НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ КОНЦЕПЦИИ ПИЛОТИРУЕМОГО ПОЛЕТА НА МАРС

© А.А.Митина
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы профессиональной деятельности космонавтов"
2008 г.

В период 1903—1914 гг. появились первые публикации К.Э. Циолковского, И. И. Рюмина, Я. И. Перельмана, посвященных проблемам межпланетных перелетов человека. В 1923 г. Ф. А. Цандер завершил работу над проектом и подготовил рукопись «Описание межпланетного корабля системы Ф. А. Цандера».

Изучение Марса в последнее время стало одним из основных направлений космических исследований, которое вызывает повышенный интерес, как ученых, так и широкой общественности.

Создание пилотируемого комплекса для полета на Марс потребует практической реализации многих новейших технологий в неразрывном их сочетании в сложнейшем космическом объекте. Это откроет одновременно пути использования этих технологий в интересах общества.

Полет человека к Марсу приобретает вполне реальные очертания и большую роль в подготовке такого полета играют орбитальные станции. На них могут быть реализованы мероприятия по увеличению ресурса работы технических средств, решены вопросы ремонтопригодности, осуществления деятельности в открытом космосе. На орбитальных станциях будут продолжены работы по все более длительному пребыванию человека в невесомости, будут отрабатываться технологии, системы и агрегаты будущих межпланетных комплексов.

Подробные сведения об условиях на Марсе, полученные в последнее время, в целом представляют научную базу для проектирования пилотируемой экспедиции на Марс. А участие космонавтов в будущих научных исследованиях представляет уникальные возможности для гибкости в принятии решений недоступной автоматам. Такое участие человека в экспедиции на Марс, в свою очередь, требует значительного повышения уровня подготовленности космонавта к выполнению полетного задания.

Для организации экспедиции на Марс необходимо решить большое количество проблем, но основной проблемой является обеспечение высокой безопасности экипажа на всех участках полета на Марс и благополучного его возвращения после экспедиции.

Другой неотъемлемой, а во многом и первоочередной частью разработки любого космического проекта, связанного с полетом, является баллистические расчеты и исследования. Именно баллистические расчеты и основанный на них проектно-баллистический анализ позволяют дать ответы на следующие важнейшие вопросы:

– может ли быть принципиально реализован разрабатываемый космический проект при заданных требованиях и ограничениях с точки зрения законов небесной механики и космической баллистики;

– каким образом (по каким траекториям, схемам, с помощью каких движителей) может совершиться полет космического аппарата, чтобы обеспечить выполнение целевой программы проекта;

– каковы будут основные характеристики выбираемой баллистической схемы полета, и какова цена реализации данной схемы, в том числе, по временным и массово-энергетическим критериям.

Проектно-баллистические построения и исследования схем марсианской пилотируемой экспедиции выполнялись для двух основных концептуальных вариантов однокарабельной экспедиции на Марс:

– без проведения высадки экипажа на поверхность Марса (сокращенная программа экспедиции);

– с возможностью проведения орбитально-десантных операций с помощью взлетно-посадочного комплекса (полная программа экспедиции).

При этом схема экспедиции состояла из следующих фаз:

– старт межпланетного экспедиционного комплекса с околоземной монтажной орбиты (средняя высота полета 450 км, наклонение орбиты 51,6) и разгон его до гиперболической скорости отлета от Земли;

– межпланетный перелет по маршруту Земля—Марс;

– подлет к Марсу и выход корабля на рабочую орбиту искусственного спутника Марса (околокруговая орбита со средней высотой 400—500 км, наклонением 30 или эллиптическая орбита с минимальной высотой 500 км и максимальной 18000 км, наклонением 30);

– полет по орбите искусственного спутника Марса в течение не менее 30 суток и выполнение запланированной программы исследования Марса, включая орбитально-десантные операции (для второго концептуального варианта экспедиции);

– старт с орбиты искусственного спутника Марса и переход на траекторию полета к Земле;

– перелет по возвратной межпланетной траектории Марс—Земля;

– подлет к Земле и завершение полета межпланетного экспедиционного комплекса.

По оценке наиболее выгодных сроков (по энергетическим критериям) было определено, что ближайшее наилучшее стартовое окно для полета пилотируемого корабля к Марсу будет весной 2018 года.

Построение и анализ баллистических схем пилотируемой экспедиции проводились с использованием методических подходов и программно-методических средств проектной баллистики, разработанных специалистами ЦУП ЦНИИмаш.

Исследование Марса — трудная задача, решение которой в той или иной степени будут участвовать все страны, обладающие передовыми технологиями. В России накоплен огромный интеллектуальный и технологический потенциал для организации и подготовки пилотируемых полетов к Марсу.

 
 

Ссылки партнёров