ОБ ОДНОПУСКОВОЙ СХЕМЕ ЭКСПЕДИЦИИ НА МАРС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДВУХКОНТУРНЫХ ЖРД

© С.В.Миронов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Симпозиум
2004 г.

Технические трудности экспедиции на Марс представляются существенно большими трудностей экспедиции на Луну.

Автор полагает, что предлагаемая им схема экспедиции вполне реальна, а стоимость ее не сильно превысит стоимость проекта « Apollo».

Сначала о двухконтурном ЖРД (ДвЖРД). В обычных ЖРД чистые компоненты топлива поступают на вход двигательной установки (ДУ) в жидком виде с практически нулевой начальной энтальпией. В ДвЖРД компоненты кислородно-водородного топлива (КВТ) поступают в камеру сгорания (КС) нагретыми до 1200К за счет сгорания в стехиометрическом соотношении части КВТ (до 0,3 от поданного в КС КВТ), которое потом конденсируется в воду за счет теплообмена с криогенным КВТ. Вода остается на борту и постепенно в ходе полета электролизуется на кислород и водород, ожижается и потом повторно используется в ДУ. При этом удельный импульс составляет 5500…5600 м/с.

Согласно данным Н. И. Губанова («Триумф и трагедия «Энергии») на основе отработанных элементов РН «Энергии» возможно создание тяжелого носителя с массой выводимого полезного груза (ПГ) около 205 тонн.

Тогда марсианскую экспедицию можно представить следующим образом. Вторая ступень тяжелой РН не доходит до круговой скорости 870 м/с. Масса марсианского КК – около 276 т. Включаются ДвЖРД КК, разгоняя его до круговой скорости. На орбите масса КК около 236 т. Происходит перестыковка возвращаемого аппарата (ВА) с экипажем внутрь орбитального отсека (ОО), таким образом обеспечивая экипаж радиационной защитой, запасами еды, воды и сменного белья. Затем — перестыковка десантного аппарата (ДА), развертывание его посадочного щита. Включаются ДвЖРД, и КК с массой около 122 т уходит к Марсу с пустым кислородным баком и полным водяным. КК разворачивается к Солнцу посадочным щитом ДА, облицованным солнечными батареями (СБ), что обеспечивает температуру стенок топливного отсека (ТО) 20…25К. Разворачиваются дополнительные СБ (ДСБ), и за 260 суток перелета и мощности ДСБ около 20 кВт вырабатывается достаточное количество топлива для перехода с пролетной на высокоэллиптическую околомарсианскую орбиту. За 480 суток на этой орбите достаточное для обратного пути топливо полностью регенерируется, ДСБ убираются в ниши ОО. Торможение в атмосфере Марса, использующее посадочный щит ДА, осуществляется постепенно, дней за десять. После выхода КК на круговую околомарсианскую орбиту раскрываются ДСБ, часть экипажа — два человека — переходят в ДА массой около 34 т и осуществляют посадку. После стыковки взлетной ступени ДА с ОО экспедиционеры переходят в ОО, ДА сбрасывается и включаются ЖРД возврата. С пустыми баками и развернутыми ДСБ орбитальная часть КК массой 40 т, включающая ВА, ОО, ДУ и ТО, идет к Земле, происходит расстыковка, и ВА садится вблизи берегов Таити.

Разумеется, подготовка экспедиции на Марс потребует как минимум трехлетнего полета с экипажем по высокому эллипсу вблизи Земли и экспедиции к Марсу с автоматической посадкой, взлетом и стыковкой ДА. Это потребует, с учетом длительности цикла солнечной активности и влияния галактического космического излучения, около 20…30 лет.

Вообще говоря, автор считает экспедицию на Марс достаточно бесполезным мероприятием, поскольку к тому времени, когда она сможет состояться, цены на нефть, отражающие состояние природных запасов углеводородного топлива, обрушат многие экономики мира и интерес к этой затее, скорее всего, у народов пропадет.

Другое дело — освоение Луны с целью создания экологически безопасной солнечно-космической энергетики. Вот тут ДвЖРД, которые, возможно, будут разрабатываться для марсианского проекта, могут оказаться незаменимыми для трассы Земля-Луна-Земля, поскольку только они позволят доставлять на Луну около тысячи тонн грузов в год, не разрушая при этом озоносферу Земли.