Новая концепция NASA: Межпланетная пилотируемая миссия на Марс и Цереру!⁠⁠

Для NASA отправка пилотируемой миссии на Марс является долгосрочной целью более двух десятилетий. В последние годы к этой амбициозной задаче присоединился Китай, который планирует отправить свои пилотируемые миссии на Красную планету раньше NASA. В обоих случаях предполагается использование подхода «ступенчатой» реализации, который включает создание мест обитания и инфраструктуры в космосе между Землей и Луной, что обеспечит возможность регулярных миссий в будущем. Также предполагается, что регулярные полеты на Марс могут привести к созданию постоянных обитаемых баз на поверхности планеты.

В статье, представленной на 56-й Конференции по лунной и планетарной науке (2025 LPSC), группа инженеров предложила развить эти планы дальше. Их концепция миссии включает Архитектуру межпланетного транспорта с экипажем (HUCITAR), предназначенную для исследования Марса и Цереры (крупнейшего тела в главном поясе астероидов) в рамках одной экспедиции. Благодаря инновационному планированию и международному сотрудничеству их амбициозный план предполагает четырехлетнюю и семимесячную экспедицию с шестью астронавтами, готовую к запуску к 2035 году.

Исследование было проведено Рамешем Кумаром В., основателем и генеральным директором компании Acceleron Aerospace Sciences Private Limited; Равитеей Бхимаварапу, стажером в Acceleron и студентом аэрокосмической инженерии в Университете Чандигарха; и Малайей Кумаром Бисвалом М., основателем и генеральным директором компании Grahaa Space. В своей статье они описывают миссию Земля-Марс-Церера, которая использует Марс в качестве промежуточной точки для оптимизации топливной эффективности. Кроме того, они предоставляют детальный анализ траектории всех инжекций, вставок и маневров передачи.

Технические характеристики

Учитывая расстояния и время в пути, первой технической приоритетной задачей является система пропульсии, способная генерировать достаточно высокое ускорение (delta-v). Исходя из различных траекторий, которые они изучили, и различных фаз миссии, требования к delta-v значительно варьируются. Например, во время транзита к Марсу оптимальное значение delta-v составляет примерно 6,1 км/с. Однако для достижения раннего захвата Марса космический аппарат должен оптимизировать свое delta-v до ~3,75 км/с.

В одном из сценариев они подсчитали, что максимальное значение delta-v составляет ~11,2 км/с. В целом, эта архитектура требует максимального delta-v около 5,59 км/с. Хотя их анализ в значительной степени основан на традиционных химических системах импульса, они указывают, что система ядерной теплового импульса (NTP) будет более чем достаточной. Также рассматривается возможность выполнения миссии с вылетом в 2040–2050 годах, основываясь на технологической готовности (особенно NTP), финансировании и международном сотрудничестве.

В этой статье авторы не рассматривают стратегии смягчения последствий долгосрочного воздействия радиации или микрогравитации, сосредоточив внимание на технических требованиях, топливе и оптимальных траекториях для достижения миссии от Земли к Марсу и Церере.

Обзор миссии

По словам исследовательской группы, их архитектура межпланетной миссии состоит из четырех фаз. Первая фаза — это вылет из низкой околоземной орбиты, в ходе которой шесть астронавтов покинут низкую околоземную орбиту на борту предложенного космического аппарата. Они утверждают, что этот вылет может состояться уже в июле 2035 года, после чего последует транзит продолжительностью от 192 до 258 дней (от 6,5 до 8,5 месяцев). Миссия достигнет Марса к марту 2036 года, после чего начнется период исследования поверхности.

Это будет вторая фаза миссии (Исследование Поверхности Марса), во время которой трое астронавтов спустятся на поверхность с помощью многоразового посадочного аппарата. Для этой фазы потребуется долгосрочный обитаемый модуль, который позволит астронавтам проводить научные исследования и исследовательские мероприятия. Тем временем оставшиеся астронавты отправятся к Церере в апреле 2036 года, после чего последует транзит продолжительностью 574 дня. По прибытии в ноябре 2037 года трое членов экипажа приземлятся на поверхность.

После этого начнется третья фаза, Исследование Поверхности Цереры, которая продлится 46 дней. В январе 2038 года трое астронавтов начнут обратный путь к Марсу. После еще одного транзита продолжительностью 574 дня они встретятся с тремя членами экипажа, находившимися на поверхности, и начнут финальную фазу — Возвращение на Землю. Отправившись в августе 2039 года, экипаж из шести человек проведет еще 192-258 дней в пути обратно на Землю, завершив миссию к апрелю 2040 года.

Чтобы решить проблемы связи, команда рекомендует развернуть Орбитальный Релейный Спутник Связи Марс-Церера, аналогичный Сети Релейных Спутников Марса (MRN).