Как долететь до Марса — технологии и этапы экспедиции 🔵

Сами мысли о межпланетных перелетах, о путешествиях в межзвездном пространстве сравнительно недавно были больше похожи на научную фантастику. Из смелой мечты, полеты к другим планетам превратились в явь, со временем осуществилась высадка человека на спутник Земли. Как должен проходить космический полет на Марс, читайте далее в нашей статье.

Содержание

Марсианский корабль

В идеале, если наплевать на финансовую сторону, к Марсу требуется отправить два корабля. Второй должен быть резервным на случай возникновения непредвиденной или аварийной ситуации. Корабль-дублер в случае опасности примет на борт космонавтов. Эффективность экспедиции, а не одиночного путешествия подтверждена многолетним опытным путем. А результаты научных исследований будут в выигрыше: в путешествии сможет принять участие больше специалистов, которые в большем объеме проведут свои исследования.

Космический корабль, направляющийся к Марсу должен обладать следующими параметрами:

В нижней части должен располагаться атомный ракетный двигатель и запас жидкого водорода (рабочего тела);
Далее будет располагаться агрегатный отсек с научно-техническим оборудованием и каюты для проживания и работы экипажа;
Физическую связь между кораблями может осуществлять специальный трехместный модуль;
Рядом с жилыми помещениями должна быть расположена оранжерея с растительностью;
В завершении следует посадочно-взлетный аппарат.

Защитой от излучения ядерного двигателя может служить массивный экран из металла.

Путь до Марса

Ядерный несущий двигатель включается при запуске корабля, благодаря которому достигается третья космическая скорость;
По достижении расчетной скорости, атомный двигатель отключается;
Далее корабль следует с выключенным двигателем;
При приближении к орбите Марса происходит запуск ядерного двигателя, происходит торможение и выход корабля на круговую орбиту Марса;
На планету отправляется специальный марсианский аппарат, в котором есть все необходимое для экипажа на 12 суток;
Закончив свою миссию, экспедиция взлетает на посадочном модуле, осуществляет стыковку с орбитальным кораблем, и все происходит в обратном порядке.

По прибытии на орбиту Земли, экипаж на том же посадочном модуле возвращается домой. Марсианский корабль может находится на орбите до следующего марсианского перелета.

Защита от радиации в полете

Самая большая проблема при длительном путешествии на Марс — это воздействие радиации на человека. В настоящее время еще не придумано более действенной защиты, чем физическая. Однако ее огромным недостатком является вес. По самым скромным подсчетам, масса подобного убежища для трех человек достигает нескольких тонн.

Сегодня учеными проводятся исследования и разработки в области создания особого экрана вокруг корабля из специального материала с положительным зарядом. Однако в этом случае она будет бессильной от электронов, имеющих отрицательный заряд. Это можно исправить добавив дополнительную оболочку с отрицательным зарядом.

Жизнь и здоровье экипажа может защищать не только электростатическое, но и магнитное поле. На примере магнитного поля Земли. Активная защита космического корабля с помощью статического или магнитного полей принципиально возможна, но ее осуществление связано с большими техническими трудностями, которые, вероятно, со временем можно будет решить.

Баллистические окна и траектория Гомана

Полет к Красной планете невозможен в любой произвольный день из-за законов небесной механики. Инженеры жестко привязаны к «пусковым окнам», которые открываются раз в 26 месяцев, когда взаимное расположение планет позволяет минимизировать затраты топлива. Станет ли экспедиция использовать классическую гомановскую траекторию или выберет более быстрые сценарии с высоким расходом дельта-V? Ответ зависит от итоговой мощности ядерной установки, способной сократить транзит с утомительных девяти до рекордных трех-четырех месяцев.

Короткий транзитный перелет — это не просто вопрос комфорта, а способ радикально снизить дозу полученной радиации. Чем меньше времени корабль находится в глубоком космосе, тем ниже риски деградации когнитивных функций мозга у экипажа. Хватит ли у нас ресурсов для поддержания высокой тяги на всем участке пути? Современные расчеты показывают, что именно ядерные тепловые двигатели (NTP) делают такие броски реальностью.

Регенерация ресурсов в замкнутом цикле

Как выжить в «консервной банке» сотни суток без поставок провизии и воды с Земли? Ключевым фактором становится ECLSS — система жизнеобеспечения с замкнутым циклом, где вода и кислород восстанавливаются практически на 100%. Оранжереи на борту, упомянутые ранее, выполняют не только аграрную функцию, но и служат для психологической реабилитации в условиях жесткой сенсорной депривации.

Реактор Сабатье для синтеза метана и воды из компонентов марсианской атмосферы;
Системы электролиза для бесперебойного получения дыхательного кислорода;
Многоступенчатая фильтрация технического конденсата до состояния питьевой воды.

Специфика десантирования в разреженной атмосфере

Марсианская атмосфера — это инженерная ловушка: она слишком плотная, чтобы ее игнорировать, и слишком тонкая для эффективного парашютного торможения тяжелых пилотируемых модулей.

Для мягкой посадки многотонного корабля потребуется технология сверхзвуковой ретрореактивной тяги. Двигатели должны включиться на огромной скорости, чтобы погасить инерцию в слоях, где аэродинамические щиты уже теряют эффективность. Сможем ли мы обеспечить ювелирную точность приземления в заданном квадрате, где уже дожидаются грузовые модули с топливом? Без автоматизированных систем лидарного сканирования рельефа в реальном времени такая задача остается за гранью возможного.