The American scientists and Mars

"Спейсфлайт" in August, 1987 spoke, that "start-up" of the Energia " in May, 1987 assumptions that in the USSR the advanced concept of a new booster rocket is developed have proved to be true. This new constructional decision, the significant capacity{power} providing long term of use. With the advent of " the Energia " it is possible to expect increase in activity of Soviet Union in space in such scales, that it will be difficult to West to keep up with it{him}. The rocket of " the Energia " can be considered{examined} as the prototype of the whole series of new carriers{bearers}. The booster rocket can be increased due to increase in steps that will allow to deduce{remove} into low orbits cargoes up to 150 т. With the beginning of operation " Energia " Soviet Union will be ready to make a following step in an outer space exploration. " So made comments on events experts of England.
" There are many obstacles, but any of them is not insuperable in the sense that it is necessary to break{disturb} the law of the nature, - has noted M.Ejvelner. - On Mars very-very coldly, but is not much colder, than in Antarctic where now there live people. There there is not enough water, but it is not much less, than in desert where the life blossoms. In general, Mars not too strongly also differs from the Earth ".
" NASA should be found out, whether there are on Mars resources for creation of an atmosphere from carbonic gas, and then and introduction of microorganisms, - professor R.Khejns speaks. - In case of success it would provide numerous advantages to astronauts. They could then to carry aqualungs, instead of space suits. Rest houses, probably, there will appear and not at once. But how the nobility? The technology develops so promptly! The scientists approving{confirming}, that something cannot be made, usually appear useless prophets ".
The known expert on space and outstanding astronomer Charles Sagan (Carl Sagan) assumed to use a booster rocket of "Energia" in the program of development by the person of the Moon and Mars. In a basis of idea - to assign to this transport space system of function of delivery to a low circumterraneous orbit of greater{big} stocks of water which can be spread out later to oxygen and hydrogen - on components of fuel for lunar and martian devices. On this idea transfer of the American technology will be minimal. " Water is not a strategic product, " - has told Саган. Deducing{removing} into an orbit of capacities with water will be safe and cheap way of test of rocket system - so the American experts consider{count}.
In 1988 the President of the United States R.Rejgan has approved{confirmed} the instruction on the national space policy{politics}.
In 1989 of NASA has received assignments for the project "Патфайндер" (Pathfinder - the pathfinder) which should become a basis for expedition{dispatch} of the future. Directing the piloted and automatic ships for research of Solar system, "Патфайндер" should allow to glance in the tempting future which build the USA, leaning{basing} on "Shuttle" and space station.
The project pursued the purpose to receive the necessary technical information which will appear future policy{politics} of a peace outer space exploration useful to reforming.
Within the limits of the project were developed perspective робототехнические systems for studying a surface of planets. Creation of mobile robots, semi-automatic systems of explaining the ground, powerful, compact energy sources was planned. In particular, mars rovers should cover distances from 100 up to 1000 m, operating{working} in an automatic mode and also to select daily from one ground up to five samples taken from a surface and from depth, working in a semi-automatic mode.
It was necessary to find out influence on various devices of long-term stay in space and, in particular, on a surface of planets that it is possible to borrow for the self-driving automatic installations, lowered modules and other space vehicles from varying means of the software, gauges and certified on the validity to work in space conditions of computers how it is possible to transfer{transmit} from the Earth and to accept on the Earth huge volumes of the information.
The project "Патфайндер" covered also development of a communication facility, including laser systems which should increase volume of the accepted and transferred{transmitted} information. The systems of optical communication{connection} which were calculated on transfer 20 mbyte of the information in second and be tested in experiment " Mars Патфайндер ", should provide a direct communication from the Earth with an automatic mars rover and delivery to the Earth samples of a martian ground. For videotranslation in real readout of time it is required to transfer{transmit} the order of mbyte in a second. Carrying out of the researches aimed at perfection of systems of power supply, in particular panels of solar batteries was provided also. Panels of new generation, with photo cells on the basis of arsenide of gallium, should provide increase энергосъема on 20 %, at thickness 200-250 microns - there are less than thickness of now in use panels. For accumulation of the electric power regenerative easy{light} fuel elements which should work at the temperature reaching{achieving} 120╟С can be used.
Development of rocket engines with high specific draft and development of new ways of realization of space flights, in particular, using an atmosphere of the Earth or other planet for change of a trajectory of the space flying device was planned. Engines of the big and small draft of the subsequent generations as on chemical fuel, and electric, should increase the weight of useful loading delivered to the Moon or other planet, at reduction of cost of start from the Earth.
"Патфайндер" should confirm efficiency of the technical decisions incorporated in a design дросселируемого of the liquid engine on components of fuel liquid oxygen - liquid hydrogen, for flights to the Moon, landings{plantings} to the Moon and Mars and rise from the Moon. Differing recurrence of use, and also an opportunity of carrying out of maintenance service and repair in space, these engines under other major characteristics should not concede to engines of unitary use.
Aerobraking or use of an atmosphere of a planet for decrease{reduction} in speed of a flying space vehicle allows to lower a demanded stock of fuel considerably. Aerobraking can be used as for delivery to the Earth five-kilogram capsules with the samples collected робототехнической by system, and for change of a trajectory or an orbit of movement of the multiton ship of piloted expedition{dispatch} in an atmosphere of Mars. Use of aerobraking at movement of automatic station in an atmosphere of Mars can reduce its{her} weight by 50 %. For the piloted ship without system of artificial gravitation the weight deduced{removed} into a low circumterraneous orbit, owing to use of aerobraking, will decrease with 900-1800 т up to 450-900 т.
It seemed, that plans on research of Mars experienced a rebirth in 1988. The desire to participate in these researches was expressed also with other countries.
Mars is quite accessible to space vehicles and in many respects reminds the Earth. It{he} has passed{has taken place} a long stage of evolution as a result of which the conditions were generated, allowing to make the assumption of existence on it{him} of forms of a life.
Following approved{confirmed} in 1988 president R.Rejganom to the instruction on the national space policy{politics}, a bureau of researches of NASA studied{investigated} plans of creation of bases for the Moon and researches of Mars. Predictably, the investigation phase of Mars by means of automatic devices will be prolonged, at least, two decades and only after that on a planet the person will land. Achievement of objects in view will be helped{assisted} by the flight providing landing on Mars of the self-propelled device and delivery to the Earth of samples of a martian ground.
Caused anxiety only that circumstance, that the success of the project depends on everything, without the exception, the countries participating in it{him}, each of which is under a cargo of own political and financial problems.
According to the American project in researches should there were to participate following space systems:
- The orbital device for remote sounding which will provide successful landing{planting} to Mars and normal functioning of a mars rover;
- Satellites-retransmitters which will connect among themselves the Earth and the devices which are being on a surface of Mars;
- The self-propelled device which will select tests of a martian ground and to deliver them aboard корабля-"грунтоноса".
The basic function корабля-"грунтоноса" which structure includes a landing step, consists in reception aboard the samples of a martian ground collected by a mars rover with the subsequent delivery on ареоцентрическую an orbit where samples will be transferred{transmitted} aboard the space system specially intended for delivery of tests to the Earth. The space system for delivery of tests to the Earth includes the orbital device for a meeting and joinings with кораблем-"грунтоносом" on ареоцентрической to an orbit, the returned space vehicle delivering a martian ground to the Earth, and a returned capsule with samples. A number{line} of space systems can function if necessary independently.
Following variants of start of space systems were considered{examined}: start of each system by means of the "" carrier{bearer}; deducing{removing} in space of satellites-retransmitters one carrier{bearer}, the orbital device for remote sounding and a mars rover - another, корабля-"грунтоноса" and systems for delivery of samples to the Earth - the third; satellites-retransmitters, the orbital device for remote sounding, корабль-"грунтонос" and system for delivery of samples to the Earth are deduced{removed} in space by "individual" carriers{bearers}.
Besides the "basic" mars rover and system for delivery of samples to the Earth start of one or several additional space systems among which there were following was possible{probable}:
- The self-propelled device with actually landing step for studying separate areas of Mars. With its{his} help research experiments on a long route of movement will be lead, delivery of samples of breed on корабль-"грунтонос" was not provided. For one martian year the device can overcome over 1000 km of a way;
- The stations delivered to Mars by other space system by means of which within several years meteorological and geophysical supervision will be spent. Besides they will allow to study{investigate} interaction of various materials with an environment;
- A network of the probes delivered to a planet by special space system and placed on significant removal{distance} from each other, they will capture also polar areas of Mars;
- The balloons started from a board of landing devices, are intended for supervision of a surface and the bottom layers of an atmosphere.
The purpose of the perspective space program - in expansion of scales of presence of the person in Solar system, creation of preconditions for new, rapid development of a science and technics{technical equipment}. Evolution of the program is calculated on the 30-years period.
The American president has initiated in July, 1989, having formulated new problems{tasks} in researches and an outer space exploration: " ┘возврат on the Moon to remain on it{her} in the future, and, at last, travel in tomorrow - flight on other planet, piloted expedition{dispatch} to Mars. Each program and each new stage should form a basis for the next step ". These words Bush concretized the instruction 1988 of president Reagan about the national space policy{politics} in whom there was an object in view to expand scales of participation of the person in an outer space exploration outside a terrestrial orbit.
The program of development of the Moon or Mars is subdivided into four stages. The first, preliminary stage provides starts of automatic devices with the purpose of reception of the necessary scientific and technical information for piloted expeditions{dispatches}. The subsequent three stages concern to construction of outpost and include a stage of "lay-out", a stage of "consolidation" and a stage of "operations".
Erection of the first housing modules, accommodation is meant "lay-out" on surfaces of the equipment and scientific devices, carrying out of tests of prototypes of devices for expansion in the future of complex{difficult} research complexes. Cosmonauts will carry out also local geological researches, to carry out dredging for possible{probable} reception of oxygen on the Moon, to study{investigate} opportunities of allocation of oxygen and water on Mars. At this stage people will leave from outpost on rather small distances while automatic self-propelled devices will carry out researches in more removed areas.
The stage of "consolidation" expands participation of cosmonauts in complex{difficult} operations at greater{big} removals{distances} from base. The structure of the scientific equipment, research constructions, laboratory modules, volume of tight premises by this time will be increased. Capacity{power} of means of power supply increases. Spent operations become more and more independent of the Earth.
The stage of "operations" provides expanded use of local resources and is characterized by the minimal dependence on the Earth in vital and operating conditions on outpost.
Researches by automatic devices. During flights of space vehicles "Ranger", "Сервейор", " Лунар орбитер " and a piloted spacecraft "Apollo" great volume of the information on the Moon is saved up{collected}. However it is not enough these data to choose now an optimum place for lunar outpost, additional mapping and studying of a surface of the Moon before realization of lunar piloted expedition{dispatch} therefore is required. This problem{task} will be solved space vehicles " Лунар обсервер ". The first automatic martian space vehicle " Mars обсервер " it was planned to start in 1992 the Following step - creation on a martian surface of a network of measuring probes which will be transferred{transmitted} by seismic, meteorological and other data. Landing{planting} of a mars rover and the take-off device to a surface of Mars is provided. Aeromaneuvers in an atmosphere of Mars, landing{planting}, rapproachement, joining in conditions of long delay of radio signals from the Earth will be checked up and fulfilled. For detailed investigation of places of prospective landing cosmonauts on a martian surface start of two prospecting devices and two communication satellites is planned.
Outpost on the Moon. Creation of constantly operating{working} outpost on the Moon will begin with two-three starts from the Earth and on a consecutive chain of operations through orbital station " Fried ", селеноцентрическую an orbit will come to the end with delivery of the necessary equipment. The crew from four person which will lead on the Moon of 30 day, will arrive the third flight (first two flights will be cargo).
Booster rockets will be necessary for delivery from the Earth lunar transport devices and other cargoes with the raised{increased} carrying capacity. With the purpose of full use of power of the carrier{bearer} transport rockets will be disposable. In the subsequent flights fivefold use of transport devices is planned.
Outpost on Mars. Creation of outpost on Mars begins with starts from the Earth on space station of crew, the equipment and transport devices, proceeds assembly in a circumterraneous orbit of a martian interplanetary transport train and the martian transport device, check and fuelling.
Martian interplanetary complex. The train consists of interplanetary and martian transport devices. In a piloted variant the complex can provide delivery to a martian surface of crew from four person both 25 т a cargo and returning to the Earth the same crew and one ton of a cargo. In a cargo variant, with use of two martian transport devices, to Mars can be delivered 100 т a cargo.
Studies show, that rather effective systems for space transport devices are nuclear impellent installations, солнечно-electric motors and a solar sail. However all of them are inherent the lacks connected with extremely long time of flight and complexity of operation. The significant effect in reduction of initial weight of an interplanetary complex in a low circumterraneous orbit up to 50 % and in decrease{reduction} in operational expenses for flights gives use of means of aerobraking in a combination to chemical impellent installations. For this reason for the further development as a base variant it is recommended to accept a variant of the space transport device with liquid engines and means of aerobraking.
Before arrival to Mars the martian transport device is separated and with use of aerobraking in a martian atmosphere leaves on ареоцентрическую an orbit. In one day on ареоцентрическую an orbit there arrives a martian train. In an orbit both of the device meet, and the crew passes to the martian transport device which delivers cosmonauts to Mars, again having executed maneuver of aerobraking. After performance by crew of the program of works the take-off module delivers cosmonauts from a surface of Mars to a martian train which returns them on station " Fried ". At cargo flights on ареоцентрическую an orbit the complex consisting of two martian transport devices is deduced{removed}. In the first cargo flight the inhabited equipment is delivered to Mars, and both of the device remain on its{his} surface. Piloted flight will be the third after two cargo flights.
All trajectories allow to carry out flight of Mars in case of need. Piloted interplanetary flight will be carried out in conditions of weightlessness. The martian complex with artificial gravitation will be developed by results of more in-depth studies of conditions of long flight. On the first expeditions{dispatches} direct return to the Earth in the piloted capsule similar to a space vehicle "Apollo" is provided.
Duration of stay on a surface of Mars of the first expedition{dispatch} from four person will make 30 day at the general{common} duration of expedition{dispatch} of 500 day.
Carrying capacity of rockets-carriers{-bearers} for the martian program should exceed twice approximately carrying capacity of the rockets used in the lunar program.
At dispersal of a martian transport train to the Earth with ареоцентрической orbits impellent installation from four oxygen-hydrogen engines will be used.
The martian transport device disposable, provides delivery, except for a cargo, the take-off module on a surface of Mars. The take-off module is similar to the module of the lunar transport device.
Systems on a surface of the Moon and Mars. The means providing necessary conditions for a life and work on a planet first of all are delivered to a surface of Mars and the Moon, these are inhabited and dimensional modules, шлюзовые chambers, mars rovers, the building equipment and modules of material support.
The first system энергопитания includes three complete sets of photogalvanic batteries and regenerative fuel elements. Each complete set develops{produces} 25 kw of the electric power. The further escalating of capacity{power} is supposed to be carried out by use of nuclear reactors. For mars rovers it is supposed to use radioisotope thermoelectric generators or dynamic isotope power supply systems capacity{power} up to 5 kw. For an overload delivered to Mars and the Moon of the equipment it is supposed to use mobile the reloading crane. There is an industrial installation on a surface of the Moon for extraction of oxygen from lunar breeds. Near to the transport device the block of service which carries out a supply of the electric power to the martian transport device, терморегулирование and dump of heat, and also сжижение the evaporated fuel is placed. Besides by means of a sliding design with теплоизоляционной an environment passive thermal protection of the transport device is provided.
Plan Ливерморской of laboratory does not provide development of new heavy means of deducing{removing} within the nearest decade.
All necessary cargoes will be is deduced{removed} into a low circumterraneous orbit where assembly in weight 50-70 т will be completed, by existing booster rockets "Титан-4" and "Delta".
In total for performance of the ten years' program 24 starts of rockets-carriers{-bearers} is required.
The program provides use of inflatable designs from кевлара for creation of orbital stations in a low circumterraneous orbit, and also lunar and martian bases.
According to offers Ливерморской of laboratory the orbital station, lunar and martian bases can be grouped in the form of containers in weight 50-70 т and are deduced{removed} during one start of a booster rocket everyone.
NASA has put forward the list of technical problems. The opportunity of creation of large-sized modules on the basis of кевлара was put under doubt.
Referring to given firms AjElSi (ILC) - one of coauthors of development of survival suits - approve{confirm}, that кевлар possesses characteristics which are necessary for creation of large modules.
According to offers, modules have the form of cylinders in diameter of 5 m and length 15 m, with double external walls and metal face partitions. In a design multilayered isolation and protection against meteorites is stipulated.
The orbital station will consist of the seven modules developed{unwrapped} around of the tubular core. The weight of each module will not exceed one ton.
From other seven modules the lunar base can be collected, and the base on Mars is supposed to be made{produced} of four modules.
After delivery of modules to a low circumterraneous orbit. The moon or Mars their expansion is made, later there it is possible to deliver astronauts. Inside of modules conditions at which people can work without survival suits are created.
NASA marks{celebrates}, that the project to Wood differs relative cheapness and excludes necessity of development of new technologies.
In the middle 1994 it would be possible to undertake flight on the Moon which begins with deducing{removing} into a circumterraneous orbit of a payload in weight 70 т.
For protection against radiations and meteorites the premises are planned to fall asleep a lunar ground. For this purpose the special device reminding on the device снегоочистительную the machine{car} will be used.
Use of the special chamber for roasting a lunar ground with the purpose of manufacture of oxygen and its{his} use as a component of rocket fuel is expected. It{she} can be delivered at the next start of a booster rocket though it is not considered an obligatory element of the program.
To Mars it would be possible to start realization of flight in the autumn 1996
To Mars should arrive two space devices: one - for landing{planting} to a surface of Mars, the second remains on околомарсианской to an orbit and will be used for returning to the Earth. The base on Mars, consisting of four modules, will be created similarly to base on the Moon.
Into structure of the equipment delivered to Mars will enter: installation for extraction of oxygen from dioxide of carbon of an atmosphere of Mars, the take-off module, the scientific equipment and devices, the mars rovers, in steps moving device for research of Mars and the life-support systems calculated on stay on a planet within 399 day.
End of expedition{dispatch} to Mars could occur{happen} almost in two years after its{her} beginning, that is in the end 1999 As a result - to the Earth it is possible to deliver over 450 kg of a martian ground.
Foreign experts consider{count}, that the project providing piloted flight on the Moon and Mars, will manage in more than 500 billion dollars
Cost of realization of the project посылки people on the Moon and Mars after 2000 sharply increases. NASA which in the past to year estimated{appreciated} its{her} sum 300 billion dollars within 20 years, considers{counts} now, that is required from 470 up to 540 billion dollars for 35 years (in the prices 1991).
The project also did not start, and its{his} cost already exceeded on 240 billion dollars, that is almost on 100 %. Figures become astronomical. It is a question while only of initial bastings. The present{true} cost can be in 4-5 times more.
Differing scripts of terms and cost were provided five a few.
One of them provides construction of constant lunar base in 2001, with charges on development of the project in 100 billion dollars and on operation of this manned base up to 2025 at a rate of 208 billion dollars To it{this} it is necessary to add on 158 billion dollars on piloted flight to Mars in 2015 and construction of base on Mars and its{her} operation that all operation, with transport charges and admissions will manage in 75 billion dollars Finally, the program is estimated{appreciated} in 541 billion dollars Under other script is late for 2-3 years to take advantage of new achievements of technology and to cut expenses up to 471 billion dollars
Bush has signed the instruction, demanding to devote some more years to parallel development at least two more various scripts, alternative themes which offers NASA. The presidential instruction insists, in particular, on necessity of development of the new technologies, allowing to cut down expenses and terms of conquest of the Moon and research of Mars.
National research advice{council} (NCS - National Research Counsil), from its part, already criticized on this question conservative, in its{his} opinion, offers of NASA and, on the contrary, too courageous offers ЛЛНЛ (LLNL - Lawrence Livermore Laboratory) in California. ЛЛНЛ recently has offered the original concept of manned phases on the Moon and Mars with use of inflatable designs. This project is calculated on 10 years and 10 billion dollars will cost only
НИС (NCS) recommends to start immediately development of new generation of reliable rockets-carriers{-bearers} on liquid fuel and to works in the field of the thermonuclear engine and the nuclear electrogenerator.
As has informed magazine " Авиэйшн уик энд a Space текнолоджи " from 7/1/1991, joint efforts of the USA, Soviet Union, the Europe and Japan can reduce charges on piloted expedition{dispatch} to Mars in XXI century three times, in comparison with early estimations of the USA if in the center of the project there will be use of the Soviet heavy rockets-carriers{-bearers} of "Energia". The message of magazine has been made on the basis of results of researches Стенфордского of university and the Soviet scientists.
Under condition of association of efforts and use of existing technologies in 20 years it will be possible to start and collect a primary part of martian base with expenses nearby 60 billion dollars (estimations of NASA give figure more than 540 billion dollars).
In it{this} striking contrast with recommendations " Synthesis of groups " about development of a nuclear power-plant for performance of fast travel to Mars with the reduced influence of weightlessness is shown. Both researches assume use concerning simple operations at joining in a circumterraneous orbit without attraction for assembly of orbital station " Fried ".
The offered martian research group of three men and three women will reach{achieve} Mars for nine months of flight and will remain on a surface of a planet within a year. Then within nine months they will return to the Earth. Preliminary made{produced} premises and two transport means will be delivered to a surface of Mars two years prior to arrival of crew. Before arrival of earthmen the transport ship of a class "surface-orbit", and the orbital block will be delivered to Mars for fuelling also.
By means of a booster rocket of "Energia" on высокоэллиптическую an orbit in height 320х300 000 km will be started cargo and piloted devices. They will remain in a circumterraneous orbit before refuelling by their fuel for flight to Mars, and then use a high potential Energia of apogee of an orbit for overcoming a gravity of the Earth. The big cone-shaped piloted device will use braking in an atmosphere of Mars for transition on околомарсианскую an orbit; in a nose of a part it{he} will carry{bear} the small lowered device for landing{planting} to Mars. The similar design will be used for aerodynamic braking at transition to a circumterraneous orbit after returning from Mars.
By present{true} time the civilized mankind has ripened and is ready to make the next step in space. Flight to Mars (on a today's level of understanding of the problems connected with it{this}) is a question not so strategic, and tactical. Achievements of a modern science and technics{technical equipment} enable already now to begin realization of the program of flight to Mars. On a way - a barrier from terrestrial economic problems of today and basically because of various understanding in these conditions of progress of progress. Some our contemporaries consider{count}, that unresolved problems on the Earth do not give the right to consider{count} actual weeds to Mars. In such statement there is nothing surprising and new. The history has to that many acknowledgement{confirmations}. It is enough to recollect a birth of new machines{cars}, the locomotive, the plane. At eternally living formation of mankind - sceptics, pragmatists and it is simple reactionaries, even in appearances of intellectuals - new was born always difficultly. But it is necessary and to recollect, that yet there was no step in history of development that new did not bring real and solving{deciding} advantage{benefit} to mankind. It is easy{light} to understand, that problems of a life нескончаемы, aspiration to solve these problems naturally. But who can approve{confirm}, that the new step in Space is no more powerful lever in the decision of terrestrial our cares. Disputes do not cease, and movement is not present.
" Nobody has proved, that Mars today - the most necessary for us, not proving this decision scientifically, in view of industrial base, economically ", - speakers still repeat. Unless it is necessary to prove, that it is necessary to grow wiser, that there is an eternal bent for to knowledge, irrespective of all troubles of a life. Only fools and barbarians can to destroy and bury in the created most powerful potential.
NASA has started serious studying the problems connected with realization of piloted flight to Mars. It is marked{celebrated}, that the purpose of all previous flights of automatic space vehicles and robots will be not only scientific researches, but also a choice of a safe place of landing{planting} of cosmonauts on Mars.
The analysis of results of realization of the program "Viking" has shown, that on a martian surface many dangerous (rocky) sites. Scientists consider{count}, that the technological level of piloted martian flights should be much more above, than at flights of the person on the Moon. At achievement of a planet it is necessary to use a martian atmosphere for braking a space vehicle. The brake screen with thermal protection in structure of the device will extinguish the most part of speed of flight at an input{entrance} in an atmosphere of Mars and will allow to save the fuel intended for brake maneuver by means of impellent installation. At the first piloted flight more exact navigation in comparison with flight of landing devices " Vikings " for which the disorder made hundreds kilometers is required essentially. Accuracy of landing{planting} of the piloted device should be within the limits of 100 m.
The planned delivery to the Earth samples of a ground from a martian surface will allow to solve only a part of the specified problems. Perhaps, the most difficult will be remote control by work of the equipment when duration of bilaterial passage of a radio signal between the Earth and Mars is made nearby with 40 minutes Even after landing cosmonauts to Mars for gathering samples far from base they should use robots.
Now scientists only roughly imagine areas where cosmonauts should land. It is supposed to reconnoiter four types of airfields. Such platforms are (in process of increase of their complexity): platforms for devices of rigid landing{planting} and пенетраторов; the areas convenient for supervision by means of balloons; sites for movement of mars rovers and, at last, platforms for landing{planting} piloted devices. Recently American scientists have expanded "catalogue" of landing places on Mars and have included in it{him} all types of flights to Mars - now 75 landing sites enter into it{him}.
Even is better the studied{investigated} area of a martian surface - plain in Northern hemisphere where has carried out landing{planting} "Viking", - puts many questions before scientists. For example, they do not know an origin of plain: whether it is streams of a lava, whether the sedimentary rocks left for a long time исчезнувшим by ocean. The further researches by means of the mars rovers, collecting samples of a ground from various sites, will be more difficult. One of the most interesting places is the bottom of a crater in diameter of 120 km on border between volcanic area Tarsis and area with ancient craters. The mars rover should take samples from a bottom of a crater and the central peak and direct to area of ancient mountains, it{he} will pass{take place} distance from 50 up to 100 km and will collect samples of a martian ground.
The most important criterion at a choice of a place of landing{planting} for cosmonauts is safety, and the following - presence of local resources, for example, waters. Scientific interests cost{stand} on the third place. By means of robots it is possible to receive water and oxygen. On the other hand, sites with greater{big} stocks of an ice directly under a surface can appear are unsafe at landing{planting} with working engines or at construction of martian base.
Now scientists can be assured only of first two flights to Mars. The choice of places of landing{planting} for a mars rover and the piloted device will demand great volume of additional researches.
Greater{Big} hopes as it{he} could eliminate{erase; remove} a number{line} of blanks in knowledge of a planet were assigned to start of a space vehicle " Mars обсервер ". The orbital device was capable to distinguish on a martian surface objects in diameter up to 1 m.
Existing reusable booster rockets can provide starts of many automatic space vehicles to the Moon and Mars which precede the program of piloted flights.
At a stage of construction of outposts on the Moon and Mars space transport devices, the equipment and people should be delivered. Demanded carrying capacity of rockets-carriers{-bearers} thus more than twice exceeds opportunities of existing rockets-carriers{-bearers}. When piloted flights to Mars will begin, these requirements again will increase twice - therefore for practical realization of lunar and martian programs in addition to existing park of rockets-carriers{-bearers} heavy booster rockets with the raised{increased} carrying capacity should be created. To such conclusion send{have come} the American experts.
By their estimation, потребная carrying capacity of rockets-carriers{-bearers} for the lunar program makes 60 т. In a cargo compartment the cargo in diameter of 7,6 m should be placed and in the length 27,4 m are the central block with the aerobrake device and луннотранспортным the device. In maintenance of construction of lunar outpost from the Earth it is necessary to deliver to a basic orbit from 100 up to 200 т cargoes for one flight to the Moon. This figure depends on that, there will be a lunar interplanetary device disposable or reusable, and also from what will be flight - piloted or cargo. For the martian program потребная carrying capacity of a booster rocket makes 140 т. The necessary starting weight of a martian complex-train makes 550-580 т and depends on type of flight and date of start. The basic share in a lump is necessary on fuel for dispersal from the Earth to Mars and from Mars to the Earth. Completely filled fuel tank for space разгонного the block to Mars has weight 135 т. Elements of a martian complex, such as the aerobrake device and central space разгонный the block, will be delivered to space station separately and to gather in an orbit.
The American experts it is estimated{appreciated}, that the advanced disposable booster rockets "Дельта-2", "Атлас-2" and "Титан-4" by carrying capacity accordingly 3,9-5 т, 6,7-8,8 т and 17,2-22,3 т in a combination with existing provide performance of the program of starts of automatic space vehicles and robots. The most powerful top step which is being operation, the oxygen-hydrogen step "Centaur" providing in structure of a rocket "Титан-4" delivery into a geostationary orbit of a payload in weight up to 4,8 т is.
To reduce to a minimum number of starts of rockets-carriers{-bearers} "Shuttle-with", in the lunar program cargo containers in diameter of 4,6 m and 7,6 m will be used, thus the weight of a cargo will reach{achieve} accordingly 61 and 71 т. At the beginning for one flight to the Moon three starts of "Shuttle-with" be required, for later flights will be two starts of heavy rockets enough. For one flight on the Moon it is required two starts of booster rocket АЛС with a payload in weight 98,2 т, and for flight to Mars - 5-7 start-up of rockets-carriers{-bearers} with a payload in weight up to 140 т.
The park of rockets-carriers{-bearers} is the first and a basic element of an infrastructure of the space program. The second element the American experts puts space orbital station " Fried ". The third - distant communication{connection}. Creation of these positions provides a reality of this long-term program. Besides the basic differences of space conditions from terrestrial - the insufficient gravitation, inadequate characteristics of an atmosphere, a deep cold and radiating danger - will demand corresponding{meeting} measures for protection and life-support of cosmonauts in development of Solar system.
The special attention in forthcoming programs will be given to studying of questions fundamental to a science:
- How there was a formation{an education} of the Earth and the Moon and how they developed at early stages of their history?
- Whether there was ever a life on Mars?
- What interrelations between the Sun, atmospheres of planets and a climate?
- What destiny of the Universe?
Among set of technical problems are allocated seven most ощутимых, providing the greatest contribution to improvement of mass characteristics of system:
1) Regenerative life-support systems. Estimations show, that reproduction of spent working bodies of a life-support system, especially air and water, gives decrease{reduction} in starting weight up to 45 т, at calculation for one year of the planned program. There are begun researches and development of bioregenerative and physical and chemical systems.
2) Aerobraking. Use of aerodynamic devices for braking the lunar interorbital transport device in a terrestrial atmosphere for an output{exit} into a low circumterraneous orbit provides decrease{reduction} in its{his} initial weight on 20 %. At the adjusted operation of lunar outpost the annual economy will make nearby 60 т. In the program of delivery be exemplary a martian ground starting weight in a low circumterraneous orbit can it is lowered on 45 % if to use aerocapture for an output{exit} on ареоцентрическую an orbit instead of maneuver by means of impellent installation.
The key moments in creation of systems of aerocapture and aerodynamic braking are the adaptive onboard system of prompting, navigation and management of the martian device and analytical interpretation of parameters of a martian atmosphere.
3) Highly effective mid-flight liquid engines. In structure of impellent installations of lunar and martian transport devices a number{line} of the advanced oxygen-hydrogen engines will be used. Most important of them is the engine with an average level of draft of the order 9 т with specific draft 480 with, used in structure of a lunar interorbital transport complex and the lunar transport device. For the martian program mid-flight engines of the big draft - the order 90 т - and cryogenic engines of small draft are necessary. Use of the advanced engines the EXPERT (ASE) in the lunar program provides decrease{reduction} in initial weight of a lunar complex on 10 %.
4) Nuclear systems энергопитания on a surface of the Moon and Mars. Initial энергопотребление lunar outpost makes about 100 kw. Application nuclear энергоустановки such capacity{power} instead of solar batteries and regenerative fuel elements will provide decrease{reduction} on 300 т initial weight in a low circumterraneous orbit.
5) Use of local resources. Almost 85 % of the fuel necessary for transport system " Earth-moon ", are necessary on oxygen. At the same time it is known, that oxygen makes 42 % of weight of a lunar ground. At extraction and use of oxygen the annual economy of initial weight in a low orbit can make of lunar breeds nearby 300 т. Extraction of oxygen from the martian atmosphere consisting in basic from the carbonic gas, will be more simple process.
6) Protection against radiation. Modern knowledge do not allow with sufficient accuracy to establish{install} the demanded weight of radiating protection of the martian interplanetary transport device. In-depth studies are required more.
7) Nuclear mid-flight impellent installations. Use of nuclear mid-flight impellent installations with thermal firm reactors (the specific impulse of draft of the order 900 in structure of the interplanetary martian transport device provides almost 350 т decrease{reductions} in initial weight in a low circumterraneous orbit. At use of engines with a gas reactor (1500-6000) and the fixed initial weight of a train of the order 800 т duration of flight to Mars will make a specific impulse of draft only about 200 day instead of one and a half years. The certain successes in this direction under programs "Rover" and "Nerve" are marked{celebrated}. The significant economy in initial weight - up to 60 % - in an orbit of a martian interplanetary transport complex is given with application of nuclear electric motors with a specific impulse of draft 2000-10 000 with. Such systems are created under the program "Патфайндер".
At headquarters and in eight multi-purpose Centers of NASA work on 24 000 experts. Under contracts cooperate about 40 000 civil serving space firms.
NASA has unique scientific and technical complexes, industrial bases, starting and technical constructions in the total cost nearby 14,2 billion dollars of NASA 22 greater{big} wind tunnels, 16 unique bench complexes, 10 large computer centers, 21 vacuum chamber of the big diameter belong.
Constructions of NASA represent national riches of the United States and have no analogues in a private sector of space business.
The international cooperation. At adjustment of the international cooperation under the program of development of the Moon and Mars it is necessary, that potential partners were connected to work at the earliest stage of the program. It is necessary also as heads of a space direction that technical obligations have been supported by political and state guarantees consider{count}. The more largly the program, the above a level of obligations and guarantees.
National space advice{council} has appointed{nominated} the participant of the project "Apollo-union" general Thomas Stafforda the chapter{head} of committee which should synthesize various ideas of use of the Moon and Mars. In May, 1991 the committee has presented the report by results of researches. This report Volume Stafford with the best regards has presented me on one of conferences in California. The committee has established{installed} four possible{probable} variants of the approaches which are based various priorities:
- The plan of research of Mars basically reminds model of the program "Apollo". The Major importance in it{him} is given to faster achievement of Mars, realization of the first landing of the person to Mars in 2014, with stay on a surface of a planet within 14-100 day, and the second landing in 2016, with stay on a surface within 600 day. The moon too accustoms, but basically with the purpose of preparation for travel to Mars with realization of the first expedition{dispatch} of the person on the Moon in 2005
- The plan with concentration of the basic attention on scientific researches is focused on reception of the scientific information. It{he} basically repeats the previous plan except that more profound scientific researches are carried out.
- Remaining on the Moon to investigate{research} Mars. It is the script of "colonization". The basic attention is given creation of constant settlement on the Moon and to its{her} use as base for supply of martian expedition{dispatch}. Constant presence of the person on the Moon will begin with 2004 Research of Mars after accumulation of practical skills on the Moon, including distant scientific sorties on planet research vehicles with hermetic compartments, will be begun after that. Besides the constant settlement on the Moon will provide wide scale of scientific activity in such areas, as радио-and infra-red astronomy.
The first researches of an opportunity of creation of lunar base were spent within the limits of the project "Horizon" (Horrison: one of values - an intellectual outlook). Real designing of lunar base became possible{probable} in 1959 when fast development of means of rocket technics{technical equipment} did{made} this project sold. With crew from 12 person was supposed to begin constant operation of lunar base with November, 1966 of Means of delivery were based on family of rockets-carriers{-bearers} "Saturn", presented at that time in the form of projects "Saturn-1" and "Saturn-2".
The most favourable location of a launching site on the Earth is the equatorial area. Under the program "Horizon" variants of construction of a new starting complex in Brazil, Somalia and on islands of Pacific ocean were looked through. Attempts of negotiations with Brazil have been carried out.
Studying of a problem of development of the Moon proceeded and during later period. The project "Horizon" has created a basis to the realized program "Saturn-Apollo". Unfortunately, the concentration of attention of NASA and the Ministry of Defence on the program " the Space the Shuttle " has postponed realization of lunar programs till a next century. Nevertheless the President of the USA Reagan in 1986 promised, that the USA will return to the lunar program not only in the form of separate expeditions{dispatches}, but also in the form of a permanent job on the Moon.
- Use of space resources. This offered plan is focused on maximal use of space resources as at supply of research expeditions{dispatches}, so, eventually, and for needs of the Earth. It{he} includes use of processes of manufacture of materials on the Moon, with installation on a surface of the Moon of the robotized enterprise in 2003 and with presence of the person, since 2004 as for supply of the lunar base created there, and for maintenance of start of martian expedition{dispatch} with landing people to Mars in 2016 That is very important, the plan includes long-term use of lunar materials for manufacturing panels of solar batteries of satellite solar power stations, search and extraction on the Moon of mineral helium-3 for supply of perspective thermal power stations by it{him} which in the future can be constructed on the Earth.
After carrying out of experiments development of an opportunity of directions of the electric power by capacity{power} of the order of one гигаватта to the Earth and examination of an opportunity of construction of satellite solar power stations with use of lunar materials is provided. It{he} also provides visit on the asteroids nearest to the Earth with the purpose of research of an opportunity of their use as a source of extraterrestrial materials.
Quite obviously, the professor of Tennessee does{makes} an estimation, that the further progress can and to not be, if the fourth offer and if the space research initiative in itself will not go forward will not be accepted. Here also problems{tasks} for the National space society of the USA are put.
It should be clear for us, that use of space resources is the vital aspect of any serious space programs and maintenance of acceptance of the fourth offer as the approach, it is necessary for this program. Then we should work in a direction, allowing to see, that plans of the program move to realization.
The Japanese and American experts have excelled in October, 1991 at carrying out of experiment of reception of oxygen on the Moon. During reaction of a lunar ground with hydrogen it was possible to receive ten grams of water. In January, 1992 in Houston experiment was spent in the conditions simulating lunar, onboard plane KS-135. The ground has been made of the components similar to a lunar ground, but instead of hydrogen helium (for safety reasons) was used. Experiments spent firms " Симицу ", "Карботек" and NASA.

Original version of the text

Американские учёные и Марс

"Спейсфлайт" в августе 1987 г. говорил, что "пуском "Энергии" в мае 1987 г. подтвердились предположения о том, что в СССР разработана передовая концепция новой ракеты-носителя. Это новое конструкционное решение, значительная мощность, предусматривающая длительный срок использования. С появлением "Энергии" можно ожидать увеличения активности Советского Союза в космосе в таких масштабах, что Западу будет трудно за ним угнаться. Ракета "Энергия" может рассматриваться как прототип целой серии новых носителей. Ракета-носитель может наращиваться за счет увеличения ступеней, что позволит выводить на низкие орбиты грузы до 150 т. С началом эксплуатации "Энергии" Советский Союз будет готов сделать следующий шаг в освоении космоса." Так комментировали события специалисты Англии.
"Есть много препятствий, но ни одно из них не непреодолимо в том смысле, что придется нарушить закон природы, - отметил М.Эйвелнер. - На Марсе очень-очень холодно, но не намного холоднее, чем в Антарктике, где сейчас живут люди. Там очень мало воды, но не намного меньше, чем в пустыне, где расцветает жизнь. В общем, Марс не так уж сильно и отличается от Земли".
"НАСА следует выяснить, есть ли на Марсе ресурсы для создания атмосферы из углекислого газа, а затем и внедрения микроорганизмов, - говорит профессор Р.Хейнс. - В случае удачи это обеспечило бы многочисленные преимущества для астронавтов. Они могли бы тогда носить акваланги, а не космические костюмы. Дома отдыха, возможно, там появятся и не сразу. Но как знать? Технология развивается столь стремительно! Ученые, утверждающие, что чего-то нельзя сделать, обычно оказываются никудышными пророками".
Известный специалист по космосу и выдающийся астроном Карл Саган (Carl Sagan) предполагал использовать ракету-носитель "Энергия" в программе освоения человеком Луны и Марса. В основе идеи - возложить на эту транспортную космическую систему функции доставки на низкую околоземную орбиту больших запасов воды, которая может быть позднее разложена на кислород и водород - на компоненты топлива для лунных и марсианских аппаратов. По этой идее передача американской технологии будет минимальной. "Вода не является стратегическим продуктом," - сказал Саган. Выведение на орбиту емкостей с водой будет безопасным и дешевым способом испытания ракетной системы - так считают американские специалисты.
В 1988 г. Президент Соединенных Штатов Р.Рейган утвердил директиву по национальной космической политике.
В 1989 г. НАСА получило ассигнования на проект "Патфайндер" (Pathfinder - следопыт), который должен был стать основой для экспедиции будущего. Направляя пилотируемые и автоматические корабли для исследования Солнечной системы, "Патфайндер" должен позволить заглянуть в заманчивое будущее, которое строят США, опираясь на "Шаттл" и космическую станцию.
Проект преследовал цель получить необходимую техническую информацию, которая окажется полезной для реформирования будущей политики мирного освоения космоса.
В рамках проекта разрабатывались перспективные робототехнические системы для изучения поверхности планет. Планировалось создание подвижных роботов, полуавтоматических систем ориентирования на местности, мощных, компактных источников энергии. В частности, марсоходы должны были покрывать расстояния от 100 до 1000 м, действуя в автоматическом режиме, а также отбирать ежедневно от одного до пяти образцов грунта, взятых с поверхности и из глубины, работая в полуавтоматическом режиме.
Предстояло выяснить влияние на различные устройства долговременного пребывания в космосе и, в частности, на поверхности планет, что можно заимствовать для самодвижущихся автоматических установок, спускаемых модулей и других космических аппаратов из меняющихся средств программного обеспечения, датчиков и аттестованных на годность к работе в космических условиях компьютеров, каким образом можно передать с Земли и принимать на Земле огромные объемы информации.
Проект "Патфайндер" охватывал и разработку средств связи, включая лазерные системы, которые должны увеличить объем принимаемой и передаваемой информации. Системы оптической связи, рассчитанные на передачу 20 мегабайт информации в секунду и прошедшие испытания в эксперименте "Марс Патфайндер", должны обеспечить прямую связь с Земли с автоматическим марсоходом и доставку на Землю образцов марсианского грунта. Для видеотрансляции в реальном отсчете времени требуется передавать порядка мегабайта в секунду. Предусматривалось и проведение исследований, нацеленных на совершенствование систем энергоснабжения, в частности панелей солнечных батарей. Панели нового поколения, с фотоэлементами на основе арсенида галлия, должны обеспечить увеличение энергосъема на 20%, при толщине меньше 200-250 мкм - толщины используемых в настоящее время панелей. Для накопления электроэнергии могут использоваться регенеративные легкие топливные элементы, которые должны работать при температуре, достигающей 120╟С.
Планировалась разработка ракетных двигателей с высокой удельной тягой и освоение новых способов осуществления космических полетов, в частности, использующие атмосферу Земли или другой планеты для изменения траектории космического летательного аппарата. Двигатели большой и малой тяги последующих поколений как на химическом топливе, так и электрические, должны увеличить массу полезной нагрузки, доставляемую на Луну или другую планету, при уменьшении стоимости запуска с Земли.
"Патфайндер" должен был подтвердить эффективность технических решений, заложенных в конструкции дросселируемого жидкостного двигателя на компонентах топлива жидкий кислород - жидкий водород, для полетов к Луне, посадки на Луну и Марс и взлета с Луны. Отличаясь многократностью использования, а также возможностью проведения технического обслуживания и ремонта в космосе, эти двигатели по другим важнейшим характеристикам не должны были уступать двигателям однократного использования.
Аэроторможение или использование атмосферы планеты для снижения скорости летящего космического аппарата позволяет значительно снизить требуемый запас топлива. Аэроторможение можно использовать как для доставки на Землю пятикилограммовых капсул с образцами, собранными робототехнической системой, так и для изменения траектории или орбиты движения многотонного корабля пилотируемой экспедиции в атмосфере Марса. Использование аэроторможения при движении автоматической станции в атмосфере Марса может уменьшить ее массу на 50%. Для пилотируемого корабля без системы искусственной гравитации выводимая на низкую околоземную орбиту масса, благодаря использованию аэроторможения, уменьшится с 900-1800 т до 450-900 т.
Казалось, что планы по исследованию Марса переживали в 1988 г. второе рождение. Желание участвовать в этих исследованиях изъявляли и другие страны.
Марс вполне доступен для космических аппаратов и во многих отношениях напоминает Землю. Он прошел длительный этап эволюции, в результате которой сформировались условия, позволяющие сделать предположение о существовании на нем форм жизни.
Следуя утвержденной в 1988 г. президентом Р.Рейганом директиве по национальной космической политике, бюро исследований НАСА изучало планы создания баз на Луне и исследования Марса. Как ожидалось, этап исследования Марса с помощью автоматических аппаратов продлится, по меньшей мере, два десятилетия и лишь после этого на планету высадится человек. Достижению поставленных целей поможет полет, предусматривающий высадку на Марсе самоходного аппарата и доставку на Землю образцов марсианского грунта.
Вызывало беспокойство только то обстоятельство, что успех проекта зависит от всех, без исключения, участвующих в нем стран, каждая из которых находится под грузом собственных политических и финансовых проблем.
Согласно американскому проекту в исследованиях должны были участвовать следующие космические системы:
- орбитальный аппарат для дистанционного зондирования, который обеспечит успешную посадку на Марс и нормальное функционирование марсохода;
- спутники-ретрансляторы, которые свяжут между собой Землю и аппараты, находящиеся на поверхности Марса;
- самоходный аппарат, который будет отбирать пробы марсианского грунта и доставлять их на борт корабля-"грунтоноса".
Основная функция корабля-"грунтоноса", в состав которого входит посадочная ступень, заключается в приеме на борт собранных марсоходом образцов марсианского грунта с последующей доставкой на ареоцентрическую орбиту, где образцы будут переданы на борт космической системы, специально предназначенной для доставки проб на Землю. Космическая система для доставки проб на Землю включает в себя орбитальный аппарат для встречи и стыковки с кораблем-"грунтоносом" на ареоцентрической орбите, возвращаемый космический аппарат, доставляющий марсианский грунт к Земле, и возвращаемую капсулу с образцами. Ряд космических систем может при необходимости функционировать самостоятельно.
Рассматривались следующие варианты запуска космических систем: запуск каждой системы с помощью "своего" носителя; выведение в космос спутников-ретрансляторов одним носителем, орбитального аппарата для дистанционного зондирования и марсохода - другим, корабля-"грунтоноса" и системы для доставки образцов на Землю - третьим; спутники-ретрансляторы, орбитальный аппарат для дистанционного зондирования, корабль-"грунтонос" и система для доставки образцов на Землю выводятся в космос "индивидуальными" носителями.
Помимо "основного" марсохода и системы для доставки образцов на Землю был возможен запуск одной или нескольких дополнительных космических систем, среди которых имелись следующие:
- самоходный аппарат с собственно посадочной ступенью для изучения отдельных районов Марса. С его помощью будут проведены научные эксперименты на длинном маршруте движения, доставка образцов породы на корабль-"грунтонос" не предусматривалась. За один марсианский год аппарат может преодолеть свыше 1000 км пути;
- станции, доставляемые на Марс другой космической системой, с помощью которых в течение нескольких лет будут проводиться метеорологические и геофизические наблюдения. Кроме того, они позволят изучить взаимодействие различных материалов с окружающей средой;
- сеть зондов, доставленных на планету специальной космической системой и размещенных на значительном удалении друг от друга, они охватят и полярные районы Марса;
- аэростаты, запущенные с борта посадочных аппаратов, предназначены для наблюдений поверхности и нижних слоев атмосферы.
Цель перспективной космической программы - в расширении масштабов присутствия человека в Солнечной системе, создании предпосылок для нового, бурного развития науки и техники. Эволюция программы рассчитана на 30-летний период.
Американский президент выступил с инициативой в июле 1989 г., сформулировав новые задачи в исследованиях и освоении космоса: "┘возврат на Луну, чтобы остаться на ней в будущем, и, наконец, путешествие в завтра - полет на другую планету, пилотируемая экспедиция на Марс. Каждая программа и каждый новый этап должны будут служить основой для очередного шага". Этими словами Буш конкретизировал директиву 1988 г. президента Рейгана о национальной космической политике, в которой была поставлена цель расширить масштабы участия человека в освоении космоса за пределами земной орбиты.
Программа освоения Луны или Марса подразделяется на четыре этапа. Первый, предварительный этап предусматривает запуски автоматических аппаратов с целью получения необходимой научной и технической информации для пилотируемых экспедиций. Последующие три этапа относятся к строительству аванпоста и включают этап "планировки", этап "консолидации" и этап "операций".
Под "планировкой" подразумевается возведение первых жилищных модулей, размещение на поверхности оборудования и научных приборов, проведение испытаний прототипов приборов для развертывания в будущем сложных научно-исследовательских комплексов. Космонавты будут также проводить локальные геологические исследования, осуществлять выемки грунта для возможного получения кислорода на Луне, изучать возможности выделения кислорода и воды на Марсе. На этом этапе люди будут удаляться от аванпоста на относительно небольшие расстояния, в то время как автоматические самоходные аппараты будут проводить исследования в более удаленных районах.
Этап "консолидации" расширяет участие космонавтов в сложных операциях при больших удалениях от базы. Состав научного оборудования, исследовательских сооружений, лабораторных модулей, объем герметичных жилых помещений будет к этому времени увеличен. Возрастает мощность средств энергообеспечения. Проводимые операции станут все более независимыми от Земли.
Этап "операций" предусматривает расширенное использование местных ресурсов и характеризуется минимальной зависимостью от Земли в жизненных и рабочих условиях на аванпосте.
Исследования автоматическими аппаратами. Во время полетов космических аппаратов "Рейнджер", "Сервейор", "Лунар орбитер" и пилотируемого космического корабля "Аполлон" накоплен большой объем информации о Луне. Однако этих данных недостаточно, чтобы выбрать в настоящее время оптимальное место для лунного аванпоста, поэтому требуется дополнительное картографирование и изучение поверхности Луны до осуществления лунной пилотируемой экспедиции. Эта задача будет решаться космическими аппаратами "Лунар обсервер". Первый автоматический марсианский космический аппарат "Марс обсервер" планировалось запустить в 1992 г. Следующий шаг - создание на марсианской поверхности сети измерительных зондов, которые будут передавать сейсмические, метеорологические и другие данные. Предусматривается посадка марсохода и взлетного аппарата на поверхность Марса. Будут проверены и отработаны аэроманевры в атмосфере Марса, посадки, сближения, стыковки в условиях длительного запаздывания радиосигналов с Земли. Для детальной разведки мест предполагаемой высадки космонавтов на марсианской поверхности планируется запуск двух разведывательных аппаратов и двух спутников связи.
Аванпост на Луне. Создание постоянно действующего аванпоста на Луне начнется с двух-трех стартов с Земли и по последовательной цепочке операций через орбитальную станцию "Фридом", селеноцентрическую орбиту завершится доставкой необходимого оборудования. Экипаж из четырех человек, которые проведут на Луне 30 суток, прибудет третьим полетом (первые два полета будут грузовыми).
Для доставки с Земли лунных транспортных аппаратов и других грузов понадобятся ракеты-носители с повышенной грузоподъемностью. С целью полного использования энергетики носителя транспортные ракеты будут одноразовыми. В последующих полетах планируется пятикратное использование транспортных аппаратов.
Аванпост на Марсе. Создание аванпоста на Марсе начинается с запусков с Земли на космическую станцию экипажа, оборудования и транспортных аппаратов, продолжается сборкой на околоземной орбите марсианского межпланетного транспортного поезда и марсианского транспортного аппарата, проверкой и заправкой топливом.
Марсианский межпланетный комплекс. Поезд состоит из межпланетного и марсианского транспортных аппаратов. В пилотируемом варианте комплекс может обеспечить доставку на марсианскую поверхность экипажа из четырех человек и 25 т груза и возвращение к Земле такого же экипажа и одной тонны груза. В грузовом варианте, с использованием двух марсианских транспортных аппаратов, на Марс может быть доставлено 100 т груза.
Проработки показывают, что весьма эффективными системами для космических транспортных аппаратов являются ядерные двигательные установки, солнечно-электрические двигатели и солнечный парус. Однако всем им присущи недостатки, связанные с чрезвычайно длительным временем полета и сложностью эксплуатации. Значительный эффект в уменьшении начальной массы межпланетного комплекса на низкой околоземной орбите до 50% и в снижении эксплуатационных затрат на полеты дает использование средств аэроторможения в сочетании с химическими двигательными установками. Именно поэтому для дальнейших разработок в качестве базового варианта рекомендуется принять вариант космического транспортного аппарата с жидкостными двигателями и средствами аэроторможения.
Перед прибытием на Марс марсианский транспортный аппарат отделяется и с использованием аэроторможения в марсианской атмосфере выходит на ареоцентрическую орбиту. Через одни сутки на ареоцентрическую орбиту прибывает марсианский поезд. На орбите оба аппарата встречаются, и экипаж переходит на марсианский транспортный аппарат, который доставляет космонавтов на Марс, снова выполнив маневр аэроторможения. После выполнения экипажем программы работ взлетный модуль доставляет космонавтов с поверхности Марса на марсианский поезд, который возвращает их на станцию "Фридом". При грузовых полетах на ареоцентрическую орбиту выводится комплекс, состоящий из двух марсианских транспортных аппаратов. В первом грузовом полете на Марс доставляется жилое оборудование, и оба аппарата остаются на его поверхности. Пилотируемый полет будет третьим после двух грузовых рейсов.
Все траектории позволяют в случае необходимости осуществить облет Марса. Пилотируемый межпланетный полет будет осуществляться в условиях невесомости. Марсианский комплекс с искусственной гравитацией будет разработан по результатам более глубоких исследований условий длительного полета. В первых экспедициях предусматривается прямой возврат на Землю в пилотируемой капсуле, похожей на космический аппарат "Аполлон".
Продолжительность пребывания на поверхности Марса первой экспедиции из четырех человек составит 30 суток при общей продолжительности экспедиции 500 суток.
Грузоподъемность ракет-носителей для марсианской программы должна примерно вдвое превышать грузоподъемность ракет, используемых в лунной программе.
При разгоне марсианского транспортного поезда к Земле с ареоцентрической орбиты будет использоваться двигательная установка из четырех кислородно-водородных двигателей.
Марсианский транспортный аппарат одноразовый, обеспечивает доставку, кроме груза, взлетного модуля на поверхность Марса. Взлетный модуль аналогичен модулю лунного транспортного аппарата.
Системы на поверхности Луны и Марса. На поверхность Марса и Луны в первую очередь доставляются средства, обеспечивающие необходимые условия для жизни и работы на планете, это - жилые и габаритные модули, шлюзовые камеры, марсоходы, строительное оборудование и модули материально-технического обеспечения.
Первая система энергопитания включает три комплекта фотогальванических батарей и регенеративных топливных элементов. Каждый комплект вырабатывает 25 кВт электроэнергии. Дальнейшее наращивание мощности предполагается осуществить путем использования ядерных реакторов. Для марсоходов предполагается использовать радиоизотопные термоэлектрические генераторы или динамические изотопные энергосистемы мощностью до 5 кВт. Для перегрузки доставляемого на Марс и Луну оборудования предполагается использовать подвижной перегрузочный кран. Имеется производственная установка на поверхности Луны для добычи кислорода из лунных пород. Вблизи транспортного аппарата размещается блок обслуживания, который осуществляет подвод электроэнергии к марсианскому транспортному аппарату, терморегулирование и сброс тепла, а также сжижение испарившегося топлива. Кроме того, с помощью раздвижной конструкции с теплоизоляционной оболочкой обеспечивается пассивная тепловая защита транспортного аппарата.
План Ливерморской лаборатории не предусматривает разработку новых тяжелых средств выведения в течение ближайшего десятилетия.
Все необходимые грузы будут выводится на низкую околоземную орбиту, где будут комплектоваться сборки массой 50-70 т, существующими ракетами-носителями "Титан-4" и "Дельта".
Всего для выполнения десятилетней программы потребуется 24 запуска ракет-носителей.
Программа предусматривает использование надувных конструкций из кевлара для создания орбитальных станций на низкой околоземной орбите, а также лунной и марсианской баз.
В соответствии с предложениями Ливерморской лаборатории орбитальная станция, лунная и марсианская базы могут быть скомпонованы в виде контейнеров массой 50-70 т и выведены в ходе одного запуска ракеты-носителя каждая.
НАСА выдвинуло список технических проблем. Ставилась под сомнение возможность создания крупногабаритных модулей на основе кевлара.
Ссылаясь на данные фирмы АйЭлСи (ILC) - одного из соисполнителей разработки скафандров - утверждают, что кевлар обладает характеристиками, которые необходимы для создания крупных модулей.
Согласно предложениям, модули имеют форму цилиндров диаметром 5 м и длиной 15 м, с двойными внешними стенками и металлическими торцевыми перегородками. В конструкции предусмотрена многослойная изоляция и защита от метеоритов.
Орбитальная станция будет состоять из семи модулей, развернутых вокруг трубчатого сердечника. Масса каждого модуля не превысит одной тонны.
Из семи других модулей может быть собрана лунная база, а базу на Марсе предполагается изготовить из четырех модулей.
После доставки модулей на низкую околоземную орбиту. Луну или Марс производится их развертывание, позже туда можно доставить астронавтов. Внутри модулей создаются условия, при которых люди могут работать без скафандров.
НАСА отмечает, что проект Вуду отличается относительной дешевизной и исключает необходимость разработки новых технологий.
В середине 1994 г. можно было бы предпринять полет на Луну, который начинается с выведения на околоземную орбиту полезного груза массой 70 т.
Для защиты от излучений и метеоритов жилое помещение планируется засыпать лунным грунтом. Для этого будет использован специальный аппарат, напоминающий по устройству снегоочистительную машину.
Предвидится использование специальной камеры для обжига лунного грунта с целью производства кислорода и использования его в качестве компонента ракетного топлива. Она может быть доставлена при очередном запуске ракеты-носителя, хотя не считается обязательным элементом программы.
К осуществлению полета на Марс можно было бы приступить осенью 1996 г.
К Марсу должно прибыть два космических аппарата: один - для посадки на поверхность Марса, второй останется на околомарсианской орбите и будет использован для возвращения на Землю. База на Марсе, состоящая из четырех модулей, будет создаваться аналогично базе на Луне.
В состав доставленного на Марс оборудования войдут: установка для добычи кислорода из двуокиси углерода атмосферы Марса, взлетный модуль, научное оборудование и приборы, марсоходы, скачкообразно перемещающийся аппарат для исследования Марса и системы жизнеобеспечения, рассчитанные на пребывание на планете в течение 399 суток.
Завершение экспедиции на Марс могло бы произойти почти через два года после ее начала, то есть в конце 1999 г. В результате - на Землю можно доставить свыше 450 кг марсианского грунта.
Зарубежные специалисты считают, что проект, предусматривающий пилотируемый полет на Луну и Марс, обойдется в более чем 500 млрд. долл.
Стоимость реализации проекта посылки людей на Луну и Марс после 2000 г. резко увеличивается. НАСА, которое в прошлом году оценивало ее суммой 300 млрд. долл. в течение 20 лет, считает теперь, что понадобится от 470 до 540 млрд. долл. на 35 лет (в ценах 1991 г.).
К проекту еще и не приступали, а его стоимость уже превышала на 240 млрд. долл., то есть почти на 100%. Цифры становятся астрономическими. Речь идет пока лишь о первоначальных наметках. Настоящая стоимость может быть в 4-5 раз больше.
Предусматривалось пять немного отличающихся сценариев сроков и стоимости.
Один из них предусматривает строительство постоянной лунной базы в 2001 г., с расходами на разработку проекта в 100 млрд. долл. и на эксплуатацию этой обитаемой базы до 2025 г. в размере 208 млрд. долл. К этому надо приплюсовать 158 млрд. долл. на пилотируемый полет на Марс в 2015 г. и строительство базы на Марсе и ее эксплуатацию, что обойдется в 75 млрд. долл. В конечном итоге вся операция, с транспортными расходами и допусками, оценивается в 541 млрд. долл. По другому сценарию программа задерживается на 2-3 года, чтобы воспользоваться новыми достижениями технологии и снизить расходы до 471 млрд. долл.
Буш подписал директиву, требующую посвятить еще несколько лет параллельной разработке по крайней мере еще двух различных сценариев, альтернативных тем, которые предлагает НАСА. Президентская директива настаивает, в частности, на необходимости развития новых технологий, позволяющих сократить расходы и сроки покорения Луны и исследования Марса.
Национальный научно-исследовательский совет (NCS - National Research Counsil), со своей стороны, уже критиковал по этому вопросу консервативные, по его мнению, предложения НАСА и, наоборот, слишком смелые предложения ЛЛНЛ (LLNL - Lawrence Livermore Laboratory) в Калифорнии. ЛЛНЛ недавно предложила оригинальную концепцию обитаемых фаз на Луне и Марсе с использованием надувных конструкций. Этот проект рассчитан на 10 лет и будет стоить всего лишь 10 млрд. долл.
НИС (NCS) рекомендует без промедления приступить к разработке нового поколения надежных ракет-носителей на жидком топливе и работам в области термоядерного двигателя и ядерного электрогенератора.
Как сообщил журнал "Авиэйшн уик энд спейс текнолоджи" от 1.07.1991 г., совместные усилия США, Советского Союза, Европы и Японии могут уменьшить расходы на пилотируемую экспедицию к Марсу в XXI веке в три раза, по сравнению с ранними оценками США, если в центре проекта будет использование советских тяжелых ракет-носителей "Энергия". Сообщение журнала было сделано на основании результатов исследований Стенфордского университета и советских ученых.
При условии объединения усилий и использования существующих технологий через 20 лет можно будет запустить и собрать первичное звено марсианской базы с затратами около 60 млрд. долл. (оценки НАСА дают цифру более 540 млрд. долл.).
В этом проявляется разительный контраст с рекомендациями "Синтез групп" о разработке ядерной силовой установки для выполнения быстрого путешествия на Марс с уменьшенным воздействием невесомости. Оба исследования предполагают использование относительно простых операций при стыковке на околоземной орбите без привлечения для сборки орбитальной станции "Фридом".
Предлагаемая марсианская исследовательская группа из трех мужчин и трех женщин достигнет Марса за девять месяцев полета и будет оставаться на поверхности планеты в течение года. Затем в течение девяти месяцев они вернутся на Землю. Предварительно изготовленные жилые помещения и два транспортных средства будут доставлены на поверхность Марса за два года до прибытия экипажа. До прибытия землян на Марс будут доставлены и транспортный корабль класса "поверхность-орбита", и орбитальный блок для заправки топливом.
С помощью ракеты-носителя "Энергия" на высокоэллиптическую орбиту высотой 320х300 000 км будут запущены грузовые и пилотируемые аппараты. Они будут оставаться на околоземной орбите до заправки их топливом для полета к Марсу, а затем используют высокую потенциальную энергию апогея орбиты для преодоления силы тяжести Земли. Большой конусообразный пилотируемый аппарат будет использовать торможение в атмосфере Марса для перехода на околомарсианскую орбиту; в носовой части он будет нести небольшой спускаемый аппарат для посадки на Марс. Подобная же конструкция будет использована для аэродинамического торможения при переходе на околоземную орбиту после возвращения с Марса.
К настоящему времени цивилизованное человечество созрело и готово сделать очередной шаг в космос. Полет на Марс (по сегодняшнему уровню понимания связанных с этим проблем) - это вопрос уже не стратегический, а тактический. Достижения современной науки и техники дают возможность уже сейчас начать реализацию программы полета на Марс. На пути - преграда из земных экономических проблем сегодняшнего дня и в основном из-за различного понимания в этих условиях поступательного движения прогресса. Некоторые наши современники считают, что нерешенные проблемы на Земле не дают права считать актуальным полет на Марс. В такой постановке нет ничего удивительного и нового. История имеет тому много подтверждений. Достаточно вспомнить рождение новых машин, локомотива, самолета. При вечно живущей формации человечества - скептиков, прагматиков и просто реакционеров, даже в обличий интеллектуалов - новое рождалось всегда трудно. Но следует и вспомнить, что еще не было ни одного шага в истории развития, чтобы новое не приносило реальную и решающую пользу человечеству. Легко понять, что проблемы жизни нескончаемы, стремление решить эти проблемы естественно. Но кто может утверждать, что новый шаг в Космос - это не более мощный рычаг в решении земных наших забот. Споры не утихают, а движения нет.
"Никто не доказал, что Марс сегодня - самое необходимое для нас, не обосновывая это решение ни научно, ни с учетом производственной базы, ни экономически", - по-прежнему твердят вещатели. Разве нужно доказывать, что надо умнеть, что есть вечная тяга к познанию, независимо от всех бед жизни. Только глупцы и варвары могут созданный мощнейший потенциал умертвить и предать забвению.
НАСА приступило к серьезному изучению проблем, связанных с осуществлением пилотируемого полета на Марс. Отмечается, что целью всех предшествующих полетов автоматических космических аппаратов и роботов будут не только научные исследования, но и выбор безопасного места посадки космонавтов на Марсе.
Анализ результатов осуществления программы "Викинг" показал, что на марсианской поверхности много опасных (скальных) участков. Ученые считают, что технологический уровень пилотируемых марсианских полетов должен быть намного выше, чем при полетах человека на Луну. При достижении планеты необходимо использовать марсианскую атмосферу для торможения космического аппарата. Тормозной экран с тепловой защитой в составе аппарата погасит большую часть скорости полета при входе в атмосферу Марса и позволит сэкономить топливо, предназначаемое для тормозного маневра с помощью двигательной установки. При первом пилотируемом полете потребуется существенно более точная навигация по сравнению с полетом посадочных аппаратов "Викинг", для которых разброс составлял сотни километров. Точность посадки пилотируемого аппарата должна находиться в пределах 100 м.
Запланированная доставка на Землю образцов грунта с марсианской поверхности позволит решить лишь часть указанных проблем. Пожалуй, наиболее трудным будет дистанционное управление работой аппаратуры, когда продолжительность двухстороннего прохождения радиосигнала между Землей и Марсом составляет около 40 мин. Даже после высадки космонавтов на Марс для сбора образцов вдали от базы они должны пользоваться роботами.
В настоящее время ученые лишь ориентировочно представляют себе районы, где должны высадиться космонавты. Предполагается разведать четыре типа посадочных площадок. Такими площадками являются (по мере возрастания их сложности): площадки для аппаратов жесткой посадки и пенетраторов; районы, удобные для наблюдения с помощью аэростатов; участки для передвижения марсоходов и, наконец, площадки для посадки пилотируемых аппаратов. Недавно американские ученые расширили "каталог" посадочных мест на Марсе и включили в него все типы полетов к Марсу - теперь в него входят 75 посадочных участков.
Даже лучше всего изученный район марсианской поверхности - равнина в Северном полушарии, где осуществил посадку "Викинг", - ставит много вопросов перед учеными. Например, они не знают происхождения равнины: то ли это потоки лавы, то ли осадочные горные породы, оставленные давно исчезнувшим океаном. Дальнейшие исследования с помощью марсоходов, собирающих образцы грунта с различных участков, будут более трудными. Одним из наиболее интересных мест является дно кратера диаметром 120 км на границе между вулканическим районом Тарсис и районом с древними кратерами. Марсоход должен взять образцы со дна кратера и центрального пика и направиться в район древних гор, он пройдет расстояние от 50 до 100 км и соберет образцы марсианского грунта.
Наиболее важным критерием при выборе места посадки для космонавтов является безопасность, а следующим - наличие местных ресурсов, например, воды. Научные интересы стоят на третьем месте. С помощью роботов можно получать воду и кислород. С другой стороны, участки с большими запасами льда непосредственно под поверхностью могут оказаться небезопасны при посадке с работающими двигателями или при строительстве марсианской базы.
В настоящее время ученые могут быть уверены только в первых двух полетах к Марсу. Выбор мест посадки для марсохода и пилотируемого аппарата потребует большого объема дополнительных исследований.
На запуск космического аппарата "Марс обсервер" возлагались большие надежды, так как он мог устранить ряд пробелов в знаниях о планете. Орбитальный аппарат был способен различать на марсианской поверхности объекты диаметром до 1 м.
Существующие многоразовые ракеты-носители смогут обеспечить запуски многих автоматических космических аппаратов к Луне и Марсу, которые предшествуют программе пилотируемых полетов.
На этапе строительства аванпостов на Луне и Марсе должны доставляться космические транспортные аппараты, оборудование и люди. Требуемая грузоподъёмность ракет-носителей при этом более чем вдвое превышает возможности существующих ракет-носителей. Когда начнутся пилотируемые полеты на Марс, эти требования вновь возрастут в два раза - поэтому для практической реализации лунной и марсианской программ в дополнение к существующему парку ракет-носителей должны быть созданы тяжелые ракеты-носители с повышенной грузоподъемностью. К такому выводу пришли американские специалисты.
По их оценке, потребная грузоподъемность ракет-носителей для лунной программы составляет 60 т. В грузовом отсеке должен быть размещен груз диаметром 7,6 м и длиной 27,4 м - это центральный блок с аэротормозным устройством и луннотранспортным аппаратом. В обеспечение строительства лунного аванпоста на опорную орбиту с Земли необходимо доставить от 100 до 200 т грузов за один полет к Луне. Эта цифра зависит от того, будет лунный межпланетный аппарат одноразовым или многоразовым, а также от того, каким будет полет - пилотируемым или грузовым. Для марсианской программы потребная грузоподъемность ракеты-носителя составляет 140 т. Необходимая стартовая масса марсианского комплекса-поезда составляет 550-580 т и зависит от типа полета и даты старта. Основная доля в общей массе приходится на топливо для разгона от Земли к Марсу и от Марса к Земле. Полностью заправленный топливный бак для космического разгонного блока к Марсу имеет массу 135 т. Элементы марсианского комплекса, такие как аэротормозное устройство и центральный космический разгонный блок, будут доставляться на космическую станцию отдельно и собираться на орбите.
Американскими специалистами оценивается, что усовершенствованные одноразовые ракеты-носители "Дельта-2", "Атлас-2" и "Титан-4" грузоподъемностью соответственно 3,9-5 т, 6,7-8,8 т и 17,2-22,3 т в сочетании с существующими обеспечивают выполнение программы запусков автоматических космических аппаратов и роботов. Наиболее мощной верхней ступенью, находящейся в эксплуатации, является кислородно-водородная ступень "Центавр", обеспечивающая в составе ракеты "Титан-4" доставку на геостационарную орбиту полезного груза массой до 4,8 т.
Чтобы свести к минимуму число запусков ракет-носителей "Шаттл-С", в лунной программе будут использованы грузовые контейнеры диаметром 4,6 м и 7,6 м, при этом масса груза достигнет соответственно 61 и 71 т. На первых порах для одного полета к Луне потребуются три запуска "Шаттла-С", для более поздних полетов достаточно будет двух запусков тяжелых ракет. Для одного полета на Луну потребуется два запуска ракеты-носителя АЛС с полезным грузом массой 98,2 т, а для полета на Марс - 5-7 пусков ракет-носителей с полезным грузом массой до 140 т.
Парк ракет-носителей является первым и основным элементом инфраструктуры космической программы. Вторым элементом американскими специалистами ставится космическая орбитальная станция "Фридом". Третий - дальняя связь. Создание этих позиций обеспечивает реальность этой долгосрочной программы. Кроме того, основные отличия космических условий от земных - недостаточная гравитация, неадекватные характеристики атмосферы, глубокий холод и радиационная опасность - потребуют соответствующих мер для защиты и жизнеобеспечения космонавтов в освоении Солнечной системы.
Особое внимание в предстоящих программах будет уделено изучению фундаментальных для науки вопросов:
- Как произошло образование Земли и Луны и как они развивались на ранних этапах их истории?
- Существовала ли когда-либо жизнь на Марсе?
- Каковы взаимосвязи между Солнцем, атмосферами планет и климатом?
- Какова судьба Вселенной?
Среди множества технических проблем выделяются семь наиболее ощутимых, обеспечивающих наибольший вклад в улучшение массовых характеристик системы:
1) Регенеративные системы жизнеобеспечения. Оценки показывают, что воспроизводство расходуемых рабочих тел системы жизнеобеспечения, особенно воздуха и воды, дает снижение стартовой массы до 45 т, при расчете на один год планируемой программы. Начаты исследования и разработка биорегенеративных и физико-химических систем.
2) Аэроторможение. Использование аэродинамических устройств для торможения лунного межорбитального транспортного аппарата в земной атмосфере для выхода на низкую околоземную орбиту обеспечивает снижение его начальной массы на 20%. При налаженной эксплуатации лунного аванпоста годовая экономия составит около 60 т. В программе доставки образцов марсианского грунта стартовая масса на низкой околоземной орбите может быть снижена на 45%, если использовать аэрозахват для выхода на ареоцентрическую орбиту вместо маневра с помощью двигательной установки.
Ключевыми моментами в создании систем аэрозахвата и аэродинамического торможения являются адаптивная бортовая система наведения, навигации и управления марсианским аппаратом и аналитическая интерпретация параметров марсианской атмосферы.
3) Высокоэффективные маршевые жидкостные двигатели. В составе двигательных установок лунных и марсианских транспортных аппаратов будет использоваться ряд усовершенствованных кислородно-водородных двигателей. Наиболее важным из них является двигатель со средним уровнем тяги порядка 9 т с удельной тягой 480 с, используемый в составе лунного межорбитального транспортного комплекса и лунного транспортного аппарата. Для марсианской программы нужны маршевые двигатели большой тяги - порядка 90 т - и криогенные двигатели малой тяги. Использование усовершенствованных двигателей АСЕ (ASE) в лунной программе обеспечивает снижение начальной массы лунного комплекса на 10%.
4) Ядерные системы энергопитания на поверхности Луны и Марса. Начальное энергопотребление лунного аванпоста составляет около 100 кВт. Применение ядерной энергоустановки такой мощности взамен солнечных батарей и регенеративных топливных элементов обеспечит снижение на 300 т начальной массы на низкой околоземной орбите.
5) Использование местных ресурсов. Почти 85% топлива, необходимого для транспортной системы "Земля-Луна", приходится на кислород. В то же время известно, что кислород составляет 42% массы лунного грунта. При добыче и использовании кислорода из лунных пород годовая экономия начальной массы на низкой орбите может составить около 300 т. Добыча кислорода из марсианской атмосферы, состоящей в основном из углекислого газа, будет более простым процессом.
6) Защита от радиации. Современные знания не позволяют с достаточной точностью установить требуемую массу радиационной защиты марсианского межпланетного транспортного аппарата. Требуются более глубокие исследования.
7) Ядерные маршевые двигательные установки. Использование ядерных маршевых двигательных установок с тепловыми твердыми реакторами (удельный импульс тяги порядка 900 с) в составе межпланетного марсианского транспортного аппарата обеспечивает почти 350 т снижения начальной массы на низкой околоземной орбите. При использовании двигателей с газовым реактором (удельный импульс тяги 1500-6000 с) и фиксированной начальной массе поезда порядка 800 т продолжительность полета к Марсу составит всего лишь около 200 суток вместо полутора лет. Отмечаются определенные успехи в этом направлении по программам "Ровер" и "Нерва". Значительную экономию в начальной массе - до 60% - на орбите марсианского межпланетного транспортного комплекса дает применение ядерных электрических двигателей с удельным импульсом тяги 2000-10 000 с. Такого рода системы создаются по программе "Патфайндер".
При штаб-квартире и в восьми многоцелевых Центрах НАСА трудятся около 24 000 специалистов. По контрактам сотрудничают еще около 40 000 гражданских служащих аэрокосмических фирм.
НАСА располагает уникальными научно-техническими комплексами, производственными базами, стартовыми и техническими сооружениями общей стоимостью около 14,2 млрд. долл. НАСА принадлежат 22 большие аэродинамические трубы, 16 уникальных стендовых комплексов, 10 крупных вычислительных центров, 21 вакуумная камера большого диаметра.
Сооружения НАСА представляют собой национальное богатство Соединенных Штатов и не имеют аналогов в частном секторе аэрокосмического бизнеса.
Международное сотрудничество. При налаживании международного сотрудничества по программе освоения Луны и Марса необходимо, чтобы потенциальные партнеры подключились к работе на самом раннем этапе программы. Необходимо также, как считают руководители аэрокосмического направления, чтобы технические обязательства были подкреплены политическими и государственными гарантиями. Чем крупнее программа, тем выше уровень обязательств и гарантий.
Национальный космический совет назначил участника проекта "Аполлон-Союз" генерала Томаса Стаффорда главой комитета, который должен был синтезировать различные идеи использования Луны и Марса. В мае 1991 г. комитет представил доклад по результатам исследований. Этот доклад Том Стаффорд с наилучшими пожеланиями подарил мне на одной из конференций в Калифорнии. Комитет установил четыре возможных варианта подходов, основывающихся на различных приоритетах:
- План исследования Марса в основном напоминает модель программы "Аполлон". Основное значение в нем придается как можно более быстрому достижению Марса, осуществлению первой высадки человека на Марс в 2014 г., с пребыванием на поверхности планеты в течение 14-100 суток, и второй высадки в 2016 г., с пребыванием на поверхности в течение 600 суток. Луна тоже осваивается, но в основном с целью подготовки к путешествию на Марс с осуществлением первой экспедиции человека на Луну в 2005 г.
- План с концентрацией основного внимания на научных исследованиях сфокусирован на получении научной информации. Он в основном повторяет предыдущий план, за исключением того, что проводятся более углубленные научные исследования.
- Оставаясь на Луне, исследовать Марс. Это сценарий "колонизации". Основное внимание уделяется созданию постоянного поселения на Луне и использованию ее в качестве базы для снабжения марсианской экспедиции. Постоянное присутствие человека на Луне начнется с 2004 г. Исследование Марса после накопления практических навыков на Луне, включая дальние научные вылазки на планетоходах с герметическими отсеками, будут начаты после этого. Кроме того, постоянное поселение на Луне будет обеспечивать широкую гамму научной деятельности в таких областях, как радио- и инфракрасная астрономия.
Первые исследования возможности создания лунной базы проводились в рамках проекта "Горизонт" (Horrison: одно из значений - умственный кругозор). Реальное проектирование лунной базы стало возможным в 1959 г., когда быстрое развитие средств ракетной техники делало этот проект реализуемым. Постоянную эксплуатацию лунной базы с экипажем из 12 человек предполагалось начать с ноября 1966 г. Средства доставки базировались на семействе ракет-носителей "Сатурн", представленным в то время в виде проектов "Сатурн-1" и "Сатурн-2".
Наиболее выгодным местом расположения стартовой позиции на Земле является экваториальная область. Под программу "Горизонт" просматривались варианты построения нового стартового комплекса в Бразилии, Сомали и на островах Тихого океана. Были осуществлены попытки переговоров с Бразилией.
Изучение проблемы освоения Луны продолжалось и в более поздний период. Проект "Горизонт" создал основу реализованной программе "Сатурн-Аполлон". К сожалению, сосредоточение внимания НАСА и Министерства обороны на программе "Спейс Шаттл" отложило реализацию лунных программ до следующего века. Тем не менее Президент США Рейган в 1986 г. обещал, что США вернутся к лунной программе не только в виде отдельных экспедиций, но и в виде постоянной работы на Луне.
- Использование космических ресурсов. Этот предложенный план фокусируется на максимальном использовании космических ресурсов как при снабжении исследовательских экспедиций, так, в конце концов, и для нужд Земли. Он включает в себя использование процессов производства материалов на Луне, с установкой на поверхности Луны роботизированного предприятия в 2003 г. и с присутствием человека, начиная с 2004 г., как для снабжения созданной там лунной базы, так и для обеспечения запуска марсианской экспедиции с высадкой людей на Марсе в 2016 г. Что очень важно, план включает долгосрочное использование лунных материалов для изготовления панелей солнечных батарей спутниковых солнечных электростанций, поиск и добычу на Луне ископаемого гелия-3 для снабжения им перспективных теплоэлектростанций, которые в будущем могут быть построены на Земле.
После проведения экспериментов предусматривается разработка возможности направлений электроэнергии мощностью порядка одного гигаватта на Землю и экспертизу возможности строительства спутниковых солнечных электростанций с использованием лунных материалов. Он также предусматривает визит на ближайшие к Земле астероиды с целью исследования возможности их использования в качестве источника внеземных материалов.
Вполне очевидно, делает оценку профессор Теннесси, что дальнейшего прогресса может и не быть, если не будет принято четвертое предложение и если космическая исследовательская инициатива сама по себе не пойдет вперед. Здесь и ставятся задачи для Национального космического общества США.
Для нас должно быть ясно, что использование космических ресурсов является жизненно важным аспектом любых серьезных космических программ и поддержание принятия четвертого предложения, как подхода, необходимо для этой программы. Затем мы должны работать в направлении, позволяющем увидеть, что планы программы движутся к осуществлению.
В октябре 1991 г. японские и американские специалисты достигли успеха при проведении эксперимента получения кислорода на Луне. В ходе реакции лунного грунта с водородом удалось получить десять граммов воды. В январе 1992 г. в Хьюстоне эксперимент проводился в условиях, имитирующих лунные, на борту самолета КС-135. Грунт был составлен из компонентов, схожих с лунным грунтом, но вместо водорода использовался гелий (по соображениям безопасности). Эксперименты проводили фирмы "Симицу", "Карботек" и НАСА.