Полет в небытие

   Марсианский ракетный поезд может быть снабжен маршевой двигательной установкой для разгона до второй космической скорости традиционного вида, например кислородно-водородной или кислородно-керосиновой. Однако химические двигатели, обладая большой тягой, требуют достаточно больших замесов топлива. По некоторым расчетам, масса марсианского поезда с экипажем может достичь двух тысяч тонн. Потребуется много пусков ракет-носителей для "выноса" фрагментов космической ракеты на околоземную пбиту и последующей их сборки. При применении аэродинамического торможения спускаемого аппарата на Марс масса ракетного поезда может быть уменьшена более чем в два раза.

   При применении двигателей малой тяги, основанных на энергетических установках, вырабатывающих электроэнергию, нагревающую рабочее тело, например ксенон, до температуры порядка 800╟С, и истечении с большой скоростью, ракетный поезд может стать легче - до 500 т на околоземной орбите. Выигрыш в массе получается за счет высокой удельной тяги такого двигателя. Источником электроэнергии могут быть солнечные батареи или атомные реакторы. Двигатели малой тяги работают непрерывно в процессе полета, монотонно прибавляя скорость движения поезда.

   Предпочтение отдается варианту, основанному на использовании для межпланетного перелета самого экономичного типа двигателя, существующего в природе, - электрореактивного. Электричество для него дадут солнечные батареи.

   Марсианский корабль состоит из трех основных частей: жилого блока, аппарата для посадки на поверхность и солнечного буксира.

   Предполагается, что первоначальная масса комплекса составит 350 т, в том числе: жилого блока - 80 т, посадочного аппарата - 60 т, аппарата возвращения на Землю - 10 т. Солнечный буксир, на котором будут крепиться две панели солнечных батарей (каждая размером 200х200 м) будет иметь массу 40 т, и еще 160 т топлива. Экипаж из четырех человек будет находиться на поверхности Марса 7 суток, а общая продолжительность экспедиции составит 720 суток.

   Уже сделано много пригодного для подготовки к первому межпланетному полету:

   создана ракета "Энергия", способная вывести на околоземную орбиту часть марсианского корабля, отработана автоматическая система стыковки для его сборки, приобретен серьезный опыт по длительному пребыванию в космосе. Нет особых проблем с созданием жилого блока корабля: опыт по созданию орбитальных станций и их систем в этом смысле очень важен. Достигнуты заметные успехи в создании электрореактивных двигателей: уже сегодня их характеристики приемлемы для марсианского корабля.

   На орбитальных станциях проводится большая работа по отработке разворачиваемых форменных конструкций, которые будут использованы для пленочных солнечных батарей корабля.

   В конечном счете, потребные энергетические затраты для перелета от Земли к планетам существенно увеличиваются с удалением орбиты планеты назначения от центра Земли. Стремление уменьшить энергетические затраты или время полета привело к использованию пролетов мимо других планет с целью направленного изменения гелиоцентрической скорости движения за счет воздействия пролетаемой планеты на космический корабль. Это называется пертурбационным маневром. Можно осуществить полет Земля-Венера-Меркурий с энергетическими затратами, близкими по значению к тем, которые необходимы только для полета к Венере. В то же время, непосредственный полет к Меркурию потребует затрат на приращение скорости примерно в три раза больше, чем для полета к Венере.

   В принципе реализация полета на Марс не зависит от дат осуществления экспедиции, а зависит только от скорости, потребной для старта с околоземной орбиты. Однако, если принимать во внимание только энергетические затраты, то оптимальными оказываются "сезонные" даты противостояний. Сокращение времени экспедиции очень существенно для полета космического аппарата с экипажем на борту. Необходимые энергетические затраты для таких "ускоренных" вариантов полета больше, чем для вариантов, близких к гомановским перелетам (без учета гравитационных полей планет).

   По мере увеличения стартовой скорости продолжительность экспедиции на Марс будет, конечно, вначале уменьшаться, но не в такой степени, как мы этого желали бы. Если увеличить скорость до 15 км/с, время полета сократится с 259 суток до 79,1 суток, но ожидание на Марсе симметрической траектории не только не сократится, но даже станет более продолжительным: с 454 суток увеличится до 775,5 суток. В результате общий выигрыш по времени окажется очень незначительным.

   При увеличении стартовой скорости до 15,8 км/с нас ожидает сюрприз: в этом случае полет может происходить по такой траектории, благодаря которой время вынужденного ожидания на Марсе окажется равным нулю. При этом, космический корабль вынужден будет сразу возвращаться на Землю, а продолжительность всей экспедиции сократилась бы до 149,8 суток - вместо 2 лет и 8 месяцев. Правда, пока все это в теории.