунта.

Екатерина Чалова
Новости партнеров