Последнее обновление Марсианской программы - длиннопост⁠⁠

Доброго всем вечера, товарищи пикабушники. С вами на связи Miron_Bleek, в вечерней космической рубрике. И у нас на обозрении очень вкусные новости об обновлённом плане полёта на Марс от NASA. Будем радоваться, мечтать и критиковать, поехали!

Для начала я вам напомню, что на данный момент NASA преследует долгосрочную концепцию устойчивого космического развития, вплоть до 2040-ых годов, включая все промежуточные стадии.

- Первым этапом этой концепции является предоставление своим частным компаниям постоянного доступа в космос, что на данный момент и происходит. Boeing, Lockheed Martin, Orbital ATK, SpaceX, Blue Origin и прочие компании получают (Или претендуют в будущем на) государственные заказы от NASA и минобороны, а также все необходимые условия для развития частных сегментов заказа.

- Вторым этапом является промежуточное звено с возобновлением собственных полётов США в космос частными средствами, в том числе и в дальний космос. В этот этап входит ввод в эксплуатацию и экспериментальные полёты ракет-носителей сверх-тяжёлого класса (SLS-Block-1A, SLS-Block-1B, SLS-Block-2), а также завершение НИОКР (Научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ) по пилотируемому кораблю "Орион", с полётами оного в ближнее космическое пространство Луны, отработка на околоземной орбите, полёт к астероиду в окрестность Луны, после его захвата и спонсирование разработки перелётных модулей для "Ориона", чтобы получить опыт долгосрочного полёта в дальний космос.

*А также, в случае продолжения международного сотрудничества и выбивания запредельных бюджетов в конгрессе после завершения программы МКС - кооперация с ESA, JAXA, CSA и Роскосмосом в строительстве научно-исследовательской станции в окрестностях Луны, совместные высадки и продолжение совместных работ в околоземном пространстве (Планы по освоению Луны и регулярным полётам на данный момент в бюджете и стратегической концепции NASA отсутствуют, и вряд ли будут иметь высокий приоритет в реализации, если не будет международной кооперации).

- Третьим этапом является уже Марсианская программа, которая предусматривает пилотируемый облёт нашего красного соседа в начале 2030-ых годов, и высадку на него во второй половине 2030-ых годов.

Марс стал целью для NASA аж с 2010 года. До того времени основной рабочей программой было "Созвездие" (Constellation Program), ориентированное на освоение Луны, но его прикрыли.

- Более-менее определенные очертания новая цель начала приобретать весной 2015 года, когда несколько научных организаций американского космического агентства подготовили программу, получившую название Evolvable Mars Campaign.

Главные идеи этой программы – использование финансирования, которое высвободится после завершения эксплуатации МКС без наращивания общего бюджета NASA, пошаговое получение необходимых технологий и, главное, гибкость планов.

*Гибкость, по мнению разработчиков, позволит оставаться на пути к осуществлению полета на Марс, независимо от изменения сроков, схем полета и колебаний политического курса в США.

Официально Evolvable Mars Campaign не представлена публике до сих пор, однако в начале сентября в сети появилась презентация о текущем статусе программы (Которую жлобные буржуи спрятали в платной секции подписки на сайт NasaSpaceFlight.com).

- Согласно этому документу, в Evolvable Mars Campaign рассматриваются два основных плана организации экспедиции. Оба они предполагают, что в 2033 году люди должны будут посетить спутник Марса Фобос, а в 2039 году пилотируемая экспедиция отправится к Марсу, чтобы провести на его поверхности несколько месяцев.

Что тот план, что другой подразумевает использование огромного количества техники, которую к Марсу должны будут отправлять десятки ракет SLS (Block-1B и Block-2), каждая из которых может выпереть на круговую 200-километровую опорную орбиту Земли под оптимальным наклонением до 105/130 тонн груза (Block-1B Crew /Block-2 Cargo).

*Фактически NASA рассчитывает в ближайшие 18-20 лет разработать большое количество сложной и дорогой техники:

- тяжелые электрореактивные буксиры;

- тяжелые межорбитальные буксиры на долгохранимом двухкомпонентном топливе (гидразин и тетраоксид азота);

- обитаемые модули для проживания на Фобосе, на Марсе и во время космического перелета (Чьи наработки появятся во время пилотируемых долгосрочных полётов в окололунное пространство);

- посадочные аппараты для обоих космических тел (Ну да, посадочные модули для астероида. Это просто улучшенная RCS для "Ориона" будет, на которой можно будет посадить капсулу сервисным модулем на поверхность Фобоса. Ну не будут же посадочный модуль для каменюки всего то на пару десятков километров делать? У него орбитальная скорость метрами в секунду исчисляется);

- исследовательские мобильные модули для передвижения людей по поверхности Фобоса и Марса;

- пилотируемый корабль «Орион»;

- сверхтяжелую ракету-носитель SLS Блок 2 грузоподъемностью 130 тонн.

Однако, Evolvable Mars Campaign является ну крайне приблизительным и предварительным документом.
*Хотя бы просто потому, что он описывает первый облет Луны на корабле «Орион» при помощи 105-тонной ракеты SLS Блок 1B (это должен быть первый пуск ракеты этой конфигурации) в 2021 году и его повторы в 2022 и 2023 годах.

Однако на данный момент уже достаточно давно решено, что для сертификации SLS-Block-1B для пилотируемых полетов она сначала должна выполнить запуск беспилотного аппарата, несмотря на полёт SLS-Block-1A, где верхняя ступень является третьей ступенью от Delta-IV Heavy, а сроки первого пилотируемого полета корабля «Орион» были сдвинуты с осени 2021 до весны 2023 года.

Обе схемы полетов к Марсу условно обозначены в Evolvable Mars Campaign как «электрореактивно-химическая» и «гибридная».

- Первая подразумевает, что припасы системы жизнеобеспечения и средства посадки на Марс и для работы на нем будут заранее доставлены на стабильную марсианскую орбиту при помощи электрореактивных буксиров мощностью 281 кВт каждый (Полёт займет несколько лет). Потом уже к Марсу отправится пилотируемая экспедиция на обычных химических буксирах.

- Вторая, гибридная схема предполагает постройку одного большого комплекса с гибридными электрореактивно-химическими буксирами мощностью 425 кВт.

По первой «электрореактивно-химической» схеме для полета людей на Фобос понадобится 10 ракет SLS Блок 2 (А это в пропорции ~ 1300 тонн, выведенных на низкую орбиту Земли. После завершения российского сегмента в 5 модулей и стыковки BA-330, ныне летающая МКС будет весить плотненько так за 500 тонн. В 2,5 раза меньше).

Первый полет на Марс обойдется двенадцатью аналогичными ракетами, второй – десятью. Для сравнения, по оценке РКК «Энергия», для организации полета на Марс необходим перелетный комплекс массой около 400 тонн, и по сравнению с некоторыми частными предложениями (например, американского инженера Роберта Зубрина) эта оценка раньше казалась довольно расточительной.

Разработчики Evolvable Mars Campaign, экономить не предлагают. Подготовка высадки на Фобос по «электрореактивно-химическому» плану должна начаться в 2028 году.

- Одна SLS должна вывести на орбиту жилой модуль для Фобоса и мобильный исследовательский аппарат для перемещения астронавтов на поверхности спутника.

- Вторая выведет в ближний космос электрореактивный буксир на солнечных батареях (Solar Energy Propulsion, SEP).

В 2029 году будет ещё 2 запуска по программе, а именно:

- Третья SLS запускает второй SEP и буксир, который потребуется для отлета от Земли.

- Четвертая SLS выведет корабль «Орион» с пилотируемой экспедицией для инспекции техники.

В 2030 году первый этап завершается:

- Пятая ракета с очередным электрореактивным буксиром

- Шестая с химическим буксиром.

- После этого первый космический «поезд» отправится из окололунного пространства к Фобосу.

В 2031 году на двух ракетах должны быть запущены перелетный жилой модуль, буксир для его полета на орбиту Марса и буксир для отлета с его орбиты к Земле.

Девятая SLS в 2033 году выведет корабль «Орион», который доставит на орбиту Луны пилотируемую экспедицию. В этом году люди должны впервые отправиться в межпланетный полет.

Десятая SLS будет запущена в 2035 году с кораблем «Орион», который доставит возвратившихся астронавтов из окололунного пространства на Землю. Длительность пребывания людей в дальнем космосе составит около 500 суток. Общая масса комплекса  составит 395,5 тонн.

Подготовка же марсианской экспедиции должна начаться в 2033 году с запуском первого химического буксира. Затем, в последующем году потребуется вывести в космос два посадочных аппарата на двух SLS.

В 2035 году должны быть запущены третий и четвертый посадочный аппараты, а на 2036 год запланирован пуск шестой SLS с пятым посадочным аппаратом.

- В этом же году должен быть запущен буксир для отлета с земной орбиты, в 2037 году – буксиры для отлета от Луны и для торможения у Марса.

В 2038 году пилотируемой экспедиции предстоит проинспектировать технику, в том числе вернувшийся из первого полета и хранящийся на орбите Луны (либо в точке либрации) перелетный жилой модуль.

В 2039 году на трех SLS будут запущены оставшиеся буксиры и первая пилотируемая экспедиция, которая отправится к Марсу.

Люди вернутся в окололунное пространство в 2042 году. Для их возвращения на Землю потребуется еще один полет корабля «Орион».

*Масса комплекса на окололунной орбите составит 630,7 тонны.

Тем временем, формирование группировки для второго полета на поверхность Марса должно начаться в 2039 году. В этом случае старт будет возможен в 2043 году.

При использовании «гибридной» схемы полет на Фобос будет «стоить» 8 ракет-носителей, однако первая высадка на Марс потребует 14 ракет, вторая же всего 10.

2028 год – запуск жилого модуля для Фобоса и гибридного электрореактивно-химического буксира на первой SLS, исследовательского мобильного аппарата и танкера с топливом на второй SLS.

2029 год – второй танкер и инспекционная экспедиция.

2030 год – еще две ракеты со вторым гибридным буксиром, третьим танкером и перелетным жилым модулем.

2032 год - должна быть запущена пилотируемая экспедиция (которая также доставит 15 тонн необходимых припасов). Масса в снаряженном состоянии составит 339,2 т.

Подготовка к полету на Марс по этой схеме начнется в 2031 году. Ежегодными двойными пусками SLS в космос должны быть отправлены три гибридных буксира, пять посадочных аппаратов и четыре танкера с топливом.

- В 2038 году должны состояться инспекционная пилотируемая миссия и доставка припасов (15 тонн) на перелетный жилой модуль.

- В 2039 году планируется отлет к Марсу.

- В 2043 году потребуется обеспечить завершающий пуск SLS с кораблем «Орион» для возвращения экипажа на Землю.

Суммарная доставленная масса составит 574 тонны.

Сейчас рассматривается несколько конструкций марсианского взлетно-посадочного аппарата. Его вместимость может составить 18, 27 или 40 тонн, и, разумеется, выбор тяжелого аппарата приведет к изменению всей описанной выше схемы экспедиции.

Общие массы аппаратов до посадки на Марс составляют 43,4, 59 и 82,2 т соответственно. Для того, чтобы обеспечить длительное проживание экипажа на поверхности Марса, потребуется минимум пять легких, три средних или два тяжелых посадочных аппарата.

Ключевым фактором, влияющим на выбор размерности аппарата, является, однако, не массовая эффективность, а его размеры. Сейчас для ракеты-носителя SLS планируется разработать головной обтекатель диаметром 8,4 м и полной длиной (включая узкую часть) 19 м.
- Легкий вариант аппарата, на 18 тонн - с большим трудом помещается в этот диаметр.

- Средний, 27-тонный аппарат вряд ли сможет туда влезь.

- Тяжелой версии потребуется обтекатель диаметром не менее 10 м.

*Одновременно с электрореактивными буксирами запускать посадочные модули будет ещё на полпорядка сложнее, поместить их под обтекатель даже огромного диаметра (Диаметр обтекателя будет больше, чем диаметр нижних двух ступеней ракеты-носителя Saturn-V, на котором NASA в 60-70-ые годы летали на Луну.

Не забываю вставить ссылки на использованные источники в оригинале:

- https://www.nasaspaceflight.com/2016/06/nasa-attempting-meat...

- http://www.nasaspaceflight.com/2015/09/sls-manifest-phobos-m...

- http://www.nasaspaceflight.com/2015/09/nasa-considers-sls-la...

Теперь к вопросу о том, Луну то мы зачем приметили? И вообще ко всем остальным вопросам? Хммм... А я вот тоже задал себе кучу вопросов, на которые тяжело ответить.

- Идея торможения у Луны при возвращении на Землю вместо прямой посадки, связана с тем, что теплозащитное покрытие "Ориона" хренушки сможет пережить вхождение в атмосферу со скоростью 13,5 км/с, на которой он будет возвращаться вместе с кораблём с Марса. Не забывайте, что он вообще разрабатывался с 2003 года, притом для Луны. Оттуда скорость, на которой кораблик вошёл бы в атмосферу была близка ко второй космической.

- Нахрена вообще лететь через Луну? Я тоже не знаю, гравитационный якорь из Луны очень херовый, земля же куда больше. Сделать фоточки Луны, пока пролетаешь мимо неё?

- Набуя им всралась точка лагранжа? Зависать в точке равнодействия между гравитационными силами Земли и Солнца? А не проще ли положить на это большой и толстый и тупо свалиться на Землю?

- Кажется кто-то просрал полностью многоразовый транспланетный кораблик, который полётов 10-12 использоваться должен. Кто и где его просрал?

Что-то у Илона больше шансов высадиться на Марс при наличии бабла, чем NASA'вцам с таким планом. Зря они так подходят к информации, их скептики яйцами закидают, за такие растраты. "Энергия" недавно предлагала на Марс высадиться к 2035'му году по минимальной схеме, с использованием готовых технологий, дров и крови девственницы всего за 450 млрд. рублей (На старые деньги - 15 гигабаксов, один годовой бюджет NASA или три роскосмосовских).

Ну а с вами на связи был Miron_Bleek в вечерней космической рубрике, надеюсь вам нравятся мои посты и удачи вам, товарищи!
*Постараюсь сегодня ещё и новости космонавтики залить.