БЕЗРАКЕТНЫЙ СТАРТ С МАРСА

© А.В.Багров, В.А.Леонов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2014 г.

Космическую тросовую систему Марс–Фобос или Марс–Деймос, представляющую собой лифт, спущенный к Марсу с поверхности одного из его спутников, можно использовать для поднятия в космос космического аппарата (КА), находящегося на поверхности Марса. Для этого необходимо вычислить траекторию движения подспутниковой точки и поперек её установить на мачтах (возможно, надувных) тросовую петлю, присоединенную к КА. На нижней части лифтового троса устанавливается крюк–захват, который спускается до высоты тросовой петли. В процессе движения спутника Марса крюк пройдет через тросовую петлю и захватит ее, при дальнейшем его движении трос подхватит прицепленный к петле КА и поднимет его в космос.

Скорость движения крюка в подспутниковой точке весьма высока — около 700 м/с, она создает аэродинамическую тягу, что позволит дополнить крюк воздушным змеем. Это даст возможность при приближении крюка к петле удлинять трос так, чтобы змей с крюком двигались относительно поверхности Марса со скоростью, допускающей захват без разрыва троса (как на палубных авианосцах). Горизонтальный старт с поверхности можно дополнить изменением угла атаки воздушного змея, чтобы сразу после захвата скорости хватило и на подъем.

После захвата трос испытает ударное натяжение за опущенный конец. Волна упругого растяжения пойдет по тросу до его верхней точки на Фобосе или Деймосе. При длине троса 10000 км он будет иметь упругость, заведомо исключающую рывки с перегрузками на поднимаемом конце. Форма троса в момент захвата будет иметь крутой и длинный «загиб» вблизи поверхности Марса. Аэродинамический тормоз–балансир на нижнем конце (воздушный змей) может за счет управления углом атаки не только обеспечить отрыв груза от марсианской поверхности, но и обеспечить достаточную подъемную силу на начальном этапе подъема груза с Марса. Сразу же после захвата петли с грузом лифтовый трос должен сокращать свою длину для подъема груза, возникшая нагрузка на «свободном» конце троса вызовет его поперечные колебания, которые можно демпфировать переменной скоростью сокращения его длины.

По аналогии с лунным лифтом подъем груза может происходить с ускорением и набором скорости. Поскольку период обращения Фобоса составляет примерно 8 часов, после подъема груза за пределы атмосферы Марса можно выбрать момент, когда набор скорости обеспечит наиболее благоприятную величину вектора скорости для перелета к Земле. Тем самым лифтовая система позволит обеспечить не только безракетный старт с поверхности Марса, но и выход КА на возвратную траекторию с минимальными затратами топлива.

Обеспечение безракетного старта с поверхности Марса потребует решения задачи прецизионных геодезических измерений координат на Марсе. Для этого необходима точность геодезического прогноза движения подспутниковой точки по поверхности Марса не хуже 10 метров и такая же точность размещения на ее пути захватываемой петли троса.