August 10th, 2012

Гроза

АКТУАЛЬНЫЙ КОММЕНТАРИЙ: МАРСИАНСКИЙ ПРОРЫВ "CURIOSITY"



Итак, главное космическое событие года состоялось. Планетоход «Curiosity» (Mars Science Laboratory) успешно высадился на Марс и практически сразу начал передавать телеснимки окружающей поверхности (уже появились и цветные, и первые стреоснимки, и первая панорама). С этим достижением можно поздравить американцев, NASA, земную науку и всех, кто сочувствует идее космической экспансии.

Достижение и впрямь выдающееся — впервые на Марс доставлена мобильная лаборатория массой почти в тонну, причем рассчитанная на два года работы. Однако я хотел бы предостеречь энтузиастов от завышенных ожиданий и спекуляций по этому поводу. А спекуляции уже появились. Взгляните на картинку, которую я привожу выше. Я позаимствовал ее из заметки о первых научных достижениях миссии «Curiosity», с которой вы можете ознакомиться ЗДЕСЬ. В приведенном по ссылке интервью, которое, кстати, было опубликовано еще до высадки планетохода, ученый Дон Хэсслер (Don Hassler) рассказывает о результатах замеров интенсивности солнечного и космического излучения, которые осуществлялись на всем пути «Curiosity» от Земли к Марсу. И при этом почему-то сравнивает спускаемый аппарат корабля «Orion» с модулем полезной нагрузки марсианской миссии — что видно и по картинке. У профанов может сложиться впечатление, будто бы это первый шаг к пилотируемой экспедиции на Марс.

На самом деле такое сравнение — не более чем попытка выдать желаемое за действительное. Корабль «Orion» находится в процессе разработки, и облик его межпланетной версии не определен. Вряд ли он будет выглядеть, как спускаемая капсула, рассчитанная на приводнение после полета в плотной земной атмосфере. Что касается модуля «Curiosity», то все уже наслышаны о «семи минутах ужаса» — то есть о сложнейшей схеме посадки планетохода на Марс: торможение в атмосфере с огромными перегрузками, сверхзвуковое маневрирование, выпуск парашюта, сброс теплозащитного щита, торможение двигателем, спуск марсохода на «небесном кране», отстрел и отлет крана. Такая схема посадки для пилотируемого корабля не годится категорически: слишком сложно, опасно, непредсказуемо, болезненно для пилотов. Да и точность посадки всё еще невелика — 20 км на 7 км, что для пилотируемой экспедиции может оказаться фатальным. Зачем была принята такая схема спуска? Из-за коварства марсианской атмосферы — она разрежена, поэтому не позволяет использовать в полной мере возможности аэродинамического торможения и парашютирования, но при этом достаточно плотна, чтобы затруднить стабилизацию при использовании ракетных двигателей. Для посадки пилотируемого корабля придется придумывать нечто совсем новое, но это новое наверняка будет по внешнему виду куда больше похоже на корабль «Apollo», чем к корабль «Orion».

Мои постоянные читатели наверняка помнят многотомную дискуссию «Марсианские страсти» (один, два, три, четыре, пять, шесть, семь). В ее рамках миссия планетохода «Curiosity» приводилась моими оппонентами в качестве примера для организации грядущей марсианской экспедиции. И действительно — разгонный блок «Centaur-5-SEC», который использовался для запуска планетохода к Марсу, является на сегодняшний день лучшим средством для осуществления межпланетных миссий (можно сказать, единственным, если вспомнить недавние позорные провалы российской космической программы). На блоке стоит водородно-кислородный двигатель RL-10A-4-2 с удельным импульсом в вакууме Isp = 451 с (!!!) — практически рекорд: вряд ли в ближайшем будущем появится космический ЖРД с такими характеристиками. Я не буду на этот раз пользоваться формулой Циолковского/Годдарда/Эсно-Пельтри/Оберта для подтверждения своих выкладок (ее уже неоднократно заклеймили) — я возьму простое соотношение масс. Блок «Centaur-5-SEC» в полной комплектации с топливом весит 22 744 кг, а доставленный на Марс планетоход весит 899 кг. Таким образом, соотношение масс для лучшего разгонника современности применительно к Марсу имеет значение 25,3. Берем 20 т (минимальный вес обитаемого корабля, который нужно доставить на Марс для обеспечения полноценной экспедиции), умножаем на коэффициент и получаем 506 т на опорной орбите. Причем эти 506 т требуются только в том случае, если будет применена такая вот экстремальная схема посадки, которую мы наблюдали у миссии «Curiosity» — любая другая схема будет выглядеть тяжелее в смысле соотношения масс.  Поэтому не спрашивайте меня больше, откуда я беру 1000 т на опорной орбите для гипотетического марсианского комплекса. Отсюда вот и беру. Ибо твердо уверен: использование двигателей на химическом топливе (даже водородно-кислородных) для межпланетных экспедиций нерационально в силу неподъемного соотношения масс.

И еще одно. Если я правильно понял пояснения Дона Хэсслера, которое он дал вот ЗДЕСЬ, то наблюдения с помощью детектора RAD за космическим излучением позволяет сделать два вывода. Первый — вдохновляющий: оболочка и агрегаты модуля «Curiosity» снизили интенсивность потока заряженных частиц в 100 раз (reduces the exposure inside the spacecraft to about a hundredth of what it was outside the spacecraft). Второй — неутешительный: общая доза, которую получил бы космонавт, находясь внутри модуля «Curiosity», всё равно составляет «десятки процентов» от предельной нормы («a few tens of percent» of NASA's career limit), что представляет потенциальную опасность для здоровья, ведь речь идет только о восьми месяцах полета, а нормальная марсианская экспедиция продлится в лучшем случае 550-600 дней. Боюсь, к концу миссии «Curiosity» данные по суммарной дозе будут еще более удручающими — ведь на Марсе детектор не будет укрыт оболочками модуля (как, впрочем, и космонавты, которые когда-нибудь будут работать на поверхности). И эта серьезнейшая проблема должна быть решена еще до того, как начнется подготовка к Первой марсианской экспедиции.

В любом случае трудно не согласиться с Доном Хэсслером: «We're just getting started» («Мы только начинаем»).

С уважением,
Антон Первушин

promo apervushin february 20, 2017 13:40 15
Buy for 100 tokens
Работа над «Гагариным» закончена. Вчера отправил файл с вычитанным текстом в издательство. Получилось 1 439 019 знаков с пробелами, то есть 36 авторских листов — на 11 листов больше, чем планировали. Окончательный состав: Предисловие Часть 1. Простая советская семья Глава…