Как мы полетим на Марс
Об этом в ИКЦ в рамках VI Фестиваля современного искусства «Циолковский-фест» рассказал инженер-проектировщик космических аппаратов калужанин Тимур КОМБАЕВ.
— Программы по пилотируемым полётам на Марс разрабатываются с 1952 года. Ещё не был запущен первый спутник, а проекты межпланетных перелётов существовали.
Придётся ходить в скафандрах
— В нашей галактике Млечный Путь — от 200 до 400 млрд. звёзд. Расстояния между ними огромные. Заполнены они солнечным ветром, электромагнитным излучением и метеорным веществом. Солнечный ветер — это заряженные частицы, которые испускает солнце. Они присутствуют во всей Солнечной системе. Когда на Солнце происходят сильные вспышки, поток частиц увеличивается.
Землю от них защищает магнитное поле. Вокруг нашей планеты образуется 2 радиационных пояса, в которых эти частицы захватываются. Полёт через них на космическом аппарате очень опасен. Иногда при сильных вспышках частицы проникают в атмосферу, и мы можем видеть полярное сияние.
Марс — небольшая планета. Он раза в два меньше Земли и Венеры. У него нет магнитного поля, точнее, оно имеется, но небольшими зонами, поэтому солнечный ветер достигает его поверхности. Доказано, что атмосферу Марса в том числе выдул солнечный ветер. Соответственно, доза радиации там повышенная.
Зачем нам нужен Марс, стоит ли его колонизировать? Там пустыня, такие пейзажи быстро наскучат. Год длится 687 дней. Средняя температура — 63°C. Атмосфера сильно разрежена, и давление такое, как на Земле на высоте 35 км. Если колонизировать Марс, придётся всю жизнь ходить в скафандрах. Солнечная энергия достигает поверхности, и надо зарываться на глубину хотя бы 5 метров, чтобы доза радиации была, как на Земле. Ну, иногда можно будет выбираться и совершать какие-то прогулки на марсоходе. Колонизировать Марс могут быть определённые причины, но лучше сначала слетать туда для исследований.
На чём будем добираться?
— На ракете, основанной на принципе реактивного движения. Придумано 3 типа реактивных двигателей. Термохимический установлен в ракете, которую можно увидеть возле Музея космонавтики. Эти ракеты стартуют с Земли, выводят на орбиту спутники, пилотируемые корабли. Их плюс — большая тяга, отработанная технология. Основной недостаток — придётся запасать много топлива. Они заправляются жидкими газами, которые находятся при низкой температуре. Жидкий кислород — окислитель, а жидкий метан и водород — горючее. И, когда ракета стоит на старте, бывает видно, как из неё исходит пар — это испаряется кислород. Такой аппарат быстро разгонится, но при этом израсходует всё топливо.
Есть ядерные двигатели, изобретённые во время космической гонки между США и СССР в середине ХХ века. Здесь используется рабочее тело — водород, который нагревается ядерным реактором и с большой скоростью выпускается из котла. Это самый оптимальный вариант для путешествия на Марс. Но минус — в том, что газы, которые выходят из котла, радиоактивны. На использование таких двигателей существует запрет.
Третий тип — электроракетный двигатель: ионный или плазменный. Такой можно разогнать до больших скоростей, он суперэффективен, но у него очень маленькая тяга. На орбите он постепенно раскручивается в течение нескольких месяцев, но разгоняется до больших значений, и при этом используется мало топлива. Кроме того, раскручиваясь, пересекает радиационные пояса Земли, и нужна эффективная защита.
Продолжительность полёта на Марс зависит от скорости. При минимальной — 3,67 км/сек. — прилетим на Красную планету за 8,8 месяца. При максимальной — 8,8 км/сек. — доберёмся за 2,5 месяца. Дальнейшее увеличение скорости нецелесообразно, потому что при огромных затратах топлива продолжительность перелёта уменьшится незначительно.
Сколько нужно денег
— Существует российский проект — в нескольких вариантах — и американский — с использованием ядерного двигателя (на запрет они, если им нужно, не посмотрят) и 2 грузовых кораблей, которые сначала приземлятся на Марсе и развернут базу. Затем уже туда прилетят астронавты. Все корабли рассчитаны на доставку 4 человек.
Наверное, вы слышали и о проекте Илона Маска, который хочет использовать огромную химическую ракету-небоскрёб и отправить на Марс для колонизации 100 человек. В принципе, всё возможно, но упирается в деньги. Стоимость полётов на Луну равна стоимости МКС — примерно 135 млрд. долларов, или 8 годовых бюджетов NASA. Стоимость полётов на Марс — 400 млрд. долларов у американцев; наши оценили проект в 160 млрд. долларов. Скорее всего, он станет международным. Корабль будут собирать на орбите. И это произойдёт, наверное, только в 30–40-е годы. В NASA вообще долго метались. Они сначала хотели полететь на Марс, потом — на Луну, затем — к астероидам. Теперь собираются создать Международную станцию на орбите Луны. Думаю, финансирование пойдёт в этом направлении, а полёт на Марс пока отложат.
5 вопросов Тимуру Комбаеву
— Ведутся ли разработки новых двигателей?
— Есть идея использовать солнечный парус. Дело в том, что свет оказывает давление. На Земле мы его не замечаем, а в космосе это давление света от солнца можно использовать и разгоняться до огромных скоростей — до трети от скорости света. Но минус в том, что нужна большая мощность, чтобы набрать её, придётся очень долго раскручиваться. Ещё есть идея космического паруса, работающего не от давления света, а от солнечного ветра — потока частиц, которые будут улавливаться и создавать тягу.
— Требуются ли вам для работы материалы, которые ещё не изобретены?
— В принципе, мы работаем с обычными материалами. Но, например, для полётов на близкое к Солнцу расстояние нужен теплозащитный экран, лёгкий и с малой теплопроводностью. В Обнинске ведутся необходимые разработки, изобретаются новые технологии.
— Как вы узнаёте новую информацию о космосе?
— В соцсетях у меня куча подписок, я прихожу домой, пролистываю свою ленту. В «Твиттере» европейцы, американцы любят делать странички, посвящённые разным космическим аппаратам. На них можно подписываться и следить за новостями. Например, Юнона сейчас летает вокруг Юпитера.
— Что произойдёт в ближайшем будущем?
— Сейчас экспансия человечества в космос немного приостановилась. Мы набираем необходимый потенциал. Идёт развитие в области медицины, биологии. Когда человечество сможет сделать так, чтобы физические возможности нашего тела позволяли путешествовать в космосе, экспансия продолжится. Скачок в медицине и биологии за последние даже 15 лет произошёл огромный. Раньше расшифровка генома была прорывом, сейчас этим уже никого не удивишь. Проводятся эксперименты, и не исключено, что можно будет моделировать человека, закладывать в него определённый набор функций.
— Вы верите в НЛО?
— Раньше верил, читал книги, журналы на эту тему. Потом перестал верить. Потому что с появлением фотокамеры в сотовых телефонах проблема НЛО исчезла. Никто НЛО не фотографирует. Наверное, это было такое желание человечества найти себе братьев по разуму. Конечно, только в нашей галактике — 400 млрд. звёзд, а сколько их в других! Наверное, где-то жизнь существует, но на летающих тарелках никто не летает. Есть программа поиска внеземной жизни, радиотелескопы сканируют небо. Но это вообще бесполезная вещь. Программа существует уже полвека, и за это время лишь маленький клочок отсканировали. И ещё надо поймать тот момент, когда идёт сообщение, а оно летит со скоростью света миллионы лет… Да и, скорее всего, развитая цивилизация не будет обмениваться сообщениями на радиоволнах.
