ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ОПЫТ КАК ОСНОВА ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ И ИНФРАСТРУКТУРЫ ВКД НА ПОВЕРХНОСТИ МАРСА

© С.А.Морозов, О.С.Цыганков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2009 г.

После почти четырех с половиной десятилетий, прошедших со дня первого выхода человека в открытый космос, можно констатировать, что в отношении эффективности действий экипажа вне гермоотсеков положение в космонавтике в достаточной степени стабилизировалось. (см. Цыганков О. С., Александров А. П., Абрамов И. П., Корзун В. Г. 40 лет в открытом космосе. Организация и научно-техническое обеспечение внекорабельной деятельности. Ж. «Полёт», апрель 2005 г.). Подтверждена концепция системного подхода к внекорабельной деятельности (ВКД), принятая в начальный период становления этого вида трудовой деятельности космонавтов, сформировалась отечественная школа ВКД. За исторически короткий период ВКД из экспериментальной фазы перешла в фазу регулярного практического применения, стала инженерной реальностью современного этапа освоения космоса. В практику эксплуатации орбитальных станций внедрены регулярные операции по дооснащению, сборке, монтажу, техническому обслуживанию и ремонту оборудования в открытом космосе, которые стали неотъемлемой частью программ полета орбитальных станций и позволили выйти на принципиально новые позиции по срокам их активного существования и диапазону научного и технического потенциала.

Начало третьего тысячелетия отмечено актуализацией интереса мирового сообщества к экспедиции на Марс. Этот обостренный интерес не ограничивается приборными исследованиями Марса с помощью беспилотных аппаратов, а воплощается в разработке концепций и аванпроектов пилотируемой экспедиции, а также в проведение наземных экспериментальных работ. Исследование и разработки в интересах пилотируемой экспедиции на Марс уже начаты и станут очередным этапом в развитии ВКД. Накопленный опыт орбитальной ВКД является достаточным основанием для осуществления ВКД в межпланетном полете или в полете по ареоцентрической орбите.

ВКД на поверхности Марса – новая сфера деятельности человека в космическом пространстве. Возникает естественный вопрос: в какой мере опыт орбитальной ВКД, существующие методы и средства наземной отработки могут быть использованы для обеспечения ВКД на поверхности Марса. Практикуемая методология позволяет выполнить декомпозицию и синтез системы деятельности человека непосредственно на поверхности Марса при пополнении базы данных результатами исследований, обусловленных отличительными особенностями марсианской природы. Опережающие исследования работоспособности человека в защитном снаряжении на поверхности Марса являются необходимым условием проектирования пилотируемой экспедиции. Задачи исследований могут быть выявлены, во-первых, из сравнения физических условий среды в орбитальном геоцентрическом полете и на поверхности Марса, и, во-вторых, путем анализа методов и средств противостояния вредному воздействию и влиянию факторов каждой среды на систему ВКД, т. е. на инфраструктуру и трудовую деятельность космонавта.

Человек. Удовлетворительная адаптация к условиям орбитального полета достигается в среднем за 2 недели. Для реадаптации требуются обычно более длительные сроки, в зависимости от времени пребывания в невесомости. После десантирования на Марс со сроком пребывания на поверхности от 10 до 30 дней, времени на длительную адаптацию к 0,38g не планируется. Предстоит исследовать возможное состояние и прогнозировать работоспособность космонавтов после перелета Земля-Марс и посадки на поверхность Марса. Необходима прогностическая оценка ортостатической устойчивости, а также поддержания и сохранения вертикальной позы и устойчивости на грунте в условиях микрорельефа.

Взлетно-посадочный комплекс (ВПМ). Процедура шлюзования (прямого и обратного) длится по времени около 2-х часов. Если при ВКД на Марсе рабочий сеанс на поверхности планируется продолжительностью 6 часов, то 25-30% времени будет расходоваться непродуктивно, что для марсианской экспедиции неприемлемо. Исследуется задача выхода из ВПМ без шлюзового отсека, используя инновационную конструктивную схему скафандра «стыковка спиной». Исследуются задачи пылезащиты стыковочных интерфейсов.

Скафандр. В гравитационных условиях Марса (сила тяжести на Марсе в 2,5 раза превосходит силу тяжести на Луне), не говоря уже о «невесомости», важнейшей задачей является минимизация массы защитного снаряжения при сохранении или пополнении запасов расходуемых материалов в течение 6 часов работы. Учитывая появляющуюся функциональную загрузку ног, формируются или повышаются требования к подвижности голеностопных и коленных суставов, а также в поясничной области. Подлежит исследованию способность человека противостоять ветровым нагрузкам, характерным для Марса, при скорости ветра до 30 м/сек и более. Необходима разработка методов и средств защиты, очистки элементов скафандра от запыления и абразивного износа.

Инструменты и оборудование. По сравнению с инструментами, используемыми на орбитальных станциях, следует стремиться к минимизации их массы, увеличению прочностных характеристик частей, контактирующих с грунтом, а также к технико-эргономической адаптации геологических, геодезических, астрономических приборов и аппаратуры к скафандру и функциональным возможностям космонавта.

В докладе детализированы поставленные задачи и намечены пути их аналитического и экспериментального решения.