Наш коллега разбил эту тему на 3 поста. Однако, я решил их собрать в одну. Думаю так будет лучше.
Содержание:
Марс-1. Первый вариант марсианской пилотируемой миссии
Всё компоненты этой миссии отрабатываются на большой орбитальной станции. И система замкнутого цикла водообмена, и регенерации воздуха и выращивания пищевых культур как компонента в дополнительном обеспечении экипажа продовольствием. Проверяется эффективность радиационной защиты и курсов бортовой терапии профилактики лучевой болезни.
Отрабатываются технологии монтажа и эксплуатации компактной и безопасной ядерной энергетической установки и различных вариантов перспективных двигательных установок.
По мере отработки всех этих компонентов, вырисовывается теоретический облик межпланетного экспедиционного корабля.
Строительство такого корабля, несомненно займёт несколько лет.
Это будет тяжёлый межпланетный корабль (ТМК) для трассы орбита Земли – орбита Марса с экипажем из не менее чем десяти тайконавтов. Помимо собственно двигателей, огромного запаса горючего, всех систем жизнеобеспечения для экипажа, и запасов расходников на десятки тонн, на орбиту Марса, ему предстоит доставить большой пилотируемый посадочный модуль и целую эскадру «кораблей обеспечения» различного назначения.
Сама миссия будет выглядеть так:
Огромный ТМК «Тяньвэнь» стартует с орбиты Земли и через несколько месяцев выходит на орбиту Марса. Прежде всего, в район предстоящей посадки отправляется один из «кораблей обеспечения», а по орбите Марса равномерно «развешиваются» спутники-ретрансляторы связи.
«Корабль обеспечения», высаживает на Марсе целую группировку марсоходов, которые исследуют и подготавливают посадочную площадку для большого посадочного пилотируемого модуля. Тот опускается на Марс в заранее назначенную точку с экспедицией в 8 человек (две исследовательские «рабочие» тройки, руководитель экспедиции и врач широкого профиля) и всем необходимым для исследовательской работы.
По мере необходимости, с МТК в адрес миссии на Марсе, отправляются ещё «корабли обеспечения» с расходниками и дополнительным оборудованием. Благо на орбите постоянно находятся два члена экспедиции – командир корабля «Тяньвэнь» и главный бортинженер.
По мере исчерпания ресурсов, экспедиция загружает на свой большой посадочный модуль добытые материалы, команда исследователей занимает свои места и модуль стартует, покидая Марс и выходя на «рандеву» с МТК.
После стыковки посадочного модуля с МТК, корабль отправляется в обратный путь.
Будет настоящей победой человеческого гения во всех областях, если эта миссия, базирующаяся на одном экземпляре каждого элемента, пройдёт успешно!
Это огромный риск и как его уменьшить, рассмотрим во втором и третьем вариантах марсианской миссии. Продолжение следует…
Марс-2. Второй вариант марсианской пилотируемой миссии
Всё начинается с разработки и испытаний на орбите Земли системы замкнутого цикла для экипажа будущего марсианского корабля, компактной и безопасной ядерной энергетической установки и противорадиационного убежища.
Параллельно идёт разработка электро-реактивного (скорее всего ядерного же) разгонно-маршевого двигателя для межпланетного корабля.
Затем, наступает этап проверки всего этого в дальнем космосе. Строятся три почти одинаковых опытных корабля: «Козерог», «Козерог-1» и «Козерог-2».
«Козерог» — беспилотный. Его задача – испытания всех систем до того, как состоится старт пилотируемых кораблей. Это полноценная миссия, но в автоматическом режиме. При этом, его система жизнеобеспечения работает в автоматическом режиме – функцию людей, которых она должна обеспечивать, выполняют роботы. Проверяется эффективность противорадиационной защиты и надёжность работы энергетической и двигательной установок.
Миссия состоит из полёта по трассе орбита Земли – облёт Марса в рамках «гравитационного манёвра», коррекция орбиты, доразгон и возвращение на орбиту Земли.
В случае успеха миссии, по её итогам, в системы пилотируемых «Козерогов» вносятся необходимые изменения и обкатываются на орбите Земли.
У пилотируемых кораблей есть и различия. «Козерог-1» предназначен для выхода на стабильную орбиту Марса. «Козерог-2», это по большей части спасательный корабль и его программа полёта зависит от успеха миссии «Козерог-1».
Корабли стартуют с таким интервалом, чтоб «Козерог-1» успел благополучно выйти на орбиту Марса, провести серию исследований и стартовать обратно для выхода на орбиту Земли. Задача «Козерога-2», двигаясь вслед за «первым», быть готовым выйти на орбиту Марса вслед за ним, если у «Козерога-1», возникнут какие либо проблемы. Либо, если у «первого» всё идёт штатно, не совершать этот манёвр, а после облёта Марса и «гравитационного манёвра», скорректировать орбиту и двигать домой, повторяя маршрут беспилотного «Козерога».
Путь обратно, у «козерогов» хоть и получается разным, но их главная «фишка» в том, что они могут, в случае чего, прийти на помощь друг другу.
Экипаж каждого из пилотируемых «Козерогов» три астронавта: командир (пилот-инженер), бортинженер и врач-диетолог-психолог (он же инженер системы жизнеобеспечения).
Будем считать, что миссия удалась и все её компоненты отработали как надо. Теперь, можно переходить к осуществлению непосредственно пилотируемой марсианской миссии.
Миссия будет состоять из трёх больших экспедиционных кораблей: Первый – «Викинг» — беспилотный корабль-база (точнее танкер с ёмкостями «рабочего тела»), предназначен для выхода на орбиту Марса.
Второй – «Викинг-1» — пилотируемый корабль (4 астронавта. Трое тех же специальностей, что и на пилотируемых «Козерогах», а четвёртый – инженер-планетолог) с посадочной ступенью для доставки на поверхность Марса большого лабораторно-жилого блока.
Третий – «Викинг-2» — пилотируемый корабль (4 астронавта. Вместо планетолога – ещё один бортинженер, специализированный на оборудовании для исследований Марса) со стартовым модулем, для возвращения шести космонавтов с поверхности Марса на орбиту.
Миссия работает так:
После благополучного выхода беспилотного корабля-станции на орбиту Марса, к нему прибывают и пристыковываются оба пилотируемых «Викинга».
Там, они отстыковывают, не нужные им на Марсе, модули с хрупкими системами замкнутого цикла жизнеобеспечения, ядерными энергетическими установками и электро-реактивными двигателями. Сбрасывают пустые баки с «рабочим телом».
«Оптимизировав» свои конструкции, оба корабля, оставив на орбитальной станции одного борт-инженера, совершают посадку в выбранном предыдущей экспедицией (по облёту Марса) районе Красной планеты.
Там, семеро астронавтов работают под руководством планетолога до тех пор, пока не закончатся необходимые для работы расходные материалы (тяжёлые и достаточно хрупкие системы замкнутого цикла системы жизнеобеспечения остались на орбите Марса под присмотром бортинженера).
Затем, все собираются на одном корабле («Викинг-2»), фактически представляющем собой стартовую ступень с «обитаемым модулем» и его системой коррекции орбиты, и стартуют с поверхности Марса на орбиту – для стыковки с орбитальным кораблём-станцией.
Выйдя на орбиту, корабль сбрасывает стартовую ступень и уже в виде одного лишь «обитаемого модуля» стыкуется с кораблём орбитальной станцией.
Теперь, всё происходит в обратной последовательности – после проверки всех систем, «обитаемый модуль» стыкуется с модулем системы жизнеобеспечения, энергетическим блоком и двигательной силовой установкой. Собрав таким образом корабль для возвращения домой и «пристегнув» заботливо «прихваченные» транспортным «Викингом» полные ёмкости с «рабочим телом», «Викинг-2» стартует домой со всеми восемью астронавтами на борту.
Причём объединённый теперь экипаж, может решать какую установку замкнутого цикла системы обеспечения включать в состав корабля – от «Викинг-1», или родную – от «Викинг-2». А может быть обе, чтоб «ни в чём себе не отказывать» (да и банальной надёжности ради)? Тоже самое касается ядерных энергетических и двигательных установок.
Марс-3. Третий вариант марсианской пилотируемой миссии
Пилотируемый полёт на Марс – это не просто некая миссия, главная цель которой, просто ступить человеку на поверхность планеты – нет! Стоимость такой миссии настолько велика, что никакие сугубо престижные цели никогда не смогут её оправдать.
Полёт на Марс космонавтов имеет смысл только в одном случае – если это будет мощная, многоплановая и многозадачная, соответственно достаточно продолжительная экспедиция.
Понятно, что задача эта чрезвычайно сложна и одним из обязательных условий, будет обеспечение безопасности и на каждом этапе полёта и непосредственно на Марсе.
Самым НЕ надёжным, был бы вариант отправки к Марсу одного лишь большого межпланетного корабля, с которым в полёте может случиться всё что угодно.
И хрен с ним, с кораблём – людей жалко. А спасти их в дальнем космосе, да ещё в приемлемые сроки, уже физически не будет никакой возможности. Да и сам корабль-одиночка, будет тем ещё: «и швец, и жнец, и на дуде игрец — огромный носитель всего и вся – немыслимо сложный и не факт, что надёжный.
Поэтому, кораблей, на мой взгляд, должно быть не то что НЕ один, не два и даже не три, а целых ЧЕТЫРЕ. Натуральная эскадра!
Первым, к Марсу стартует большой беспилотный корабль-транспорт. Его основная «полезная нагрузка» — это сразу два заранее заправленных горючим разгонных блока, которые отправят пилотируемые корабли назад – к Земле.
Ещё одна полезная нагрузка беспилотного корабля – собственно горючее для дозаправки других кораблей, вода, продовольствие и прочие предметы обеспечения.
Наконец, несколько автоматических станций, которые будут подробно изучать заранее определённый район высадки людей. Несколько автоматических марсоходов, которые проведут детальную разведку района посадки, определят и «промаркируют» точные координаты посадочных площадок.
Ну и, само собой, мощный бортовой и несколько автономных орбитальных ретрансляторов, для обеспечения устойчивой связи марсианской экспедиции с орбитой Марса и Землёй.
Плюсом, в качестве дополнительной полезной нагрузки – несколько автоматических станций для изучения спутников Марса Деймоса и Фобоса.
В общем, большой, сугубо автоматический корабль, с очень внушительной полезной нагрузкой. Его полёт послужит отличным показателем готовности всех систем пилотируемых кораблей (кроме, само-собой, систем жизнеобеспечения, которые будут отработаны ещё на орбитальных станциях) для столь дальнего перелёта. И пока этот корабль не прибудет благополучно на заданную орбиту Марса, пилотируемые корабли не стартуют.
Стартовать пилотируемые корабли будут, с минимальным временным «зазором». Сразу три пилотируемых корабля.
- «Основной базовый марсианский корабль». Экипаж 2 человека. Корабль предназначен для посадки на Марс без последующего возвращения на орбиту. Поэтому вместо необходимого для старта и выхода на марсианскую орбиту огромного количества горючего, на корабле оборудована большая многоцелевая лаборатория, комфортные условия для проживания, большой запас расходников для жизни на Марсе и средства передвижения по поверхности Марса. По сути – это готовая экспедиционная база.
- «Возвращаемый марсианский корабль». Экипаж 2 человека. Корабль предназначен, прежде всего, для возвращения космонавтов с поверхности Марса на его орбиту. Поэтому его основная «полезная нагрузка» — это соответствующая двигательная установка и горючее. Дополнительная нагрузка – воздух, вода, продовольствие и прочие «расходники» для членов марсианской экспедиции, работающих на поверхности Марса. Тут же – комплект полевого оборудования для изучения Марса, не входящего в комплект стационарного научного оборудования «Основного» базового корабля.
- «Спасательный корабль». Экипаж 2 человека. По сути – практически аналог «Возвращаемого марсианского корабля» — его дублёр, нагруженный вместо предметов снабжения экспедиции, запчастями и всевозможными средствами спасения, что называется: «на все случаи жизни».
Итак. Как будет выглядеть эта «миссия»?
После успешного выхода на орбиту беспилотного транспортного корабля (назовём его условно «Марс-Т»), и старта с его борта целой флотилии автоматических станций, с орбиты Земли стартуют три пилотируемых корабля («Марс-1», «Марс-2» и «Марс-3»). Экипаж каждого из них всего 2 человека – поскольку в полёте, люди нужны, прежде всего, для устранения возможных неисправностей. Двоих для этого вполне достаточно. При этом, система жизнеобеспечения, на каждом корабле изначально рассчитана на 4 космонавта в нормальном режиме обеспечения и 6 космонавтов в режиме жёсткой экономии. Т. е. даже если два из трёх космолётов полностью выйдут из строя, все шесть космонавтов смогут вернуться на Землю на одном корабле.
Но, будем надеяться, что всё пойдёт хорошо и все три пилотируемых корабля успешно выйдут на орбиту Марса. Там, «Марс-2» и «Марс-3» (которым потом предстоит стартовать с поверхности Марса обратно на орбиту) дозаправляются «под крышечку» от беспилотного транспортника. При этом, один из космонавтов со «спасательного» «Марс-3» переходит на борт «основного базового» «Марс-1», где «рабочие руки» гораздо нужнее.
К тому времени, автоматы и марсоходы с беспилотного корабля уже должны подготовить посадочные площадки и наладить постоянную и бесперебойную связь.
Первым на лучшую из тех площадок, спускается «Основной базовый» корабль («Марс-1») с тремя космонавтами на борту. От его успешной посадки зависит успех всей миссии.
Следом, если «первый» «примарсианился» штатно, рядышком с ним посадку совершает и «Возвращаемый» корабль «Марс-2».
Таким образом, на Марсе оказывается «экспедиционный корпус» из невозвращаемого «корабля-базы» (он же основной жилой) и «возвращаемого» корабля. Все 5 космонавтов начинают выполнять масштабную программу по изучению «Красной планеты» непосредственно людьми (естественно с помощью большого набора вспомогательной техники).
На орбите, остаётся только один космонавт на борту «Спасательного» «Марс-3». Жалко его бедолагу – готовился-то к миссии, как и все прочие (которым слава навсегда обеспечена), но и без такого «дежурного» ну никак нельзя. Мало ли чего…. Его «минута славы», кстати, тоже никуда не денется!
Примерно через месяц, когда расходные материалы экспедиции начинают подходить к концу, а сама экспедиция уже выполнит большую часть поставленных задач, на посадку идёт и «спасательный» «Марс-3».
С этого корабля экспедиция пополняет кое какие запасы (прежде всего в плане регламентного ТО оборудования) и в него же, грузит большую часть собранных материалов.
Когда все предназначавшиеся для работы на Марсе расходники исчерпаны и все материалы погружены, экспедиция начинает собираться домой.
Первым стартует «возвращаемый» «Марс-2». На его борту сразу все 6 космонавтов и самые ценные материалы экспедиции.
Его посадочная ступень остаётся на Марсе. А после выхода на орбиту, корабль сбрасывает и стартовую «марсианскую» ступень. После чего стыкуется с беспилотным транспортом и получает с него необходимые для возвращения расходные материалы и самое главное – разгонный блок для возвращения на орбиту Земли.
Когда все эти операции благополучно завершатся, с Марса, в автоматическом режиме стартует нагруженный «под завязку» материалами экспедиции «спасательный» «Марс-3».
Он так же, в свою очередь, получает от транспортника свой разгонный блок.
Наконец, оба возвращаемых корабля «Марс-2» и «Марс-3» стыкуются, проверяют работу систем жизнеобеспечения перед дальней дорогой и перераспределяют людей (по трое на корабль), все имеющиеся ресурсы, добытые экспедицией материалы и прочие грузы. После чего дружно стартуют к Земле.
Понятно, что главная прелесть такой системы в дублировании – если (не дай Бог!) с каким-либо кораблём приключится что нехорошее, всегда есть второй корабль, который «вывезет» всех членов экспедиции, как и её же самые ценные материалы.
