Начало пути к Марсу
В мировой литературе, как в фантастической, так и в научно-популярной, всегда широко обсуждались полеты на Марс. Особенно актуальным это стало с середины 70-х годов, после первых успешных полетов на Луну. Так, еще в 60-х годах XX века Артур Кларк сделал следующий прогноз относительно пилотируемого полета к Красной Планете. По его мнению, человек высадится на Марс в 1981-83 гг. Артур Кларк даже определил оптимальное время старта марсианской экспедиции так, чтобы на обратном пути пилотируемый корабль смог бы пройти и мимо Венеры.
Итак:
1. Старт с околоземной орбиты — 12 ноября 1981г.
2. Выход на орбиту Марса — 9 августа 1982г.
3. Посадка спускаемого модуля на поверхность планеты -?
4. Старт с орбиты Марса — 28 октября 1982г.
5. Пролет мимо Венеры — 28 февраля 1983г.
6. Возвращение на Землю — 14 августа 1983г.
Трехступенчатая ракета
23 июня 1960 г. было принято Постановление СМ и ЦК КПСС № 715-296 «О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в период 1960-1967гг». Фактически это было постановление о создании мощной ракеты Н-1 для запуска экспедиций на Марс. По словам В. Бугрова («Новости космонавтики» № 8, 2005г.), С.П. Королев на Луну лететь не собирался, «но оказался вынужденным разрабатывать проект экспедиции на Луну и переделывать под него ракету Н-1 в угоду бездарному и опоздавшему на три года решению Первого секретаря ЦК КПСС Н.С. Хрущева, спровоцированному завистливыми конкурентами Королева (В.П. Глушко, В.Н. Челомей, М.К. Янгель) в августе 1964 г.: «Луну американцам не отдавать!». Поэтому понятно, почему С.П.Королев предпринял первые две попытки запуска АМС к Марсу через несколько месяцев после выхода этого постановления.
Начиная с 80-х годов, спортивно-романтический период освоения космоса начинает близиться к концу. В планах и проектах начинает преобладать прагматичный подход. Кроме того, опыт освоения околоземного пространства показал, что пилотируемые полеты на Марс оказываются на поверку куда сложнее и, главное, дороже, нежели это предполагалось ранее.
Например, скорость старта с околоземной орбиты должна быть значительно выше, чем для выхода на траекторию полета к Луне (порядка 3 км/сек). Для выхода на траекторию полета к Марсу скорость, с которой космический корабль должен покинуть околоземную орбиту, должна быть около 4 км/сек. Такая скорость достигалась уже в 60-е годы, но для относительно легких АМС. Масса же корабля марсианской экспедиции будет составлять 1100-1500 т. Стало быть, для вывода такой массы на траекторию полета к Марсу потребуется 50-75 таких ракет, как «Протон» или 8-12 таких ракет, как «Сатурн-5», выводивший в свое время корабли лунных экспедиций «Аполлон».
Реализовывать подобный старт с поверхности Земли, даже с околоэкваториальных стартовых площадок, означало бы бесполезную трату материальных и энергетических ресурсов. Подобный корабль должен собираться только на околоземной орбите. Напомним, что за все время существования станции «Мир» при образовании орбитальных комплексов суммарная масса орбитальной связки не превосходила 250 т. Соответственно, одна из главнейших инженерных задач, возникающих при подготовке пилотируемой экспедиции на Марс — проблема орбитальной сборки. В принципе, современные (начало 2000 г.) технологии позволяют это сделать, хотя, скорее всего, решению этой задачи будет предшествовать создание более мощных ракет-носителей, нежели существующие сейчас.
Вторая, связанная с пилотируемым полетом проблема управления сегодня менее насущна, поскольку уже достаточно отработана на целом ряде автоматических станций, как отечественных, так и США. Изучение Марса с использованием автоматических межпланетных станций фактически началось с 1 ноября 1962 г. В тот день в СССР была запущена АМС «Марс-1».
Запуск, проводившийся еще при жизни С.П. Королева, оказался не вполне удачным. Надо отметить, что пуску предшествовал, начиная с 10 сентября 1960 г., ряд неудач по вине ракет-носителей. На этот раз все системы вывода станции на орбиту к Марсу сработали нормально, но после окончания работы разгонного блока стала поступать информация о падении давления в баллонах с азотом системы ориентации станции.
Как потом оказалось, при изготовлении клапана баллонной системы на его седло попала капля канифоли и, тем самым, герметичность закрытия клапана не обеспечивалась. Было принято решение — на остатках азота сориентировать станцию на Солнце, чтобы создать перпендикулярное по отношению к нему положение солнечных батарей. Таким образом, было обеспечено энергопитание станции еще на четыре месяца. 21 марта 1963г. контакт со станцией был утрачен, когда станция находилась на расстоянии 106 млн. км. По баллистическим расчетам станция прошла мимо Марса 19 июня 1963г. на расстоянии 197000 км.
Вскоре за ней последовали «Марс-2» и другие АМС. К Красной Планете запускались АМС серий «Марс» (СССР), «Маринер» и «Викинг» (США), «Фобос» (СССР-Россия). К станциям более позднего поколения относились «Марс Орбитер», «Марс Полар Лэндер», «Глобал сервейер» (США). АМС «Глобал сервейер» работает на марсианской орбите. Оснащенная бортовым лазерным высотомером она за это время выполнила почти 30 миллионов измерений.
Данная работа была необходима для создания точной трехмерной карты марсианского рельефа, без которой вряд ли возможен выбор оптимального места посадки будущей межпланетной экспедиции, запланированной США примерно на 2003г. Россия также предполагает организовать к Марсу свою экспедицию.
Сокровенной мечтой С.П. Королева было достичь спутника Марса Фобоса, т.к. выдвигалась гипотеза, что спутник полый, а это позволяло выдвинуть предположение, что он искусственный. Таким образом, возникала мысль, что на Марсе раньше была цивилизация. 24 сентября 2001г. на орбиту спутника Марса вышла американская АМС «Марс Одиссей».
Исследования Марса фактически только начинаются. К 2000г. к Марсу было осуществлено 32 пуска, из которых 6 закончились авариями ракет-носителей, в 4-х случаях станции остались на околоземной орбите, еще 12 своих программ не выполнили. Пока общий баланс явно не в пользу создателей космической техники.
Ниже приведена хроника пусков к Марсу по данным А.Б. Железнякова.
Хроника пусков к красной планете
За все годы космической эры земляне направили в сторону Марса 36 космических аппаратов. Лишь малая часть из них выполнила свою программу. Некоторым удалось это сделать частично. Большинство сгинуло в просторах Космоса.
10 октября 1960г. — авария ракеты-носителя РН «Молния» при попытке запуска автоматической межпланетной станции (АМС) 1М № 1к Марсу.
14 октября 1960г. — авария РН «Молния» при попытке запуска АМС 1М № 2 к Марсу.
24 октября 1962г. — неудачная попытка запуска АМС 2МВ-4 № 3 к Марсу. Космический аппарат (КА) был выведен на околоземную орбиту, но из-за аварии разгонного блока (РБ) перевести его на межпланетную траекторию не удалось.1ноября 1962г. — запуск в сторону Марса АМС «Марс-1». Контакт с КА потерян 21 марта 1963г. Прошла на удалении 193 тысяч километров от поверхности Марса.
4 ноября 1962г. — неудачная попытка запуска АМС 2МВ-3 № 1 к Марсу. КА был выведен на околоземную орбиту. Из-за аварии РБ перевести его на межпланетную траекторию не удалось.
5 ноября 1964г. — запуск в сторону Марса АМС «Mariner-3». Из-за проблем с РН КА не удалось перевести на траекторию полета к Марсу.
28 ноября 1964г. — запуск в сторону Марса АМС «Mariner-4». 14 июля 1965г. совершила пролет близ Марса и передала на Землю снимки планеты.
30 ноября 1964г. — запуск в сторону Марса АМС «Зонд-2». Контакт с КА потерян в апреле 1965г. Прошла на удалении 1500 километров от поверхности Марса.
25 февраля 1969г. — запуск в сторону Марса АМС «Mariner-6». 31 июля 1969г. совершила пролет близ Марса и передала на Землю снимки планеты.
27 марта 1969г. — авария РН «Протон-К» при попытке запуска АМС М-69 № 521 к Марсу.
27 марта 1969г. — запуск в сторону Марса АМС «Mariner-7». 5 августа 1969г. совершила пролет близ Марса и передала на Землю снимки планеты.
2 апреля 1969г. — авария РН «Протон-К» при попытке запуска АМС М-69 № 522 к Марсу.
8 мая 1971г. — авария РН «Atlas-Centaur» при попытке запуска АМС «Mariner-8» к Марсу.
10 мая 1971г. — неудачная попытка запуска АМС М-71 № 170 к Марсу. КА был выведен на околоземную орбиту, но из-за аварии РБ перевести его на межпланетную траекторию не удалось.
19 мая 1971г. — запуск в сторону Марса АМС «Марс-2». 27 ноября 1971г. КА выведен на орбиту вокруг Марса. Спускаемый аппарат (СА) достиг поверхности Марса, но мягкая посадка не удалась.
28 мая 1971г. — запуск в сторону Марса АМС «Марс-3». 2 декабря 1971г. КА выведен на орбиту вокруг Марса. СА совершил мягкую посадку на поверхность Марса, но проработал всего 20 секунд.
30 мая 1971г. — запуск в сторону Марса АМС «Mariner-9». 14 ноября 1971г. КА выведен на орбиту вокруг Марса.
21 июля 1973г. — запуск в сторону Марса АМС «Марс-4». 10 февраля 1974г. прошел вблизи Марса. Вывести его на орбиту вокруг Марса не удалось.
25 июля 1973г. — запуск в сторону Марса АМС «Марс-5». 12 февраля 1974г. выведен на орбиту вокруг Марса. Из-за сбоев бортового оборудования функционировал всего несколько дней.
5 августа 1973г. — запуск в сторону Марса АМС «Марс-6». 12 марта 1974г. СА совершил мягкую посадку на поверхности Марса.
9 августа 1973г. — запуск в сторону Марса АМС «Марс-7». 10 марта 1974г. предполагалась мягкая посадка СА на поверхность Марса. Преждевременное отделение СА от перелетной ступени, в результате чего он прошел мимо Марса.
20 августа 1975г. — запуск в сторону Марса АМС «Viking-1». 19 июня 1976г. станция выведена на орбиту вокруг Марса. 20 июля 1976г. посадочный модуль совершил мягкую посадку на Марс.
9 сентября 1975г. — запуск в сторону Марса АМС «Viking-2». 7 августа 1976г. выведена на орбиту вокруг Марса. 3 сентября 1976г. посадочный модуль совершил мягкую посадку на Марс.
7 июля 1988г. — запуск в сторону Марса АМС «Фобос-1». 2 сентября 1988г. связь с КА потеряна.
12 июля 1988г. — запуск в сторону Марса АМС «Фобос-2». 29 января 1989г. выведен на орбиту вокруг Марса. Связь с КА прервалась 27 марта 1989г. незадолго до запланированной посадки на Фобос.
25 сентября 1992г. — запуск в сторону Марса АМС «Mars Observer». Связь с КА потеряна 22 августа 1993г.
7 ноября 1996г. — запуск в сторону Марса АМС «Mars Global Surveyor». 12 сентября 1997г. выведена на орбиту вокруг Марса.
16 ноября 1996г. — авария РН «Протон-К» при попытке запуска АМС «Марс-8» к Марсу.
4 декабря 1996г. — запуск в сторону Марса АМС «Mars Pathfinder». 4 июля 1997г. совершил мягкую посадку на поверхность Марса. Доставлен марсоход «Sojourner» (Путешественник).
3 июля 1998г. — запуск в сторону Марса АМС «Nozomi». 9 декабря 2003 г. объявлено о потере связи с КА. 14 декабря 2003г. прошла близ Марса.
11 декабря 1998г. — запуск в сторону Марса АМС «Mars Climate Orbiter». 23 сентября 1999г. КА потерян. Предполагают, что сгорел в атмосфере Марса.
3 января 1999г. — запуск в сторону Марса АМС «Mars Polar Lander». 3 декабря 1999г. КА потерян. Предполагают, что сгорел в атмосфере Марса.
7 апреля 2001г. — запуск в сторону Марса АМС «Mars Odyssey». 24 октября 2001г. выведена на орбиту вокруг Марса.
2 июня 2003г. — запуск в сторону Марса АМС «Mars Express». 25 декабря 2003г. орбитальный аппарат выведен на орбиту вокруг Марса. В тот же день предполагалась мягкая посадка КА «Beagle-2» на Марс, но связь с аппаратом установить так и не удалось. Не исключено, что он разбился.
10 июня 2003г. — запуск в сторону Марса АМС «Spirit». 4 января 2004г. мягкая посадка на поверхность Марса. Доставлен марсоход, связь с которым потеряна 22 января 2004г. Возможно контакт еще удастся восстановить.
7 июля 2003г. — запуск в сторону Марса АМС «Opportunity».
В 1952 г. во Франкфурте-на-Майне была издана работа фон Брауна «Марс-проект». Книга содержала 75 страниц расчетов, таблиц и схем, а также 3 страницы описательной части миссии на Марс. Вот краткие технические данные ракеты – носителя: на первой ступени стоял 51 двигатель суммарной тягой 14000 тс; общий расход топлива 5200–6860 т. Вторая ступень имела 34 двигателя тягой 1750 тс; расход топлива – 770 т. Третья ступень – пилотируемый крылатый космический корабль-челнок, приземляющийся по-самолетному, – имела пять двигателей тягой 220 тс, расход топлива – 90 т. Она должна была выводить на орбиту высотой 1730 км и периодом обращения 2 часа полезный груз 33–36.5 т.
В 1956 г. Вилли Лей и фон Браун написали заключительные статьи в книге «Исследование Марса » и выпустили в Германии большую книгу «Старт в космос», богато иллюстрированную Ч. Боунстиллом, которая объединила все идеи Брауна по Луне и Марсу. Если не вдаваться в детали проекта полета на Марс, а только сравнить внешний вид ракет А9/А10 и марсианской, то можно увидеть много общего. Отсюда можно предположить, что, создавая боевые ракеты, Вернер фон Браун, как и С.П. Королев, думал о полетах на Луну и Марс.