Проект экспедиции на Марс

При реализации такой экспедиции ученые надеются получить целый ряд основополагающих сведений по планетологии и, в частности, по вопросам эволюции и строения планет Солнечной системы. Полученные результаты позволят поднять состояние этих наук на новую ступень. Марс важен для землян, как и Луна, для создания обитаемых станций в целях дальнейшего изучения планет, ближнего и дальнего космоса. Подготовка к полету на Марс позволит создать целый ряд новых технологий, новые транспортные системы, уникальнейшие летательные аппараты и т.д. Кроме того, разрабатывать проекты освоения Марса землян заставляет и ухудшающаяся экологическая обстановка на нашей планете. Например, специалисты НАСА уже с 1995 г. работают над практическим проектом по заселению Марса землянами.

СССР в 1989 г. обнародовал планы запуска на Марс автоматических станций в 1994 г., но после распада СССР этот запуск был перенесен на 1996 г. При запуске аппарата произошли неполадки в ракетной системе, поэтому его не удалось вывести на траекторию полета к Марсу. Теперь необходимо готовить новый аппарат для этой цели. Дата запуска его пока не обнародована. По этой программе планируется изучение атмосферы Марса с помощью аэростатного баллона, аналогичного использованному при изучении атмосферы Венеры. Этот баллон, или точнее аэростат, делают французы. Он будет иметь объем 4 тыс. м3. Его внутреннюю полость планируют заполнить гелием, доставленным с земли, а наружную – газом марсианской атмосферы. Ночью газ в аэростате будет остывать, и станция будет устремляться к поверхности планеты и даже садиться на нее. Днем оболочка с газом будет нагреваться, и станция вновь устремится в полет. При скорости ветра 4 м/с аэростат за один день будет преодолевать расстояние до 500 км.

В нижней части аэростата будет подвешено надувное кольцо, которое будет играть роль электромагнитного излучателя и антенны. Ее планируется использовать при облучении марсианской коры электромагнитными импульсами, а также для приема импульсов, отраженных от марсианских слоев. Российские геофизики полагают, что облучение поверхности Марса с высоты 5…10 м позволит изучать его до глубины 300 м, а ночью при посадке станции на грунт – до 1 км. С помощью такой электромагнитной съемки планируют не только изучить глубинное строение планеты, но и скопление на ней воды.

Рассматриваемая станция попутно должна будет выбирать место для посадки другой автоматической станции, которую планируют высадить на Марс в начале наступившего тысячелетия для забора образца грунта и доставки его на Землю. Полет обитаемой станции по этой программе на Марс планировался на 2010 г. Однако из-за распада СССР и развала экономики в странах СНГ эти планы в 1992 г. изменены – полет обитаемой станции перенесен на 2015 – 2017 гг. Эти планы могут быть реализованы при объединении стран СНГ, Европы, США и Японии.

США еще в 70-х годах, после успешных экспедиций астронавтов на Луну, наметили план экспедиции людей на Марс. В соответствии с этим планом полет был намечен на конец 80-х – начало 90-х годов ХХ в. Затем в 1983 г. эти даты были уточнены. Полет четырех астронавтов был назначен на 4 июля 1986 г. Однако в связи с гонкой вооружений эти планы США не были реализованы. В 1985 г. США объявили о новых планах изучения Марса. По этой программе в 1990 г. планировалось направить к красной планете автоматическую станцию, которая должна была с орбиты начать изучать рельеф планеты, пылевые бури и т.д. Для реализации этого плана в сентябре 1992 г. с помощью ракеты-носителя “Титан-3” американцы запустили к Марсу в конце сентября 1992 г. межпланетную станцию “Марс обсервер” (наблюдатель за Марсом). Красной планеты он должен был достичь через 11 месяцев. Однако при подлете к Марсу в августе 1993 г. связь с ним по каким-то непонятным причинам прекратилась. Другими словами, его постигла судьба советских межпланетных станций “Фобос-1 и 2”, пропавших при подлете к Марсу в начале 1989 г.  Американцы  в  декабре  1996 г. сделали новую попытку, запустив к Марсу станцию “Марс-Патфайдер”  (Марсианский  Следопыт).  Посадку  на  Марс  он  совершил  4 июля 1997 г. С помощью парашютной системы около устья древней марсианской реки на скалистой равнине Aреса (древнегреческого бога войны) был высажен небольшой  вездеход  массой  10 кг,  который  со  скоростью  1 см/мин направился к ближайшему валуну. Ha борту вездехода находилось рентгенорадиометрическое устройство, предназначенное для изучения состава пород. Кроме того, на вездеходе находилось стереоскопическое телевизионное устройство, с помощью которого ученые изучили минеральный состав горных пород и получили некоторые сведения о геологических процессах, протекавших на Марсе. Аппаратура была рассчитана для работы в течение 1 месяца. Подпитку аккумуляторов осуществляли от солнечных батарей. Расходы на эту программу составили 250 млн долларов. Разработкой аналогичных роботов занимаются и ученые России. Европейское космическое агентство планирует представить для этих исследований свой робот. Японские ученые планируют запустить к Марсу свой собственный корабль для изучения атмосферы планеты.

Для изучения полярных областей Марса американцы запустили космический аппарат “Полярный путешественник”. Однако при посадке аппарата на поверхность южного полюса связь с ним 3 декабря 1999 г. была потеряна. Вот так “негостеприимно” Марс продолжает встречать земных посланцев, стремящихся разгадать его тайны. В итоге затраты на эту экспедицию в размере 165 млн долларов пропали безрезультатно.

Запущенный вслед за этим аппаратом зонд “Марс Глобал Сервейрор” передал на землю снимки поверхности Марса. На основе их изучения американские ученые выявили на его поверхности высохшие русла от потоков воды. Самые древние из них имеют возраст менее 10 тыс. лет, другие – менее  1000  лет,  а  третьи  выглядят  совсем  молодыми.  Агенство  НАСА  23 марта 2004 г. сообщило, что новый марсоход обнаружил небольшое высохшее озеро с кристаллами соли. Это доказывает, что на Марсе в далеком прошлом был теплый климат и вода находилась в жидком состоянии. А раз была вода, то, возможно, на планете была какая-то примитивная жизнь.

В 1989 г. США отмечали 20-летие со дня высадки на Луне первого человека. Во время этих торжеств было объявлено о новом сроке полета людей на Марс – 2011 г. А через год президент США Дж. Буш заявил, что до празднования 50-летия высадки человека на Луну (2019 г.) флаг США будет поднят на Красной планете. Затем в 1991 г. группа американских экспертов “Синтез” под руководством астронавта Т. Стаффорда представила рекомендации о проведении такой экспедиции в 2014 – 2016 гг. Стоимость такой  марсианской  экспедиции  американский  космофизик  К. Саган  в  1992 г. оценил примерно в 1000 млрд долларов. Россия, Япония и Европейское космическое агентство предложили США взять на себя часть этих расходов. Не исключено, что экипаж марсианской экспедиции будет интернациональным.

Для полета на Марс обитаемых аппаратов необходимо создать двигатели на ядерном топливе. Первый экземпляр такого двигателя изготовлен в Институте атомной энергии им. И.В. Курчатова под руководством академика Н.Н. Пономарева-Степанова. С помощью созданной установки можно поддерживать температуру 3000…3100 К, достаточную для протекания реакции соединения атомов водорода с атомами кислорода. В США ученые занимались созданием аналогичной установки, но при этом удалось поднять температуру только до 2600 К, и ученые прекратили дальнейшие исследования в этом направлении. Академик Пономарев-Степанов продемонстрировал свое детище американским ученым, получил их одобрение и предложил им провести дальнейшие совместные исследования по совершенствованию этой установки и созданию рабочего двигателя для марсианского корабля. Масса такого корабля составит сотни тонн. Сборку корабля планируют осуществить на околоземной орбите, его дозаправку отдельными  веществами, необходимыми  для полета – на лунной  базе.  В 1992 г. ученые США сообщили, что для создания такого двигателя потребуется не менее 10 лет. Без него полеты на Марс невозможны.

Для длительного нахождения людей в космосе необходимо разработать систему их жизнеобеспечения. Определенные положительные результаты по этой проблеме американскими учеными НАСА уже получены. Они провели исследования по программе “Биосфера-2”. В замкнутом про-странстве в течение двух лет жило восемь человек. Извне к ним поступал только солнечный свет. Весь комплекс занимал 8 га. Внутри такой биосферы были смоделированы все климатические пояса нашей планеты. Заключенные добровольцы вели натуральное хозяйство. В результате эксперимента ученым удалось создать идеальное экологическое равновесие. Проведенные исследования показали, что человек может жить в равновесии с природой. На исследования было потрачено несколько миллиардов долларов. И вот для частичной компенсации расходов американцы стали выпускать для продажи населению вечные аквариумы. Они сейчас продаются в магазинах для развлечения обывателей. Аквариумы выполнены в виде запаянных стеклянных сосудов. Внутри них находится морская вода, растения, планктон, улитки и креветки. Кормить их не нужно, воду менять не нужно. Растения вырабатывают кислород, необходимый для дыхания улиткам и креветкам. Углекислый газ, выделяемый креветками, усваивается растениями. Креветки питаются планктоном, планктон — растениями, а растения – фекалиями креветок. Улитки очищают стенки аквариума от зелени. Аквариум “работает” при температуре в пределах 18…26 °С. Из внешней среды такая биосфера потребляет лишь световое излучение в течение не менее полусуток. Зимой аквариум приходится подсвечивать от лампы. Такая биосфера не приемлет тряски, ибо муть застилает глаза креветкам и они не могут добывать себе пищу. Если все эти условия строго соблюдать, то биосфера может существовать годами, а ее обитатели – умирать и размножаться. В аквариуме иногда возникает и такая ситуация: маленькие креветки собираются в стаю, нападают на большую креветку и съедают ее, то есть все так, как и в жизни.

Проведенные исследования взяты за основу для разработки системы жизнеобеспечения людей на Луне, при полетах на Марс и в более далеких космических экспедициях.

Полет к Марсу и обратно займет от 1,5 до 3 лет. Для снабжения космонавтов всем необходимым потребуется создать системы жизнеобеспечения, основанные на использовании физико-химических и биологических принципов. Это связано с тем, что при реализации такой длительной экспедиции необходимо исходить из того, что на одного человека в год потребуется расходовать примерно 300 кг кислорода, 2,5 т воды, 390 кг пищи и удалить 350 кг углекислого газа и около 1 т прочих отходов. Естественно, все эти продукты отхода планируется включить в биотехнологические циклы воспроизводства новых пищевых продуктов.

Сейчас уже ведется разработка таких систем жизнеобеспечения астронавтов, а также марсоходов для их путешествия по красной планете. Эта экспедиция, по всей видимости, будет интернациональной. В полете будут участвовать либо два, либо три корабля. Это связано с тем, что при какой-либо аварийной ситуации на одном корабле астронавты могли бы перейти на другой корабль. Третий корабль планируется использовать в виде своеобразного склада, начиненного резервными системами, аппаратурой, водой, пищей, регенераторами кислорода, поглотителями, солнечными батареями и т.п.

при изучении Марса астронавты могут получить много ценной информации. Так, изучение слоистости горных пород на берегах высохших русел позволило бы пролить свет на климатические изменения, происхождение и эволюцию жизни, сравнительной планетологии. Они должны изучить вопрос о возможности получения на Марсе воды, кислорода и водорода из увлажненных горных пород и слоя вечной мерзлоты. Кислород и вода необходимы для жизнеобеспечения людей, а водород – в качестве топлива для ракет, стартующих с Марса.

В будущем, полагают специалисты, при разработке термоядерных двигателей для космических кораблей полет к Марсу можно будет сократить до 14 сут за счет развития скоростей полета до 100…300 км/с.

Related posts:

  1. Общие сведения о Марсе
  2. Полет к астероидам
  3. Спутники Марса