Космическая гонка столетия: кто будет первым на Марсе(продолжение)

BFR намного больше по размеру, чем существующие ракеты SpaceX, что позволит выводить на низкую орбиту 150 тонн груза. Для сравнения, Falcon Heavy способна вывести на НОО только 63 800 кг, а на Марс отправить 16 800 кг. Впрочем, уже это делает ее самой грузоподъемной ракетой современности.

Falcon Heavy

Но все же «Большой сокол» меньше по размерам, чем ракета из проекта ITS. Запланированная длина – 106 м, диаметр – 9 м. Это меньше, чем у предыдущего проекта ITS – 122 м и 12 м соответственно. Грузоподъемность ракеты из более раннего проекта также была бы существенно больше: на НОО – 300 000 кг, на Марс – 420 000 кг (с дозаправкой на НПО).

BFR будет состоять из многоразовой стартовой ступени (BFR booster) и космического корабля (BFR spaceship), предназначенного для доставки людей или грузов на низкую околоземную орбиту, Луну, Марс или в любую точку Земли в суборбитальных полетах. Предполагается, что корабли с грузом или экипажем будут отправляться на Марс после дозаправки топливом на орбите Земли. Для последующего возвращения на Землю потребуется организовать производство топлива на самой Красной планете из местных ресурсов.

Falcon Heavy

Разработка концепции BFR началась в 2012 году с создания ракетного двигателя Raptor. Первые успешные огневые испытания двигателя на стенде были проведены в сентябре 2016 года. Двигатель работает на жидком метане и жидком кислороде, а не на керосине и жидком кислороде, как в сегодняшних ракетах компании Falcon 9 и их двигателях Merlin. Выбор такой топливной пары обусловлен возможностью производить топливо на Марсе. Метан можно легко синтезировать на месте, используя воду и двуокись углерода из атмосферы планеты благодаря реакции Сабатье. NASA уже сообщило об обнаружении большого количества подземных льдов на планете.

Идея получения топлива для обратного полета на самой планете не нова. Еще в 1990 году она была изложена в плане Mars Direct, представленном инженерами NASA Робертом Зубриным и Дэвидом Бейкером. Однако для осуществления реакции нужен источник энергии, и, вероятнее всего, это будет атомный реактор, который потребуется доставить на поверхность планеты заранее, еще до высадки астронавтов, чтобы успеть произвести необходимое количество топлива.

BFR StarShip будет иметь герметичный объем 825 кубических метров, в котором можно будет разместить до 40 кабин для экипажа, просторные зоны общего пользования, склады, кухни, а также убежища для защиты людей во время солнечных вспышек. Планируется, что строительство первой ракеты начнется уже в этом году. SpaceX обещает осуществить запуск BFR с грузом на Марс в 2022 году. Через два года последует пилотируемый полет.

Космическое агентство NASA должно организовать первую пилотируемую экспедицию к Марсу уже в 2030-х годах текущего века. В декабре 2017 года Президент США Дональд Трамп подписал «Директиву № 1 по космической политике», которая фактически обязывает агентство подготовить пилотируемый полет к этому сроку. Одновременно американские астронавты должны вернуться и на Луну.

Один из элементов марсианской программы NASA – новая сверхтяжелая ракета SLS (Space Launch System). Ракета разрабатывается компанией Boeing с 2011 года. Тестовый запуск ожидался в декабря 2019 года, однако его перенесли.

SLS (Space Launch System)

В беспилотный полет ракета-носитель отправится вместе с новым многоцелевым пилотируемым кораблем «Орион». Тендер на проектирование и строительство корабля еще в 2006 году выиграла компания Lockheed Martin. Первый беспилотный испытательный полет «Ориона» уже состоялся 5 декабря 2014 года. В нем была использована тяжелая ракета Delta IV Heavy. Эта миссия фактически соответствовала тестовой миссии Apollo 4 1967 года, в которой проверялись система управления и теплозащитный экран корабля «Аполлон».

В базовом варианте SLS будет способна выводить на опорную орбиту 70 тонн груза, но конструкция ракеты пре­дусматривает возможность увеличения грузоподъемности до 130 тонн в усиленной версии.

Во время испытаний Orion поднялся на орбиту примерно 5,8 тысячи километров над Землей. Это более чем в 14 раз выше, чем орбита МКС. Однако испытывался не весь проектируемый корабль, а только командный отсек, вторая необходимая часть корабля – служебный модуль, который должен обеспечивать возможность движения в космосе и энергоснабжение корабля, – пока не готов. Им занимается Европейское космическое агентство. В первом полете функции служебного модуля выполняла верхняя ступень ракеты.

Пилотируемый корабль «Орион»

По дизайну новый корабль напоминает корабли предыдущих программ NASA дошаттловской эпохи Mercury и Apollo. В то же время «Орион» крупнее и мощнее своих предшественников. Его общая масса превышает 20 тонн, высота грузового модуля конусообразной формы – более трех метров, диаметр основания – около пяти метров. Он способен брать на борт до шести астронавтов, а объем его жилого пространства можно сравнить с небольшой комнатой – девять кубических метров.

В январе прошлого года компания Lockheed Martin официально объявила о начале строительства корабля, который будет запущен уже вместе с ракетой SLS. Пилотируемый полет «Ориона» будет частью программы по созданию международной лунной орбитальной станции Deep Space Gateway (сейчас Lunar Orbital Platform-Gateway), строительство которой, в свою очередь, шаг на пути к полету на Марс.

Пилотируемый корабль «Орион»

NASA собирается построить на лунной орбите посещаемую станцию DSG, которая будет предназначена не только для изучения Луны, но также выступит в качестве космопорта для марсианских экспедиций. Станция будет иметь четыре модуля – жилой, электродвигательный, модуль снабжения и шлюзовой. Предполагается, что в создании электродвигательного модуля примет участие ЕКА, а шлюзового – корпорация «Роскосмос». Он будет создан на основе стыковочного отсека-модуля «Пирс» и узлового модуля «Причал», разработанных для МКС, однако будет соответствовать американским стандартам. Возможно, Россия также примет участие в создании жилого модуля.

Однако строительство станции невозможно без сверхтяжелой ракеты Space Launch System, которой отведена ведущая роль в запуске модулей станции на высокую окололунную орбиту, но пока что ее первый запуск постоянно откладывается.

После строительства окололунной станции NASA планирует разработку межпланетного космического корабля Deep Space Transport (DST), который будет предназначен для полетов в Солнечной системе, и в том числе к Марсу.

Пилотируемый корабль «Орион»

Транспорт будет забирать экипаж со станции, доставлять его к месту назначения и обратно. Здесь же, на станции, межпланетный корабль будет обслуживаться и ремонтироваться. DST будет использовать комбинацию электрических и химических двигателей и вмещать экипаж из шести человек. В 2020-х годах планируется тестирование корабля, а в конце десятилетия NASA планирует отправить астронавтов на год в путешествие вокруг Луны для проверки его систем.

И если с тем, как добраться до Марса, уже, кажется, все ясно, то как на него сесть, еще не совсем понятно. Заместитель администратора NASA по вопросам пилотируемых космических полетов Уильям Герстенмайер в июле 2017 года заявил, что агентство просто не знает, как посадить на Марс корабль с астронавтами.

Атмосфера планеты достаточно плотная, и космические аппараты, спускаемые на поверхность, приходится оснащать теплозащитным экраном, но в то же время она настолько разрежена, что тяжелый космический корабль посадить с использованием парашютов не получается.

Марсоход Curiosity весит всего 899 кг, однако это самый тяжелый космический аппарат, совершивший мягкую посадку на Марс. Для его спуска на поверхность агентство применило хитроумный метод, сочетающий парашют и так называемый «небесный кран», зависший над поверхностью благодаря ракетным двигателям. Но спускаемый модуль с астронавтами должен весить порядка 10−15 тонн, и как посадить на Марс что-то подобное, неизвестно.

Пока что в октябре 2017 года агентство провело успешные испытания парашютной системы для миссии Mars 2020. Его масса будет ненамного больше предшественника – порядка 950 килограммов. Напомним также о неудачных испытаниях в 2015 году марсианской «летающей тарелки» Low-Density Supersonic Decelerator (LDSD), системы, которая должна была обеспечивать посадку тяжелых аппаратов на поверхность Марса.

США – единственная страна, официально запланировавшая полет на Марс. Но даже у Америки на сегодня нет всех необходимых составляющих для марсианской экспедиции. Однако NASA первым занялось подготовкой. Ракета SLS, так нужная для строительства окололунной базы и вывода тяжелых грузов на орбиту, скоро должна полететь в космос. Космический корабль, необходимый для доставки людей на орбиту, также, как обещают, скоро будет. Сам космический транспорт DST для доставки людей на Марс только в проекте. За него возьмутся только после строительства окололунной базы, строить которую еще не начинали, так как нет ракеты. Что же касается спуска на планету, то как его осуществить, инженеры NASA пока не знают. Естественно, говорить о посадочном модуле тоже рано.