|
«Знак вопроса» 2/92
Ждет ли нас красная планета?
КАЗАКОВ Анатолий
Михайлович
Зачем
лететь на Марс
II.
Дорога на Марс
Как видите,
получается, что для ответа на вечный вопрос людям самим придется побывать на
Марсе. Однако дорога туда не так проста, как казалось энтузиастам в первой
половине XX века.
Годы в земных
«звездолетах». В Аризоне (США), неподалеку от города Оракла, на обширном
ранчо располагается штаб-квартира частной научной фирмы экологического
направления «Спейс биосферз венчерс». Ее очередной эксперимент задуман
необычайно интересно. Восемь добровольцев в течение двух лет намерены жить в
полностью автономном мире — наземном испытательном комплексе «Биосфера-2».
У
эксперимента три главные цели. Во-первых, испытание систем жизнеобеспечения,
предназначенных для будущих космических колонистов — тех, кому когда-нибудь
придется жить, скажем, на Луне или Марсе. Во-вторых, «Биосфера-2» поможет
глубже понять биомеханику естественных планетных механизмов, в том числе
круговорота веществ на Земле. В-третьих, ожидается, что эксперимент подскажет
новые технологии производства продуктов питания и переработки отходов.
Каждому
колонисту предоставляется персональная квартира, где есть спальня, гостиная и
ванная.
Общие
для всех — медпункт, столовая, библиотека, обсерватория и спортзал, где можно
не только поддерживать свою форму, но и посмотреть кинофильм или устроить
танцы. Есть даже небольшой пляж, хотя на загар рассчитывать трудно —
стеклянная крыша не пропускает ультрафиолетовых лучей.
Но
колонистам придется и поработать. На 20 сотках они смогут выращивать зерновые
и овощные культуры. На ферме — ухаживать за животными. Африканские карликовые
козы дадут им молоко, куры особой породы — яйца, а свиньи — мясо. Можно и
рыбу половить, поскольку «Биосфера-2» имеет собственный мини-океан.
Основная
площадь «Биосферы» разбита на пять отсеков — биомов. Каждый из них моделирует
определенную среду: океан, джунгли, саванну, пустыню и болото.
Хочется
подчеркнуть, что концепция биосферы впервые была выдвинута в 1926 году
великим русским ученым В.И.Вернадским. Он описал Землю как закрытую систему,
черпающую энергию из солнечных лучей. И прежде чем продолжить разговор о
«Биосфере-2», надо заметить, что наши ученые тоже не забыли идеи Вернадского.
В 1984
году ученые Красноярского научного центра под эгидой Института биофизики СО
АН СССР провели очередной эксперимент. Пять месяцев молодые исследователи
Николай Бугреев и Сергей Алексеев находились в замкнутой экологической среде,
полностью независимой от окружающей среды. Внутри комплекса «Биос-3» они не
только занимались научными изысканиями, но и растили урожай. На одного
человека приходилось 26 кв. м пашни, но они ухитрились обеспечить себя хлебом
полностью. Урожай пшеницы составил в пересчете на гектар...
700
центнеров! Было еще 60 кв. м огорода, на котором росло свыше десятка
различных видов овощей. Словом, красноярцы не только не умерли от голода, но
и вышли «в люди» после эксперимента с караваем свежеиспеченного хлеба.
Выявили эти эксперименты и еще много весьма поучительного и полезного.
И вот
новый шаг в неизведанное. Американские исследователи собираются жить
автономно два года. Со стороны обитатели «Биосферы-2» будут получать лишь
электроэнергию. Ну и, конечно, станут обмениваться с внешним миром
информацией.
Ценность
модели еще и в том, что в «Биосфере-2» все природные процессы будут протекать
гораздо быстрее, чем в натуре.
Интересно
и то, что «Биосфера-2» построена по принципу живого организма. Ее нервная
система — сеть получения и передачи данных, содержащая свыше 2500 датчиков.
Ориентируясь на показания приборов, компьютеры будут автоматически включать
насосы, клапаны, вентиляторы для корректировки заданных климатических
режимов. Главный компьютер — «MO3D> биосферы — расположится в подвальном
помещении.
Там же
разместятся и 60 фильтров мокрой очистки, на которых растут водоросли 30
видов, постоянно омываемые океанскими водами: Эти водоросли, поглощая
питательные вещества из воды, будут поддерживать ее чистоту на уровне,
необходимом для жизни морских животных и крохотного кораллового рифа. Словом,
фильтры — это «почки» системы.
Оснащена
станция и «легкими». Это громадные камеры, которые сжимаются и расширяются по
мере изменения объема атмосферы в биосфере. Скажем, летом, когда в течение
дня воздух нагревается и расширяется, он может развить достаточное давление,
чтобы выдавить стеклянные панели крыши. А так излишек воздуха уйдет в
камеры-легкие, соединенные с биосферой трубами длиной 45 м.
Герметизация
конструкции — дело нелегкое. Стеклянные панели помещены на раму каркаса и
герметизированы силиконом. Сверху стыки прикрыты планками из нержавеющей
стали и вдобавок облицованы бетоном. Все это сделано из расчета, чтобы объем
воздуха биосферы обменивался один раз в 100 лет или на 1 % в год. Это самое
герметичное сооружение в мире. Скажем, в обычном здании воздух полностью
меняется несколько раз в сутки.
Кстати,
поддерживать такой уровень герметичности — тоже непросто. Скопление в
атмосфере нашей планеты выхлопных газов и других вредных веществ приводит к
быстрой коррозии материалов. Поэтому состав атмосферы комплекса будет строго
контролироваться, чтобы сразу
обнаруживать
утечки.
Особая
опасность, подстерегающая колонистов, — инфекции. Они могут оказаться весьма
коварными, ведь атмосфера станции — теплая, влажная, насыщенная углекислым
газом, —идеальная среда для развития микробов. Поэтому врач-колонист будет
систематически проводить медосмотры не только людей, но и животных.
Конечно,
важно и питание. В тщательно рассчитанный диетологами рацион заложена норма —
2500 калорий в день. Основные источники пищи — свыше 5 десятков
сельскохозяйственных культур, которые, как мы знаем, колонистам придется
выращивать самостоятельно. Зона тропических джунглей, по расчетам, будет
давать тарелку тропических фруктов в день. А свой «океан» позволит колонистам
несколько раз в неделю лакомиться устрицами, крабами, креветками.
Флора и
фауна биосферы включают около 3800 видов растений и животных, прошедших
строгую селекцию. Сельскохозяйственные структуры отбирались по таким
критериям, как питательная ценность, урожайность, стойкость к вредителям,
возможность произрастания в оранжереях. Если же какие-то растения не
приживутся, то, в морозильных камерах найдутся семена дополнительных видов.
При
отборе растений возник спор: взять только несколько приспособленных видов или
населить биосферу возможно большим количеством, предоставив им возможность
бороться за существование, как в природе? В конце концов выбор был сделан в
пользу дарвиновского принципа отбора — пусть каждый докажет, что достоин
места под «солнцем». Ну, а если естественный отбор пойдет не в ту сторону,
человек внесет коррективы.
При
отборе диких животных и насекомых предпочтение отдавалось видам, способным
опылять растения, переносить семена, взрыхлять почву, служить пищей для
высших животных...
Немало
смекалки проявили конструкторы каждого биома при создании экосистем. К
примеру, создавая болото, ученые нашли болотистую местность протяженностью 50
км, разбили ее на зоны и из каждой вырезали «плиту» размером 60x60 см. Затем
из этих плиток был собран участок площадью 45 кв. м, содержащий все
разнообразие болотных растений.
При
устройстве джунглей столкнулись с другой проблемой. Как оказалось тропические
растения обладают повышенной чувствительностью к солнечному излучению. Это
порождает так называемый краевой эффект — цепную реакцию, при которой
окраинные породы «уходят» в глубь леса. К чему это приводит? Вот пример.
Через амазонскую сельву проводили автомагистраль. При этом полагали, что се
придется каждый год очищать от наступающих зарослей. А получилось наоборот —
джунгли с каждым годом все дальше отступают от автодороги.
Так
вот, в биосфере сделали попытку защититы края тропического леса с помощью
жалюзи на крыше. Однако такая попытка не увенчалась успехом. Тогда
использовали новый метод, прежде не* применявшийся: тропические заросли со
всех сторон были обсажены имбирным поясом. Имбирь отлично растет на бедных
почвах, легко переносит прямой солнечный свет. Несколько месяцев назад на
посадках появились первые цветы!.. Возможно, этот метод поможет кардинально
противостоять уничтожению тропических лесов на всей планете?
По
плану эксперимент на «Биосфере-2» должен был начаться в марте 1991 года.
Однако из-за технических трудностей начало несколько раз переносилось, и в
момент, когда пишутся эти строки, двери за колонистами все еще не закрылись.
Однако имена будущих обитателей земного «звездолета» уже известны.
Возглавляет группу инженер энергетик из Германии Бернд Здбел. Ему 41 год, из
них пять лет отдано подготовке данного проекта. Кроме него, в группе —-
профессор ботаники, научный руководитель проекта Линда Ли (38 лет),
врач-геронтолог из Калифорнийского университета Рой Уолфорд (66 лет),
35-летняя англичанка Салли Сильвсрстоун, возглавляющая архитектурный отдел
«Спейс биосферз венчерс»; компанию ей составит тоже англичанка Джейн Элизабет
Пойнтер — 2.8-летний специалист по интенсивным.методам сельскохозяйственного
производства; 31-летний американец Абичейл Аллинг — морской биолог, в ведении
которого находится водная экосистема; бельгиец Марк ван Тилло (29 лет) по
профессии строитель, он будет контролировать целостность покрытия и других
конструкций биосферы; и наконец, Табер Кайл Маккадум (26 лет) — начальник
аналитической лаборатории.
К сказанному
остается добавить, что проект стоимостью 30 млн. долларов вряд ли был бы
когда-либо реализован, если бы за его финансирование не взялся техасский
миллионер Эдвард Басе и некоторые другие меценаты.
Остановка
на Луне? Недавно в США отпраздновали 20-летие со дня первой высадки человека
на Луну. В связи с этим снова возник вопрос, послуживший поводом для дебатов
еще при разработке программы «Аполлон»: а стоило ли все затевать лишь для
высадки людей на заведомо мертвый спутник Земли?
«Нелегкий
вопрос, —считает глава отдела перспективного планирования НАСА
Дж.Фоскотсканср. — Программа «Аполлон» действительно была задумана с
единственной целью: запустить трех человек на Луну и вернуть их на Землю
живыми и невредимыми. После того как задание было выполнено, программа
исчерпала себя. Правда, у нас были наметки на расширение программы —
использование лунной базы для полета на Марс. Но на деле до этого не
дошло...»
Такой
поворот событий изумляет Э.Олдрина — второго человека, вступившего вслед за
Н.Армстронгом на поверхность Луны: «Историки будущего, оглядываясь назад,
будут изумляться, что столь грандиозная программа была раз и навсегда закрыта
и забыта. Хочется надеяться, что в будущем такого не повторится. Завоевание
космоса должно быть постепенным непрерывным процессом. Думается, нам придется
вернуться на Луну параллельно с подготовкой полетов на Марс. Луна понадобится
в качестве испытательного полигона...»
Своего
товарища поддерживает и командир первого лунного экипажа Н.Армстронг: «Я
убежден, что все большее число людей осознает необходимость возвращения на
Луну...»
А вот
третий член экипажа, который ждал возвращения товарищей, кружа вокруг Луны,
М-.Коллинз придерживается иного мнения: «Я предпочел бы полет на Марс, а не
возвращение на Луну...»
Впрочем,
«он согласен, что Луна может нам понадобиться: «Не исключено, что наиболее
эффективный путь к исследованию Марса будет протекать через базу на Луне...»
Возвращение
же на Луну потребует, по всей вероятности, создания постоянно действующей
лунной станции. При этом многие экспериментаторы склоняются к мысли, что
такая станция должна строиться, что называется, на века. В
строительно-технологической лаборатории Ассоциации портландцемента (США) под
руководством инженера Т. Лина была проведена работа по составлению рецептов
бетона, основными компонентами которого являются лунная пыль и камни.
Лин
полагает, что железобетон — идеальный строительный материал для сооружений в
космосе. Он достаточно крепок, чтобы противостоять ударам микрометеоритов,
хорошо поглощает радиацию и обладает весьма низкой теплопроводностью. Для
придания железобетонным корпусам герметичности Лин предлагает покрывать их
изнутри эпоксидной смолой.
Лунный
бетон обещает быть много суше земного. До 3/4 его объема могут составлять
наполнители.
Однако
и самому сухому бетону нужна вода. Откуда ее взять? Везти с Земли? Нет,
оказывается, воду можно получать из лунного минерала ильменита. В лунной
лаборатории космического центра НАСА в Хьюстоне провели серию экспериментов, в
ходе которых выяснилось: ильменит, нагретый до 1000°С в специальной печи,
выделяет до 10% кислорода от своего веса. Если сжечь в этом кислороде
водород, которого в лунных породах запасено тоже достаточно благодаря
солнечному ветру, получится чистейшая вода. А побочным продуктом реакции
станет железо, которое затем можно использовать в качестве арматуры для
железобетонных блоков.
Реализация
лунного проекта явится важным шагом в осуществлении пилотируемого полета на
Марс, полагают специалисты. На Луне будут отрабатываться и испытываться новые
технические средства, необходимые для проведения марсианской экспедиции, —
замкнутые системы жизнеобеспечения, надежные и дешевые двигательные установки
и многое другое.
Особое
значение для успеха марсианской экспедиции будет иметь и кислород, добываемый
на Луне. Без его использования полет на Марс потребует сборки на околоземной
орбите корабля весом от 900 до 1800 т. Только для доставки на орбиту и сборки
такой огромной конструкции потребуется два года напряженной работы и большое
количество запусков ракет-носителей с Земли. Применение же лунного кислорода
для марсианского корабля позволит снизить его массу в момент запуска с
околоземной орбиты как минимум вдвое. Соответственно уменьшится сложность и
длительность сборочных работ в космосе.
Если
такой корабль направить в точку либрации, т.е. равновесия между Землей и
Луной, и заправить там кислородом, доставленным с Луны, то вес корабля
уменьшится до такой степени, что его можно будет перевести на переходную
орбиту к Марсу с помощью всего-навсего четырех орбитальных буксиров. Такая
схема позволит отказаться от применения массивных разгонных ступеней корабля.
Теперь
о сроках проведения лунно1марсианской экспедиции. В конце 1990 года палата
представителей конгресса США одобрила предложение президента Джорджа Буша о
создании в ближайшие годы обитаемой станции на Луне. В ближайшее время
начнется реализация программы по созданию лунной базы в 1994 году, когда на
селеноцентрическую орбиту будет выведен беспилотный разведывательный аппарат
для подробного картирования поверхности Луны.
Пилотируемые
полеты на Луну возобновятся в 2000 году. В течение пяти лет, до 2005 года,
ежегодно будут совершаться два полета, чтобы обеспечить доставку на лунную
поверхность необходимых материалов и
оборудования
для развертывания постоянной базы. При этих транспортных операциях
предполагается широко использовать орбитальную станцию и космические
аппараты, запускаемые с ее борта с помощью межорбитальных буксиров.
Первый
завод по добыче кислорода из лунных пород может быть введен в строй к 2005
году. Жилые помещения базы частично или полностью буду/ зарыты в лунный
грунт, чтобы предохранить будущих жителей от губительного космического
излучения.
Завершение
строительства намечается на 2005 — 2010 годы. В этот период будут
осуществляться четыре пилотируемых полета в год. Всего на программу намечено
потратить 80 млрд. долларов — сумму, сопоставимую со стоимостью программы
«Аполлон».
После
этого начнется второй этап экспедиции. Сначала на Марс будут отправлены
несколько грузовых кораблей, а затем — ориентировочно в 2019 году — там
высадится первая экспедиция землян.
Таковы
планы американцев. Ну, а что думают по этому поводу советские специалисты? В
1989 году в нашей стране тоже была обнародована предварительная программа
изучения Марса, состоящая из нескольких этапов и рассчитанная на период до
2015 года.
Первый
этап — в рамках программы «Марс-94» — предусматривает запуск в 1994 году
одной-двух межпланетных станций, каждая из которых будет состоять из
орбитального блока (искусственного спутника Марса), одного-двух аэростатов,
пары пенетраторов — устройств для изучения механических свойств грунта и
проникновения в глубь приповерхностного слоя, и 2 — 6 малых посадочных
зондов, способных выполнять роль метеомаяков. Не исключается вариант, когда
на поверхность Марса будет доставлена и станция среднего размера, которая
позволит более тщательно изучить не только свойства грунта, но и внутреннее
строение планеты
С
орбитального блока тем" временем будет осуществлена высококачественная
телевизионная съемка обширной географической зоны Марса, составлена тепловая
карта поверхности. Также по трассе полета методами инфракрасной и
гамма-спектрометрии, радиолокационного зондирования будет изучаться структура
поверхности Марса.
Уникальным
элементом этой программы является запуск аэростатов. Конструкция их
задумывается таким образом, что ночью за счет низкой температуры
аэростаты,будут самопроизвольно опускаться на поверхность планеты, а днем при
нагревании оболочки солнечными лучами снова взлетать. При наличии ветров,
которые на Марсе отнюдь не редкость, воздушный шар может за несколько часов
совершать путешествия в сотни километров. При этом компактная телекамера
будет фиксировать окружающие ландшафты и через ретранслятор на орбите
переправит на Землю снимки,на которых будут видны'детали размером с ладонь.
Не исключено, что один из таких снимков и раскроет нам тайну марсианского
«сфинкса».
Второй
этап программы намечен на период 1996 — 1998 годов. Главная задача — послать
на Планету бурь самоходные аппараты — марсоходы, а на Землю привезти образцы
марсианского грунта.
Каждый
из марсоходов будет обладать своей собственной, автономной системой
передвижения. Ведь с Земли управлять машиной, как это делали с луноходами,
будет уже невозможно — радиосигнал с Марса до Земли идет около 10 минут, за
это время марсоход успеет проехать достаточно большое расстояние. Так что
тактические решения — с какой
стороны
объехать препятствие на пути? — кибер-водитель будет принимать
самостоятельно.
Дальность
же пробега марсохода должна составить несколько сотен километров. Источники питания
для электромоторов — солнечные батареи с высоким КПД или изотопные
термоэлектрогенераторы.
Двигаясь
вперед, марсоход будет осуществлять панорамную телесъемку, сбор образцов
породы, которые затем будут доставлены на возвращаемый модуль. На марсоходе
будет смонтирован комплекс оборудования для исследования погодных и
климатических'условий в различных районах планеты.
Транспортировка
на Землю вещества небесного объекта, отстоящего от нашей планеты на десятки
миллионов километров, — задача непростая. По-видимому, она потребует запуска
двух межпланетных станций. Одна из них выйдет на орбиту искусственного
спутника Марса, а вторая — опустится на поверхность Марса. Эта станция будет
иметь взлетную ступень, которая после заполнения ее контейнера марсианским
грунтом взлетит и состыкуется с дежурящей на орбите станцией. Контейнер будет
переправлен в возвращаемый модуль, и тот стартует по направлению к Земле.
По
карантинным соображениям (помните историю с «Викингами»?) модуль этот будет
перехвачен в окрестностях нашей планеты. Посылка с Марса пройдет карантин,
обследование на орбитальной станции на предмет наличия вредных для землян
микроорганизмов. И лишь после этого марсианский грунт поступит в распоряжение
земных лабораторий.
Наконец,
третий этап, запланированный на начало следующего века, своей основной целью
будет иметь отработку пилотируемого полета на Марс и его осуществление.
Задача эта, в свою очередь, может быть разбита на несколько стадий, поэтому
рассмотрим их подробнее.
На чем
поедем? Академик В.Глушко и член-корреспондент АН СССР Ю.Семенов в 1988 году
предложили такой вариант экспедиции к Марсу.
Межпланетный
корабль, по их мнению, должен состоять из трех основных частей: двигательной
установки для полета по межпланетной траектории; жилого блока, где экипаж
работает в течение всего полета (здесь же размещаются системы
жизнеобеспечения и основная аппаратура управления полетом); и наконец, —
посадочного аппарата, в котором экипаж спускается на поверхность Марса и
возвращается на орбиту спутника Марса к межпланетному кораблю.
Межпланетный
корабль специалисты предлагали собирать на околоземной Орбите из отдельных
частей, которые бы доставлялись с Земли ракетами-носителями например, такими
мощными, как «Энергия». После проверки работоспособности всех систем и
агрегатов корабли экспедиции стартуют к Марсу. В состав экипажа из 4 — 6
человек могут войти представители разных стран — участников подготовки
экспедиции.
С
помощью собственной двигательной установки корабль разгоняется и с
околоземной орбиты переходит на околосолнечную, пересекающую орбиту Марса.
Время полета к Красной планете — несколько месяцев. В точке пересечения
траектории полета с орбитой Марса корабль меняет курс и становится спутником
Красной планеты.
Посадка
межпланетного корабля на поверхность Марса — достаточно сложна, потребует
большого количества топлива, поэтому выгоднее, если спуск совершит
сравнительно небольшой посадочный аппарат с экипажем или его частью. После
выполнения программы работ на поверхности Марса экипаж стартует снова на
орбиту, переходит в межпланетный корабль и на нем возвращается домой.
Такая
экспедиция займет примерно полтора года. Однако это* время можно сократить,
если использовать вместо обычных химических ракетных двигателей ядерные.
Тогда можно обойтись и без заправки водородом и кислородом на орбите Луны и
двигаться от Земли к Марсу гораздо быстрее. Более того, за счет снижения
запасов топлива масса марсианского корабля значительно снизится — с 2500 т до
800 т.
Вот
какие варианты подобных двигателей предложили сотрудники Московского
научно-исследовательского института тепловых процессов А.Коротеев, В.Семенов,
В.Акимов и М.Ватель.
Вариант
первый: энергодвигательная установка на основе ядерного реактивного
двигателя. Источником энергии в каждой установке (а для надежности
применяется связка из нескольких двигателей) служит двухрежимный
газоохлаждаемый реактор. Рабочее тело - жидкий водород. Проходя через
реактор, водород нагревается до 2800 К и истекает со скоростью 9 км/с, т.е. в
два раза быстрее, чем газы из дюз ракетных жидкостных двигателей. Значит, и
удельная тяга такого двигателя выше. Общее время его работы может составить
порядка 5 часов — это намного больше, чем срок интенсивной работы современных
жидкостных ракетных двигателей. Суммарная же тяга всей связки достигает 20 т.
Такая большая тяга позволяет создать большее ускорение и как следствие этого
сократить время полета по маршруту Земля — Марс — Земля до 460 суток.
Однако
у этого двигателя есть и недостаток. Великоват необходимый запас рабочего
тела (водорода) — 490 т. Кроме того, специалисты.полагают, что на практике
будет весьма трудно реализовать конструкции двухрежимных ядерных установок,
способных давать малое количество энергии при полете по инерции и большее —
при разгоне и торможении.
Поэтому,
возможно, практически более выгодным может оказаться второй вариант —
использование энергодвигательного симбиоза: жидкостного ракетного двигателя и
ядерной энергетической установки. Во втором варианте режим большой тяги
(правда, в течение всего лишь 12 минут) создается «старомодным?» жидкостным
двигателем, а вот на межпланетной трассе работает автономная энергетическая
установка на быстрых нейтронах питающая электрореактивные двигатели малой
тяги, предназначенные для выполнения корректирующих маневров. Низкая тяга
таких движков компенсируется продолжительностью цикла их работы — до 245
суток. Однако общая энерговооруженность экспедиции при этом снижается, и
время пути соответственно увеличивается до 615 суток.
Наиболее
перспективным сотрудники НИИ тепловых процессов считают третий вариант,
основанный на использовании энергодвигательного комплекса средней
тяговооруженности. Высокотемпературные ядерные реакторы на быстрых нейтронах
будут вырабатывать тепло, которое затем на основе газотурбинных циклов
(рабочее тело — гелий) станет трансформироваться в электроэнергию.
Полученной
мощности в 50 МВт будет достаточно для того, чтобы связка электрореактивных
двигателей придала пилотируемому комплексу ускорение, хотя и немного меньшее,
чем в первом варианте, зато прикладываемое достаточно долгое время— 129
суток. При этом время путешествия сокращается до 320 суток. Если вспомнить,
что некоторые советские космонавты пробыли на околоземной орбите около года,
то можно считать, «то у нас есть уже опыт таких длительных полетов.
Впрочем,
в отдаленном будущем до Марса можно будет добраться всего за 14 суток. Так,
во всяком случае, полагает кандидат физико-математических наук У.Закиров,
предложивший проект космического корабля с термоядерным двигателем. Причем Он
разработал несколько модификаций своей конструкции — для исследований как
ближнего,
так и
дальнего космоса.
—
Первый тип, — рассказывает изобретатель, -*- это корабли со скоростью 100 —
300 км/с. С их помощью возможны быстрые перелеты на другие планеты. До Марса,
например, можно будет добраться за две недели вместо полутора лет... Корабли
второго типа со скоростью от 1000 до 3000 км/с позволят изучить самые дальние
объекты Солнечной системы. И наконец, третий тип — уже не межпланетные, а межзвездные
аппараты. Их скорость достигает 10% от скорости света
Насколько
близки к реальности подобные проекты? Ведь человечество сегодня еще не
научилось управлять термоядерным синтезом... А этого, оказывается, и не нужно
— для разгона корабля будут использованы термоядерные микровзрывы. В недрах
двигателя лучи мощного лазера будут подрывать так называемые микромишени —
крошки тяжелого водорода (дейтерия) массой в тысячные доли грамма. Такое
топливо несет в себе огромное количество энергии и даст возможность строить
достаточно компактные корабли. Правда, никто еще'не пытался реализовать
подобные двигатели технически, и, значит, наверняка возникнет масса
трудностей. Но все это уже проблемы прикладного характера.
...Пока
же некоторые специалисты предлагают осуществить путешествие к Красной планете
с помощью... солнечного ветра. Идея такого путешествия была в свое время
подсказана Артуром Кларком. «Снасти дрожали от натуги: межпланетный ветер уж
наполнил огромный круглый парус» — так начинает писатель-фантаст свое
повествование о межпланетных гонках на солнечных яхтах, то есть аппаратах,
которые приводятся в движение давлением света, открытое и измеренное в самом
конце прошлого века нашим великим соотечественником П.НЛебедевым. Ну так вот,
этот самый «солнечный ветер» — давление света — и предлагает использовать
Кларк.
Кларк
пишет, что парящему в невесомости командиру одной из яхт Джону Мертону не зря
казалось, «что парус заполнил все небо. Ничего удивительного — пятьдесят
миллионов квадратных футов соединено с его капсулой чуть ли не сотней миль
такелажа. Если бы сшить вместе л паруса всех клиперов; которые в прошлом
белыми тучками летали над Индийским океаном, то и тогда бы они не сравнялись
с парусом, в который «Диана» ловила солнечный ветер. А вещества в нем чуть
больше, чем в мыльном пузыре: толщина этих двух квадратных миль
алюминированного пластика — всего лишь несколько миллионных дюйма».
Согласитесь,
создать такой корабль не просто. Но это вовсе не значит, что идея отдана,на
откуп фантастам. Работа над первыми солнечными яхтами идет полным ходом.
Причем ведется она не только за рубежом, но и в нашей стране. Вот что, к
примеру, рассказывал главный конструктор проекта «Витязь» Александр Лавренев:
«Толчком к зарождению проекта явилось такое объявление. В декабре 1988 года
комиссия, созданная конгрессом США, объявила конкурс проектов на лучший
космический парусник. В 1992 году, в год торжеств по поводу 500-летия
открытия Нового Света экспедицией Колумба, должна состояться международная
космическая регата «Колумбус-500». Планируется запустить как минимум три
солнечных парусника, представляющих три материка — Америку, Европу и Азию. Из
европейцев в конкурсе участвуют итальянские специалисты, группа британских
разработчиков из Кембриджского университета, франко-испанский альянс и два
советских коллектива...»
Почему
решили использовать именно солнечные паруса? Так вспомните: ветер, наполнив
паруса Колумбовых каравелл «Санта Марии», «Пинты» и «Ниньи», пригнал их 12
октября 1492 года к острову Сан-Сальватор. Не будь Колумба, Америке все равно
не пришлось бы долго дожидаться кораблей чужеземцев. А потому, не обидев
Колумба, скажем: «Америку открыл парус!» И вот теперь парус же, только другой
— солнечный, похоже, открывает «новый свет» космических путешествий.
Подготовка
к регате «Колумбус-500» вызвала небывалый всплеск идей. Впрочем,
справедливости ради надо отметить, что А.Кларк довольно точно описал
возможные варианты космических летательных аппаратов с солнечными парусами
(КЛАСП). Среди них вполне могут быть и парусники-«зонтики», и «баллоны», и
«парашюты», и «роторы»... Именно к последнему виду относится «Витязь». Он
будет представлять собой две пленочные, бескаркасные лопасти, каждая длиной в
845 м и шириной 7,1 м, которые стабилизируются за счет центробежных сил,
возникающих при вращении лопастей вокруг центра.
Стоимость
разработки, изготовления, испытаний и управления в процессе полета — чуть
более 6 млн. долларов. Это не так уж много по космическим меркам —: примерно столько
же стоит запуск среднего спутника. Правда, в эту сумму не включены расходы по
самому запуску и стоимость носителя. Впрочем, они тоже будут не столь велики,
поскольку создатели КЛАСПа планируют, что их парусник будет беспилотным и
может быть выведен на орбиту одной из существующих ныне ракет, например
«Протонон».
После
вывода в космос по команде с Земли «Витязь» будет развернут в рабочее
положение и под управлением компьютера отправится в путешествие. Разработчики
предлагают для него такой маршрут: сделав для разгона несколько витков вокруг
Земли, КЛАСП отправится к Луне. Затем, совершив гравитационный маневр в поле
тяготения Луны, КЛАСП полетит к Марсу. Через некоторое время он достигнет
окрестностей Красной планеты и проследует дальше — к окраинам Солнечной
системы.
Такой
полет можно рассматривать как предпосылку к созданию и более совершенных
КЛАСПов, способных выполнять роль межорбитальных буксиров и даже разведчиков
дальнего космоса. Например, в серьезном научном журнале «Нью сайентист»
недавно был опубликован проект создания космического корабля «Старвисп» —
«Звездный пучок». Он будет представлять собой парус-сетку шестиугольной формы
около 1 км в поперечнике и массой всего-навсего... 20 граммов! Сетка
сплетается из множества шестиугольных ячеек, в пересечениях которых
расположатся микросхемы, обладающие развитой логикой и образующие в целом
суперкомпьютер. Кроме того, каждая микросхема чувствительна к свету и может
работать как фотоэлемент.
Двигать
такой КЛАСП будет уже не Солнце — его свет слишком малодействен за пределами
Солнечной системы, — а мощный мазер, расположенный на околоземном спутнике.
Луч, посылаемый таким генератором, будет дополнительно фокусироваться и
направляться на парус специальной системой — линзой Френеля. Размер ее —
около 50 км в поперечнике.
Сфокусированный
на парусе луч позволит развить ускорение в 155 раз
гсьше
земного. За неделю корабль достигнет скорости 60 тыс. км/с. Затем ззер будет
выключен, и корабль продолжит движение по инерции.
Когда
он пройдет три четверти пути до ближайшей к нам звезды Прокси-ма Центавра,
расстояние до которой составляет 4,3 световых года, центр управления включит
радиолуч и переключит все 10 триллионов микросхем зонда в режим
фотоприемников. Таким образом получится огромный «глаз», который увидит все,
что происходит в окрестностях звезды. По мере накопления информации парус
выполнит и еще одну функцию — передающей антенны — все сведения будут
переправлены на Землю.
Если
полученные сведения окажутся интересными, а сам проект успешным, вслед за
«Старвиспом» в путь отправятся другие парусники, в том числе и с экипажем на
борту. Авторы проекта рассчитали все до мелочей и утверждают, что полет к
ближайшей звезде, а также возвращение домой может отнять не так уж много
времени — 51 год по земному летосчислению. Причем из-за того, что корабль
будет двигаться с околосветовыми скоростями, члены экипажа состарятся за это
время лишь на 46 лет.
Впрочем,
мы с вами, кажется, отвлеклись от охновной темы нашего нынешнего
повествования. Вернемся в пределы Солнечной системы и снова обратим наше
внимание на Марс.
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)
|
