Проект атомного межпланетного корабля группы Константина Петровича Феоктистова
Один из ведущих специалистов космической отрасли своего времени Константин Петрович Феоктистов участвовал во многих проектах, в том числе и вместе с Михаилом Клавдиевичем Тихонравовым разрабатывал межпланетную тематику. Проект Константина Петровича Феоктистова был еще более амбициозным, отличался еще большим размахом и сложностью решаемых задач. Он подразумевал сложную многопусковую схему со сборкой ТМК на околоземной орбите и последующим его разгоном к Марсу. Предусматривалась сборка методом автоматической стыковки на околоземной орбите из отдельных блоков и модулей межпланетного космического корабля гигантских размеров. Экспедиция в составе 6 человек была рассчитана на 4 года, при этом около 2 лет планировалось посвятить непосредственному изучению планеты (на ее поверхности и с орбиты спутника). Прежде чем осуществить экспедицию, должен был состояться испытательный полет корабля, во время которого предполагалось облететь Марс и исследовать его с пролетной траектории. Старт был запланирован на 8 июня 1971 года.
По плану двигатели корабля получали энергию от ядерной энергетической установки. Отталкиваясь от заданной траектории полёта с возвращением в район Земли, продолжительность полёта по которой превышает год, большое внимание авторов было сосредоточено на разработке систем жизнеобеспечения экипажа корабля. Прорабатывались вопросы регенерации кислорода, моделирования замкнутой экологической системы Земли, запаса пищи, психологических вопросов длительного пребывания экипажа в замкнутом пространстве корабля, защиты экипажа от солнечных вспышек и галактического фонового излучения и другие.
Согласно первому варианту ТМК должен был состоять из пяти модулей, сборка которых осуществлялась на орбите Земли.
В состав корабля входили:
- кабина космического корабля
- аппарат для полёта в марсианской атмосфере
- два посадочных модуля (один резервный)
- двигательный отсек.
Проект был разработан в расчете на использование компактного ядерного реактора мощностью 7Мвт с безмашинным способом преобразования тепловой энергии (с помощью термоионных устройств или полупроводниковых термопар), который должен был обеспечивать энергией электрические ракетные двигатели (ЭРД) с удельным импульсом 100 000 м\с. Этот вариант ТМК, помимо силовой установки, включал удлиненный конический бак с рабочим телом для ДУ и огромный радиатор-испаритель в форме длинного цилиндра.
Защита экипажа от радиации обеспечивалась экраном, расположенным непосредственно за реактором, а для защиты жилых помещений от инфракрасного излучения радиатора использовался тепловой экран. За ним помещалось радиационное убежище с биозащитой.
Другие блоки корабля включали рабочий и жилой отсеки со спускаемым аппаратом. Относительно большие запасы по массе позволяли разместить на ТМК требуемое количество приборов и систем. Полная продолжительность экспедиции составляла три года, из которых общее время работы ЭРД – около года.
Данный вариант корабля получил обозначение ТМК-Э. Параметры его конструкции были, можно сказать, выдающимися:
- длина – 175 метров
- максимальный диаметр – 6 метров
- полная масса – 150 тонн.
Конечно, конструкция корабля исключала одноразовый запуск его с Земли, поэтому сборка ТМК-Э должна была проводится на орбите.
В экипаж корабля входило 6 человек, трое из которых должны были высадиться на поверхность Марса.
Это должна была быть настоящая многозадачная экспедиция, для чего был разработан целый марсианский комплекс, состоявший из 5 отдельных аппаратов сегментно-конической формы:
- кабина экипажа
- манипулятор и буровая установка
- платформа с конвертопланом для разведывательным полётов
- две платформы с возвращаемыми на орбиту модулями
- платформа с ядерной установкой.
Корабль собирался на околоземной орбите из отдельных модулей, выводимых тяжелой ракетой-носителем, и затем стартовал в сторону Марса с экипажем из шести человек, трое из которых вместе с оборудованием совершали посадку на поверхность красной планеты.
После посадки на Марсе исследовательский комплекс формировался в «марсианский поезд» на крупногабаритных колесных шасси, подобный «лунному поезду», разработанному в бюро Владимира Бармина. «Марсианский поезд» состоял из пяти платформ: платформы с кабиной экипажа, манипулятором и буровой установкой, платформы с конвертопланом для разведочных полетов над красной планетой, двух платформ с ракетами (одна запасная) для возвращения экипажа с поверхности Марса на корабль, находящийся на околомарсианской орбите, и платформы с силовой ядерной энергоустановкой.
В течение одного года поезд должен был пройти по поверхности Марса от южного полюса до северного, провести исследования его поверхности и атмосферы и передать информацию на корабль, обращающийся по околомарсианской орбите, откуда она ретранслировалась на Землю.
После окончания работ на поверхности Марса экипаж с образцами грунта и другими результатами исследований возвращался на корабль, находящийся на околомарсианской орбите, а затем стартовал к Земле.
В связи с большой продолжительностью экспедиции, составившей примерно 18 месяцев, разработчики уделили много времени проработке систем жизнеобеспечения. При установленной стартовой массе запасов еды и кислорода не хватило бы на такой длительный срок, поэтому пришлось прорабатывать систему с замкнутым циклом.
Для этого была использована экологическая система Земли в упрощенном виде, где для генерации кислорода из выдыхаемого космонавтами углекислого газа было решено использовать контейнеры с водорослями хлорелла. Для пополнения пищевого рациона предполагалось использовать гидропонные оранжереи, на которых планировалось выращивать овощи – это позволило бы сократить массу продуктов взятых с Земли примерно на 20-50%. Свет к оранжереям должен был поступать через крупногабаритные наружные солнечные концентраторы.
Для проверки заложенных идей специалистами ОКБ-1, в сотрудничестве с Институтом медико-биологических проблем, были проведены многочисленные эксперименты со скафандрами, системами спасения экипажа и его жизнеобеспечения. Также был построен аналог жилого отсека ТМК-Э, в котором три испытателя провели год.
Однако, реализовать столь масштабный и амбициозный проект Феоктистову и Тихонравову не представлялось возможным из-за технической сложности и отсутствия необходимых технологий. К тому же, с 1965 года более приоритетной стала высадка на Луну с использование ракет Н1-Л3, поэтому разработка ТМК-Э продвигалась очень медленно, а через несколько лет и вовсе была остановлена.
Тем не менее, в процессе разработки проекта ТМК-Э первого варианта были сформулированы проблемы, которые необходимо было решить при конструировании корабля для дальних перелетов.
Такой корабль должен :
- Минимизировать нарушения в работе организмов пилотов, связанные с длительным пребыванием в невесомости;
- Обеспечивать защиту от радиация в периоды солнечных вспышек;
- Обладать системами жизнеобеспечения, обеспечивающими здоровую среду для жизни и деятельности пилотов;
- Решать психологические проблемы, возникающие при длительном пребывании в замкнутом объеме;
И т.д.
В связи с этим выявилась целесообразность создания на Земле экспериментального комплекса, и он был в значительной степени реализован. Позже, закрытие работ по одному из ключевых элементов ТМК — ракете H1 привело к быстрому свёртыванию программы.