Старт экипажа к Марсу состоится 5 января 2018 года

Автор: Черный И.

27 февраля на пресс-конференции фонда Inspiration Mars Foundation был объявлен смелый план по отправке частной пилотируемой экспедиции в облет Марса в 2018 г.

Душа проекта – миллионер, филантроп и мечтатель Деннис Тито (Dennis Anthony Tito). Первый космический турист2 учредил фонд и намерен вложить в его начальную деятельность круглую сумму (100 млн $). Пока предприниматель спонсирует проект в одиночку, хотя и надеется привлечь внешние финансовые ресурсы. Инженерные работы по «критически важным пунктам» начались уже в январе.

Ключевые фигуры фонда: Тейбер МакКаллум (Taber MacCallum) – технический директор проекта, Джонатан Кларк (Jonathan Clark) – главный врач, Джейн Пойнтер (Jane Poynter) отвечает за подбор экипажа и разработку системы обеспечения жизнедеятельности (СОЖ), Джозеф Ротенберг (Joseph H. Rothenberg) – председатель консультативного и наблюдательного совета. В качестве слогана выбрана многозначительная фраза «Теперь пора» [1].

Между прочим, Тито, которому уже 72 года, имеет степень магистра в области машиностроения и в молодости работал в Лаборатории реактивного движения JPL, рассчитывая траектории облета Марса и Венеры для автоматических зондов Mariner. Позднее ушел в бизнес, занялся инвестициями и заработал миллионы. Сам лететь к Марсу он не собирается: что поделаешь – возраст…

На «Драконе» к Марсу
Прежде чем критиковать проект либо восхищаться им, стоит рассмотреть его подробнее. Итак, целью миссии является облет Красной планеты по энергетически оптимальной траектории, во время наиболее благоприятного  противостояния Земли и Марса, с минимальным расходом рабочего тела (только на коррекции орбиты).

Еще до февральской пресс-конференции интересующиеся представители космической отрасли и журналисты смогли ознакомиться с техническими параметрами проекта, получив доступ к отчету «Технико-экономический анализ пилотируемой марсианской миссии 2018 г. по траектории свободного возвращения» [2], подписанному дюжиной авторов. Материал, представленный широкой публике в трудах американского Института инженеров по электротехнике и электронике IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) за март текущего года, содержит подробное обоснование возможности выполнения пилотируемого облета Марса общей продолжительностью 501 день во время стартового окна 2018 г.

В рамках проекта старт с Земли предполагается осуществить на ракете тяжелого класса типа Falcon Heavy (НК № 6, 2011, с. 48-49), способной доставить на низкую околоземную орбиту полезный груз до 53 т. По прикидкам разработчиков, этот носитель может вывести 14 т на отлетную траекторию к Марсу. В качестве основы пилотируемого комплекса рассматривается модифицированный корабль Dragon компании SpaceX начальной массой более 10 т, из которых примерно 4.2 т приходятся на конструкцию, а 6 т – на полезную нагрузку. Кроме командного (возвращаемый аппарат) и сервисного (приборно-агрегатный отсек) модулей, в состав комплекса планируется включить надувной жилой модуль фирмы Bigelow Aerospace.

Модификация корабля в основном сводится к усилению тепловой защиты возвращаемого аппарата. Фонд уже подписал соглашение с Исследовательским центром имени Эймса (NASA) в Калифорнии о разработке экрана, способного выдержать огневое воздействие при входе в земную атмосферу со скоростью 14.2 км/с. «Вдохновение Марса» планирует заплатить агентству за доступ к ноу-хау в области систем теплозащиты [3, 4]. Об этом объявил глава фонда Тейбер МакКаллум.

Описанная конфигурация межпланетного комплекса – не единственная. В зависимости от мощности носителя и доступности кораблей в список разработчиков могут быть включены не только SpaceX с кораблем Dragon, но и Boeing с капсулой CST-100 и, возможно, Lockheed Martin с кораблем Orion. А вместо надувных жилищ Bigelow можно будет использовать модули итальянского производства типа тех, что найдут применение в автоматическом грузовике Cygnus.

Расчет перелета выполнялся численным интегрированием уравнений движения. Предложена траектория, требующая лишь незначительных коррекций в полете. Правда, если она по какой-либо причине хоть немного отклонится от расчетной, есть вероятность, что корабль врежется в Марс или промахнется мимо Земли на обратном пути, обрекая экипаж на еще один, но уже смертельный виток вокруг Солнца.

В соответствии с расчетом старт запланирован на 5 января 2018 г.3 При отлетной скорости 14.18 км/с (относительно Земли) перелет до Марса займет 227 дней. Примерно 10 часов будет непосредственно изучаться Красная планета, когда межпланетный корабль будет находиться в районе перицентра траектории. Высота последнего будет очень мала, примерно 160 км, то есть аппарат фактически «чиркнет» атмосферу Марса на скорости около 7.27 км/с. По баллистическим условиям пролет на минимальном расстоянии будет совершен над теневой стороной планеты.

Затем начнется долгая дорога домой. Она займет уже более 274 дней. 21 марта 2019 г. корабль войдет в атмосферу нашей планеты со скоростью более 14 км/с. С такой скоростью на Землю не возвращался пока ни один пилотируемый объект (из числа созданных руками человека).

Серьезная проблема – автономность полета. Это на МКС в случае чего можно починить сломанную систему, заменив отказавший агрегат блоком, доставленным грузовиком с Земли, и по мере необходимости снабжать экипаж кислородом, водой и продуктами. В межпланетном корабле Денниса Тито ничего этого не будет. Астронавтам придется воспользоваться сомнительными благами замкнутой СОЖ, создание которой само по себе представляет задачу огромной сложности. В зависимости от реализованных технологий, разработчики планируют «замкнуть» контур жизнеобеспечения по воде и/или кислороду. Чтобы не усложнять систему, всю пищу (ну и часть воды и кислорода для дыхания) придется взять с собой. Однако корабль сможет вместить не более 1360 кг сублимированных продуктов…

Что касается радиационной опасности, то 2018 – 2019 гг. приходятся на период, совпадающий с 11-летним минимумом солнечной активности, когда действие солнечной радиации будет экстремально низким. Это еще один довод в пользу старта именно в 2018 г. Тем не менее проблему защиты от радиации придется решать – ведь от галактических космических лучей все равно не уйти. Команда Тито подошла к вопросу нетривиально: оберегать астронавтов будут продукты… их собственной физиологии. 

Специальные резервуары с водой и пищей, покрывающие всю внутреннюю поверхность обшивки кабины, будут препятствовать пагубному влиянию излучения только на первых этапах путешествия. Постепенно эти емкости опустеют и будут заполнены… экскрементами, которые послужат не только для защиты от радиации, но и для пополнения запасов воды с помощью дегидратации. Это не самое эстетичное решение также позволит значительно упростить СОЖ и сэкономить массу и пространство для хранения провианта. Если специалисты проекта продолжат проявлять подобную изобретательность, астронавтам не придется беспокоиться о своей безопасности. А с отталкивающими моментами вторичности потребляемой воды свыклись еще космонавты станции «Мир»…

Схема полета экспедиции по проекту Inspiration Mars

Полный текст статьи читайте на страницах нашего журнала