Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете

Рис. 4.3. Соотношения между средним временем полета, стартовой скоростью (ΔV) и массой космического корабля для 20-тонного аппарата, покидающего низкую околоземную орбиту (НОО) в направлении Марса. Двигатели водородно-кислородные с удельным импульсом 450 секунд. Обратите внимание на то, что масса миссии резко возрастает для полетов длительностью менее 170 дней

Рис. 4.4. Путешествие с Марса на Землю. Соотношения между средним временем полета, стартовой скоростью (ΔV)и массой космического корабля для 20-тонного аппарата, покидающего низкую околомарсианскую орбиту (ОМО) в направлении Земли. Двигатели метаново-кислородные с удельным импульсом 380 секунд. Обратите внимание на то, что масса миссии начинает резко расти, когда длительность полетов становится меньше 170 дней

Гиперболическая скорость в виде относительной скорости вылета с планеты или прилета на планету – это не то же самое, что ΔV, или изменение скорости, которое должно быть создано двигателями ракеты. Тем не менее они связаны друг с другом и с максимальной скоростью повторного входа в атмосферу прибывающего космического аппарата следующим уравнением:

(V0 + ΔV)² = V_e² + v_h

² = V_r², (3)

где V₀ – скорость космического аппарата в самой нижней точке орбиты, с которой происходит старт, ΔV – изменение скорости, создаваемое ракетными двигателями космического корабля, V – вторая космическая скорость для планеты (11 километров в секунду для Земли, 5 километров в секунду для Марса), V

_h – гиперболическая скорость космического аппарата, а V_r – скорость повторного входа в атмосферу. На рисунках 4.3 и 4.4 мы показываем соотношения между временем полета, стартовой скоростью (или «гиперболической скоростью»), ΔV и массой миссии для 20-тонного космического корабля, покидающего НОО Земли или Марса для межпланетного полета.

Глава 5

Убивая драконов, избегая сирен

В старину, когда Земля была еще плохо изучена, картографы украшали неизвестные области своих карт фантастическими существами. Среди них были грозные драконы, которые могли целиком проглотить корабль, и очаровательные, но не менее опасные сирены, которые своим сладкоголосым пением заманивали моряков к скалам и обрекали на гибель. Пусть драконы были вымышленными, но они могли напугать и действительно пугали потенциальных путешественников и тем самым в течение многих столетий сдерживали освоение новых земель. И сиренам никогда не нужно было быть настоящими, чтобы их пение услышали, а его и правда услышали, судя по тому, сколько перспективных идей ни к чему не привело.

С тех пор мало что изменилось. Сегодня те, кто надеется снарядить миссию на Марс, обнаруживают, что на их картах тоже есть драконы. Сообщения об ужасных чудовищах с такими именами, как радиация, невесомость, человеческий фактор, пылевые бури и обратное загрязнение, вторгаются в обсуждение планов полетов к Марсу и тем самым пугают потенциальные экипажи (безуспешно), потенциальных планировщиков миссий (отчасти успешно) и потенциальных спонсоров миссий (очень успешно). И сирена тоже рядом, ее зовут Диана, она богиня Луны, и можно услышать, как она зовет «марсианских» моряков отклониться от курса и для начала направиться не к Марсу, а к Луне. Если мы собираемся на Марс, мы собираемся очистить карты. Драконы, циклопы и другие чудовища разума должны быть побеждены, и сирену следует уличить в мошенничестве.

Опасности радиации

Один из главных драконов, перегородивших путь к Марсу, известен под именем радиация. Нам говорят, что радиация смертельна, и мы можем быть уверены в безопасности путешествия, только если у нас появится сверхскоростной космический корабль, на которым мы промчимся через якобы заполненное радиацией пространство за невероятно короткое время. Или если сможем защитить астронавтов с помощью толстой обшивки огромного космического корабля, масса которого приблизится к массе астероида. Нас также предупредили, что космическая радиация обладает принципиально новыми свойствами и рискнуть и отправиться на Марс можно только после того, как мы в течении десятилетий изучим долгосрочные последствия ее воздействия на людей, находящихся в межпланетном пространстве.

Но на самом деле почти все утверждения, приведенные в предыдущем абзаце, являются вздорными. Единственное из них, близкое к правде, – первое: радиация смертельна. Это, безусловно, верно, но только если доза облучения очень велика.