Китай продолжает укреплять свои позиции в космической гонке, нацеливаясь на пилотируемую миссию к Марсу. В апреле 2025 года Китайское национальное космическое управление (CNSA) представило концепцию миссии, которая включает расчёты по обеспечению жизнедеятельности астронавтов и транспортировке грузов. Согласно проекту, для обеспечения жизнедеятельности экипажа потребуется 62,8 тонны полезной нагрузки, что создаёт серьёзные технические вызовы для текущих возможностей Китая в области космических запусков. Эта миссия может стать важным шагом в глобальной программе освоения Марса, особенно на фоне конкуренции с США, где SpaceX Илона Маска активно разрабатывает свою систему Starship для марсианских полётов.
Требования миссии: 62,8 тонны полезной нагрузки
Для успешного выполнения пилотируемой миссии на Марс необходимо доставить на низкую марсианскую орбиту (LMO, Low Mars Orbit, аналог низкой околоземной орбиты, но вокруг Марса) 62,8 тонны полезной нагрузки. Эта масса включает всё необходимое для жизнеобеспечения астронавтов: системы поддержания жизни (кислород, вода, пища), оборудование для научных исследований, жилые модули, системы связи, а также топливо для возвращения на Землю. Кроме того, часть груза составляют материалы для посадки на поверхность Марса и возможного производства топлива на месте (например, метана и кислорода из марсианского CO₂ и H₂O, как это планирует SpaceX).
Однако текущие возможности китайской тяжёлой ракеты-носителя «Чанчжэн-9» (Long March 9) не позволяют доставить такой объём груза за один запуск. На низкую марсианскую орбиту «Чанчжэн-9» может вывести лишь 10 тонн полезной нагрузки. Для выполнения миссии потребуется шесть запусков с последующей сборкой на орбите Марса (LMO). Это означает, что Китай должен разработать сложную систему орбитальной сборки, подобную той, что использовалась при строительстве Международной космической станции (МКС).
Новый подход: система орбитального трансфера
Для решения проблемы CNSA предлагает использовать новую систему космического трансфера, которая способна доставить на низкую марсианскую орбиту до 65 тонн полезной нагрузки за один раз. Эта система предполагает три последовательных запуска:
- Первый запуск: Ракета «Чанчжэн-9B» выводит на орбиту трансферный модуль (переносной корабль для межпланетного перелёта) вместе с заправочным аппаратом, который будет использоваться для дозаправки топливом на орбите.
- Второй запуск: Доставка полезной нагрузки, включающей жилые модули, научное оборудование и системы жизнеобеспечения.
- Третий запуск: Доставка дополнительного топлива для обеспечения перелёта к Марсу, посадки и возвращения на Землю.
Эта схема позволяет минимизировать количество запусков (с шести до трёх) и повысить эффективность миссии. Однако она требует высокой точности при стыковке и заправке на орбите, что является технически сложной задачей. Китай уже имеет опыт орбитальной стыковки: в 2021 году модули станции «Тяньгун» были успешно собраны на орбите, а в 2024 году Китай провёл испытания автоматической дозаправки на низкой околоземной орбите (LEO).
Альтернативный подход: модель Starship с орбитальной дозаправкой
Для сравнения CNSA приводит пример системы Starship от SpaceX, которая также использует орбитальную дозаправку. Starship, состоящая из двух ступеней — Super Heavy (сверхтяжёлый ускоритель) и Starship (собственно космический корабль), способна доставить на низкую марсианскую орбиту 65 тонн полезной нагрузки. Однако для этого требуется шесть запусков:
- Один запуск непосредственно выводит Starship с полезной нагрузкой.
- Пять дополнительных запусков используются для доставки танкеров с топливом, которые заправляют основной корабль на низкой околоземной орбите перед отправкой к Марсу.
SpaceX уже провела успешные испытания орбитальной дозаправки в 2024 году, что делает эту схему реалистичной. Однако для Китая такой подход пока остаётся теоретическим, так как «Чанчжэн-9» всё ещё находится на стадии разработки. По данным Китайской академии технологий космических запусков (CALT), первый полёт «Чанчжэн-9» запланирован на 2030 год, а его полная эксплуатационная мощность (140 тонн на низкую околоземную орбиту) будет достигнута не ранее 2033 года.
Технические вызовы и решения
Основные вызовы для Китая включают:
- Орбитальная сборка: Сборка космического корабля на низкой марсианской орбите требует высокой точности и надёжности. Китай планирует использовать роботизированные манипуляторы, подобные тем, что применялись на станции «Тяньгун», но в условиях марсианской орбиты это будет сложнее из-за большего расстояния и задержек в связи (до 24 минут туда и обратно).
- Дозаправка топливом: Перекачка криогенного топлива (жидкого метана и кислорода) в условиях микрогравитации — ещё одна сложная задача. Китай разрабатывает технологии хранения и перекачки топлива, чтобы минимизировать потери из-за испарения.
- Защита от радиации: Во время перелёта к Марсу (около 6–9 месяцев) астронавты будут подвергаться воздействию космической радиации. Для защиты CNSA планирует использовать водяные экраны (вода эффективно поглощает радиацию) и магнитные поля, создаваемые на борту.
- Посадка и возвращение: Посадка на Марс требует точного расчёта, так как атмосфера планеты слишком тонкая для эффективного аэродинамического торможения, но достаточно плотная, чтобы вызвать нагрев. Для возвращения Китай рассматривает производство топлива на Марсе (In-Situ Resource Utilization, ISRU), как это делает SpaceX, используя местные ресурсы для создания метана и кислорода.
Конкуренция с США и глобальные перспективы
Пилотируемая миссия на Марс — это не только технический, но и политический проект. Китай стремится стать лидером в освоении космоса, конкурируя с США. SpaceX планирует отправить первый экипаж на Марс уже в 2029 году, используя Starship, которая способна доставить до 150 тонн на низкую околоземную орбиту в полностью многоразовом режиме. NASA также работает над программой Artemis, которая включает планы по созданию базы на Луне как промежуточного этапа перед полётом на Марс в 2030-х годах.
Китай, в свою очередь, уже добился значительных успехов: миссия «Тяньвэнь-1» (Tianwen-1) в 2021 году успешно доставила орбитальный аппарат, посадочный модуль и марсоход на Красную планету, а в 2024 году Китай объявил о планах по возврату образцов с Марса к 2031 году. Пилотируемая миссия, если она будет реализована, станет следующим шагом, укрепляющим позиции Китая в глобальной космической гонке.
Вывод
Концепция пилотируемой миссии Китая на Марс демонстрирует амбиции страны в освоении космоса. Для доставки 62,8 тонны полезной нагрузки потребуется либо шесть запусков «Чанчжэн-9» с орбитальной сборкой, либо три запуска с использованием новой системы орбитального трансфера. Оба подхода требуют решения сложных технических задач, таких как дозаправка и защита от радиации. Успех этой миссии может не только укрепить позиции Китая в космической гонке, но и вдохновить на создание технологий, которые помогут решать глобальные проблемы человечества.