Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете - Ричард Вагнер

Сентябрь 2021 года

С момента запуска прошло тринадцать месяцев, полностью заправленный аппарат – ВЗА – ожидает на Марсе прибытия членов экипажа. Инженеры из Космического центра имени Джонсона НАСА следили за каждой стадией химического производственного процесса и, после того как подтвердили его успешное завершение, дали добро начать следующий этап программы «Марс Директ». ВЗА выпускает маленькие автоматические аппараты для исследования и фотографирования районов, находящихся в непосредственной близости от него. Экипаж первой человеческой экспедиции, обученный для выбора места посадки и жизненно заинтересованный в том, чтобы оно было удачным, принимает активное участие в разведывании местности, в которой находится ВЗА, с помощью этих удаленных аппаратов. После нескольких месяцев роботических исследований удается определить место посадки. Один из роботов ВЗА неторопливо движется по суровой марсианской почве и устанавливает в месте посадки транспондер (приемопередающее устройство), чтобы помочь экипажу совершить мягкую посадку.

Октябрь 2022 года

Ракета-носитель «Арес-3» с космическим аппаратом «Бигль», названным в честь экспедиционного судна, на котором Чарльз Дарвин совершил свое историческое путешествие, величественно возвышается над равнинной местностью мыса Канаверал. До открытия новой эры в человеческой истории остаются считаные мгновения. Всего несколько недель назад похожая ракета, «Арес-2», поднялась в небо над Флоридой. Идентичная первой ракете «Арес» и несущая аналогичный ВЗА, «Арес-2» все еще несется к Марсу, в то время как толпы народа собрались, чтобы посмотреть на запуск «Бигля», который доставит на Марс первых четырех людей.

Основная часть «Бигля» – жилой модуль, слегка напоминающий огромный барабан. Модуль имеет высоту примерно 5 метров и диаметр около 8 метров. Два этажа с габаритной высотой около 2,5 метров и площадью помещений около 100 квадратных метров – это довольно просторное и комфортное жилье для экипажа из четырех человек. «Хаб» (сокр. от англ. habitation module), как его все называют, имеет замкнутую систему обеспечения жизни, способную повторно использовать кислород и воду, натуральные продукты на три года и большой запас аварийных обезвоженных пайков, а также вездеход с герметичной кабиной и метаново-кислородным двигателем внутреннего сгорания (рис. 1.1.).

Четыре члена экипажа – это настоящие люди эпохи Возрождения. Они обучены нескольким смежным специальностям для выполнения своей основной задачи – всестороннего исследования нового мира. Хотя по сути это двое ученых, работающих в полевых условиях, и двое механиков. Биохимик и геолог составят компанию летчику, по совместительству опытному бортмеханику. Последний член экипажа, мастер на все руки, в первую очередь опять же бортмеханик, но он также может оказать медицинскую помощь и в общем разбирается в целях и особенностях проводимых научных исследований. Этот человек способен при необходимости взять на себя работу коллеги и выполняет еще одну функцию – является командиром миссии.

Рис. 1.1. Жилой модуль «Марс Директ» и возвращаемый на Землю аппарат внутри своих защитных аэродинамических тормозов

На борту «Бигля» четверо мужчин и женщин готовят себя к путешествию в другой мир, которое завершится на Земле примерно через два с половиной года – подобное количество времени уходило у исследователей столетия назад на то, чтобы обогнуть земной шар. В нескольких километрах от их маленького корабля более миллиона человек, собравшихся рядом с мысом Канаверал, с нетерпением ожидают старта. Двигатели нижней ступени ракеты зажигаются, извергая столбы пламени. Громкие радостные крики, каких страна не слышала десятки лет, охватывают толпу, когда «Арес-3» отрывается от стартового стола. Ракета ускоряется, поднимая верхнюю ступень и полезный груз в атмосферу. Верхняя ступень включает собственный двигатель и отделяется, придав жилому модулю необходимую скорость. Теперь четыре человека направляются к Марсу.

Пилот «хаба» направляет его подальше от отработавшей верхней ступени ракеты, вытравливая 330-метровый трос, к которому она прикреплена. Начинает работать небольшой двигатель, заставляя «хаб» и соединенную с ним тросом верхнюю ступень вращаться со скоростью 2 оборота в минуту. Таким образом достигается достаточная центробежная сила, для того чтобы обеспечить астронавтам на борту «хаба» искусственную гравитацию, соответствующую марсианской.

Апрель 2023 года

Через 180 дней полета жилой модуль прилетает на Марс. Аппарат опускает вниз трос с верхней ступенью и начинает замедляться в атмосфере. Экипаж собирается произвести жесткую посадку «Бигля» на выбранное место, используя ВЗА, которые запустили на Марс в 2020 году. Радиомаяк в ВЗА ракеты «Арес-1», детальные фотографии и карты места посадки, транспондер на посадочной площадке и отточенные навыки пилотирования фактически гарантируют точную посадку. В маловероятной ситуации, если «Бигль» промахнется, у экипажа остается три резервных варианта действий. Во-первых, у них на борту есть герметизированный вездеход, способный проехать в одну сторону почти 1000 километров. Пока экипаж находится в зоне досягаемости от места посадки, у них все еще есть возможность добраться до ВЗА по поверхности Марса. Если из-за каких-либо неблагоприятных обстоятельств «Бигль» промахнется больше чем на 1000 километров, следует использовать второй вариант. Это ВЗА, запущенный ракетой «Арес-2», который двигался по более медленной траектории, чем «Бигль», и прибудет на Марс вслед за людьми. Даже если экипаж посадит «хаб» не в том месте планеты, можно провести маневрирование и посадить этот второй ВЗА рядом с ним. И, наконец, третий вариант: экипаж прилетает на Марс с запасами продовольствия на три года – если события будут развиваться самым неприятным образом, четверка сможет это вынести и выжить на Марсе, пока в 2024 году к ним не будут отправлены дополнительное продовольствие и еще один ВЗА.

Впрочем, посадка – дело точное. Несмотря на то что члены экипажа детально изучили место посадки, видели его на снимках, снятых роверами и переданных на Землю, ничто не может подготовить человека к картине марсианского ландшафта, которая перед ним развернется. Почва цвета ржавчины, большие и маленькие хаотично рассыпанные острые камни. Небольшие холмы и дюны в некотором отдалении. Пейзажи напоминают пустыни юго-запада Америки, но под лососевого цвета небесами. Сразу после приземления предстоит сделать много всего, но люди не упускают возможность взглянуть на Красную планету, насладиться тем фактом, что за всю историю существования Земли и Марса никто еще не любовался этим видом вживую.

После того как «Бигль» успешно совершил посадку в намеченном месте, ВЗА «Ареса-2» садится примерно в 800 километрах от него, где начинает процесс производства и запасания топлива. И топливо, и ВЗА будут использованы второй экспедицией – она прибудет на это место в «хабе-2» в 2024 году, как и еще один ВЗА, который высадится в третьем по счету районе Марса. По мере продолжения работы отдельных миссий наконец-то появится сеть исследовательских баз, превращая огромные площади Марса в территории, освоенные людьми.

На поверхности Красной планеты экипаж «Бигля» проведет пятьсот дней. В отличие от традиционных планов, марсианских миссий, нуждающихся в «материнском» корабле на орбите Марса, с которого отправляются небольшие разведывательные партии, «Марс Директ» размещает весь экипаж на поверхности, где люди могут исследовать планету и учиться жить в новых условиях. Оставшиеся на орбите подвергались бы вредоносному влиянию космических лучей и нулевой гравитации. А теперь весь экипаж будет находиться под действием естественной силы тяжести, а также, благодаря марсианской атмосфере, под защитой от космических лучей и солнечной радиации, поэтому нет оснований быстро покидать Красную планету. На долю экипажа, который бы оставался на орбите, выпало бы мало дел и много космических лучей, что послужило бы значительным стимулом сократить продолжительность исследовательской программы на поверхности примерно до 30 дней. Это сделало бы миссию в целом исключительно неэффективной. В конце концов, при условии, что на полет в оба конца уходит где-то полтора года, тридцатидневная вахта на Марсе кажется довольно бессмысленной. Еще хуже то, что стремление быстрее вернуться домой вынудило бы нас вести корабли по более коротким траекториям, тратя гораздо больше топлива. Но и дополнительного запаса топлива недостаточно, чтобы вернуть космический аппарат прямо на Землю. Поскольку Земля и Марс постоянно движутся в пространстве друг относительно друга, плановые траектории по программе «быстрое возвращение» придется проложить мимо Венеры, чтобы ускориться за счет гравитационного маневра. Да и света от Солнца Венере достается вдвое больше, чем Земле.