Cтанислав Зигуненко - Тайны космоса
Торопиться будем медленно. Спокойно, без особой рекламной шумихи научные и инженерные группы уже в настоящее время разрабатывают технологии, которые со временем превратят марсианскую экспедицию из мечты в реальность. В разбросанных по всей территории США центрах НАСА, во многих университетах и аэрокосмических компаниях идет разработка отдельных технологических элементов, которые в будущем веке сложатся в единую комплексную систему, позволяющую отправить группу людей на Марс.
В частности, ныне исследуются новые подходы к использованию более легких, частично надувных космических кораблей, проектируются замкнутые системы переработки отходов и получения пищевых продуктов, разрабатываются методы производства ракетного топлива для обратного пути на самом Марсе. Это будет намного удобнее, чем везти полный запас его с Земли. Все это обещает сделать марсианскую экспедицию безопаснее и дешевле.
«Я не знаю другой такой цели, которая бы так возбуждала наше воображение и страсть к открытиям, как полет человека на красную планету», — говорит руководитель НАСА Дэниэл Голдин. Он надеется, что в течение ближайших 5-6 лет сотрудники подведомственной ему организации заложат надежную базу для реализации этой мечты.
Правда, некоторые специалисты и сегодня придерживаются мнения, что целесообразнее исследовать Марс с помощью автоматических аппаратов. Однако Д. Голдин и другие работники НАСА все же убеждены, что без людей при исследовании других планет обойтись нельзя: «Если для поисков жизни на Марсе потребуется, например, глубокое бурение, то с ним могут справиться только люди». Кроме того, формы жизни так многообразны, что отличить живое от неживого опять-таки способен лишь человек, но не робот, не способный реагировать на непредвиденные ситуации.
«Альфа» — испытательный полигон. Некоторые элементы систем, предназначенных для марсианской экспедиции, будут испытываться на международной орбитальной станции «Альфа», постройка которой начнется на орбите в следующем году. 470-тонный форпост человечества, сооружаемый США, Россией, европейскими странами, Канадой и Японией, должен быть закончен примерно к 2004 году.
«Постройка такой станции имеет смысл только как один из этапов подготовки полетов на Марс и другие планеты, — полагает Луис Фридман. — Иначе зачем нам вообще изучать влияние длительной невесомости на организм человека и другие подобные вопросы?..»
Одно из существенных новшеств в проекте космической станции может иметь важное марсианское применение. НАСА приостановило работу, которую вели специалисты «Боинга» над живым модулем для этой станции, и подумывает о его замене облегченным надувным домом — так называемым «трансхабом». (Название составлено из первых слогов— двух слов: «транс» — транспортировка и «хабитата» — жилище.) Он может стать основной квартирой для обитателей орбитальной станции. Окончательное решение по этому поводу будет принято в 2003 году.
Вместо металлического корпуса «трансхаб» будет состоять из облегченной сердцевины, изготовленной из композитных материалов. Она будет окружена коконом из гибкой, но прочной материи, из какой делают пуленепробиваемые жилеты.
«Если конструкция выдержит испытания, то такие же „трансхабы“ можно будет использовать в качестве жилых модулей на Луне, Марсе и других планетах Солнечной системы», — полагают разработчики этой системы из Центра им. Джонсона в Хьюстоне. «Мы проектируем надувное космическое жилище, которое будет надежнее, дешевле и качественнее своих предшественников, — говорит руководительница проекта Донна Фендер. — Мы не проектируем оборудование специально для Марса, но думаем, что наше надувное жилище можно будет использовать без существенной переделки и на красной планете».
В грузовом отсеке космического «челнока» такой модуль будет находиться в компактном состоянии его внешнюю оболочку обернут вокруг сердцевины. Получится этакий кокон диаметром чуть более 3 м. В космическом пространстве «трансхаб» расправится под действием поданного внутрь воздуха, раздуется до 7,5 м в диаметре. Длина кокона составит порядка 8 м.
В итоге в пространстве появится нечто вроде 3-этажного дома, в котором с удобствами смогут разместиться 6 человек. При весе 5 т такой модуль будет вдвое легче того, который ныне пытались спроектировать специалисты «Боинга», используя традиционные технологии. А поскольку он будет еще и втрое объемнее, то астронавты при таком раскладе смогут получить не только комфортабельные помещения для работы и отдыха, но и собственный спортивный зал. Кроме того, появится возможность значительно усилить радиационную защиту модуля от космических излучений за счет дополнительного экрана.
Так, проектировщики предлагают окружить центральную часть модуля, где большую часть времени будет находиться экипаж, водяной рубашкой толщиной 12-15 см. Она преградит путь радиоактивным частицам, входящим в состав космического излучения, и потокам ионов, вылетающих при солнечных вспышках.
Такой щит в особенности понадобится при полете к красной планете и на самом Марсе. Ибо эта планета, в отличие от Земли, практически лишена магнитосферы, защищающей нас от вредного излучения.
В замкнутом цикле. Другие разработки Центра космических полетов им. Джонсона касаются создания регенеративных систем жизнеобеспечения, позволяющих перерабатывать отходы и получать пищу и кислород для астронавтов.
Достигнут прогресс и в проектировании биореактора, в котором микроорганизмы очищают водные отходы, перед тем как они поступят в обычную фильтровальную систему.
Доктор Дон Хенингер, руководящий проектированием регенеративной системы, рассказал, что в декабре прошлого года закончились успешные испытания одной из таких систем. «Четыре человека провели 91 день в герметизированной камере, причем биологические фильтры обеспечивали 99-процентный кругооборот питьевой воды. Во время этих испытаний инженеры впервые использовали также и мусоросжигатели для переработки твердых фекалий, выделяя из них углекислый газ и водяные пары. Затем отходы шли в качестве подкормки выращиваемых в соседней камере растений — пшеницы и салата латука».
Пшеница, в свою очередь, удовлетворяла 25 процентов потребности испытателей в кислороде. «Эта технология настолько надежна, что мы уже готовы использовать ее на космической станции „Альфа“, говорит доктор Хенингер. — Она может послужить испытательным стендом для нашей системы и одновременно сократит потребность в доставке припасов с Земли. А при полете на Марс регенерация воздуха, воды и продуктов питания просто необходима, так как везти с собой запасы на все время экспедиции слишком дорого».
Сейчас хьюстонские инженеры планируют постройку большой экспериментальной установки «Биоплекс». Она позволит провести испытания полностью замкнутой системы жизнеобеспечения астронавтов в течение года, а то и более. Четыре испытателя все это время должны будут жить в «Биоплексе», не получая дополнительных припасов и не используя никакого оборудования, кроме того, что у них будет с собой.
«Ну а как обстоят дела у наших проектировщиков?» — вправе спросить вы. В свое время, насколько мне известно, они разработали два проекта экспедиции на красную планету. Один из них, предложенный сотрудниками НПО «Энергия», прежде всего подполагал создание межпланетного корабля с атомным двигателем. Второй, разрабатываемый сотрудниками НПО «Звезда» под руководством тогдашнего руководителя С. М. Алексеева, касался большей частью систем жизнеобеспечения для такого длительного полета. Однако оба проекта так и остались эскизными проработками.
30 дней — и на Марсе!.. Пока наши специалисты анализируют причины своих неудач, а американцы посылают на красную планету автоматических разведчиков, сотрудники ЕКА — Европейского космического агентства — предложили остроумную идею, как радикально сократить длительность будущих межпланетых полетов. Вот что пишет по этому поводу французский журнал «Сайнс э Ви».
Недавно британские физики совместно со специалистами ЕКА заверили проработку проекта полета на Марс в кратчайшие сроки. Перебрав несколько вариантов, они признали наиболее подходящим для осуществления экспедиции ионный двигатель. И даже сконструировали его.
Идея разработки довольно проста. Нейтральные атомы топлива с помощью ионизирующего СВЧ-излучения превращаются в ионы. Те, в свою очередь, разгоняются ускоряющими магнитными полями до субсветовых скоростей и выбрасываются из сопла двигателя, создавая реактивную тягу.
Использовав опыт, накопленный при создании ионных ускорителей, предназначенных для экспериментов в области физики элементарных частиц, специалисты смогли рассчитать довольно компактную и мощную конструкцию, которая способна сократить путь до Марса всего до одного месяца. При этом, конечно, параметры разгона и торможения подобраны такими, чтобы перегрузки, которые придется испытать членам экипажа, были не очень велики. Более того, эти перегрузки в какой-то мере заменят им отсутствующую силу тяжести, так что вред будет еще и обращен на пользу.
