Российские инженеры представили план марсианской миссии. Основной план включает отправку двух космических кораблей — грузового и с экипажем. Их сборка запланирована на околоземной орбите на высоте от 900 километров. Оба корабля получат силовую установку из четырех модулей с ядерными двигателями. Концепция доведена до стадии расчетно-экспериментальных работ, но для ее воплощения нужно создать систему закрытого выхлопа и построить сверхтяжелую ракету-носитель. Как полагают специалисты, такой масштабный проект осуществим только в качестве общечеловеческой цели при международном сотрудничестве.

Как ядерные двигатели помогут долететь до Марса

Марсианские полеты долгое время являются одной из главных целей мировой космонавтики. В России тоже изучают возможности пилотируемой экспедиции к Красной планете. Один из таких проектов был описан «Известиям» советником заместителя гендиректора научно-исследовательского и конструкторского центра НИКИЭТ им. академика Доллежаля (входит в «Росатом») Еленой Ромадовой.

Она уточнила, что подготовка к марсианской миссии велась долгое время как в России, так и за границей. Исследовались различные технологии и сценарии полета. Специалисты считают, что одно из самых перспективных направлений — использование ядерных ракетных двигателей (ЯРД) и ядерных энергодвигательных установок (ЯЭРДУ). Они дадут возможность преодолеть 225 миллионов километров до Марса и снабдят экспедицию электроэнергией.

Результатом работ стала детальная дорожная карта, в которой каждая техническая задача — от сборки комплекса на радиационно безопасной орбите до запуска ядерных систем — решается с опорой на современные требования и международные стандарты ядерной и радиационной безопасности.

— В исследованиях рассматривался так называемый бимодальный ядерный ракетный двигатель. Эта комбинированная двигательно-энергетическая установка выполняет две функции. Во-первых, она создает тягу путем нагрева рабочего тела (водорода) в топливных каналах реактора. А во-вторых, производит электроэнергию с помощью турбокомпрессора-генератора. Источником тепла для преобразования энергии в электричество служит ядерный реактор, где теплоноситель нагревается от наружной поверхности топливных каналов, — пояснила Елена Ромадова.

Получаемая энергия нужна и для функционирования самого ядерного ракетного двигателя, и для обеспечения работы бортовой аппаратуры межпланетного корабля, сообщила она.

Базовым в проекте считается двухкорабельный сценарий экспедиции на Марс, который подразумевает использование грузового и пилотируемого аппаратов.

Какие космические корабли отправят на Марс

Согласно проекту, грузовой межпланетный корабль должен доставить на Красную планету посадочный модуль с нужным оборудованием и аппаратурой. Пилотируемый же аппарат будет включать жилой и командно-лабораторный комплексы, а также модуль для возвращения экипажа на Землю. Сборка межпланетных кораблей планируется на околоземной орбите высотой не менее 900 км — это требование норм ядерной безопасности.

Как рассказала Елена Ромадова, в этой концепции маршевая энергодвигательная установка представляет собой связку из четырех одиночных модулей с ядерными двигателями тягой по 7 тонн каждый, холодильником-излучателем и семью баками с жидким водородом в качестве рабочего тела.

Для практической реализации концепции требуется решить несколько серьезных инженерных задач. Первая — создание системы закрытого выхлопа для безопасной утилизации водорода, что позволит перейти от открытых наземных испытаний, применявшихся ранее в СССР и США, к замкнутому циклу. Вторая — разработка сверхтяжелой ракеты-носителя грузоподъемностью не меньше 100 тонн для вывода элементов конструкции на орбиту.

Кроме того, эксперт отметила, что базовые принципы, положенные в основу разработки бимодального ядерного ракетного двигателя, стали фундаментом для одного из ключевых современных проектов — создания ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса.

— Благодаря этому проекту в нашей стране за последние 15 лет были восстановлены прежние и освоены новые технологии. Также был выполнен комплекс расчетно-экспериментальных работ. Полученные результаты могут быть применены при создании ядерного ракетного двигателя и космических ядерных энергоустановок. Кроме того, проект позволил восстановить кадровый потенциал отрасли, — добавила Елена Ромадова.

Таким образом, российские наработки — от опыта испытаний на Семипалатинском полигоне до современных проектов — создали значительный технологический задел.

Почему полет на Марс — задача общечеловеческого масштаба

— Чтобы лететь на Марс, нужно ответить на вопрос — зачем. Когда будет ясна цель, тогда станет понятен и формат экспедиции — какие типы кораблей, в каком количестве и в какие сроки нужны. Например, если задача не в установке «флага», а в освоении планеты, то главный поток составят грузовые перевозки. Сравните, например, с ситуацией на Земле. Оказывается, что грузов по планете перемещается в десятки раз больше, чем людей, — отметил эксперт космонавтики, советник гендиректора группы компаний «Геоскан» Андрей Ионин.

Освоение Марса — это общечеловеческая задача, нуждающаяся в кооперации всех стран. В этой связи ведущую роль могут играть государства, обладающие компетенциями в создании ракет сверхтяжелого класса, тогда как остальные страны сосредоточатся на решении вопросов, соответствующих их возможностям и технологическому уровню, считает научный руководитель Московского космического клуба Иван Моисеев.

— Освоение Красной планеты на начальном этапе целесообразно осуществлять с помощью автоматических станций и роботизированных систем. Пилотируемый полет пока не имеет практического смысла, но в будущем эта миссия позволит человечеству освоить новые рубежи. Но ни Россия, ни США, ни Китай, ни частный бизнес не потянут проект по отдельности — только совместными усилиями. Полет на Марс проще осуществить с Луны, когда там появится нужная инфраструктура, — отметил он.

Планеты — это «гравитационные колодцы», доставлять на них грузы и вывозить обратно — энергозатратно и сложно. Поэтому в ближайшей перспективе разумнее осваивать Луну, астероиды и спутники планет, а также строить крупные станции и фабрики на орбите, добавил эксперт.

При этом концепция «двупланетной цивилизации», призванная обеспечить безопасность человечества, по его мнению, несостоятельна: изолированные базы на Марсе окажутся уязвимыми к внешним угрозам — от конфликтов до эпидемий и других рисков, уже существующих на Земле.

В разные годы в разработке ядерных ракетных двигателей участвовали предприятия «Роскосмоса» и «Росатома», а также НИЦ «Курчатовский институт».