На главную

Журнал Знак вопроса

 


«Знак вопроса» 2/92


Ждет ли нас красная планета?

 КАЗАКОВ Анатолий Михайлович

Зачем лететь на Марс

 

IV. Будущее начинается сегодня

 

В заключительной части брошюры давайте познакомимся хотя бы с некоторыми проектами, обретающими зримые черты уже в наши дни.

 

Аэроплан для Марса. «Не самолет, а красота! — гордо сказал пилот. — Таких всего шесть на Марсе. Не так просто взлететь в этой атмосфере, хотя у нас и низкое тяготение.

 

Гибсон недостаточно разбирался в аэродинамике, чтобы оценить все прелести самолета, но видел, что площадь крыльев необычайно велика. Четыре реактивных двигателя были спрятаны в фюзеляже, и только небольшие выпуклости выдавали их... Да, машина была создана, чтоб летать далеко и быстро, приземляться на любой мало-мальски плоской поверхности».

 

Так описывает летательный аппарат для Планеты бурь писатель-фантаст А.Кларк. А вот вам строки из иного описания, опубликованного на страницах специального журнала «Астронавтика и аэронавтика»

(США):

«Рассматриваются три варианта самолета: крейсерский с гидразиновым двигателем, крейсерский с электрическим двигателем и посадочный. Все они будут иметь одну и ту же базовую конфигурацию, напоминающую планер. Вблизи центра тяжести самолета разместится отсек полезной нагрузки объемом 200 л, а спереди и сзади от него — два топливных бака с гидразином. Двигательная установка на гидразине будет состоять из топливного насоса, двухлопастного винта с изменяемым шагом (диаметр 4 — 4,5 м), амортизационной рамы и масляно-гидразинового теплообменника.

 

На самолете с электрическим двигателем предполагается использовать разрабатываемые фирмой «Алтус»для ВМС США литиевые батареи с удельной энергоемкостью 600 Вт-ч/кг, которые обеспечивают увеличение дальности полета на 10 — 30% по сравнению с самолетом на гидразине. Комбинированный электрический двигатель состоит из легкого самарий-кобальтового ротора и преобразователя на твердотельных схемах с планетарным редуктором. Двигатель работает при напряжении 245 В, развивает мощность 20 л.с. и весит 13,5 кг.

 

Посадочный самолет будет иметь два ракетных посадочных двигателя переменной тяги, таких же, как на посадочном блоке аппарата «Викинг». Двигатели устанавливаются вертикально в фюзеляже, а на крыльях располагаются дополнительные движки для управления. Для обеспечения мягкой посадки необходима автоматическая система выбора места посадки.

 

Перед посадкой самолет летит в режиме срыва с выключенным двигателем. На расстоянии 1,5 км от точки посадки он задирает нос, чтобы уменьшить скорость, выходит из режима срыва и начинает вертикальную посадку со средней скоростью 60 м/с. Получая данные от радиовысотомера и доплеровского радиолокатора, система управления полетом включает двигатели и управляет ими, чтобы довести вертикальную скорость посадки до 1 — 2 м/с при нулевой горизонтальной скорости.

 

При взлете самолет поднимается вертикально с помощью ракетных двигателей со скоростью не более 30 м/с, пикирует для разгона и выходит из пикирования, достигая крейсерской скорости на высоте 300 м...»

 

По столь подробному описанию вы поняли, наверно, что речь идет не о какой-то гипотетической конструкции, но о самолете, который полетит если не сегодня, то очень скоро.

Однако стоит ли так торопиться, ведь пассажиров на Марс ему доведется возить не скоро?

А этот самолет и не предназначен для пассажирских перевозок. На нем даже пилота нет — все управление автоматизировано. Отправить же его на Марс необходимо для подготовки экспедиции, в которой примут участие люди, весьма пригодятся аэрофотоснимки, сделанные с самолета. Ведь в отличие от спутника он может сделать крупномасштабные фотографии с разных ракурсов с разрешением до 0,25 м. То есть, говоря иначе, на фотографиях будут видны все предметы больше 25 см.

 

Для составления карт удельного электрического сопротивления весьма пригодятся электромагнитные системы, применяемые на Земле для обнаружения отложений сульфидов. Удельное сопротивление пород зависит от количества и состояния находящейся в них воды. Когда слегка загрязненная солями вода замерзает, ее электрическое сопротивление резко падает, так как ионы солей не могут больше перемещаться. С другой стороны, вода, в которой много солей, может охлаждаться ниже температуры замерзания, при которой сдерживается перемещение ионов. А чистый лед является хорошим изолятором. Таким образом, имея на самолете подобную аппаратуру, можно не только узнать толщину ледников, но и определить содержание воды в почве, а также какая именно вода — чистая или засоленная, жидкая или в виде льда — там находится. Причем передатчик, работающий под крылом самолета на частоте 30 М Гц с пиковой мощностью 50 Вт и излучающий'зондирующие импульсы через проволочную антенну длиной 5 км, может обнаруживать увлажненные породы или рыхлые грунты, покрытые слоем вечной мерзлоты, до глубины в 1 км.

 

Кроме того, установленное на летательном аппарате приборное хозяйство способно измерять температуру воздуха, давление, содержание пыли, скорость горизонтальных и вертикальных воздушных потоков, количество в воздухе кислорода, озона, водяных паров, гидроксила, перекиси водорода и других соединений.

 

Попадут же самолеты на Марс следующим образом. Три МТКК «Спейс шаттл» выведут на околоземную орбиту по одному контейнеру и двухступенчатому межорбитальному буксиру. В каждом контейнере будет упаковано по четыре самолета, компактно уложенных каждый в персональную капсулу. Также в контейнере разместится еще и спутник связи, служащий для ретрансляции передаваемой с самолетов информации на Землю.

 

Первая ступень буксира, сработав, выведет контейнер с капсулами и спутником на дорогу к Марсу. Затем капсула с помощью второй ступени будет выведена на орбиту спутника Марса с перицентром 500 км и периодом обращения 4 марсианских суток. В верхней точке орбиты, апоцентре, связной спутник отделится и с помощью собственных гидразиновых двигателей будет переведен сначала на переходную, а потом и стационарную эллиптическую орбиту с периодом обращения 1,5 суток. Это необходимо для того, чтобы спутник практически постоянно висел над тем местом, где будут входить в атмосферу самолеты.

 

Срабатывает тормозной двигатель контейнера, и четыре самолета один за другим начинают свой путь в атмосферу Марса. Войдя в атмосферу под острым углом 15°, капсула с самолетом еще более затормозится, и на высоте 9,5 км раскроется тормозной парашют.

 

На высоте 7,5 км скорость уже снизится до 60 м/с, а плотность атмосферы возрастет в достаточной степени, чтобы капсула раскрылась и расправивший крылья самолет смог отправиться в самостоятельное путешествие.

 

Двенадцать самолетов, по мнению экспертов, необходимы для того, чтобы сравнить полученные данные между собой. Кроме того, при таком количестве надежность выполнения всего эксперимента повышается — есть надежда, что хоть,часть самолетов не будет изломана марсианскими ураганами и свою задачу выполнит.

 

Крейсерская скорость самолета в атмосфере Марса — 60 — 100 м/с, продолжительность полета — до 31 часа, полезная нагрузка — от 40 до 100 кг, максимальная дальность полета — 10 000 км.

Первопроходец «Ровер». Вслед за самолетами в атмосферу Марса могут спикировать и контейнеры с планетоходами. О разработке советских инженеров было уже рассказано несколько ранее. Теперь позвольте сказать несколько слов об американской конструкции, названной авторами «Ровер». Вот как ее представляет себе конструктор М.Берман.

 

Одна из главных забот при посадке — справиться с ветром, скорость которого может достигать 300 миль в час. Поэтому контейнер с планетоходом может оставаться на орбите до тех пор, пока контрольные приборы не получат сообщение, что внизу тихо и есть подходящая площадка для посадки.

 

Орбитальные двигатели выдадут тормозной импульс, и контейнер с «Ровером», пройдя верхние слои атмосферы, спустится с помощью парашюта, например, на Сидонийскую равнину. Это место интересно для нас хотя.бы потому, что именно здесь обнаружено изображение марсианского «сфинкса».

Сорок восемь часов планетоход будет оставаться на одном месте. За это время на Земле успеют получить информацию о его благополучном «примарсианивании», определят точные координаты и выдадут рекомендации о генеральном курсе движения. Тактические маневры по объезду препятствий «Роверу» предстоит принимать самостоятельно.

 

И вот спустя положенный срок машина отправляется в путь. Внешне она представляет собой нечто среднее между грузовиком без кузова и поднятым на домкрате джипом. Про домкрат вспоминаешь потому, что платформа благодаря высокому шасси отстоит довольно далеко от почвы. Спереди есть пара манипуляторов — один для сверления и раскалывания горных пород, другой для обращения с «нежными» предметами, если такие попадутся.

 

И вот наконец «Ровер» достигает окрестностей Лица — плоского холма, названного так из-за его сходства с человеческим лицом. «Ровер» отводит свой «нежный» манипулятор назад и, словно кошка, берущая котенка за шкирку, снимает со своей спины одного из находящихся там «муравьев».

«Муравей» — это маленький, длиной около 30 см, шагоход. Шесть его ножек сконструированы таким образом, что «муравей», оправдывая

 

свое название, может двигаться не только по ровной дороге, но и по крутому косогору, по чуть ли не вертикальной стене.

Всего таких муравьев восемь; каждый для удобства наблюдения окрашен в свой цвет... И вот уже все восемь стоят на поверхности Марса. Получив команду, разбегаются, ведя разведку окрестностей. 

 

Вот один из них, красного цвета, начал карабкаться вверх по физиономии марсианского «сфинкса», аккуратно устанавливая свои ноги, что-бы не свалиться. Вот он уже на носу Лица. Химический детектор говорит о присутствии рыхлой земли, и «муравей» начинает поднимать и складывать в специальный контейнер для образцов кусочки почвы. Авось, после тщательного анализа они дадут-таки ответ на» вопрос: природное это образование или искусственное'?..

 

Для черного «муравья» топография марсианского «сфинкса» оказывается куда более коварной. Вот он останавливается у глубокого кратера, напоминающего на фотоснимках глазницу (марсианский «сфинкс», если помните, как бы лежит на спине).'Получить четкое изображение дна глазницы ему никак не удается. И тогда «Ровер» отдает приказ: «Спуститься вниз!» Черный «муравей» поднимает переднюю ногу, медленно опускает ее вниз. Затем так же переставляется другая передняя нога. Но как только он приподнимает среднюю, надежность опоры оказывается недостаточной, и несчастный «муравей» скатывается вниз. И вот он беспомощно лежит на спине, пытаясь принять нормальное положение. Но поврежденные при падении конечности отказываются ему служить, и бедняга так и остается лежать а кратере, подавая сигналы бедствия до той поры, пока окончательно не сядут аккумуляторы...

 

«Ровер» между тем продолжает свое неторопливое, со скоростью не более четверти мили в час, движение по окрестностям марсианского «сфинкса». Датчики, расположенные на колесах, непрерывно меряют продолжительность маршрута, система навигации уточняет ориентацию. В общем, делается все, чтобы люди на Земле получили полное представление, откуда именно поступает та или иная информация. «Ровер» дает команду на возвращение «муравьев», и семь из них вскоре оказываются у него на спине, терпеливо ожидая, когда подойдет их очередь разгружать контейнеры с образцами. «Ровер» же своим деликатным манипулятором берет образец за образцом, подвергает их тщательному анализу, пытаясь ответить на вечный вопрос: «Есть ли жизнь на Марсе? Была ли она здесь когда-то?..»

 

Этих результатов с волнением ждут на Земле. Но пока анализы не закончены, сказать определенно можно лишь одно: единственным проявлением жизни на Марсе пока является только сам «Ровер».

Он действует, живет, с его помощью люди надеются получить ответы на многие вопросы. Кроме главной задачи, заключающейся в поиске на поверхности планеты биологических веществ, микробов, опасных для будущих астронавтов, есть и множество второстепенных: Центр управления надеется узнать, где находится наиболее безопасное место для высадки? Какой район представляет собой наибольший интерес для исследований? Есть ли на Марсе залежи полезных ископаемых? Как глубоко они залегают?

 

И «Ровер» день за днем методично работает, передавая на Землю крохи ценнейшей информации.

«Пегас» и другие. А на Земле между тем продолжается работа по подготовке первой марсианской экспедиции, в которой примут участие космонавты и астронавты разных стран. Специалисты продолжают уточнять отдельные детали проекта, прикидывают, сколько рейсов «шаттла» или «Энергии» понадобится, чтобы доставить на орбиту все необходимое.

 

Советские специалисты, конечно, предлагают воспользоваться услугами «Энергии» которая может за один рейс взять на борт сразу около 100 т груза. Американцам привычнее пользоваться «шаттлами», хотя их грузоподъемность меньше — около 30 т за рейс. В конце 1 концов, по всей вероятности, будет найден разумный.компромисс —  наиболее габаритные грузы отправятся на орбиту с помощью «Энергии», остальное отвезут «шаттлы» или идущие им на смену космических самолеты второго поколения, которые смогут стартовать прямо с обычных аэродромов.   .

 

Постепенно вырисовывается и окончательная концепция полета. Лететь, видимо, лучше всего на двух кораблях, оснащенных ядерны-; ми двигателями. Согласившись с выбором советских коллег, специалисты НАСА предлагают взять за основу проект космического корабля, который они назвали «Пегас». Начальная масса «Пегаса» 344 т. Его можно доставить на орбиту всего за 3 —4 рейса «Энергии». В качестве маршевого двигателя желательно использовать магнитогидродинамическую установку. Питаемая'ядерным реактором, она! создает мощное магнитное поле, сквозь которое пропускается электрический ток и поток газа. Попав в такие условия, газ моментально! ионизируется, и его молекулы начинают бешено ускоряться, достигая! скорости 80 000 м/с! При этом КПД использования энергии достаточно высок — 35%.

 

Советские специалисты особое внимание обращают на проблемы безопасности. При полете в космическом пространстве всегда есть шанс наткнуться и на микрометеориты. Наиболее эффективное средство защиты от них — специальный экран вокруг гермооболочки жилого блока. При встрече с метеорными частицами пробивается только экран. Гермооболочки же достигает только струя газа, в который превратились микрометеорит и вещество экрана при ударе.

 

Такая система, испытанная неоднократно на орбитальных станциях! серии «Салют» и «Мир», доказала свою высокую надежность. Так что какой смысл отказываться от проверенного решения?

Ведутся проработки и спецкостюмов — скафандров для Марса. При их конструировании специалисты стремятся использовать весь! опыт околоземных и лунных экспедиций. Ныне они все больше склоняются к тому, что скафандры мягкой и полужесткой конструкции,! похоже, свое отслужили.

 

Гораздо большей надежностью и удобством в работе обладают жесткие скафандры, которые не раздуваются в космосе или в разреженной марсианской атмосфере под действием:' внутреннего давления. Двигаться в них намного легче. Однако у этих скафандров есть и недостатки — очень трудно обеспечить герметизацию подвижных сочленений-суставов, чтобы человек мог достаточно легко двигать руками и ногами, поворачивать корпус. Лишь новые материалы и смазки, разработанные в самое последнее время, похоже, окончательно позволили решить эту задачу. Первые жесткие скафандры НАСА уже испытывает в гидробассейне, где созданы условия," имитирующие невесомость.

 

 

К читателю

Зачем лететь на Марс

Вступление

1. Шаги к красной планете

2. Дорога на Марс

3. Марсианские хроники

IV. Будущее начинается сегодня

Давайте мечтать (вместо заключения)

 

На главную

Журнал Знак вопроса