Вновь отвечаем на вопрос подписчика:
Здравствуйте. Читал вашу статью о недостающих на данный момент технологиях для полёта на Марс. А расскажите что из этого сейчас реально разрабатывается и когда же мы наконец туда полетим?
Ну что же, ни в коем случае не претендуя на всеобъемлющий обзор, давайте вместе разбираться что сейчас разрабатывается для осуществления пилотируемого полёта на Марс.
1. Ракета
Без ракеты, очевидным образом, ничего не получится. Сейчас сразу несколько стран и компаний разрабатывают сверхтяжелые ракеты, которые могут быть использованы для отправки человека на Марс.
Starship
Первой стоит отметить ракету разрабатываемую компанией Илона Маска SpaceX – Starship. Данная ракета сможет выводить на низкую околоземную орбиту(НОО) более 100 тонн полезной нагрузки и сможет быть использована для полётов как к Луне, так и к Марсу.
Неудачные тесты прототипов Starship могут замедлить разработку, но в целом разработка находится на завершающей стадии и вероятно первый орбитальный полёт состоится в конце текущего или в начале следующего года.
Space Launch System
Конкурентом для Starship будет долгострой от Boeing. Разрабатываемая по заказу НАСА ракета SLS (Space Launch System), которая сможет выводить на НОО до 131.5 тонн полезной нагрузки. Основное её назначение — программы Artemis и Lunar Orbital Gateway, однако дальнейшее использование этой ракеты для полётов к Марсу будет логичным развитием событий.
Первый полёт этой ракеты запланирован на 2021-й год. Этот полёт будет беспилотным. В ходе полёта на орбиту вокруг Луны будет выведен первый блок окололунной станции Lunar Orbital Gateway.
Енисей и Дон
Разработка отечественной сверхтяжелой ракеты ведётся с 2017-го года, при этом разрабатываются сразу две ракеты: Енисей и Дон. Грузоподъемность Енисея будет составлять до 115 тонн на НОО, а Дона — 130 тонн.
Первые запуски Енисея и Дона запланированы на 2028-й и 2029-й года соответственно.
Что-то конкретное говорить об этих ракетах пока сложно, так как они еще находятся на относительно ранних стадиях разработки.
Чанчжэн-9
Еще одну сверхтяжелую ракету разрабатывает Китай. Чанчжэн в переводе означает Долгий Поход. Эта ракета сможет вывести на НОО 130 тонн полезной нагрузки и станет рабочей лошадкой для китайской лунной и марсианской программ.
Как и российские Дон и Енисей китайская ракета находится на стадии проектирования. Первый полёт должен состояться в 2028-м году.
2. Двигатель для космического корабля
Долететь до низкой околоземной орбиты — это еще полбеды, это мы и сейчас умеем. Однако после этого экипажу предстоит путешествие длиной в 225 миллионов километров к Марсу.
С использованием современных ракетных двигателей полёт к Марсу занимает около 9 месяцев. Расчёты показывают, что за этот срок человек получит хоть и большую, но далеко не фатальную дозу радиации. Однако если на Солнце случится мощная буря доза полученной людьми радиации может увеличиться в сотни или даже тысячи раз. Поэтому в наших интересах по возможности сократить время полёта.
Одним из возможных вариантов решения этой проблемы является создание ядерного ракетного двигателя. Такой двигатель позволит существенно сократить время полёта. Идея использовать ядерный двигатель не нова и первые разработки велись еще на заре космонавтики как в США, так и в Советском Союзе, однако не принесли результатов.
В новом тысячелетии разработки ядерных двигателей возобновились как в США, так и у нас. В обеих странах разработки находятся на стадии создания проектной документации.
3. Абляционная защита (тепловой щит)
У Марса, как известно, есть атмосфера. Она крайне разрежена, но не настолько, чтобы её можно было игнорировать. Космический корабль садящийся на Марс будет испытывать достаточно сильный нагрев.
У нас уже есть различные тепловые щиты, используемые для посадки в условиях земной атмосферы и вполне возможно, что модификация одного из разработанных для Земли решений будет использована и при посадке на Марс.
Кроме того специалисты в JPL (NASA) работают над принципиально новой концепцией надувного теплового щита, который в теории должен позволить космическому кораблю садится на любую планету имеющую атмосферу.
Использование надувной конструкции из сверхпрочных материалов позволит существенно снизить массу и размеры (в собранном виде) теплового щита. Первые испытания надувного теплового щита в земной атмосфере должны пройти в 2021-м году.
4. Скафандр
В настоящее время существует несколько скафандров предназначенных для условий открытого космоса, к примеру американский xEMU и российский Орлан, однако для марсианских условий эти скафандры должны будут быть модернизированы.
В частности ввиду наличия у Марса атмосферы теплообмен с окружающей средой на Марсе будет идти гораздо активнее. Поэтому скафандр должен иметь гораздо более продвинутую систему теплоизоляции, обогрева и охлаждения, чтобы защитить носителя от переохлаждения марсианской зимой и от перегрева марсианским летом.
В настоящий момент специалистами NASA разработано несколько прототипов скафандров для марсианских условий. Некоторые из них были опробованы участниками эксперимента HI-SEAS.
Дальнейшие испытания и эксперименты в области создания марсианского скафандра будут, по видимому продолжаться еще несколько лет. Так, к примеру, марсоход Perseverance, который отправится к Марсу уже на следующей неделе повезёт с собой фрагменты различных материалов, которые будут использоваться в марсианских скафандрах, чтобы протестировать их в реальных условиях Марса.
5. Марсоход и жилой модуль
В отличие от лунных полётов люди прилетев на Марс не смогут сразу полететь обратно. Им придётся несколько месяцев жить и работать в марсианских условиях, до тех пор пока Марс и Земля не сблизятся опять.
Существует несколько подходов к решению этой проблемы. Так, по задумке Илона Маска сам корабль совершивший посадку на Марс станет жилым модулем для астронавтов.
Другой подход был показан в фильме «Марсианин», где достаточно большой многокомнатный жилой модуль доставлялся на Марс до прибытия астронавтов.
Различные варианты аналогичных жилых модулей в настоящее время проходят испытания на Гаваях (HI-SEAS) и в Китае
В NASA между тем разрабатыват совершенно другой подход, Идея состоит в совмещении в рамках одного устройства функций жилого модуля и марсохода.
В принципе марсоход-жилой модуль давно разработаны и в настоящий момент проходят тщательные испытания в условиях земных пустынь. Какой из этих вариантов, в итоге, будет использован для реального полёта на Марс пока не ясно, вполне возможно что сразу несколько.
Разумеется это лишь малая часть технологий, которые разрабатываются для осуществления пилотируемого полёта и высадки человека на Марс. Однако как мы видим работы ведутся и принципиально неразрешимых проблем здесь нет. Сдержанный оптимизм позволяет надеяться на то, что пилотируемый полёт на Марс осуществится уже 30-х годах.
Авторы: к.т.н. Петров А.В., астрофизик Карасенко Ф.В.
Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube. Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
