Podczas gdy kamera rosyjsko-europejskiego statku kosmicznego ExoMars wysłała na Ziemię pierwsze zdjęcie Czerwonej Planety, Stany Zjednoczone pracują nad wysłaniem pełnoprawnej ekspedycji załogowej na Marsa. Dlaczego Amerykanie tego potrzebują, ile taki projekt będzie kosztował i czy Rosja planuje w nim uczestniczyć, to pytania, które wymagają odpowiedzi.
Zadanie załogowego przelotu nad Marsem zostało wyznaczone przez prezydenta Baracka Obamę w 2010 roku. Następnie narysował przed NASA następujący plan działania: do 2025 r. wykonać załogowy lot na asteroidę blisko Ziemi, w połowie lat 30. – na Marsa, po czym nastąpi misja lądowania. Na razie możemy powiedzieć, że NASA jako całość wpisuje się w zaplanowany harmonogram. Jednocześnie agencja planuje nie tylko przelot w pobliżu Czerwonej Planety, ale wizytę na jej naturalnym satelicie Fobos.
Do tej pory agencja zidentyfikowała sześć podstawowych elementów wymaganych do lotu na Marsa, w tym lądowanie. Są to ciężka rakieta nośna SLS, statek kosmiczny Orion, żywy moduł Transheb (do lotu na trasie Ziemia-Mars-Ziemia), lądownik, pomost startowy i system napędu słonecznego (SEP). Według jednego ze wstępnych szacunków na powierzchnię Czerwonej Planety trzeba będzie dostarczyć od 15 do 20 ton ładunku i sprzętu, aby zapewnić pierwsze lądowanie ludzi na jej powierzchni. Jednak przedstawiciele NASA ogłosili liczbę 30 ton lub więcej, biorąc pod uwagę fakt, że waga samego projektowanego etapu startowego wyniesie 18 ton, a waga lądownika co najmniej 20 ton. Do wysłania tych elementów w kosmos wymagane będzie co najmniej 6 startów ciężkiego/superciężkiego przewoźnika SLS o nośności od 70 do 130 ton. Aby zaoszczędzić czas i pieniądze w rozwoju i produkcji tej „ciężkiej ciężarówki”, NASA wykorzystała technologię i sprzęt pozostały z promów, w tym silniki, zbiornik paliwa i „wahadłowy” dopalaczy paliwa stałego.
Elementy marsjańskiego kompleksu gromadzą się w wiązce nie na orbicie okołoziemskiej, ale w punkcie Lagrange'a L-2. Znajduje się półtora miliona kilometrów od Ziemi, za dalszą stroną Księżyca, przy uderzeniu 61500. NASA nazywa L-2 niczym więcej niż „miejscem testowym”, podkreślając tym samym, że nie tylko montaż, ale także testy technologii marsjańskiej będą tam prowadzone.
Media amerykańskie i międzynarodowe wielokrotnie, w tym w odniesieniu do niektórych źródeł w NASA, wspominały o możliwości powrotu Amerykanów na Księżyc w ramach przygotowań do wyprawy marsjańskiej. Jednak to nie jest teraz pytanie. Jak powiedział gazecie VZGLYAD jeden z czołowych amerykańskich ekspertów w dziedzinie polityki kosmicznej, John Logsdon, stworzenie lądownika księżycowego nie jest uwzględnione w planach NASA. Nie jest jednak wykluczone, że o locie na Księżyc zdecyduje się Europejska Agencja Kosmiczna (ESA). A jeśli ESA zbuduje lądownik, Stany Zjednoczone mogą uczestniczyć w europejskim projekcie księżycowym, prawdopodobnie dostarczając SLS do dostarczenia tego modułu do naturalnego satelity Ziemi.
Trzy kroki do Marsa
Najpotężniejsze pojazdy nośne w historii astronautyki
NASA nazwała swój pierwszy krok „wsparciem na Ziemi”. Obejmuje ćwiczenie niezbędnych operacji i gromadzenie wymaganego doświadczenia na niskiej orbicie okołoziemskiej za pomocą ISS. Ponadto w ramach tego kroku agencja opracowuje sposoby i metody wykorzystania improwizowanych zasobów marsjańskich (ISRU) do pozyskiwania paliwa i innych niezbędnych materiałów. Aktywność jest całkiem satysfakcjonująca, biorąc pod uwagę, że 18-tonowy etap startowy będzie wymagał 33 ton paliwa, a NASA zamierza wydobyć je z dwutlenku węgla i wody dostępnej na Czerwonej Planecie.
Drugi krok nazywa się „miejscem testowym”, które, jak już wspomniano, znajduje się w punkcie L-2. Za pomocą automatycznego urządzenia planowane jest przechwycenie pobliskiej asteroidy, która zostanie przeniesiona do tego miejsca, gdzie zostanie zbadana przez załogę statku kosmicznego Orion.
Trzeci krok nazwano „niezależnym od Ziemi”. Mówimy już o bezpośrednim badaniu i rozwoju Czerwonej Planety. Obejmuje życie na Marsie, intensywne wykorzystanie zasobów marsjańskich oraz regularne przesyłanie informacji naukowych na Ziemię za pomocą zaawansowanych systemów komunikacyjnych.
Warto bardziej szczegółowo zastanowić się nad rolą „Oriona”. Pomimo tego, że na zewnątrz przypomina powiększoną wersję klasycznego jednorazowego statku kosmicznego klasy Apollo (czasami Orion jest żartobliwie nazywany „Apollo na sterydach”), nowa „taksówka” dla astronautów NASA będzie wielokrotnego użytku - planuje się użycie statek tego samego zejścia do dziesięciu razy. Jednocześnie „Orion” będzie wyróżniał się zwiększoną „pojemnością pasażerską” i będzie mógł zabrać na pokład do 7 członków załogi.
Ale to nie jest główna cecha Oriona. Według Charlesa Precotta, wiceprezesa Orbital ATK, która opracowuje pięciosegmentowe dopalacze na paliwo stałe dla SLS, statek stanie się częścią międzyplanetarnego kompleksu marsjańskiego. Jego systemy, w tym system podtrzymywania życia (chłodziwo) i ochrona przed promieniowaniem, zostaną zintegrowane z tym kompleksem, aby zwiększyć jego niezawodność.
Statystyki sukcesu startów kosmicznych w różnych krajach
Szacowany zasób „Oriona” to nie mniej niż 1000 dni. Jest przeznaczony do wchodzenia w ziemską atmosferę z większymi prędkościami, na przykład podczas powrotu z L-2 lub Marsa. Ponadto statek stanie się dodatkowym schronieniem dla załogi na wypadek, gdyby coś poszło nie tak. Precott podał przykład Apollo 13, którego załoga po wybuchu butli z tlenem w module dowodzenia podczas lotu na Księżyc uratowała się w dużej mierze dzięki układowi chłodzenia i napędu lądownika księżycowego. Moduł ten, choć nie został zaprojektowany do działania podczas lotu na trasie Ziemia-Księżyc-Ziemia, w krytycznej sytuacji z powodzeniem wykonywał nietypowe dla niego funkcje.
Pierwszy lot testowy Oriona odbył się automatycznie w grudniu 2014 roku, kiedy został wystrzelony z rakiety Delta IV Heavy. Kolejny planowany jest na wrzesień 2018 r., Orion (jeszcze bez załogi) poleci po orbicie okołoksiężycowej już z pomocą lotniskowca SLS, dla którego będzie to, nawiasem mówiąc, pierwszy start. A pierwszy załogowy lot statku kosmicznego – bezpośrednio na Księżyc – zaplanowano na lata 2021-2023.
Obawy i rzeczywistość
Załogi lecące na niskiej orbicie okołoziemskiej są chronione przed promieniowaniem kosmicznym przez ziemskie pole magnetyczne. Astronauci lecący na Księżyc, a w szczególności na Marsa, są pozbawieni tej ochrony. Jednak zdaniem Scientific American, powołując się na dane z łazika Curiosity, niebezpieczeństwo promieniowania z kosmosu nie jest tak duże, by stać się przeszkodą w realizacji ekspedycji marsjańskiej. Tak więc astronauci, którzy spędzą 180 dni, aby dostać się na Marsa, tyle samo na powrót z niego, a także spędzą 500 dni na powierzchni Czerwonej Planety, otrzymają całkowitą dawkę promieniowania w rejonie 1,01 siwerta. Zgodnie ze standardami ESA astronauta podczas wszystkich swoich lotów nie powinien otrzymać więcej niż jednego siwerta. Ta dawka, według lekarzy, zwiększa ryzyko raka o 5%. NASA ma bardziej rygorystyczne standardy: ryzyko zachorowania na raka astronauty przez cały okres jego aktywności zawodowej nie powinno przekraczać 3%. Jednak według Dona Hasslera, jednego z członków zespołu badawczego Curiosity, 5% to „całkowicie akceptowalna liczba”.
Przemawiając na konferencji People to Mars (H2M) w Waszyngtonie w maju tego roku, Scott Hubbard, poprzednio odpowiedzialny za projekty Marsa NASA, a obecnie profesor na Uniwersytecie Stanforda, zacytował naczelnego lekarza NASA Richarda Williamsa, mówiąc, że „obecnie nie ma żadnych zagrożeń dla zdrowia załogi, które uniemożliwiłoby załogową misję na Marsa.” Williams przyznaje, że istnieje pewne zagrożenie dla zdrowia astronautów, ale NASA jest skłonna to zaakceptować, zwłaszcza że agencja stale opracowuje nowe sposoby jego łagodzenia. Na przykład NASA prowadzi obecnie eksperymenty z materiałem wykonanym z uwodornionych nanorurek azotku boru (BNNT), który wykazuje bardzo obiecujące właściwości antyradiacyjne.
Jednak według Andy'ego Weiera, autora książki „Marsjanin”, na podstawie której powstał film o tym samym tytule, jego bohater z pewnością zachoruje na raka podczas pobytu na powierzchni Czerwonej Planety. Kto jest bliższy prawdy - naukowcy czy pisarz science fiction, czas pokaże.
Kiedy, za ile i z kim
NASA przestrzega obecnie następującego harmonogramu załogowej eksploracji i eksploracji Marsa. Na lata 2021-2025 zaplanowano co najmniej pięć misji załogowych w przestrzeń księżycową, w tym „przechwytywanie” i badanie asteroidy. Oczekuje się, że w 2033 astronauci dotrą do Fobosa, a w 2039 po raz pierwszy staną na powierzchni Marsa. Druga ekspedycja wyląduje na Marsie w 2043 roku.
Aby wesprzeć załogowy „atak” Czerwonej Planety w latach 2018-2046, trzeba będzie wystrzelić co najmniej 41 lotniskowców typu SLS. Niewykluczone, że do tego trzeba będzie dodać starty już eksploatowanych lotniskowców typu Delta-4 i Atlas-5 (o ile ten ostatni otrzyma silniki amerykańskie zamiast rosyjskich i będzie nadal eksploatowany). Posłużą one głównie do wystrzeliwania na Marsa i Marsa automatycznych pojazdów, którym zostanie powierzona funkcja „górników” informacji naukowej pomagających ekspedycjom załogowym.
Oczywiście liczba lotniskowców i ich typy mogą się różnić w zależności od zmian wprowadzonych w konfiguracji marsjańskich misji załogowych. Istnieje opcja, w której wymagane są tylko 32 lotniskowce typu SLS (nie licząc pięciu w przypadku wspomnianych ekspedycji okrężnych): dziesięć do obsługi misji załogowej na Fobosa, dwanaście do pierwszego lądowania astronautów na Marsie i kolejne dziesięć do drugiego.
Pytanie brzmi: ile to wszystko będzie kosztować i czy Stany Zjednoczone same „pociągną” takie wydatki? Wysłanie astronautów na Marsa będzie kosztować tylko ułamek tego, co wydano na rozwój i produkcję myśliwca F-35 szóstej generacji, według grupy ekspertów z NASA, a także przedstawicieli przemysłu i środowiska akademickiego w Stanach Zjednoczonych. zarządzania USA, docelowo program F-35 może kosztować bilion dolarów) i nie przekroczy 100 miliardów dolarów. To tyle, ile Stany Zjednoczone do tej pory wydały na program ISS. Do 2024 roku lot stacji zostanie zakończony, a NASA nie będzie już wydawać na swoją działalność blisko 4 miliardów dolarów rocznie. Tym samym w ciągu dziesięciu lat dzielących koniec orbitowania stacji wokół Ziemi i początek misji na Fobosa, kwota zaoszczędzonych środków wyniesie około 40 miliardów dolarów, a Stany Zjednoczone będą musiały znaleźć dodatkowe 60 dolarów. miliardów na realizację swoich marsjańskich planów.
Mówiąc o koszcie misji na Marsa, eksperci podkreślają, że można go jeszcze bardziej obniżyć, jeśli w projekt zaangażują się międzynarodowi uczestnicy. Oczywiste pytanie brzmi: czy jest wśród nich Rosja, która jest obecnie jednym z największych partnerów Stanów Zjednoczonych w dziedzinie kosmosu i ma poważny potencjał kosmiczny (zwłaszcza w zakresie lotów załogowych)? Ale jeśli Stany Zjednoczone mają takie plany wobec Rosji, są one na razie utrzymywane w tajemnicy.
Pod koniec maja tego roku gazeta Space News przedstawiła poglądy szefa NASA Charlesa Boldena na temat przyszłości współpracy międzynarodowej w kosmosie. Mówił o znaczeniu interakcji poza atmosferą z Europą, Japonią i Chinami. Jeśli chodzi o ChRL, Bolden wspomniał, że zamierza odwiedzić ją pod koniec lata, podkreślając, że prędzej czy później Stany Zjednoczone i Chiny na pewno zaczną ściśle współpracować w dziedzinie kosmosu. Lista potencjalnych partnerów kosmicznych obejmuje nawet takie kraje jak Izrael, Jordania i Zjednoczone Emiraty Arabskie. Ale Bolden nie powiedział ani słowa o Rosji. Może po prostu nie było ku temu powodu, ale możliwe jest inne wytłumaczenie: gwałtowne pogorszenie stosunków między Moskwą a Waszyngtonem, a także brak rosyjskiej technologii i technologii dla głębokiego kosmosu (aby uzyskać do nich dostęp, Stany Zjednoczone mogłyby ustawić poza ogólnymi różnicami politycznymi) nie przyczyniają się do zainteresowania Ameryki kontynuacją partnerstwa z naszym krajem po zakończeniu lotu ISS.
Pozostaje dodać, że oprócz amerykańskiego stanowego programu Mars istnieje również prywatny, który SpaceX zamierza wdrożyć. Szef tej firmy, Elon Musk, ogłosił plany wylądowania statku Dragon na powierzchni Czerwonej Planety w 2018 roku i wysłania tam ludzi w 2026 roku.
Przemawiając na konferencji People to Mars i mówiąc o tym, dlaczego Ameryka dąży do Czerwonej Planety, Charles Precott powiedział: „Skoki w kosmos zdarzają się tylko wtedy, gdy stoją za nimi strategiczne interesy kraju. Jedziemy na Marsa, ponieważ chcemy pokazać światu naszą zdolność do robienia czegoś, czego nikt wcześniej nie robił, zademonstrować nasze przywództwo w kosmosie i zagwarantować nam dostęp do globalnego rynku kosmicznego, który osiąga 330 miliardów dolarów rocznych przychodów.” Jak widać, wyjaśnienie jest dość proste. I mimowolnie pojawia się pytanie: czy Rosja naprawdę nie ma tak strategicznych interesów, które można zrealizować przy pomocy projektu kosztującego dwie olimpiady w Soczi?
