И на Луну, и на Марс – сообща

С.Филипенков
Сергей Филипенков
редактор журнала «Авиапанорама»,
начальник сектора авиакосмической
медицины НПП «Звезда»
имени академика Г.И.Северина,
кандидат медицинских наук

на Марс

Американские специалисты вновь стали активно заниматься разработкой планов освоения Луны как трамплина для экспедиции к Марсу, пока российские ученые и инженеры заняты медико-биологическими или психологическими проблемами длительного пребывания человека в условиях изоляции, невесомости, космической радиации на низкой околоземной орбите или наземным моделированием многомесячных полетов.
Первую долговременную лунную базу (ДЛБ) они предполагают разместить не на поверхности, а в окололунном космическом пространстве за обратной стороной Луны – подальше от взглядов остального человечества. Об этом в пресс-релизе NASA сообщил заместитель руководителя агентства по пилотируемой космонавтике Вильям Герштенмайер.
В настоящее время функционирует рабочая группа NASA, задача которой составить экономически обоснованный план по исследованию второй точки либрации (L2) системы Земля – Луна одной из имеющихся пяти точек Лагранжа, в которых силы притяжения обоих тел уравновешиваются так, что эти точки становятся положениями равновесия, в системе, вращающейся вместе с линией Земля-Луна. L2 расположена за обратной стороной Луны и рассматривается как лучший кандидат для исследования поверхности Луны, астероидов и Марса. Через другую точку Лагранжа (L1), расположенную ближе к Земле, уже пролетали автоматическая станция «Луна-3» и такие американские аппараты как «ARTEMIS», имевшие ограниченный запас топлива. Для перспективных исследований в точке L2 создаются тяжелая ракета-носитель SLS и пилотируемый космический корабль «Орион».
При обсуждении направлений перспективных полетов выделено шесть основных положений, на основе которых следует формировать программу исследований:
– международное партнерство, расширяющее опыт МКС;
– включение частного сектора и расширение области коммерческих полетов;
– использование типовых многоразовых элементов космической инфраструктуры, пригодных для различных исследовательских полетов;
– разработка технологий на основе уже проверенных в космических полетах решений, но более экономичных, безопасных, эффективных и продуктивных;
– наглядная прозрачность и доступность проекта для партнеров из других стран;
– четкий план-график и схема исследований на ближайшее десятилетие, позволяющие заранее просчитать, каким образом надо усилить исследования Луны для её освоения при продолжении проекта.
Среди возможностей, которые, по мнению рабочей группы, представляет L2 упоминается расположение оптических телескопов и радиотелескопов для дистанционного зондирования Земли, а также наблюдения за её поверхностью в военных целях, создание обсерватории для изучения дальнего космоса, сборка и заправка летательных аппаратов.
Доставка в эту точку обитаемого модуля или же выполнение к нему пилотируемых полетов вахтовым методом существенно расширит сферу космической деятельности человека. Применение обитаемого модуля позволит детально изучить влияние на живые организмы ионизирующей радиации и других неблагоприятных условий космического полета вне геомагнитного поля и радиационных поясов Земли, обеспечивающих
противорадиационную защиту человечества от губительного галактического излучения и солнечных вспышек.
Перед тем как лететь за Луну и оставаться в обитаемом модуле на месяц-другой, или спускаться на поверхность, или жить в ДЛБ несколько месяцев, придется создать соответствующую технику и инфраструктуру. Поэтому второй задачей рабочей группы стало утверждение проекта изучения точек либрации для дальнейшего их использования в автоматических, а затем пилотируемых полетах. Группой в настоящее время рассматривается совместный проект Университета Колорадо и Локхид Мартин, финансируемый Институтом исследования Луны. Его реализация начнется запуском беспилотного корабля Орион на обратную сторону Луны с проходом точки Лагранжа. Следующий запуск будет пилотируемым, в первую очередь для демонстрации возможностей США по выполнению такой миссии. На презентации проекта Джек Бернс – директор центра университетской сети лунных астрофизических исследований «LUNAR» (Lunar University Network for Astrophysics Research) заявил следующее: «Это очень интересно с научной и инженерной точек зрения. Концепция миссии кажется действительно актуальной сейчас, так как является уникальной и позволяет надеяться сделать что-то стоящее за пределами околоземной орбиты в течение десятилетия. Полет займет почти в три раза больше времени, чем полеты к Луне по программе Аполлон, а человечество продвинется в космос примерно на 15%».
Пилотируемый полет должен будет показать во всей красе новый космический корабль Орион, в особенности его возможности по долговременному поддержанию экипажа в глубоком космосе и по посадке на Землю. Его полет даст окончательные данные о дозе ионизирующей радиации, которую получат астронавты за пределами радиационных поясов Земли. В научных целях астронавты должны будут с помощью автоматического зонда забрать образцы грунта с обратной стороны Луны и разместить в точке Лагранжа простые радиотелескопы для изучения излучения первых звезд Вселенной. Среди возможных задач и подготовки к освоению Луны предполагается изучение способов переработки лунного грунта-реголита в твердые материалы и топливо, которые можно было бы затем использоваться при постройке ДЛБ или при производстве летательных аппаратов на постоянно обитаемом модуле, находящемся точке L2. Такой производственный цикл исключает необходимость везти материалы с Земли и использовать добытый материал на месте, что очень сильно снизит стоимость освоения Луны и окололунного пространства.
В общем современные американские планы освоения Луны и Марса выглядят более проработанными и вполне реализуемыми, чем фантастичные и амбициозными программы президентов Бушей старшего и младшего. Но в успехах по их выполнению в условиях мирового экономического кризиса можно усомниться так же, как и в проекте перспективной программы Роскосмоса, с намеченной высадкой на Луну космонавтов до 2030 г.
Пилотируемый полет к Марсу, скорее всего, станет третьим важным шагом человечества в освоении космического пространства. По результатам обсуждения перспектив межпланетной экспедиции на симпозиуме «Марс-500» российские и американские специалисты предполагают, что высадка человека на Красную планету будет возможна в середине века и только благодаря масштабному международному сотрудничеству. Тем не менее, многие проекты и технологии можно увидеть уже сейчас. Полет человека на Марс должен стать событием, которое объединит множество людей и стран, создаст уникальные технологии и выведет человечество на новую ступень развития.
Некоторые российские ученые говорят о ненужности столь дорогостоящего мероприятия (около $500 млрд), поскольку роботы могут лучше справиться с изучением этой мертвой планеты. Они считают, что российские финансовые средства эффективнее вложить в освоение Сибири и Дальнего Востока, обустроив жизнь на родной нам Земле и построив космодром «Восточный», который целесообразно использовать не только для пилотируемых полетов, но и для увеличения доли России в запусках телекоммуникационных и метеорологических спутников для дистанционного зондирования Земли. Тем не менее, специалисты США надеются, что пилотируемая миссия позволит совершить прорыв в неизведанное и развить технологии, пригодные для изучения глубин Солнечной системы как нашего «космического дома», что необходимо для выживания цивилизации. Многие технологии, необходимые для полета на Луну и Марс, разрабатываются ими уже сейчас, и мы вполне способны представить, какой будет историческая высадка астронавтов и, быть может, космонавтов, на поверхность другой планеты.
Работа над новым марсианским скафандром в NASA началась 9 лет назад. Сегодня он проходит испытания по всему миру: от ледовых полей Антарктиды до безводных пустынь Австралии. В проекте участвуют множество ученых, а также студенты и энтузиасты, готовые посвятить свое время созданию идеального костюма для работы на других планетах. Скафандр NDX может использоваться не только на Марсе, но и на Луне, поверхности астероидов, комет, спутниках планет-гигантов и т.д. Экспериментальный скафандр разрабатывался под руководством отдела космических исследований Университета Северной Дакоты, отчего и получил свое название «NDX». Скафандр построен вокруг композитной «кирасы» и использует доступные современные материалы: углепластик, кевлар и пр. В результате получается недорогой и прочный костюм – на создание прототипа потребовалось всего $25 тыс., а сегодня стоимость модели оценивается в $100 тыс., что более чем в 100 раз дешевле американских же скафандров «EMU ISS», предназначенных для выхода из международной космической станции в открытый космос.
NDX выполнен по оригинальной двухкамерной схеме: нижняя часть скафандра отделена от шлема эластичной силиконовой мембраной, которая обхватывает шею космонавта. Такая конструкция снижает нагрузку на систему жизнеобеспечения, поскольку не приходится закачивать воздух в те части скафандра, где не требуется поддерживать определенный уровень кислорода. Впоследствии выяснилось, что силиконовое кольцо натирает шею, но в настоящее время эта проблема практически устранена. В целом, костюм уже обеспечивает все основные требования к планетарному скафандру. Скафандр можно надеть/снять всего за 10 мин., благодаря тому, что шлем, перчатки и «брюки» присоединяются к кирасе с помощью алюминиевых колец. Повышенная устойчивость к разрыву и истиранию обеспечивается благодаря применению новейших синтетических тканей, включая полиамидные волокна, которые используются в производстве бронежилетов. В районе жесткой кирасы используется 4 слоя различных материалов, а в районах соединений – до 10. Мягкие части скафандра (рукава и штанины) охвачены нейлоновыми ремнями-стяжками, предотвращающими раздувание скафандра и частично заменяющими непрактичный жесткий каркас.
Шлем, безусловно, является важнейшей деталью скафандра NSX. Интересно, что конструкция крепления шлема заимствована у советского высотного компенсирующего костюма ВКК-6 со шлемом серии ГШ-6. Конструкция кольца, на которое крепится гермошлем ГШ-6, оказалась очень удачной и с незначительными модификациями хорошо подошла для установки на жесткую кирасу планетарного скафандра. Благодаря этому в чрезвычайных ситуациях шлем снимается или надевается за считанные секунды, при этом не давит на голову и обеспечивает отличный обзор. Конечно, сам шлем NDX существенно отличается от конструкции шлема для пилотов истребителя. Шлем скафандра изготовлен из стеклопластика с добавлением прочного огнестойкого материала Nomex в ключевых точках, а прозрачное забрало из прочного двухслойного
плексигласа крепится к шлему «намертво» и не открывается. Для NDX разработан специальный быстросъемный «рюкзак», в котором находятся батареи, система жизнеобеспечения, запас воздуха, воды, электронное оборудование. Он крепится простыми нейлоновыми ремнями и содержит радиопередатчик, который транслирует на базу данные с медицинских сенсоров, размещенных в скафандре.
В целом, экспериментальный скафандр позволяет проводить стандартные геологические работы, включая использование буров, молотков и т.п. Также его можно использовать с различными моторизованными средствами передвижения; он обеспечивает безопасность без участия человека в течение 1,5 часов (например, в случае потери сознания), а заправка кислородом, водой, смена аккумуляторов осуществляются менее чем за 5 минут. Испытания подтвердили, что NDX обеспечивает автономную работу без последствий для здоровья в течение 4 часов и более. Верхняя и нижняя часть скафандра покрыты слоем латекса, который дешев, легко моется, а в случае прокола или разрыва легко чинится. Для защиты скафандра от пыли и грязи, а также уменьшения износа разработчики предусмотрели специальный тканевый чехол-комбинезон синего цвета. Таким образом, участники марсианской экспедиции, например, после бурения пород или строительно-монтажных работ смогут снять чехол перед входом в шлюз и предотвратить загрязнение обитаемого модуля марсианской станции.

Лунный и марсианский дом

Помимо скафандра, в НАСА проводят масштабные испытания марсианского дома, который должен оберегать космонавтов от неблагоприятного климата Красной планеты. В рамках проекта Deep Space Habitat разработано жилище из трех модулей: шлюзового с пандусом, обитаемого с надувным чердаком для расширения пространства и гигиенического модуля с ванной, туалетом и системой утилизации отходов. Обитаемый модуль сделан из стальных конструкций и стеклопластика. Модуль имеет объем приблизительно 56 кубических метров, плюс есть возможность стыковки дополнительных лабораторных или обитаемых модулей и надувного чердака, разработанного студентами из Университета Висконсина. Внутренний диаметр модуля равен 5 м, высота – 3,3 м, пустой вес составляет 6424 кг. Общий вес Deep Space Habitat вместе с обитателями – 21 909 кг.
Deep Space Habitat – это комплексный масштабный эксперимент по разработке множества технологий обитания на других планетах, астероидах и спутниках. НАСА не только создает внутренние системы, оболочку, защиту от космического излучения и пыли, но и прорабатывает множество других систем: медицинских, реабилитационных, управления беспилотными машинами и т.д. На испытаниях уникального марсианского дома специалисты решают тысячи мелких проблем, с которыми могут столкнуться люди вдали от родной планеты. Это кропотливая длительная работа, которая необходима для торжественной и красочной отправки межпланетного корабля.

Лунный и марсианский вездеход с герметической кабиной

Обитаемый модуль Deep Space Habitat имеет два стыковочных узла, к которым могут пристыковываться дополнительные модули или вездеход с герметической кабиной «Space Exploration Vehicle» (SEV). Этот «дом на колесах» позволит членам экспедиции вести научную работу в радиусе сотен километров от места посадки. Двое космонавтов могут прожить в кабине SEV 14 дней. 12-колесный транспорт развивает максимальную скорость 10 км/ч, при этом каждое из колес может поворачиваться на 360 градусов и имеет индивидуальную подвеску. Благодаря этому SEV способен передвигаться по пересеченной местности с уклоном до 40 градусов, разворачиваться на месте и ехать боком. Рама планетарного транспорта разработана с учетом опыта гоночных внедорожных грузовиков и прошла испытания в лавовой пустыне в Аризоне, где SEV смог без поломок преодолеть сложнейший маршрут длиной 140 км. В конструкции SEV применены уникальные технологии, такие как топливные элементы, шины, работающие в широком диапазоне температур, активная подвеска, системы автоматизированного сближения и стыковки с обитаемым модулем и другими SEV, бак для газообразного водорода, рекуперативные тормоза, литий-ионный аккумулятор с плотностью энергии 125 Вт*ч/кг (на марсианском будет 200 Вт*ч/кг). Внутри SEV можно жить и работать без скафандров, а многие операции снаружи выполнять с помощью длинного дистанционно-управляемого манипулятора. Но если есть необходимость, специальные шлюзы позволяют экипажу входить и выходить из скафандров менее чем за 10 секунд. В случае вспышки на Солнце имеется специальный защищенный отсек, рассчитанный на 72 часа пребывания. С SEV можно снять обитаемый отсек, и тогда он превратится в грузовую платформу для перевозки крупногабаритных тяжелых грузов. Интересно, что SEV в 2009 г. участвовал в инаугурационном параде в честь избрания президента Обамы, видимо, как символ технических достижений американского народа.

Ракета

Для того чтобы запустить в космос огромный межпланетный корабль, нужна соответствующая ракета-носитель. В НАСА как раз работают над рекордно мощной ракетой Space Launch System (SLS), первый запуск которой состоится уже в 2017 году. Новая ракета будет выпускаться в двух модификациях – пилотируемой и грузовой – и превысит по уровню тяги самую мощную в истории «лунную» ракету Saturn V на 10% и 20% соответственно. Пилотируемая ракета сможет выводить на низкую околоземную орбиту 70 т груза (для примера, космический корабль Союз ТМА–7 т), а грузовая – почти в 2 раза больше (130 т). Это надолго станет абсолютным рекордом – самые мощные современные ракеты-носители забрасывают на орбиту менее 25 т груза. Благодаря ракете SLS сборку основных конструкций межпланетного корабля можно будет выполнить на Земле, что удешевит корабль и повысит его надежность. На разработку и постройку первой ракеты уже выделены $18 млрд на ближайшие 5 лет. Всего на SLS планируется потратить $35 млрд.
Если сейчас удастся объединить усилия всех стран, о чем много говорится в перспективных космических планах Америки, Европы и России, затем выбрать общие задачи, то можно будет ожидать их реализации лишь к середине века. Ну а пока, согласно другим пресс-релизам NASA, речь идет только об охране «лунных артефактов правительства США». При этом NASA сознает, что многие осваивающие космос страны и коммерческие предприятия стоят на пороге отправки космических аппаратов на Луну. NASA и это новое поколение лунных исследователей объединены общей заинтересованностью в сохранении первых шагов человечества по поверхности иного небесного тела и защите продолжающейся научной деятельности от потенциально вредных последствий соседних прилунений. Соблюдать правила NASA обязались калифорнийский X Prize Foundation (Фонд премии Икс) и его профильное подразделение – Google Lunar X Prize (Лунная премия Икс компании «Гугл»), которые выделили $30 млн на призы за исследование Луны частными организациями до конца 2015 г. Первая премия обещана команде, аппарат которой
отправится на Луну и пройдет по меньшей мере треть мили (537 м) по ее поверхности, передав на Землю качественную видео- и фотоинформацию. Специальные призы назначены за съемку мест американского «лунного наследия», в том числе связанных с программами Apollo (Аполлон) и Surveyor (Наблюдатель). Лунный конкурс «Гугл» продлится вплоть до того момента, когда все предусмотренные им премии обретут законных владельцев.

Ваш комментарий будет первым

Написать ответ

Выш Mail не будет опубликован


*


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика