Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете

15 декабря ее включили в первый раз, запустив только реактор Сабатье. К концу второго часа работы уровень воды в конденсаторе заметно поднялся – а это значило, что система работает. Последующий лабораторный анализ газа, отходящего из реактора Сабатье, показал, что тот с 68 %-ной эффективностью преобразует водородное сырье и углекислый газ в метан и воду.

В последующие дни в систему были внесены изменения, чтобы повысить ее производительность. К 22 декабря, когда водород для реактора Сабатье подавался из электролизера, мы достигли эффективности в 85 %. 5 января система в первый раз заработала в полноценной конфигурации, и ее эффективность при этом составила 92 %. Наконец, 6 января 1994 года она полноценно проработала день, показав 94 %.

В результате этого последнего запуска были достигнуты все тестовые цели, и у нас еще остались деньги, чтобы оплатить подготовку отчета [24].

После этого успеха систему удалось усовершенствовать за счет небольших сумм, выделенных сначала Космическим центром имени Линдона Джонсона, а потом ЛРД. Были добавлены поглощающие слои, которые позволяли блоку получать углекислый газ из емкости, моделирующей атмосферу Марса при ее нормальном давлении. Эффективность реактора Сабатье увеличилась до 96 %, а сам он был уменьшен в 10 раз и обзавелся 2-килограммовым холодильником на цикле Стирлинга, что позволило нам сжижать весь получаемый кислород и хранить его в криогенном сосуде Дьюара. Также были добавлены автоматизированные системы управления, благодаря чему устройство стало работать по 10 дней подряд без вмешательства оператора. Общая масса всех рабочих компонентов составила в конечном итоге около 20 килограммов, а общая необходимая мощность была менее 300 Вт [25], при том что система позволяла получать 400 кг ракетного топлива для поддержки миссии доставки марсианского грунта.

В 1996 году я ушел из «Локхид Мартин» (так к тому времени назывался «Мартин Мариетта»), чтобы основать собственную компанию, «Пионер Астронотикс». Мы разработали множество дополнительных устройств, демонстрирующих обратную конверсию водяного газа, а также получение метанола, бензола, этилена и пропилена, а еще создали системы, объединяющие реакцию Сабатье, электролиз и ОКВГ.

Моя старая команда в «Локхид Мартин» – в настоящее время ее возглавляет Ларри Кларк – продолжает совершенствовать реакторы Сабатье и электролиза, стремясь добиться большей эффективности и выработать конфигурации, наиболее подходящие для полета. Исследования показывают, что в системе по производству топлива, подогнанной по размеру для миссии «Марс Директ», отношение масс для всех реакторов окажется еще более выраженным, так как процент массы системы, отведенной под паразитные элементы, такие как измерители расхода газа и датчики давления, будет крайне мал.

Итак, мы все-таки можем производить ракетное топливо и кислород прямо на Марсе.

Связь с базой

Используя роверы с двигателями внутреннего сгорания, первые исследователи Красной планеты смогут уезжать от базы достаточно далеко, но как они при этом будут поддерживать связь? Все-таки диаметр Марса чуть больше половины диаметра Земли, и линия горизонта там пролегает значительно ближе, примерно в 40 километрах от наблюдателя, если допустить, что поверхность плоская, как равнины Канзаса, – но Марс совершенно точно не Канзас. Так что, отправляясь куда-нибудь, команда астронавтов будет выезжать за линию горизонта, а это исключает передачу радиосигналов в зоне прямой видимости. Как же в таком случае поддерживать связь с базой?

Вот один из ответов: нужно иметь спутник связи и ретранслятор, размещенный на орбите Марса в 17065 километрах над экватором. На такой высоте спутник будет летать со скоростью 1,45 километра в секунду, обращаясь вокруг планеты за 24,6 часа. Поскольку это значение совпадает с продолжительностью марсианского дня, спутник станет вращаться синхронно с планетой, и наблюдателю на поверхности будет казаться, что тот не движется вообще. Такой ареосинхронный спутник – точный марсианский аналог геостационарных спутников, которые в настоящее время широко используются для обеспечения связи на Земле. Если экспедиция высадится на Марс на экваторе, спутник будет круглосуточно висеть прямо над головами исследователей, позволяя поддерживать связь в области радиусом примерно в 5000 километров вокруг базы – это почти половина поверхности планеты.

Но спутники связи стоят денег и, что более важно, иногда выходят из строя. Что делать, если ретранслятор начнет барахлить в то время, когда команда исследователей будет в 400 километрах от базы?