Наш путь лежал через Луну...

 

«…В античную эпоху люди всматривались в небо, чтобы среди созвездий узреть образы своих героев. С тех пор изменилось многое: нашими героями стали люди из плоти и крови. За ними последуют другие и непременно найдут дорогу домой. Искания их будут не напрасны. Однако первыми были именно эти люди, и они останутся первыми в наших сердцах. Отныне все, кто ни устремлял бы взгляд к Венере, будут помнить, что крохотный уголок этого чуждого мира навсегда принадлежит человечеству».

На этом месте можно лишь развести руками и честно сознаться, что никакого пилотируемого полета к Венере никогда не было. А сама «речь президента Обамы» — всего лишь отрывок из заготовленной речи Р. Никсона на случай гибели астронавтов, отправленных на покорение Луны (1969 г.). Однако, неуклюжая инсценировка имеет под собой вполне конкретные обоснования. Именно такими виделись NASA дальнейшие планы по освоению космического пространства 1960-е годы:

— 1973 год, 31 октября — старт ракеты-носителя Сатурн-V с пилотируемой миссией к Венере;

— 1974 год, 3 марта — пролет корабля вблизи Утренней звезды;

— 1974 год, 1 декабря — возврат спускаемого модуля с экипажем на Землю.

Сейчас это кажется научной фантастикой, но тогда, полвека назад, ученые и инженеры были преисполнены самых смелых планов и ожиданий. У них в руках оказалась самая мощная и совершенная техника для покорения космоса, созданная в рамках лунной программы «Аполлон» и автоматических миссий по изучению Солнечной системы.

Ракета-носитель Сатурн-V — самая могучая из всех, когда-либо созданных человеком РН, чья стартовая масса превышала 2900 тонн. А масса полезной нагрузки, выводимой на низкую околоземную орбиту, могла достигать 141 т!



Тяжелый 3-местный космический корабль «Аполлон» (масса командного отсека — 5500…5800 кг; масса служебного модуля — до 25 тонн, из них 17 тонн приходилось на топливо). Именно этот корабль предполагалось использовать для выхода за пределы низкой околоземной орбиты и полета к ближайшему небесному телу — Луне.

Разгонный блок S-IVB (третья ступень РН «Сатурн-V») с двигателем многократного включения, применявшийся для выведения КА «Аполлон» на опорную орбиту вокруг Земли, а после — на траекторию полета к Луне. Разгонный блок массой 119,9 тонн содержал 83 тонны жидкого кислорода и 229 000 литров (16 тонн) жидкого водорода — 475 секунд сплошного огня. Тяга — миллион ньютонов!

Системы дальней космической связи, обеспечивающие уверенный прием и передачу данных с космических аппаратов на расстояниях в сотни миллионов километров. Развитие технологии стыковки в космосе — ключ к созданию орбитальных станций и к сборке тяжелых пилотируемых кораблей для полетов к внутренним и внешним планетам Солнечной системы. Появление новых технологий в микроэлектронике, материаловедении, химии, медицине, робототехнике, приборостроении и др. смежных областях означали неизбежный скорый прорыв в сфере освоения космического пространства.

Не за горами была высадка человека на Луну, но почему бы не использовать имеющиеся технологии для осуществления более дерзких экспедиций? Например — пилотируемого облета Венеры!

В случае успеха нам — впервые за всю эпоху существования нашей цивилизации — посчастливилось бы увидеть тот далекий, загадочный мир в окрестностях Утренней звезды. Пройти в 4000 км над облачным покровом Венеры и раствориться в ослепительном солнечном свете на другой стороне планеты.



Уже на обратном пути астронавтам предстоит знакомство с Меркурием — они увидят планету с расстояния 0,3 астрономической единицы: в 2 раза ближе, чем наблюдатели с Земли.

1 год и 1 месяц в открытом космосе. Путь длиною в полмиллиарда километров.

Осуществление первой в истории межпланетной экспедиции планировалось с применением исключительно существующих технологий и образцов ракетно-космической техники, созданных по программе «Аполлон». Разумеется, столь сложная и продолжительная миссия потребовала бы ряда нестандартных решений при выборе компоновки корабля.



Например, ступень S-IVB после выгорания топлива должна была быть провентилирована, а после — использована в качестве обитаемого отсека (wet workshop). Идея превращения топливных баков в жилые помещения для астронавтов выглядела весьма привлекательно, особенно учитывая, что под «топливом» подразумевались водород, кислород, а также их «ядовитая» смесь H2O.

Маршевый двигатель КА «Аполлон» предполагалось заменить на два ЖРД от посадочной ступени лунного модуля. При аналогичной тяге это давало два важных преимущества. Во-первых, дублирование двигателей увеличивало надежность всей системы. Во-вторых, более короткие сопла облегчали конструкцию туннеля-адаптера, который впоследствии использовался бы астронавтами для перехода между командным модулем «Аполлона» и жилыми помещениями внутри S-IVB.

Третье важное отличие «венерианского корабля» от обычной связки S-IVB — «Аполлон» связано с малым «окном» для отмены запуска и возвращения командно-служебного модуля на Землю. При возникновении неполадок в разгонном блоке у экипажа корабля были считанные минуты, чтобы включить тормозной двигатель (маршевый ЖРД КА «Аполлон») и лечь на обратный курс.



В результате, еще ДО начала разгона к Венере должны были быть проведены разделение и перестыковка системы: «Аполлон» отделялся от S-IVB, «кувыркался» через голову, а после — стыковался с разгонным блоком уже со стороны командного модуля. При этом маршевый двигатель «Аполлона» был ориентирован наружу, по направлению полета. Неприятной особенностью такой схемы было нестандартное влияние перегрузки на организм астронавтов. При включении двигателя разгонного блока S-IVB, астронавты летели буквально с «глазами на лбу» — перегрузка, вместо того чтобы прижимать, наоборот, «вытаскивала» их из кресел.

Понимая, насколько сложна и опасна подобная экспедиция, подготовку к полету на Венеру предлагалось проводить в несколько этапов:

— испытательный полет вокруг Земли КА «Аполлон» с пристыкованным массогабаритным макетом S-IVB;

— годичный пилотируемый полет связки «Апполон» — S-IVB на геостационарной орбите (на высоте 35 786 км над поверхностью Земли).

И лишь затем — старт к Венере.

Орбитальная станция «Скайлэб»

Время шло, количество технических проблем нарастало, так же, как и потребное время на их решение. «Лунная программа» основательно опустошила бюджет NASA. Шесть посадок на поверхность ближайшего небесного тела: приоритет достигнут — большего экономика США потянуть не могла. Космическая эйфория 1960-х подошла к своему логическому завершению. Конгресс все сильнее урезал бюджет на изучение Национального аэрокосмического ведомства, а о каких-либо грандиозных пилотируемых полетах к Венере и Марсу никто даже не хотел слышать: с изучением космоса прекрасно справлялись автоматические межпланетные станции.

В результате в 1973 году на околоземную орбиту вместо связки «Аполлон» — S-IVB была выведена станция «Скайлэб». Фантастическая конструкция, на много лет опередившая своё время — достаточно сказать, что её масса (77 тонн) и объем обитаемых отсеков (352 куб. м) в 4 раза превышали аналогичные показатели её ровесников — советских орбитальных станций серий «Салют»/«Алмаз».

Главный секрет «Небесной лаборатории» (SkyLab): она создавалась на базе той самой, третьей ступени S-IVB ракеты-носителя «Сатурн-V». Однако, в отличие от «венерианского корабля», внутренности «Скайлэб» никогда не использовались в качестве топливного бака. «Скайлэб» была сразу выведена на орбиту с полным комплектом научного оборудования и систем жизнеобеспечения. На борту имелся запас 2000 фунтов продовольствия и 6000 фунтов воды. Стол накрыт, пора принимать гостей!

А дальше началось… Американцы столкнулись с таким потоком технических проблем, что эксплуатация станции оказалась практически невозможной. Вышла из строя система электроснабжения, нарушился тепловой баланс: температура внутри станции поднялась до +50° по Цельсию. Для исправления ситуации на «Скайлэб» была срочно направлена экспедиция из трех астронавтов. За 28 суток, проведенных на борту аварийной станции, они раскрыли заклинившую панель солнечной батареи, смонтировали на внешней поверхности теплозащитный «экран» а затем, с помощью двигателей КА «Аполлон», сориентировали «Скайлэб» под таким ракурсом, чтобы освещаемая Солнцем поверхность корпуса имела минимальную площадь.



Станцию кое-как привели в рабочее состояние, заработала бортовая обсерватория в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазоне. С помощью оборудования «Скайлб» были открыты «дыры» в короне Солнца, проведены десятки биологических, технических и астрофизических экспериментов. Помимо «ремонтно-восстановительной бригады», станцию посетили еще две экспедиции — продолжительностью 59 и 84 суток. В дальнейшем капризная станция была законсервирована.

В июле 1979 г., через 5 лет после последнего посещения людьми, «Скайлэб» вошла в плотные слои атмосферы и разрушилась над Индийским океаном. Часть обломков упали на территории Австралии. Так закончилась история последнего представителя эпохи «Сатурн-V».

Советский ТМК

Любопытно, что над аналогичным проектом трудились и в нашей стране: с начала 1960-х годов в ОКБ-1 две рабочие группы под руководством Г.Ю. Максимова и К.П. Феоктистова разрабатывали проект тяжелого межпланетного корабля (ТМК) для отправки пилотируемой экспедиции к Венере и Марсу (изучение небесных тел с пролетной траектории без высадки на их поверхность). В отличие от янки, которые изначально стремились к полной унификации систем Appolo Application Program, Советский Союз разрабатывал полностью новый корабль со сложной конструкцией, ядерной энергетической установкой и электрореактивными (плазменными) двигателями. Расчетная масса отлетной ступени корабля на орбите Земли должна была составлять 75 тонн. Единственное, что связывало проект ТМК с отечественной «лунной программой», — сверхтяжелый ракета-носитель Н-1. Ключевой элемент всех программ, от которого зависели наши дальнейшие успехи в космосе.

Старт ТМК-1 к Марсу был запланирован на 8 июля 1971 года — в дни Великого противостояния, когда Красная планета сближается на минимальное расстояние с Землей. Возвращение экспедиции планировалось на 10 июля 1974 года.



Оба варианта советского ТМК имели сложный алгоритм выведения на орбиту — более «легкий» вариант корабля, предложенной рабочей группой Максимова, предусматривал выведение беспилотного модуля ТМК на низкую околоземную орбиту с последующей посадкой в него экипажа из трех космонавтов, доставленных в космос на простом и надежном «Союзе». Вариант Феокистова предусматривал еще более мудреную схему с несколькими запусками Н-1 с последующее сборкой корабля в космосе.

В процессе работы над ТМК был выполнен колоссальный комплекс исследований по созданию систем жизнеобеспечения замкнутого цикла и регенерации кислорода, обсуждались вопросы радиационной защиты экипажа от солнечных вспышек и галактического излучения. Немало внимания уделили психологическим проблемам пребывания человека в замкнутом пространстве. Сверхтяжелая РН, применение ядерных энергетических установок в космосе, новейшие (на то время) плазменные двигатели, межпланетная связь, алгоритмы стыковки-расстыковки многотонных частей корабля на околоземной орбите — ТМК предстал перед своими создателями в виде запредельно сложной технической системы, практически нереализуемой при помощи технологий 1960-х годов.



Концепт-проект тяжелого межпланетного корабля был заморожен после серии неудачных запусков «лунной» Н-1. В дальнейшем от разработки ТМК было решено отказаться в пользу орбитальных станций и других, более реалистичных проектов.

А счастье было так близко…

Несмотря на наличие всех необходимых технологий и всю кажущуюся простоту полетов к ближайшим небесным телам, пилотируемый облет Венеры и Марса оказался не под силу славным покорителям космоса периода 1960-х годов.

В теории все было сравнительно неплохо: наша наука и промышленность могли воссоздать практически любой элемент тяжелого межпланетного корабля и даже запустить их по отдельности в космос. Однако, на практике, советские специалисты ракетно-космической отрасли, как и их американские коллеги, столкнулись с таким чудовищным количеством неразрешимых проблем, что проект ТМК был похоронен «под грифом» на долгие годы.

Главным вопросом при создании межпланетных кораблей, как и сейчас, была НАДЕЖНОСТЬ такой системы. А с этим были проблемы…

Даже в наши дни, при современном уровне развития микроэлектроники, электрореактивных двигателей и пр. хай-тека, отправка пилотируемой экспедиции к Красной планете выглядит, как минимум, рискованной, трудновыполнимой, а главное, избыточно дорогой миссией для того, что бы такой проект был осуществлен в реальности. Даже при отказе от попытки высадки на поверхность Красной планеты, многолетнее пребывание человека в тесных отсеках космического корабля вкупе с необходимостью возрождения сверхтяжелых ракет-носителей заставляет современных специалистов сделать однозначный вывод: при существующем уровне технологий пилотируемые миссии к ближайшим планетам «земной группы» практически невозможны.

Расстояние! Все дело в колоссальных расстояниях и времени, затрачиваемом на их преодоление.

Настоящий прорыв произойдет лишь тогда, когда будут изобретены двигатели с высокой тягой и не менее высоким удельным импульсом, что обеспечит разгон корабля до скорости в сотни км/с за короткий промежуток времени. Высокая скорость полета автоматически снимет все проблемы со сложными системами жизнеобеспечения и многолетним пребыванием экспедиции на просторах космоса.