Семь шагов в небо

Разумеется, корабль с такой массой невозможно, да и нецелесообразно выводить на орбиту одной ракетой. Корабль придется собирать на орбите. Однако для этого потребуется немалое количество ракет-носителей: 50―75 подобных «Протону», с помощью которого выводится на орбиту станция «Салют», или 8―12 ракет типа «Сатурн-5». Поэтому придется создать куда более мощные носители с полезным грузом, скажем, до 500 тонн (масса на старте порядка 15 тысяч тонн) и свести дело к двум-трем стыковкам.

В принципе на околоземной орбите можно состыковать любое количество объектов, хотя в данном случае на всю процедуру потребовалось бы много времени. И это невыгодно с точки зрения хранения низкокипящих компонентов ракетного топлива — жидкого кислорода и жидкого водорода. По этой же причине этот вид топлива вообще непрактичен для столь продолжительного полета, каковым является экспедиция на Марс.

Невыгодны обычные ракетные двигатели и с точки зрения невозможности резервирования ракетных ступеней, то есть, по существу, возможности обеспечить высокую надежность всего комплекса.

Мы уже упоминали ядерные ракетные двигатели, они для полета на Марс рассматриваются очень часто. У таких двигателей нет камеры сгорания, реактивная струя получается при расширении газа (водорода), нагреваемого в тепловыделяющих элементах ядерного реактора.

Теоретически такой двигатель вдвое эффективнее жидкостного двигателя на водороде и кислороде, и с ним начальный вес марсианского корабля может быть существенно снижен. Хотя эффект от энергетических преимуществ двигателя будет заметно меньше из-за весовых затрат на радиационную защиту. А практически? К сожалению, неизвестно, поскольку эксплуатируемых ядерных двигателей пока не существует.

Конечно, и с ядерными двигателями останутся те же проблемы: хранение запасов криогенной жидкости и невозможность резервирования ракетных ступеней. К ним добавляется проблема обеспечения безопасности экипажа в связи с присутствием мощного ядерного реактора. Не говоря уже об угрозе радиоактивного заражения поверхности Земли или окружающего пространства (да и Марса) в связи с возможностью аварии.

Применение электрореактивных — ионных или плазменных — двигателей будет, возможно, единственным практическим решением проблемы перелета между околоземной и околомарсианской орбитами (для посадки и взлета с планеты придется использовать жидкостные ракетные двигатели на обычном высококипящем топливе).

В электрореактивных двигателях можно получить скорость истечения струи (а она и определяет эффективность двигателя и соответственно расход рабочего тела на ускорение корабля) в 10―20 раз выше, чем у самых лучших жидкостных ракетных двигателей. Скорость истечения в электрореактивных двигателях получается за счет разгона ионов или плазмы в электростатическом или в электромагнитном поле. Однако тяга у таких двигателей невелика, и для получения даже минимально приемлемых ускорений (порядка 10^—4―10^–5

g) на борту корабля придется иметь мощнейшую электростанцию на базе ядерного реактора или солнечных батарей. При этом время набора скорости кораблем будет порядка нескольких месяцев. Но как раз ресурс электрических двигателей может быть очень большим, а расход рабочего тела получается малым.

В результате масса марсианского корабля при тех же условиях может быть снижена вдвое — до 500―800 тонн. Электрический двигатель хотя и испытывался уже в космосе, пока еще далек от того уровня ресурса и надежности, который необходим для его применения к полету на Марс.

Тем не менее энергетическую проблему можно как будто решить. Но на ней трудности создания марсианского корабля не кончаются. Та же энергетика, но уже в количественном смысле, продолжительность полета, компоновка корабля и многие другие вещи зависят от выбора схемы полета.

Здесь возникает несколько вопросов. Каков по количественному составу должен быть экипаж? Будет ли на корабле искусственная сила тяжести? Какие средства и оборудование должны быть доставлены на поверхность планеты? Какая часть корабля будет осуществлять посадку на поверхность Марса? По какой схеме и на какого рода аппарате будет осуществляться посадка? То же относительно аппарата, возвращающегося к Земле, и аппарата, осуществляющего посадку на Землю.

Возможен, например, такой вариант. Межпланетный корабль (комплекс) состоит из двух основных блоков: орбитального, который по достижении Марса остается с частью экипажа на ареоцентрической орбите, и посадочного, который осуществляет посадку на поверхность планеты и взлет с нее.